İzmir-Menemen otoyolunda bulunan Seyrek köprülü kavşağında oluşan deformasyonların ve zeminin geoteknik açıdan incelenmesi
Geotechnical investigation of deformations and soil at the Seyrek bridge crossing on the İzmir-Menemen highway
Yazar: BÜŞRA ŞEN
Danışman: DOÇ. DR. NAZİFE DOĞAN
İzmir Demokrasi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Granüler zeminler = Granular soils ; Kohezyonsuz zemin = Cohesionless soil ; Zemin sıvılaşması = Soil liquefaction

Özet:
Dinamik yükler ve deprem sırasında oluşan sismik dalgalar, farklı zemin türleri içerisinde farklı şekillerde ilerlerler ve bunların yapılar üzerindeki etkileri zeminin özelliklerine ve çevresel faktörlere bağlıdır. Menemen-Aliağa Otoyolunda bulunan Seyrek Köprülü Kavşağında köprü ayaklarında dönmeye bağlı ayrışma deformasyonları ve yakınında bulunan kanal köprüsünde de benzer deformasyonlar tespit edilmiştir. İnceleme alanında yapılan sondajlarda yeraltı su seviyesi 3.10-4.05 m aralığında değişkenlik gösterdiği belirlenmiştir. Bu çalışmanın temel amacı, kavşağın ve köprünün inşa edildiği zeminin dinamik yükler altında sıvılaşmaya karşı zemin mukavemeti ve sıvılaşma potansiyelinin geoteknik açıdan incelenmesidir. Yapılan analizler; sunulan farklı ampirik yöntemlerle karşılaştırmalı sıvılaşma potansiyeli analizleri, sıvılaşma kaynaklı yanal ve düşey deformasyon analizleri ve bölgede bulunan killerin sıvılaşmaya duyarlılık analizlerinden oluşmaktadır. Zeminlerde sıvılaşma potansiyeli çoğunlukla "Basitleştirilmiş Yöntem" yaklaşımı tabanlı yöntemlerle yapıldığından bu tez çalışmasında analizlerde de bu yöntem kullanılmıştır.
İnceleme sahasında köprü ayaklarında dört adet SK-1, SK-2, SK-3 ve SK-4 isimli sondaj çalışmaları yapılmıştır. Basitleştirilmiş Yöntem analiz sonuçları ve hesaplanmış güvenlik katsayılarına göre belirlenmiş sıvılaşma analizi sonuçları incelendiğinde SK-1 lokasyonu zemininde 19,5 metreye kadar sıvılaşma potansiyeli belirlenmiştir. SK-2 kuyu verilerine göre ise zeminde 13,5 metreye kadar sıvılaşma potansiyeli hesaplanmıştır. SK-3 ve SK-4 kuyu verileri ile yapılan analizlerde ise zeminde 18 metreye kadar sıvılaşma potansiyeli tespit edilmiştir. SK-1 kuyusu için yapılan analiz sonuçlarına göre sıvılaşma sonrası yanal yayılma miktarı, LDI, 7,38 m olarak bulunmuştur. Hacimsel birim deformasyona bağlı olarak sıvılaşma sonrası yeniden konsolidasyona bağlı düşey yönde oturma miktarı 0,78m olarak bulunmuştur. SK-2 kuyusu için yapılan analiz sonuçlarına göre de sıvılaşma sonrası yanal yer değiştirme miktarı, LDI, 5,13 m olarak bulunmuştur. Hacimsel birim deformasyona bağlı olarak düşey yönde toplam oturma miktarı ise 0,47m olarak bulunmuştur. SK-3 kuyusu için yapılan analiz sonuçlarına göre sıvılaşma sonrası yanal yer değiştirme miktarı, LDI, 7,38 m olarak bulunmuştur. Hacimsel birim deformasyona bağlı olarak düşey yönde toplam oturma miktarı ise 0,72m olarak bulunmuştur. Son olarak, SK-4 kuyusu için yapılan analiz sonuçlarına göre sıvılaşma sonrası yanal yer değiştirme miktarı, LDI, 7,38 m olarak bulunmuştur. Çalışmada, hacimsel birim deformasyona bağlı olarak düşey yönde toplam oturma miktarı incelenen dört sondaj kuyusunda da yaklaşık 0,73m olarak bulunmuştur. İncelenen zeminde sıvılaşmayan örtü tabakasının yüzey hasar etkisi yani dolgu tabakasının kalınlığı 4,5m'dir ve sıvılaşma etkisinin yüzeyde hasar olarak görünebilirliği 'Görülür' seviyede bulunmuştur. Sahada sıvılaşma şiddeti indeksi (LS) değeri ise 48 olarak bulunmuş olup sıvılaşma etkisinin 'yüzeysel hasar durumu: 'sıvılaşma hasarı oluşabilir' olarak bulunmuştur. Çalışmada son analizde ise Seyrek köprülü kavşağı zemininde özellikle SK-1 sondajının yapıldığı alanda bulunan zeminde kil içeriği yüksektir ve bu killi katmanlar çoğunluk olarak 'sıvılaşmaya hassas' ve daha az olarak 'kısmen hassas/ileri deneysel analizler gerekli' kategorilerinde olduğu bulunmuştur. SK-2, SK-3 ve SK-4'e ait sonuçlar incelendiğinde kil içeren birimler sınırlı olup kıvam limitleri ile analizlerde yine bu katmanların ince ve az sayıda olduğu ve 'kısmen hassas/ileri deneyler gerekli 'kategorilerinde olduğu bulunmuştur.

