Sert-katı killerde gerçekleştirilen ankrajlı derin kazıların deplasmanlarının tahmini
Estimating the displacements of anchored deep excavations in stiff-hard clays
Yazar: GAMZE ÜÇDEMİR
Danışman: PROF. DR. SAMİ OĞUZHAN AKBAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kazı kaynaklı zemin hareketleri, zemin özelliklerinin yanı sıra destek sistemi rijitliğinden de etkilenir. Derin kazıların yanal deformasyon tahminleri genellikle sonlu elemanlar yöntemi (FEM) kullanılarak yapılır. Ancak, sonlu elemanlar hesaplamalarından elde edilen sonuçların doğruluğu ve güvenilirliği, programda kullanılan parametrelerin kalitesi ile orantılı olarak önemli ölçüde değişeceğinden, zemin değişkenliğinin etkisini dikkate alan olasılıksal analizlerin kullanımı son zamanlarda popüler bir yaklaşım haline gelmiştir. Bu değerlendirmelere dayanarak, bu çalışma sert-katı killerde derin kazılar için destek sistemi parametrelerinin kazı kaynaklı yanal deformasyonlar üzerindeki etkisini araştırmayı ve ön tasarımda kullanılmak üzere pratik bir metodoloji sağlamayı amaçlamaktadır. Bu amaçla, çeşitli destek sistemi rijitlik değerleri ve zemin parametreleri kullanılarak bir dizi sonlu elemanlar analizleri yapılmıştır. Zeminin doğal değişkenliği dikkate alınarak, sonlu eleman analizlerinde kullanılmak üzere Monte Carlo simülasyonları ile efektif içsel sürtünme açısı ve zeminin efektif kohezyonu log-normal dağılımla rastgele oluşturulmuştur. Analizlerin performansı, sert-katı killerde yapılan derin kazılardan elde edilen 35 örnek vakaya ait veriler kullanılarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar, destek sistemi rijitlik parametrelerinin sert-katı killerde yapılan kazılarda yanal deformasyonu düşük düzeyde etkilediğini göstermektedir. Ayrıca derin kazılarda zemin değişkenliği sayesinde belirli bir destek sistemi rijitliği için çok çeşitli yanal deformasyon değerleri oluşabileceği gösterilmiştir. Geleneksel yöntemler kullanılarak belirlenen destek sistemi rijitliği yalnızca duvar rijitliği ve destek elemanı düşey aralığından oluşmaktadır. Ancak destek elemanı yatay aralığının da deformasyon üzerindeki etkisi düşey aralık kadardır. Tüm bu durumlar düşünüldüğünde duvar eğilme rijitliğini ve destek elemanı düşey ve yatay aralığını ve zemin dayanım parametrelerini içeren geniş yelpazedeki kazı destek sistemi tiplerini kapsayabilen, böylece analizlerin doğruluğunu artıran yeni bir rijitlik faktörü formülü önerilmiştir. Bu formül ile sistem rijitliği ve yanal deformasyon arasında yaklaşık doğrusal bir ilişki yakalanmış ve iki örnek vaka hariç diğerlerinin olasılıksal analiz verilerinin oluşturduğu sınır içerisinde yer aldığı görülmüştür.

Abstract:
Excavation-induced soil movements are affected by the stiffness of the support system as well as the soil properties. Lateral deformation estimations of deep excavations are usually made using the finite element method (FEM). However, the use of probabilistic analysis that takes into account the effect of soil variability has recently become a popular approach, as the accuracy and reliability of the results from finite element calculations will vary significantly with the quality of the parameters used in the program. Based on these considerations, this study aims to investigate the effect of support system parameters on excavation induced horizontal deformations for deep excavations in stiff-hard clays and to provide a practical methodology for use in preliminary design. For this purpose, a series of finite element analyses were performed using various support system stiffness values and soil parameters. Considering the inherent variability of the soil, the effective internal friction angle and the effective cohesion of the soil were randomly generated with log-normal distribution with Monte Carlo simulations for use in finite element analysis. The performance of the analyzes was evaluated using data from 35 case studies from deep excavations in stiff-hard clays. The results show that support system stiffness parameters have a low effect on horizontal deformation in excavations made in stiff-hard clays. In addition, it has been shown that a wide range of horizontal deformation values can occur for a given support system stiffness due to soil variability in deep excavations. The stiffness of the support system determined using traditional methods consists only of the wall stiffness and the vertical spacing of the support element. However, the effect of the horizontal spacing of the support element on the deformation is as important as that of the vertical spacing. Considering all these situations, a new stiffness factor is proposed that covers a wide range of excavation support system types including wall bending stiffness, support element vertical and horizontal spacing, and soil strength parameters, thus increasing the accuracy of the analyses. With this formula, an approximate linear relationship was obtained between system stiffness and horizontal deformation, and it was observed that, except for two case histories, the others are within the limit formed by the probabilistic analysis data.