Evaluation of an engineered material of large damping ratio

Zahid Khan, Giovanni Cascante, Hesham El Naggar, Magdi El Emam

In the proceedings of: GEO2010 Calgary: 63rd Canadian Geotechnical Conference & 6th Canadian Permafrost Conference

Session: W3-C

ABSTRACT: Many geotechnical problems such as seismic resistant designs and machine vibrations require the installation of dampers or isolators to control the amplitude of vibrations. Engineered fills designed with increased capability of dissipating energy can provide a more economical approach to control excessive vibrations. This study presents a technique to increase the damping ratio of a sand without affecting its stiffness significantly. The increase in damping ratio is evaluated by performing resonant column tests on the engineered soils. The damping ratio of the sand is increased by adding controlled amount of viscoelastic material to the sands. The resonant column tests indicate that the damping ratio of the sand can be increased by a factor of 10 without a significant effect on the shear modulus. The micromechanical evaluation of the results shows a good correlation between the particle surface area in contact with the pore-mixture and the damping ratio of the sand.

RÉSUMÉ: De nombreux problèmes géotechniques tels que la conception de systèmes résistants aux séismes et les vibrations de machines requièrent l'installation d'amortisseurs ou d'isolateurs pour contrôler l'amplitude des vibrations. Des remblais conçus avec une plus grande capacité à dissiper l'énergie peuvent fournir une approche plus économique pour contrôler des vibrations excessives. Cette étude présente une technique pour augmenter le taux d'amortissement d'un sable sans affecter sa rigidité de façon significative. L'augmentation du taux d'amortissement est évaluée en effectuant des essais à colonne résonnante sur le sol synthétique. Le taux d'amortissement du sable est augmenté en ajoutant une quantité contrôlée de matériau viscoélastique dans le sable. Les essais à colonne résonnante indiquent que le taux d'amortissement du sable peut être augmenté d'un factor 10 sans effet significatif sur le module de cisaillement. L'évaluation micromécanique des résultats montre une bonne corrélation entre la surface des particules en contact avec le mélange présent dans les pores et le taux d'amortissement du sable. 1 INTRODUCTION

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