Yığma ve betonarme çerçeveli taşıyıcı sistemli yapılarda zemin oturma problemlerinin yapı-zemin etkileşimi bağlamında incelenmesi
Investigation of soil settlement problems in masonry and reinforced concrete frame structures in the context of soil-structure interaction
Yazar: SADIE IBRAHIM ALI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET FETHİ ERTENLİ
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Bilgisayar destekli analiz = Computer aided analysis ; Vlasov modeli = Vlasov model ; Winkler yöntemi = Winkler method ; Yapı analizi = Structure analysis ; Yapı-zemin etkileşimi = Soil-structure interaction ; Zemin oturması = Ground subsidence

Özet:
Bu çalışmada, yığma ve betonarme çerçeveli taşıyıcı sistemlere sahip yapıların zemin oturma problemleri, yapı-zemin etkileşimi bağlamında incelenmiştir. Yapısal ve zemin davranışlarını doğru bir şekilde modellemek amacıyla, SAP2000 programı kullanılarak Winkler ve Vlasov yöntemleri uygulanmıştır. Vlasov yönteminin karmaşıklığını ortadan kaldırmak için SAP2000 programının OAPI arayüzü ve excel makrolarından yararlanılmıştır. Çalışma kapsamında kil ve kumlu zemin katmanları kullanılarak üç farklı zemin konfigürasyonu için numerik modeller oluşturulmuş ve analizler gerçekleştirilmiştir. Zemin tanımlarında Winkler ve Vlasov yöntemleri tüm konfigürasyonlar için ayrı ayrı uygulanmıştır. Tez çalışmasında zemin oturmalarının taşıyıcı sistem üzerindeki etkileri (deformasyonlar ve gerilme dağılımları) betonarme karkas ve yığma yapılar özelinde incelenmiştir. Bu kapsamda toplamda 12 model oluşturulmuş ve analiz edilmiştir.

Analiz sonuçlarına göre, yığma ve betonarme çerçeveli yapıların farklı zemin konfigürasyonları üzerindeki davranışları karşılaştırıldığında yığma yapının, malzeme özellikleri ve yük dağılımındaki düzensizlikler nedeniyle daha büyük zemin gerilmesi değerlerine ulaştığı ve oturmanın nispeten daha belirgin bir sorun olduğu değerlendirilmiştir. Betonarme çerçeveli yapının daha esnek ve düzenli bir yapı olması ve yükleri daha düzenli dağıtması sayesinde zeminde daha az gerilme ve oturma sorunları ortaya çıkarmıştır. Özellikle heterojen zemin konfigürasyonlarında (kum ve kil yan yana), yığma yapıların zeminde daha fazla oturma ve gerilme oluşturduğu gözlemlenmiştir. Bu durum, yığma ve betonarme çerçeveli yapıların uzun vadeli performansını ve zeminle olan etkileşimlerini önemli ölçüde etkileyebilmektedir. 

Bu çalışma, zemin oturma problemlerinin yapı performansı üzerindeki etkilerini detaylı bir şekilde ortaya koymuş ve farklı zemin koşulları için uygun mühendislik çözümleri sunmuştur. Gelecekteki çalışmalar, daha fazla zemin konfigürasyonu ve yapı tipi üzerinde analizler yapılarak elde edilen bulguları genişletebilmektedir. Ayrıca, uzun dönemli zemin davranışlarının ve yapısal performansın izlenmesi, mevcut model ve yöntemlerin doğrulanmasında önemli katkılar sağlayabilecektir.

Abstract:
In this study, ground settlement problems of masonry and reinforced concrete frame structures are investigated in the context of structure-soil interaction. In order to accurately model the structural and soil behavior, Winkler and Vlasov methods are applied using SAP2000 software. To eliminate the complexity of the Vlasov method, the OAPI interface and excel macros of the SAP2000 program were utilized. Within the scope of the study, numerical models were created and analyzed for three different soil configurations using clay and sandy soil layers. Winkler and Vlasov methods were applied separately for all configurations. In this thesis, the effects of ground settlements on the structural system (deformations and stress distributions) are analyzed for reinforced concrete frame and masonry structures. In this context, a total of 12 models were created and analyzed.

According to the analysis results, when the behavior of masonry and reinforced concrete framed structures on different soil configurations are compared, it is evaluated that the masonry structure reaches larger soil stress values and settlement is a relatively more significant problem due to material properties and irregularities in load distribution. The reinforced concrete framed structure was more flexible and regular and distributed the loads more uniformly, resulting in less stress and settlement problems. Especially in heterogeneous soil configurations (sand and clay side by side), masonry structures were observed to produce more settlement and stress in the ground. This can significantly affect the long-term performance of masonry and reinforced concrete framed structures and their interaction with the ground.

This study has demonstrated in detail the effects of soil settlement problems on structural performance and provided appropriate engineering solutions for different soil conditions. Future studies can extend the findings by analyzing more soil configurations and structure types. In addition, long-term monitoring of soil behavior and structural performance can contribute to the validation of existing models and methods.