Sığ temellerin sismik davranışına yer hareketi özelliklerinin etkisi
Effect of ground motion characteristics on the seismic behavior of shallow foundation
Yazar: RÜYA YILDIRIM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ KAVEH DEHGHANIAN
İstanbul Aydın Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Çalışma, İstanbul'da sığ bir temelin farklı zemin türleri üzerindeki sismik davranışını araştırmaktadır. Farklı yerleri temsil eden, değişen yerel zemin sınıflandırmalarına sahip (ZB, ZC, ZD) yedi vakayı ele almaktadır.  Geoteknik yazılım PLAXIS 2D kullanılarak yapılan sayısal modelleme, her zemin tipi üzerinde inşa edilen dairesel temellerin davranışını simüle etmek için kullanılmaktadır. Her analizde hem statik hem de dinamik analizler yapılır. Statik analiz, dairesel temele 350 kilo paskal statik yük uygulanmasını içerirken dinamik analiz, temelin 6,4 ila 8,8 büyüklüğündeki yedi depreme maruz kalmaktadır. Pik Yer İvmesinin (PGA), Pik Yer Hızına (PGV) oranı en yüksek olan depreme odaklanan yedi farklı depremin seçimini içermiştir. Bu depremler, altıyı aşan moment büyüklük (Mw) değerlerine göre özenle seçilmiştir. Ek olarak, seçilen depremler, 5 metrelik sığ yüzey derinliğinden 35 metrelik kayda değer derinliğe kadar olan bir aralıkta sığ derinlikler seçilmiştir. Bu depremlerin dikkatli bir şekilde seçilmesi, sığ temelleri potansiyel olarak etkileyebilecek çeşitli sismik koşulları yakalamayı amaçlamaktadır. Bu depremlerin temeller üzerindeki etkisi, özellikle PLAXIS 2D yazılımı aracılığıyla Sonlu Eleman Yöntemi kullanılarak analiz edilir. Araştırmanın odak noktası, sismik parametre PGA/PGV'nin yer değiştirme oranı üzerindeki etkisini incelemektir. Her vaka, varyasyonları ve eğilimleri belirlemek için ayrı ayrı karşılaştırılır. Çalışma, daha yüksek PGA/PGV oranlarına sahip depremlerin temellerde daha yüksek titreşimlere ve deformasyonlara neden olduğunu göstermektedir. Deprem şiddeti arttıkça temel ve çevre zemin üzerindeki baskı da artar. Ek olarak, temellerin performansı, farklı zemin türlerinin özelliklerinden önemli ölçüde etkilenmektedir. Genel olarak, bu araştırma, sığ temellerin statik ve dinamik tasarım sonuçlarını analiz etmek ve değerlendirmek için değerli bilgiler sağlanmaktadir. Araştırma, temellerin tasarımını iyileştirmek ve depreme eğilimli alanlarda mevcut temellerin performansını değerlendirmek için kullanılabilir. Temellerde, binalarda ve yapılarda stabilite ve yapısal güvenliğin sağlanmasına katkıda bulunur.
Sonuç olarak, çalışma, temel tasarımında sismik parametre PGA/PGV ve zemin özelliklerinin dikkate alınmasının önemini vurgulamaktadır. Mühendisler, farklı zemin tiplerinin sismik davranışını ve değişen yer hareketi özelliklerine tepkilerini anlayarak, temel tasarımını optimize edebilir ve depreme eğilimli bölgelerde yapıların dayanıklılığını artırabilir. Araştırma, sığ temellerin sismik analizi, tasarımı ve değerlendirilmesi için değerli bir araç olarak hizmet ederek daha güvenli ve sürdürülebilirliği teşvik etmektedir.

Anahtar Kelimeler: Dinamik analiz, Güçlü yer hareketi, PGA/PGV, PLAXIS 2D, Sığ temeller, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Statik analiz, Toplam yerdeğiştirme

Abstract:
The study investigates the seismic behavior of a shallow foundation on different soil types in Istanbul. It addresses seven cases representing different locations with varying local soil classifications (ZB, ZC, ZD). Numerical modeling using geotechnical software PLAXIS 2D is employed to simulate the behavior of circular foundations constructed on each soil type. Both static and dynamic analyses are performed for each case. The static analysis involves applying a static load of 350 kilopascals to the circular foundation, while the dynamic analysis subjects the foundation to seven earthquakes ranging in magnitude from 6.4 to 8.8. The selection of the seven distinct earthquakes focuses on the one with the highest Peak Ground Acceleration (PGA) to Peak Ground Velocity (PGV) ratio. These earthquakes are carefully chosen based on moment magnitude (Mw) values exceeding six. Additionally, the chosen earthquakes encompass a range from a shallow depth of 5 meters to a significant depth of 35 meters, capturing various seismic conditions that could potentially affect shallow foundations. The impact of these earthquakes on the foundations is analyzed using the Finite Element Method via the PLAXIS 2D software. The primary focus of the research is to examine the influence of the seismic parameter PGA/PGV on the displacement ratio. Each case is individually compared to identify variations and trends. The study demonstrates that earthquakes with higher PGA/PGV ratios induce higher vibrations and deformations in foundations. As seismic intensity increases, both the foundation and the surrounding soil experience increased pressure. Moreover, the performance of foundations is significantly affected by the properties of different soil types. Overall, this research provides valuable insights into the analysis and assessment of static and dynamic design results for shallow foundations. It can be utilized to enhance foundation design and evaluate the performance of existing foundations in earthquake-prone areas, contributing to stability and structural safety in foundations, buildings, and structures.
In conclusion, the study highlights the significance of considering seismic parameters such as PGA/PGV and soil properties in foundation design. Engineers can optimize foundation design and enhance the resilience of structures in earthquake-prone regions by understanding the seismic behavior of different soil types and their responses to varying ground motion characteristics. Serving as a valuable tool for the seismic analysis, design, and evaluation of shallow foundations, this research promotes greater safety and sustainability.

Keywords: Dynamic analysis, Strong ground motion, PGA/PGV, PLAXIS 2D, Shallow foundations, Finite Element Method, Static analysis, Total displacement