Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi ile inşa edilen bir tünelin sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak analizi ve değerlendirilmesi
Analysis and evaluation of a tunnel, using FEM method ,constructed by NATM
Yazar: SEVİNÇ ŞEHNAZ AKTAŞ
Danışman: PROF. DR. İ. KUTAY ÖZAYDIN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Günümüzde; nüfus artışının neden olduğu kullanım alanlarının daralması problemi, yer üstünün olduğu kadar yeraltının da kullanımını kaçınılmaz kılmaktadır. Teknolojide meydana gelen hızlı gelişmeler, inşaat sektöründe uygulanan yöntemlerin ve çözüm yollarının da gelişmesini sağlamıştır. Bu gelişmelerin en etkili olduğu alanlardan birisi de yeraltı yapıları ve tünelcilik çözümleri olmaktadır. Ulaşım sektöründe karayolu ve demiryolu güzergâhlarının bir kısmının tüneller ile yeraltından geçirilmesi bu çözümler içersinde yer almaktadır. Kaya mekaniğinde ve zemin mekaniğinde yapılan araştırmalar klasik tünelcilik anlayışını değiştirmiş, yaklaşık elli yıldır birçok projede başarılı bir şekilde uygulanmış olan Yeni Avusturya Tünel Açma Yönteminin (NATM) doğmasını sağlamıştır.Eski sistemlere kıyasla daha uygulanabilir ve denetlenebilir olan bu sistemlerin modellenmesinde ve çözümlenmesinde çeşitli bilgisayar programlarından yararlanılmakta, böylelikle sonuçlara daha hızlı ve doğru şekilde ulaşılmaktadır.Bu çalışmada İstanbul Büyük Şehir Belediyesi tarafından KİSKA- MAKYOL (KİSMAK) adi ortaklığına inşaa ettirilen ve EMAY Uluslararası Mühendislik Müşavirlik ve Tic. Ltd. şirketi tarafından projelendirilen ?Kağıthane- Piyalepaşa Tünelleri? incelenmiştir. Öncelikle tünel güzergahı jeolojik ve geoteknik açıdan değerlendirilmiştir. Yapılan sondajlar ve laboratuar deneyleri sonuçlarına göre tünel güzergahı boyunca yer alan jeolojik birimler tanımlanmış ve bu birimlere ait yerinde (in-situ) kaya dayanım parametreleri belirlenmiştir. Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi esasları gözetilerek inşa edilen bu tünellerin sonlu elemanlar yöntemi yardımıyla analizleri yapılmıştır. Analizler sonucunda inceleme konusu tünellerin yeraltında ve yer üstünde yol açması beklenilebilecek yer değiştirmelerin izin verilebilir sınırlar içinde kalacağı, herhangi bir göçme olasılığı bulunmadığı ve önerilen iksa elemanlarının yeterli olacağı anlaşılmıştır. Farklı değişkenlerin tünel ve çevresine etkilerini incelemek için oluşturulan modeller üzerinde PLAXIS 3D TUNNEL sonlu elemanlar programı ile yapılan analiz sonuçları değerlendirilerek tünellerin güvenli bir şekilde açılmasında önemli yer tutan parametrelerin olası etkileri ortaya konmuştur.Anahtar Kelimeler: Tünel, Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi (NATM), kaya kalite sınıflamaları, sonlu elemanlar yöntemi ile tünel analizi.

Abstract:
Due to growth in population and scarceness of available land, the use of underground as well as ground surface is becoming more demanded. Rapid developments in technology led to development of new solutions and methods of construction in civil engineering works. One of the fields in which these new developments have been widely used is in the construction of under ground facilities and employment of tunnelling solutions. In transportation engineering passing of railway and highway routes partly underground through tunnels is one of the these solutions. Scientific research in rock and soil mechanics have changed classical tunnelling methods and led to the development of New Austrian Tunnelling Method (NATM) which has been widely used in many projects over the past fifty years.In the modelling and analysis of new methods of construction the use of computer aided design methods enabled to reach rapid and accurate solutions which made these new technologies more easily applicable and monitorable.In this study Kağıthane- Piyalepaşa twin highway tunnels project contracted by Istanbul Greater Metropolitan Municipality to KISKA- MAKYOL joint venture and designed by EMAY Engineering and Consulting Company is studied. The geological and geotechnical condition of the tunnel route is evaluated through the findings of borings and laboratory test results. The geological units encountered are defined and in-situ rock mechanical properties are determined. The finite element analyses of the tunnels being constructed by NATM method have been executed. As a result of finite element analysis it is determined that the underground and surface displacements to be caused by tunnelling will be within tolerable limits, there will be no risk of ground failure and the proposed ground retaining and bracing systems will be sufficient. Through the finite element analysis performed with PLAXIS 3D TUNNEL commercial computer code the effects of several parameters relevant to tunnelling are studied and the results of analysis are evaluated with respect to assessment of major parameters known to affect the safety of tunnels.Key Word: Tunnels, New Austrian Tunnelling Method (NATM), Rock Classification System, Finite Element Analysis of Tunnels.