Kazık-zemin sistemlerinin dinamik davranışlarının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of dynamic behavior of pile-soil systems
Yazar: MEHMET ÖMER TİMURAĞAOĞLU
Danışman: PROF. DR. ADEM DOĞANGÜN ; PROF. DR. YASİN FAHJAN
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Elastoplastik zeminler = Elastoplastic soils ; Toprak zemin = Soil ; Yapı-zemin etkileşimi = Soil-structure interaction ; Yatay yüklü kazık analizi = Horizontal loaded pile analysis ; Üç boyutlu modelleme = Three dimensional modelling

Özet:
Kazıklı temel sistemi uygulamaları son yıllarda giderek yaygınlaşmaktadır. Özellikle yüksek yapılarda çoğunlukla zorunluluk haline gelmektedir. Bu tez çalışmasında kazıklı sistemlerin dinamik yükler altındaki davranışları incelenmektedir. Çalışma üç aşamada yapılmıştır. Birinci aşamada eşdeğer lineer ve doğrusal olmayan zemin davranış analizleri bir ve üç boyutlu modeller üzerinde gerçekleştirilmiştir. İkinci aşamada doğrusal ve doğrusal olmayan model kazıklı sistemlerin statik ve dinamik yükler altındaki analizlerinin literatürdeki deneysel çalışma bulgularıyla kalibrasyonu yapılmıştır. Üçüncü aşamada ise literatürde kumlu zeminde bulunan tekil kazığın statik yatay yükler altında elde edilen P-Y eğrilerinin geliştirilen sayısal modellerden edinilen eğrilerle kalibrasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu aşamada ayrıca farklı frekans ve genlikteki dinamik yükler altındaki tekil ve 3x3 grup kazık tepkilerinin irdelenmesi için sayısal modeller geliştirilmiş ve analizler gerçekleştirilmiştir. Eşdeğer lineer ve doğrusal olmayan zemin davranış analizlerinde izlenecek yol, kazıklı sistemlerde sayısal modelin oluşturulması için tanımlanabilecek etkileşim türleri ve grup kazıklarda kullanılan P-çarpanı parametresi ile ilgili kapsamlı açıklamalar tezde materyal ve yöntem bölümünde sunulmuştur. Üç boyutlu modellerin dinamik analizlerinde yansıtmayan sınırları temsil etmek için sonsuz elemanlar ve zeminin doğrusal olmayan davranışını tanımlamak için kinematik pekleşme modeli kullanılmıştır. Yapılan zemin davranış analizleri, statik ve dinamik etkiye maruz kazıklı sistem analizleri ışığında parametrelerin doğru kalibre edilmesi durumunda kinematik pekleşme modelinin zemin davranışını temsil edebildiği görülmüştür. Bunun yanında, kazık zemin arasında kullanılan etkileşim türünün yatay ve düşey taşıma kapasitesini olduğundan fazla veya az tahmin ettiği vurgulanmıştır. Son olarak, dinamik yükler altındaki 3x3 grup kazıklarda orta sıradaki kazıkların küçük genliklerde ön sıradakilere göre daha az yük aldığı ancak genlik arttıkça orta sıradaki kazıklara gelen yükün arttığı belirlenmiştir.

Abstract:
Pile foundation system applications have become increasingly common in recent years. Especially in high-rise buildings, it often becomes a necessity. In this thesis, the behavior of piled systems under dynamic loads is examined. The study was carried out in three stages. In the first stage, equivalent linear and nonlinear site response analyzes were performed on one and three dimensional models. In the second stage, the analyzes of linear and non-linear model piled systems under static and dynamic loads were calibrated with the findings of experimental studies in the literature. In the third stage, the calibration of the P-Y curves obtained under static horizontal loads of single pile in sandy soil in the literature with the curves obtained from the developed numerical models was carried out. At this stage, numerical models were developed and analyzes were carried out to examine the response of single and 3x3 group piles under dynamic loads of different frequencies and amplitudes. Comprehensive explanations about the path to be followed in equivalent linear and non-linear site response analysis, the interaction types that can be defined for constructing the numerical model in pile systems, and the P-multiplier parameter used in group piles are presented in the material and method section of the thesis. In the dynamic analysis of the three-dimensional models, infinite elements are used to represent non-reflective boundaries and a kinematic hardening model is used to describe the nonlinear behavior of the soil. In the light of the site response analysis and pile system analysis subject to static and dynamic effects, it has been seen that the kinematic hardening model can represent the soil behavior if the parameters are correctly calibrated. In addition, it was emphasized that the type of interaction used between the pile-soil may over- or under-estimate the horizontal and vertical bearing capacity. Finally, it was determined that in 3x3 group piles under dynamic loads, the middle row piles received less load than the front row piles at small amplitudes, but as the amplitude increased, the load on the middle row piles increased.