Isolation of ground vibrations using wave impedance barriers
Zemin titreşimlerinin dalga empedans bariyerleri ile izolasyonu
- Tez No: 988327
- Danışmanlar: PROF. DR. DENİZ ÜLGEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Zemin Titreşimi, Titreşim İzolasyonu, Dalga Empedans Bariyeri, Hendek, Plaxis 2D, Ground Vibration, Vibration Isolation, Wave Impedance Barrier, Trench, Plaxis 2D
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yüksek hızlı trenler, inşaat faaliyetleri ve endüstriyel makineler tarafından üretilen zemin kaynaklı titreşimler; yakın yapıların servis performansını, hassas ekipmanların çalışmasını ve insan konforunu olumsuz şekilde etkileyebilmektedir. Bu çalışma, dalga empedans kontrastı prensibine dayanan bir pasif titreşim izolasyon yöntemi olan dalga empedans bariyerlerinin (WIB) etkinliğini araştırmaktadır. Zemin içerisine yüksek rijitlikte veya yüksek yoğunlukta malzemelerin gömülmesiyle oluşturulan dalga bariyerleri, dalga yayılım yolunu değiştirerek gelen dalgaların yansıtılmasını, saçılmasını ve zayıflatılmasını sağlar. Geleneksel hendek tipi bariyerlerin daha çok yüksek frekanslarda etkin olmasına karşın, yatay dalga empedans bariyerleri uzun dalga boylu, düşük frekanslı titreşimlerin sönümlenmesinde avantaj sağlamaktadır. Bu araştırmada, düşey dinamik yükler altında yatay olarak gömülü dalga empedans bariyerlerinin performansı hem saha deneyleri hem de sayısal analizler ile değerlendirilmiştir. Saha deneyleri esas alınarak geliştirilen iki boyutlu sonlu eleman modeli doğrulandıktan sonra, bariyer geometrisi ve malzeme rijitliğinin sönümleme üzerindeki etkisini incelemek amacıyla parametrik analizler gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, özellikle Rayleigh dalgalarının baskın olduğu 10–60 Hz frekans aralığında dalga empedans bariyerlerinin zemin titreşimlerini önemli ölçüde azalttığını göstermiştir. Bariyer kalınlığı, uzunluğu ve rijitliğinin artması izolasyon performansını artırmakta; buna karşın düşük rijitlikteki malzemeler performansı düşürebilmekte ve bazı durumlarda genlik artışına dahi neden olabilmektedir. Ayrıca yatay dalga empedans bariyerlerinin hendek tipi sistemlerle birlikte kullanılması izolasyon etkinliğini daha da artırmış; bariyer sürekliliğinin dalga atlamasını sınırlaması sebebiyle kombinasyonun önemli bir tasarım parametresi olduğunu ortaya koymuştur. Elde edilen bulgular, uygun şekilde tasarlanan bariyerlerin; raylı sistemlerde, endüstriyel tesislerde ve kentsel alanlarda uygulanabilir ve frekans odaklı bir titreşim izolasyon çözümü sunduğunu göstermektedir. Bu çalışma, WIB tabanlı sistemlerin optimizasyonuna yönelik doğrulanmış bir metodoloji ortaya koymakta ve gelecekteki mühendislik tasarımlarında daha geniş kapsamlı ve güvenilir titreşim kontrolü uygulamalarına rehberlik etmektedir.
Özet (Çeviri)
Ground-borne vibrations generated by high-speed trains, construction activities, and industrial machinery can adversely affect nearby structures, precision instruments, and human comfort. This study investigates the effectiveness of Wave Impedance Barriers (WIBs) as a passive vibration isolation technique based on the principle of impedance contrast. By embedding high-stiffness or high-density materials within the soil, WIBs alter the propagation path of surface waves, resulting in reflection, scattering, and attenuation of incident energy. Unlike conventional trench-type barriers that are more effective at higher frequencies, WIBs are capable of targeting long-wavelength, low-frequency vibrations that are typically difficult to mitigate. This research combines full-scale field experiments and numerical simulations to evaluate the performance of horizontally embedded WIBs under vertical dynamic loading. A finite element model was developed and validated using field measurements, and subsequently used to perform a parametric study examining the effects of barrier geometry and stiffness on vibration attenuation. The results demonstrate that WIBs can significantly reduce ground vibration amplitudes, particularly within the 10–60 Hz range where Rayleigh waves dominate. Increasing barrier thickness, length, and stiffness improves isolation efficiency, whereas softer materials may reduce performance and, in certain cases, lead to amplification. Additionally, the combined use of WIBs with trench-type systems showed further improvement in isolation potential, highlighting the importance of barrier arrangement and continuity to restrict wave bypassing mechanisms. Overall, the findings confirm that properly designed WIBs offer a compact, feasible, and frequency-tuned solution for ground vibration mitigation, especially in railway, industrial, and urban environments. The outcomes of this study provide a validated framework for optimizing WIB-based systems and support their integration into practical engineering design for broader and more reliable vibration control applications.
Benzer Tezler
- Geri dönüştürülebilir malzemeden üretilmiş bariyer ile yüksek hızlı trenlerin oluşturduğu çevresel titreşimlerin azaltılması
Mitigation of environmental vibrations induced by high-speed trains using a barrier constructed from recyclable materials
AYŞENUR SUBAŞI
Doktora
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiSakarya Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERKAN ÇELEBİ
- Standart referans ivmeölçerlerin enterferometrik yöntemle kalibrasyonu
Başlık çevirisi yok
KARUN ALPER TİFTİKÇİ
- Taşıt hava emiş sisteminin akustik davranışının incelenmesi
Dynamical response prediction of the heavy truck air intake system using sea model
ÖZGÜN YAKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK EROL
- An experimental study on reducing the ground borne vibrations using rubber chips barriers
Kauçuk yonga bariyerler kullanarak yer kaynaklı titreşimlerin azaltılması üzerine deneysel çalışma
MOHAMMAD MOUAZ HASSOUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
İnşaat MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DENİZ ÜLGEN
- A numerical study on isolation performance of wave barriers
Dalga bariyerlerinin yalıtım performansı üzerine sayısal çalışma
HARUN KARATAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
İnşaat MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DENİZ ÜLGEN