Abstract:
Dynamic loads and seismic waves generated during earthquakes behave differently within different soil types and their effects on structures depend on soil characteristics and environmental factors. At the Seyrek Bridge Crossing on the Menemen-Aliağa Highway, separation deformations due to rotation at the piers of the bridge and similar deformities have also been detected on the nearby canal bridge. Surveys conducted in the area showed that the groundwater level between 3.10 and 4.05 m. The main objective of this study is to study the geo-technical characteristics of the soil under dynamic loads in which the intersection and the bridge are built, to determine the liquefaction potential. The analyses carried out in this study consist of comparative liquefaction potential analyses with different empirical methods, horizontal and vertical deformation analyses caused by liquefaction and liquefaction sensitivity analyses of the clay in the region. The methods used to calculate the liquefaction potential are mostly based on the "Simplified Method" approach.
In the study area, four drillings named SK-1, SK-2, SK-3 and SK-4 were carried out on the bridge piers. When the liquefaction analysis results determined according to the Simplified Method analysis results and the calculated safety coefficients are examined, a liquefaction potential of up to 19.5 meters was determined on the ground of the SK-1 location. According to the SK-2 well data, the liquefaction potential up to 13.5 meters in the ground was calculated. In the analyzes made with the SK-3 and SK-4 well data, liquefaction potential up to 18 meters in the ground was determined. According to the results of the analysis for the SK-1 well, the amount of lateral spreading after liquefaction, LDI, was found to be 7.38 m. The amount of vertical settlement due to reconsolidation after liquefaction and the volumetric unit deformation was found to be 0.78m. According to the results of the analysis for the SK-2 well, the amount of lateral displacement, LDI, after liquefaction was found to be 5.13 m. Depending on the volumetric unit deformation, the total amount of settlement in the vertical direction was found to be 0.47 m. According to the analysis results for the SK-3 well, the amount of lateral displacement, LDI, after liquefaction was found to be 7.38 m. Depending on the volumetric unit deformation evaluated using the four drilling data, the total amount of settlement in the vertical direction was found to be 0.72m. Finally, according to the analysis results for the SK-4 well, the amount of lateral displacement, LDI, after liquefaction was found to be 7.38 m. In the study, the total amount of vertical settlement due to volumetric unit deformation was found to be approximately 0.73m in all four boreholes examined. The surface damage effect of the non-liquefied cover layer, that is, the thickness of the filling layer, on the investigated soil is 4.5m and the visibility of the liquefaction effect as damage on the surface was found at the level of 'Visible'. The liquefaction severity index (LSI) value in the field was found to be 48, and the liquefaction effect was found to be 'surface damage situation: 'liquefaction damage may occur'. In the final analysis of the study, the clay content in the soil of the Seyrek bridge junction, especially in the area where the SK-1 drilling was carried out, was found to be high in the clay layers, and these clayey layers were found to be mostly in the categories of "sensitive to liquefaction" and less in the "partially sensitive/advanced experimental analysis required" categories. When the results of SK-2, SK-3 and SK-4 were examined, it was found that the units containing clay were limited, and in the analyzes with the consistency limits, these layers were found to be thin and few in number and in the 'partially sensitive/advanced experiments required' categories.