Derin kazıların nümerik analizi
Numerical analysis of deep excavation
Yazar: MUSTAFA AKBAŞ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. HAVVANUR KILIÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Ankrajlar = Anchorages ; Derin kazı = Deep excavation ; Sayısal analiz = Numerical analysis

Özet:
Derin kazılar sırasında zeminde yatay ve düşey gerilmelerde değişim meydana gelmekte, bu değişimler sonucunda yanal ve düşey yer değiştirmeler oluşmaktadır. Bu yer değiştirmeler hem inşa edilmekte olan yapının hem de çevre yapıların güvenliği açısından göz önünde bulundurulmalıdır. Derin kazı iksa sisteminin projelendirilmesi aşamasında ampirik yaklaşımlardan ve nümerik analizlerden yararlanılarak olası yer değiştirmelerin tahmin edilmesi yaygın olarak kullanılan yöntemlerdir. Bu tahminler sırasında zemin cinsi, kazı derinliği, destek sistemi, perde rijitliği gibi değişkenler dikkate alınabilmektedir.Bu çalışmada, geoteknik mühendisliğinde yaygın olarak kullanılan Plaxis ve MSheet programları kullanılarak 7 örnek üzerinde 13 adet zemin kesitinde, destek ve perde sistemi özellikleri dikkate alınarak nümerik modeller oluşturulmuştur. Nümerik analizler sonucunda, hesaplanan yatay yer değiştirmeler ile arazi ölçümlerinin karşılaştırılması yapılmıştır. Genellikle Plaxis ve MSheet ile yapılan analizlerden elde edilen değerlerin birbirine yakın ancak arazi ölçümlerinden biraz daha küçük olduğu belirlenmiştir. Plaxis'le yapılan nümerik analizlerden belirlenen zemin yüzündeki düşey oturma değerleri ile Peck (1969), Clough ve O'Rourke (1990) ampirik yöntemlerinden elde edilen değerlerin karşılaştırılması yapılmış ve Peck yaklaşımına göre, Clough ve O'Rourke yaklaşımından belirlenen değerlerin Plaxis sonuçları ile daha yakın olduğu görülmüştür. Nümerik analizlerde, kazının tamamlanması durumundaki güvenlik sayıları belirlenerek karşılaştırıldığında MSheet programından hesaplanan değerlerin Plaxis'den hesaplananlara göre genellikle daha küçük olduğu belirlenmiştir. Bunlara ek olarak içten destekli sistemler için oluşturulan Terzaghi-Peck (1967) ve ankraj destekli sistemler için oluşturulan Navfac (1988) önerileri ile hesaplanan toprak basıncı dağılımlarının, Plaxis ve MSheet nümerik analizlerinde kazı işlemi tamamlandıktan sonra elde edilen gerilme dağılımları ile karşılaştırılması yapılmış ve analizlerden elde edilen gerilme dağılımlarının genellikle bu gerilme zarflarının içinde kaldığı görülmüştür.

Abstract:
Vertical and horizontal stresses within the ground change during construction of deep excavations as a result of vertical and horizontal displacements which have to be considered for safety of structure under construction and surrounding buildings. The probable displacements are typically predicted by empirical methods and numerical analyses when retaining systems for deep excavations are designed. Soil type, depth of excavation, support system, rigidity of wall etc. are considered in these predictions.In this study, 7 deep excavations and 13 sections are numerically modeled with Plaxis and MSheet, which are two of the widely used computer programs in geotechnical engineering. In these models the support and retaining system are considered. Horizontal displacements calculated by numerical analyses and measured in-situ are compared. It was concluded that the displacements obtained by Plaxis and MSheet are generally smaller when compared with the measured values. Vertical displacements on the surface obtained by Plaxis are compared with the values calculated by empirical approaches recommended by Peck (1969) and Clough and O?Rourke (1990). The displacements calculated by the Clough & O?Rourke (1990) method are in better agreement with those from Plaxis. The safety factors at the end of the excavation are generally smaller in MSheet when compared with Plaxis. Additionally the effects of earth pressure distribution on retainment are examined using numerical methods and recomendations by Terzaghi-Peck (1967) and Navfac (1988). The earth pressures obtained from numerical methods (Plaxis & MSheet) are found to be within the suggested distributions by Terzaghi-Peck (1967) and Navfac (1988).