Sıvılaşabilen zeminlerde dsm karelajının sıvılaşmaya etkisinin sayısal olarak araştırılması
Numerical investigation of the effect of dsm grid on liquefiable soils
Yazar: ALİ ÜNAL
Danışman: DOÇ. DR. SELÇUK BİLDİK
İSTANBUL NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Geoteknik mühendisliği zeminlerin mühendislik özellikleri, zemin dinamiği, zemin-yapı etkileşimi gibi birçok konuyu teorik, deneysel ve sayısal olarak araştırmaktadır. Son yıllarda teknolojik gelişmelere bağlı olarak sayısal yöntemlerin geoteknik problemlerin çözümünde ve araştırılmasında kullanılması yaygınlaşmıştır. Özellikle dinamik yükleme koşulları altında zemin davranışının doğru bir şekilde modellenmesi oldukça zor bir problem olmasına rağmen sonlu elemanlar yönteminin gelişmiş zemin modelleri ile başarılı bir şekilde kullanılması ile birçok problemin sayısal olarak analiz edilmesi mümkün hale gelmiştir. 
Geoteknik mühendisliğinin ele aldığı en önemli problemlerden birisi deprem yükleri altında zemin-yapı etkileşimi problemidir. Bu problemlerden en önemlilerinden biri ise deprem yükleri altında zeminde meydana gelen sıvılaşma problemidir. Sıvılaşmayı, sıvılaşabilir zemin tabaka kalınlığı, sürşarj yükü ve deprem kuvveti gibi parametreler etkilemektedir. Sıvılaşma probleminin belirlenebilmesine yönelik geçmişten günümüze kadar birçok araştırmacı tarafından çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalarda genel olarak teorik tabanlı olup, zeminin mukavemet özelliklerine ve deprem şiddetine bağlı olarak sıvılaşmanın gerçekleşmesi olasılıkları değerlendirilmektedir. 
Son yıllarda sayısal analiz programlarında yeni malzeme modellerinin geliştirilmesiyle birlikte, sıvılaşmanın meydana gelmesi durumunda oluşacak deformasyon ve gerilme değişimleri incelenerek sıvılaşma kaynaklı hasarlar belirlenebilmektedir. Dolayısıyla sadece sıvılaşmanın oluşacağının tahmininin yanı sıra sıvılaşmayı etkileyen parametrelerin tasarıma etkisi de belirlenebilmektedir. 
Bu çalışmada sıvılaşabilir zeminlerin davranışı sonlu elemanlar yöntemine dayalı modelleme yapan Plaxis 2D programı ile araştırılmıştır. Çalışmada ileri zemin modellerinden UBC3D-PLM zemin modeli kullanılmış olup, sıvılaşan tabaka kalınlığı, sürşarj yükü etkileri incelenmiştir. Ayrıca sıvılaşan zeminlerin derin karıştırma yöntemi (DSM) ile iyileştirilmesi durumunda iyileştirme oranının sıvılaşmaya etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla DSM kolon aralığı ve DSM boyu parametrelerinin sıvılaşmaya etkisi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar incelendiğinde sıvılaşabilir tabaka kalınlığının ve sürşarj yükünün artmasıyla sıvılaşma esnasında oluşan deformasyonların arttığı görülmüştür. DSM ile iyileştirme yapılması durumunda iyileştirme sıkılığının artmasıyla birlikte sıvılaşma kaynaklı deformasyonlar %85'e kadar azabilmektedir.

Abstract:
Geotechnical engineering investigates many issues such as engineering properties of soils, soil dynamics, and soil-structure interaction, theoretically, experimentally, and numerically. In recent years, due to technological developments, the use of numerical methods in solving and researching geotechnical problems has become widespread. Although accurate modeling of soil behavior, especially under dynamic loading conditions, is a very difficult problem, it has become possible to analyze many problems numerically with the successful use of the finite element method with advanced soil models.
One of the most important problems addressed by geotechnical engineering is the soil-structure interaction problem under earthquake loads. One of the most important of these problems is the liquefaction problem that occurs in the soil under earthquake loads. Parameters such as liquefiable soil layer thickness, surcharge load, and earthquake force affect liquefaction. Studies have been carried out by many researchers from the past to the present to determine the liquefaction problem. These studies are generally theoretically based, and the possibilities of liquefaction occurring depending on the strength properties of the soil and the earthquake severity are evaluated.
In recent years, with the development of new material models in numerical analysis programs, damages caused by liquefaction can be determined by examining the deformation and stress changes that will occur in case of liquefaction. Therefore, not only the prediction that liquefaction will occur but also the effect of the parameters affecting liquefaction on the design can be determined.
In this study, the behavior of liquefiable soils was investigated with the Plaxis 2D program, which models based on the finite element method. In the study, the UBC3D-PLM soil model, one of the advanced soil models, was used and the effects of liquefied layer thickness and surcharge load were examined. In addition, the effect of the improvement rate on liquefaction in the case of improving liquefied soils with the deep mixing method (DSM) was investigated. For this purpose, the effects of DSM column spacing and DSM length parameters on liquefaction were examined. When the results obtained were examined, it was seen that the deformations occurring during liquefaction increased as the liquefiable layer thickness and surcharge load increased. In the case of improvement with DSM, liquefaction-induced deformations can be reduced by up to 85% as the tightness of the improvement increases.