Viyadük ayaklarında bulunan kazık gruplarının yanal ve düşey yük etkilerine karşı farklı yöntemlerle modellenmesi
Modelling of pile groups beneath viaduct piers under lateral and vertical loads using different approaches
Yazar: KEMAL SEVİNER
Danışman: PROF. DR. NİHAT SİNAN IŞIK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Düşey yük = Vertical lood ; Kazıklar = Piles ; Yatay yükler = Horizontal loads

Özet:
Literatürde kazık gruplarının yatay ve düşey yük etkilerine karşı tasarlanmasına ilişkin çeşitli yöntemler bulunmaktadır. Düşey yükler altında genellikle taşıma gücü ve oturma kontrolleri yapılmaktadır. Yatay yükler altında ise hem analitik hem de sayısal yöntemlere bağlı Winkler yay modeli, doğrusal olmayan p – y yayları modelleri, sonlu elemanlar modeli bulunmaktadır. Bu çalışmada, örnek bir viyadük orta ayak temeli seçilerek kazık grubunun yatay ve düşey yükler karşısındaki hesapları farklı analitik ve sayısal yöntemler kullanılarak yapılmış ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Zemin parametreleri, (kohezyon, içsel sürtünme açısı, Poison oranı, birim hacim ağırlık, deformasyon modülü, yatak katsayıları) projeden alınan laboratuvar deneyleri ve sondajların yorumlanmasıyla belirlenmiştir. Bu zemin parametreleri, literatürde kazık gruplarının tasarlanmasına ilişkin çeşitli ampirik formüller ile kullanılarak kazıkların zemin profilindeki her düğüm noktası için yatak katsayıları bulunmuştur. Bu değerler, sonlu elemanlar yöntemi esaslı bir bilgisayar programına tanımlanmıştır. Viyadüğün üst yapısından gelen düşey yükler ve deprem durumundaki yatay kuvvetler, tanımlanan kazık grubu modellerinde, kolonların bulunduğu noktalardan etki ettirilmiştir ve kazıkların deformasyonu, taşıma gücü, kazıklara gelen eksenel yükler, kesme kuvvetleri, momentler bulunmuştur. Aynı zemin profili ve özellikleri ve üstyapı yükleri, doğrusal olmayan zemin modelleri, katı elemanlar kullanılarak yine sonlu elemanlar yöntemi ile analiz edilmiş ve kazıklarda yatay ve düşey yük altında oluşan kesme kuvvetleri, eksenel kuvvetler ve deformasyonlar hesaplanmış ve sonuçlar diğer yöntemler ile karşılaştırılmıştır.

Abstract:
There are various methods in the literature for the design of pile groups to resist vertical and lateral loads. Under vertical loads, bearing capacity and settlement checks are generally performed. Under horizontal loads, there are Winkler spring model, nonlinear p- y spring models, finite element model depending on both analytical and numerical methods. In this study, a sample of viaduct pier foundation was chosen and calculations of the pile group against lateral and vertical loads were made using different analytical and numerical methods and the results have been compared. Soil parameters (cohesion, internal friction angle, Poison ratio, unit volume weight, deformation modulus, spring coefficients) have been determined by interpretation of the laboratory tests and the boreholes taken from the project.  These soil parameters were used in the literature with various empirical formulas for designing pile groups, and spring coefficients have been found for every node in the soil profile. The obtained values (results) have been assigned (defined/inputted) into a finite element analysis software program. The vertical loads resulting from the superstructure weight of viaduct and the lateral loads caused by earthquake have been assigned to the locations where the columns are in the predefined pile group models and the deflection (deformation), bearing capacity, axial stresses, shear stresses and moments of the piles have been obtained. Using the nonlinear soil models and solid elements, the same soil profile, properties and superstructure loads have been analyzed by finite element method once again and deformations, shear and axial stresses in the piles under the lateral and vertical loads have been calculated and they have been compared with the results obtained using other methods.