Dayanma yapılarında yatay şişme basınçlarının ara kesit elemanlarının kullanıldığı sonlu elemanlar yöntemi ile modellenmesi
Modeling of lateral earth pressures transmitted to retaining structures by finite element method using joint element
Yazar: AHMET ŞENOL
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA AYTEKİN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2002
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Bağlantı elemanları = Connection elements ; Dayanma yapıları = Retaning structures ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Şişen zeminler = Swelling soils ; Şişme basıncı = Swell pressure

Özet:
ÖZET Doğadaki gerçek durumu yansıtması açısından zemin ortamının daha iyi modellenmesi için özellikle zemin-yapı arasındaki süreksizlik yüzeylerinin dikkate alınması gerekmektedir. Zeminler genellikle sürekli modeller kullanılarak analiz edilmiş olmasına rağmen bu çalışmada zemin-duvar, farklı zeminler arası süreksizlik yüzeyi olarak göz önünde bulundurulmuştur. Süreksizlik yüzeyleri sonlu elemanlar metodunda kullanılan "arakesit eleman" ile modellenmiştir Bu çalışmada, genel bilgiler başlığı altında şişen zeminlerle ilgili literatür çalışması verilerek teorik ve deneysel çalışmalar anlatılmıştır. Yapılan çalışmalar bölümünde arakesit elemanlı sonlu elemanlar modeli geliştirilmiştir. Bu model dikkate alınarak Fortran dilinde SWELPRES adında sonlu elemanlar programı hazırlanmıştır. Bulgular ve tartışmalar bölümünde, zeminin derinliği ile değişen emme gerilmesi dikkate alınarak yatay şişme basınçları SWELPRES ile bulunmuştur. Bulunan sonuçlar başka araştırmacılar tarafından yapılan, deneysel sonuçlar ve arakesit eleman kullanılmadan yapılmış sonlu elemanlar modeli (LATEXP2D) sonuçları ile karşılaştırılarak irdelenmiştir. Ek olarak, çeşitli modellerde farklı dolgu kalınlıkları kullanılarak istinat duvarına aktarılan yatay basınçlar incelenmiştir. Dolgular dayanma duvarı arkasına ve zemin yüzeyine çeşitli kalınlıklarda yerleştirilmiştir. Dolgu malzemesi olarak kohezyonlu şişmeyen zemin (KŞZ) ile gevşek kum kullanılarak bulunan sonuçlar karşılaştırılmıştır. Dolgu kalınlığı ve maksimum yatay basınç arasında bir ilişki geliştirilerek, tahmin edilen şişme basıncına karşılık ne kadarlık kalınlıkta dolgu yapılabileceği önceden belirlenebilecektir. Ayrıca, Sert Köpük Styropor (Expanded Polistiren, EPS ) malzemesinin dayanma duvarı arkasında kullanılabilirliği araştırılmış ve SWELPRES programının uygulanıp uygulanamayacağı tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Zemin emme gerilmesi, şişen zemin, şişme basıncı, arakesit eleman, sonlu elemanlar yöntemi, dayanma yapıları VI

Abstract:
SUMMARY Modeling of Lateral Earth Pressures Transmitted to Retaining Structures by Finite Element Method Using Joint Element Discontuinities must be considered to express real condition of nature in the soil media. Although soil is analysed using continuities models, in this study soil- structure and various soils interaction is considered as discountinities. Discountinities have friction between soil and structure as well as various soils. Therefore, interaction between the wall and backfill is modelled by using finite element model with joint element. In this study, under the title of introduction the literature is given about the theoretical and experimental analyses. In following chapter, the finite element model and a Fortran-90 code that is called SWELPRES is given. In the investigation and discussion chapter, transmitted lateral pressure distributions behind the retaining structure are determined by SWELPRES. The results of SWELPRES have been compared with both the results of LATEXP2D, and the experimental observations performed by others. In addition, transmitted lateral pressure distributions behind the retaining wall are examined in various models with different thickness of backfills. Backfills and covers with various thickness are placed behind retaining wall and on the soil surface. Cohesive Non-Swelling soils and loose sand are used as backfill materials and their swelling pressures compared with each other. A relationship is developed between thickness of backfill and maximum lateral swelling pressure. Thus, how much thickness of backfill is necessary for the estimated lateral swelling pressure is determined at first. Besides, Expanded Polistiren (EPS) is research as backfill materials behind the retaining wall. Key Words : Soil suction, expansive soil, swelling pressure, joint element, finite^ ^ element method, retaining wall