Kohezyonsuz zeminde e-atık katkılı polimer esaslı kazıkların düşey yük altındaki davranışının incelenmesi
Investigation of the behavior of e-waste additive polymer based piles under vertical load on cohesionless soil
Yazar: FATİH ARTUK
Danışman: PROF. DR. AHMET ŞAHİN ZAİMOĞLU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Kazıklı temeller = Piled foundations

Özet:
Amaç: Geleneksel kazıklara alternatif olarak katkısız ve e-atık katkılı polimer esaslı kazıklar çalışma kapsamında kullanılmıştır. Çalışmada; kohezyonsuz zeminde e-atık katkılı polimer esaslı kazıkların düşey yük altındaki performansının incelenmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Çalışma katkısız ve e-atık katkılı polimer esaslı deney numuneleri üretilerek gerçekleştirilmiştir. Katkısız ve e-atık katkılı polimer numune üretimi için; poliester (Polyethlene terephthalete) içerisine hızlandırıcı (Cobalt(II) naphthenate) ilave edilip homojen hale gelinceye kadar karıştırılmış ardından sertleştirici (Methyl Ethyl Ketone Peroxide) ilave edilerek karşıtırılmaya devam edilmiştir. Daha sonra 0-2 mm, 2-4 mm ve 4-8 mm boyutlarındaki e-atık malzemesi farklı oranlarda (%5, %10, %15, %20 ) eklenerek 2.5 dk süre ile homojen hale gelinceye kadar karıştırılmıştır. Her bir karışımdan hazırlanan numuneler üzerinde serbest basınç deneyi yapılmıştır. Serbest basınç deneyi sonucunda en iyi serbest basınç mukavemeti değerini veren karışım oranları (%0, %5 ;0-2mm, %5;2-4mm, %10;0-2mm, %10; 2-4mm) belirlenmiştir. Bu karışımlar ile farklı boyutlarda hazırlanan numuneler üzerinde donma-çözülme, eğilme dayanımı ve sönüm oranı deneyleri yapılmıştır. Ayrıca aynı karışımlardan farklı boy/çap (l/d=10, 14, 18) oranlarında kazık ve kazık grubu (tekil, ikili ve  dörtlü) üretilmiştir. Üretilen kazıkların çekme dayanımını belirlemek amacıyla her bir kazık çekme deneyine tabi tutulmuştur. Kazık ve kazık grubları, rölatif sıkılığı %65 olan kum zemin ile doldurulmuş büyük ölçekli model deney sisteminde yüklemeye tabi tutulmuştur. 
Bulgular: Deneylerden elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde e-atık oranı %0 değerinde ve 2-4 mm aralığındaki e-atığın tüm oranlarında(%5, %10) serbest basınç mukavemet değerlerinde yüksek olduğu belirlenmiştir. Eğilme dayanımı, donma-çözülme sonrası serbest basınç muvemet değeri ve sönüm oranı değerleri de e-atığın 2-4 mm aralığındaki deney numunelerinde de yüksek değerlere sahip olduğu gözlenmiştir. Kazık ve kazık grubu deneylerinde %0 , %5(2-4mm) ve %10(2-4mm) e-atık katkılı kazıklarda yük-oturma ilişkisi incelendiğinde aynı oturmalar altında diğer kazıklara nazaran daha yüksek taşıma kapasiteleri belirlenmiştir.
Sonuç: Elde edilen bulgulardan e-atık ilave edilen numunelerde e-atık oranının artması ile sünekliğin arttığı görülmüştür. Donma-çözülme deneylerinde, serbest basınç mukavemet değerlerinin donma-çözülme sonrası serbest basınç mukavemet değerlerine nazaran önemli ölçüde değişmediği görülmüştür. Dinamik deneylerde e-atık kullanılan polimer esaslı kazıkların enerji sönümleme özelliğine sahip olduğunu ve sismik yük etkisine maruz kalınan durumlarda kullanılabileceğini göstermiştir. Çekme deneylerinde %0 ve %10(2-4mm) karışımları ile hazırlanan kazıkların çekme kazığı olarak kullanılabileceği yönünde ön fikir vermiştir. Kazık ve kazık gruplarının sonuçları incelendiği gruptaki kazık sayısının ve l/d oranının artması ile taşıma gücü kapasitesinin arttığı görülmüştür.

Abstract:
Purpose: As an alternative to conventional piles, polymer-based piles with no additives and e-waste were used in the study. In the study; In this study, it is aimed to examine the performance of e-waste added polymer-based piles under vertical load in cohesionless soil. 
Method: The study was carried out by producing polymer-based test samples with no additives and e-waste additives. For the production of additive-free and e-waste added polymer samples; The accelerator (Cobalt(II) naphthenate) was added to polyester (Polyethlene terephthalete) and mixed until it became homogeneous, then the hardener (Methyl Ethyl Ketone Peroxide) was added and the mixing was continued. Then, e-waste material in 0-2 mm, 2-4 mm and 4-8 mm sizes was added at different rates (5%, 10%, 15%, 20%) and mixed for 2.5 minutes until it became homogeneous. The unconfined pressure test was performed on the samples prepared from each mixture. As a result of the unconfined pressure test, the mixture ratios (0%, 5% ;0-2mm, 5%;2-4mm, 10.0% 2mm, 10%; 2-4mm) giving the best unconfined compressive strength were determined. By determining the mixture ratios (0%, 5%(0-2mm), 5%(2-4mm), 10%(0-2mm), 10%(2-4mm)) giving the best unconfined compressive strength value from the unconfined pressure test, freeze-thaw strength, flexural strength, damping ratio were determined. Freeze-thaw, bending strength and damping ratio tests were carried out on samples prepared in different sizes with these mixtures. In addition, piles and pile groups (single, double and quadruple) were produced from the same mixtures at different length/diameter (l/d=10, 14, 18) ratios. Each pile was subjected to tensile test in order to determine the tensile strength of the produced piles. Pile and pile groups were subjected to loading in a large scale model test system filled with sand soil with a relative density of 65%.
Results: When the results obtained from the experiments were evaluated, it was determined that the unconfined compressive strength values were high at 0% e-waste ratio and at all ratios (5%, 10%) of e-waste in the range of 2-4 mm.Flexural strength, freeze-thaw unconfined compressive strength value and damping ratio values were also observed to have high values in the 2-4 mm range of e-waste. In the pile and pile group experiments, when the load-settlement relationship was examined in the 0%, 5%(2-4mm) and 10%(2-4mm) e-waste added piles, higher bearing capacities were determined under the same settlements compared to the other piles.
Conclusion: From the findings obtained, it was observed that the ductility increased with the increase in the e-waste ratio in the samples to which e-waste was added. In the freeze-thaw experiments, it was observed that the unconfined compressive strength values did not change significantly compared to the unconfined compressive strength values after freezing-thawing. In dynamic experiments, it has been shown that polymer-based piles using e-waste have energy absorption properties and can be used in situations where seismic load is exposed. It gave a preliminary idea that piles prepared with 0% and 10% (2-4mm) mixtures can be used as tension piles in tensile tests. The results of the pile and pile groups were examined, it was observed that the bearing capacity increased with the increase in the number of piles and the l/d ratio in the group.