Kazıklı radye temele sahip betonarme bir yapının depremli durumda yapı-kazık-zemin etkileşim davranışlarının incelenmesi
Investigation of the structure-pile-soil interaction behaviour in earthquake condition of a reinforced concrete building with pile foundation
Yazar: EVRİM ER
Danışman: PROF. DR. SAMİ OĞUZHAN AKBAŞ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Ülkemizde taşıma gücü veya oturma sorunu bulunan zeminler üzerinde yapılan yapılar için sıkça kullanılan kazıklı temel sistemlerinde, 2019'da yürürlüğe giren Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği'ne (TBDY 2018) göre ZD, ZE ve ZF sınıfı zeminlerde yapı zemin etkileşimi ile çözüm yapmak zorunlu hale gelmiştir. TBDY 2018'de göreli yumuşak zeminlerde kazıklı olarak inşa edilen binalarda yapı–kazık–zemin etkileşiminin, özellikle kazıkların deprem davranışını önemli derecede etkilediği belirtilmiştir Taban kayasında tanımlanan deprem yer hareketinden oluşan ve zemin ortamı içinde yayılan deprem dalgalarının etkisi ile kazıklar önemli plastik şekil değiştirmelere maruz kalırlar. Buna karşılık kazıklar, bina temelinde oluşan etkin temel hareketini de gerek genlik gerekse frekans içeriği bakımından önemli ölçüde değişikliğe uğratabilirler. Bu nedenlerle, zayıf zemine oturan ve kazıklı temele sahip binalarda yapı – kazık – zemin etkileşiminin göz önüne alınması gereklidir. Yönetmelikte kazıklı temeller için zemin-yapı etkileşimi analiz yöntemleri ve tasarım uygulamaları ile ilgili olarak Yerel Zemin Sınıfı, Bina Yükseklik Sınıfı (BYS) ve Deprem Tasarım Sınıfı'na (DTS) bağlı olarak üç yöntem sunmaktadır. Bunlardan en kapsamlı olanı Yöntem I'dir ve DTS = 1, 1a, 2 ve bina yükseklik sınıfı BYS=1 olan binalarda uygulanması zorunludur. Bu yöntemde zemin ortamı sonlu elamanlar metodu ile üç boyutlu olarak modellenmelidir. Yöntem II ve Yöntem III'de ise zemin ortamı için bir modelleme yapılmasına gerek yoktur. Her üç yöntemde de zemin ortamında yayılan deprem dalgalarının kazıklara olan etkisini hesaplayabilmek için kinematik etkileşim değerlendirilmelidir. Bu çalışmada taşıma gücü sorunu olan bir zeminde kazıklı radye temele sahip betonarme bir yapının, yapı–kazık–zemin etkileşimini Yöntem I, Yöntem II ve Yöntem III'e göre çözerek bu üç yöntem arasındaki sonuçların karşılaştırılması hedeflenmektedir. Yöntem I'e göre yapılacak analizlerde Midas GTS-NX programı kullanılacaktır. Yöntem II ve Yöntem III'de ise zemin modeli Deepsoil programında, kazık ve üst yapı Sap2000 programında modellenecektir.

Abstract:
Pile foundation systems are commonly employed for structures built on soils with bearing capacity or settlement issues. According to the Turkish Building Earthquake Regulations (TBDY 2018), which came into force in 2019, it is mandatory to consider soil-structure interaction for analyses on ZD, ZE, and ZF class soils. The regulations emphasize that the structure-pile-soil interaction, particularly the behavior of the piles, significantly influences the seismic response of buildings constructed on relatively soft soils. Piles are subject to significant plastic deformations due to the effects of earthquake waves generated by ground motions defined in the bedrock and propagating through the soil environment. Conversely, piles can alter the effective foundation movement significantly, both in terms of amplitude and frequency content. For these reasons, it is essential to account for the structure-pile-soil interaction in buildings with pile foundations on weak soils. The regulations propose three methods for soil-structure interaction analysis and pile foundation design based on Local Soil Class, Building Height Class (BYS), and Earthquake Design Class (DTS). The most comprehensive of these, Method I, is mandatory for buildings with DTS = 1, 1a, or 2 and BYS = 1. This method requires modeling the soil environment in three dimensions using the finite element method. In Methods II and III, there is no need for explicit soil modeling. However, in all three methods, kinematic interaction must be evaluated to account for the effects of earthquake waves on the piles. This study aims to analyze the structure-pile-soil interaction of a reinforced concrete structure with a piled raft foundation, constructed on soil with a bearing capacity problem, using Methods I, II, and III, and to compare the results of these methods. Analyses based on Method I will be conducted using the Midas GTS-NX software, while Methods II and III will utilize the Deepsoil program for soil modeling and the Sap2000 program for pile and superstructure modeling.