Demiryolu tünellerinin Türkiye karayolları ve demiryolları tünelleri ile diğer zemin yapıları deprem yönetmeliğine göre tasarımı
Design of railway tunnels according to the Turkish highway railway tunnels with other soil structures seismic code
Yazar: EMRAH SERT
Danışman: PROF. DR. NAİL ÜNSAL ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ERHAN TEKİN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Demir yolları = Railways ; Deprem yönetmelikleri = Earthquake regulations ; Parçacık hızlandırma = Particle acceleration ; Tüneller = Tunnels ; Zemin yapısı = Soil structure

Özet:
Tüneller, başta ulaştırma projeleri olmak üzere, depolama tesisleri, metro hatları, iletim ve dağıtım hatları gibi pek çok farklı amaç için kullanılmaktadır. Modern toplum hayatının vazgeçilmez bir parçası haline gelmişlerdir. Sismik koşullar altında yer üstü yapıları genelde ataletsel etkiler göz önünde bulundurularak tasarlanmaktadır. Öte yandan tüneller için yer değiştirme esaslı tasarım yöntemleri ön plandadır. Tüneller gömülü yapılar oldukları için depremin şiddetini yüzey yapılarına oranla daha az hissederler. Çoğu zaman içerisinde bulundukları zemin ortamı ile birlikte hareket ettiklerinden daha az hasar görürler. Bu yüzden de 1980'lere kadar tünellerin deprem durumunda tasarımı için kapsamlı şartnameler geliştirilmemiştir. Son yıllarda meydana gelen, 1995 Kobe, 1999 Kocaeli, 1999 Chi Chi Depremi gibi büyük depremlerde bazı tünellerde önemli hasarlar meydana gelmiştir. Bu felaketler sonucunda, depremselliği yüksek bölgelerde tünellerin sismik koşullar altında tasarımının gözden geçirilmesi gerekliliği ortaya çıkmıştır.  Ülkemizde bu alanda Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığınca yapılan çalışmalar neticesinde; "Türkiye Karayolları ve Demiryolları Tünelleri ile Diğer Zemin Yapıları Deprem Yönetmeliği" (TKDTDZYDY-2020) 06/10/2020 tarihinde Resmî Gazete de yayınlanarak 06/10/2021 tarihinde yürürlüğe girmiştir. Bu çalışmada, çift hatlı demiryolu tüneli nihai kaplama kesiti, değişen sismik tesirler altında, sığ ve derin örtülerde, faklı zemin koşulları için TKDTDZTDY-2020'ye göre incelenmiştir.  Kapalı form denklemlere dayalı zemin yapı etkileşimli ve etkileşimsiz analitik çözümlerin yanı sıra 1 boyutlu saha tepki analizinden elde edilen deformasyonlara bağlı sonlu elemanlar çözümleri yapılarak karşılaştırılmıştır. TKDTDZYDY-2020'nin önerdiği yöntemler neticesinde tasarım aşamasında ortaya çıkabilecek aksaklıkların önceden belirlenmesi amaçlanmış ve çift hatlı demiryolu tünel kesiti özelinde depremsellik ve saha koşullarına göre mevcut kaplama kesitinin yeterliliği irdelenmiştir.

Abstract:
Tunnels are used for very different purposes like transporting projects, storage facilities, metro lines, lifeline services and they became essential part of our daily modern life. In seismic conditions aboveground structures are mainly designed for inertial forces. On the other hand, tunnels are designed according to displacements. Tunnels are embedded into soil or rock. Thus, they apt to experience less seismic shaking intensity than aboveground structures and have generally experienced low-level damage during the earthquakes in comparison to the surface structures because tunnels are prone to make compatible displacements with surrounding soil/rock mass. Therefore, until 1980s there is no comprehensive seismic design codes for tunnels. On the other hand, in recent years, some underground structures have experienced significant damage in recent large earthquakes including, 1995 Kobe, 1999 Kocaeli 1999 Chi-Chi Earthquakes. These disasters have shown that in intense earthquake prone regions, comprehensive seismic design is a necessity for underground structures.  In our country with the effort of Ministry of Transport and Infrastructure, "Turkish Highway and Railway Tunnels with Other Soil Structures Seismic Code" (THRTOSSSC-2020) have published into official gazette on 06/10/2020 and entry into force on 06/10/2021. Within the scope of this study, suffiecieny of typical double lined high speed railway tunnel cross section has been investigated for different site and seismic conditions according to THRTOSSSC-2020. Design solutions have been made for deep and shallow overburden depth. Beside closed form equation based analytical solutions, 1-d site response analysis based finite element model solutions have been made and compared with analytical methods.  Also with this study, it is aimed to predetermine the problems which may arise during the design phase, due to THRTOSSSC-2020 provisions and sufficiency of existing typical railway tunnel cross section has been examined for different site and seismic conditions.