Kayma dalga hızına bağlı potansiyel sıvılaşma analiz yöntemi
Analysis of potential liquefaction depending on shear-wave velocity
Yazar: OSMAN UYANIK
Danışman: PROF. DR. A. GÜNGÖR TAKTAK
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2002
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering
Dizin: Kayma dalgalar = Shear waves ; Kayma hızı = Shear velocity ; Sıvılaşma = Liquefaction ; Zemin sıvılaşması = Soil liquefaction

Özet:
Deprem bölgelerinde zeminin sıvılaşma direncinin önceden tahmini, mevcut yapıların güçlendirilmesinde ve yeni yapıların mühendislik tasarımında önemli bir adımdır. H.B. Seed ve I.M. Idriss 1964 yılında meydana gelen Niigata ve Alaska depremlerinden zeminin sıvılaşma direnç değerlendirmeleri için 1960'lı yılların sonuna doğru basit bir yöntem geliştirmişlerdir. Standart Penetrasyon Test'ine bağlı olarak kullanılan bu yöntem dünyanın bir çok ülkesinde standart olmuştur. Kayma dalga hız ölçümleri standart penetrasyona bağlı yaklaşımı desteklemekte yada alternatif oluşturmaktadır. Tez çalışmasında kayma dalga hız ölçümleri ve deprem dalgasının hakim periyodu kullanılarak sıvılaşmayı oluşturan devir gerilme oranı tespit edilmiştir. Bu oran ile H.B. Seed ve I.M. Idriss tarafından geliştirilen oran arasında iyi bir uyum olduğu gösterilmiştir. Ayrıca R. Dobry tarafından önerilen devir kayma deformasyonu için devir gerilme oran değeri ile kayma dalga hızı arasında ampirik bir ilişkinin uygulanması sonucunda sıvılaşma direnç eğrileri oluşturulmuştur. Devir gerilme oram, kayma dalga hızı ve sıvılaşma direnç eğrilerinden oluşan bu yöntem penetrasyona bağlı yöntemin genel şeklini izlemektedir. Önerilen yöntem, temiz ince kumdan kumlu çakıla ve sütü kil tabakalarını içeren zeminlerde farklı araştırmacılar tarafından 24 deprem ve alman saha ölçüm verileri ile doğrulanmıştır. Bu yöntem sıvılaşmanın gözlendiği saha çalışmaları neticesinde sıvılaşma potansiyelini %98 doğrulukla tahmin etmektedir. Bunun dışında Youd ile birlikte 21 araştırmacı tarafından önerilen standart penetrasyon darbe sayısına bağlı potansiyel sıvılaşma analiz sonuçlan ile uyumlu olduğu gösterilmiştir. Ayrıca Andrus ve Stokoe'nin 1997 ve 2000 yıllarında belirledikleri farklı sıvılaşma direnç eğrileri ile önerilen yöntemin sıvılaşma direnç eğrisi uyumludur.m Önerilen yöntemin doğruluğunun güçlendirilmesi için daha güçlü yer hareketleri ile sarsılmış ( amax>0.48g), daha yoğun zeminlerden (Vs>250m/s) ve özellikle daha derin depozitlerde (zad>10m.) sıvılaşmanın olduğu yada olmadığı tüm zemin tipleri için ek saha çalışmaları gerekmektedir. Bu yöntem bölgesel çalışmalarda uygulamacılar için zeminin potansiyel sıvılaşma değerlendirmelerinde pratiklik sağlarken araştırmacılar için bir kaynak doküman olarak kullanılabilinir. Anahtar sözcükler : Sıvılaşma, Kayma Dalga Hızı, Kayma Gerilme Oram, Sıvılaşma Direnç Eğrisi, Deprem Dalgasının Hakim Periyodu, İvme.

Abstract:
Prediction of soil liquefaction resistance in earthquake-prone regions is an important step in retrofit of existing structures and engineering design of new buildings. In the late 1960s H.B. Seed and I.M. Idriss developed a simplified procedure for evaluation of soil liquefaction resistance from Niigata and Alaska earthquakes in 1964. This procedure which is based on Standard Penetration Test has become a standard in many countries around the world. Shear wave velocity measurements provide either an alternative or a supplement to this approach. In this thesis, cyclic stress ratio causing liquefaction was determined by using shear wave velocity measurements and dominant periods of earthquake waves. It was shown that there is compatibility between this ratio and the ratio developed by H.B. Seed and I.M. Idriss. Liquefaction resistance curves were established by application of an ampirical relationship between the cyclic stress ratio for cyclic shear deformation proposed by R. Dobry and the shear wave velocity. This procedure, which is established using the cyclic stress ratio, shear wave velocity and liquefaction resistance curves follows the general form of the penetration-based simplified procedure. The proposed procedure was cornfirrned by case history data by various researchers from 24 earthquakes and measurement sites in soils ranging from clean fine sand to sandy gravel to profiles including silty clay layers. This procedure correctly predicts liquefaction potential for 98% of the liquefaction case histories. Additionally it is shown that this is compatible with the standard penetration blow count based liquefaction analysis results proposed by Youd and 20 other researchers. Furthermore, liquefaction resistance curve of the proposed procedure is compatible with various liquefaction resistance curves determined by Andrus and Stokoe in 1997 and 2000.To improve the validity of the proposed procedure, additional case histories are required with all soil types that have and have not liquefied, especially deeper deposites (zad>10m.) and from denser soils (Vs>250) shaken by stronger earthquakes ( Zma^OASg). This procedure, while providing practice in potential liquefaction evaluation of soils, can be used as a resource document for researchers. Keywords : Liquefaction, Shear Wave Velocity, Shear Stress Ratio, Liquefaction Resistance Curves, Dominant Periods of Earthquake Waves, Acceleration.