Tünel tasarımında sonlu eleman metodu ile gerilme ve deformasyon analizleri: Destek tasarımı
Stress and deformation analysis and support design for tunnel structure by means of finite element method
Yazar: ERGÜN AK
Danışman: PROF. DR. HASAN TOSUN
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
ivÖZETTünel, kazılan ortamdaki malzemenin, benimsenen kazı yönteminin vekullanılan destek sistemlerinin çok iyi tanımlanmı bir dengesidir. Bu nedenledir kitünel tasarımı ve in aatı, di er mühendislik yapıları ile mukayese edilirse, mühendisinen zor ve karma ık görevlerinden biri olarak görülmektedir. Bir yeraltı yapısınınin aatında emniyetli kazı ortamının sa lanması ve ekonomik destek sistemlerininseçilmesi; ancak yukarıdaki tünel tanımında bahsedilen üç ayrı hususun bir bütün olarakdikkate alındı ı tasarım yöntemlerinin benimsenmesi ile mümkün olabilmektedir. Buamaçla geli tirilmi tasarım yöntemleri arasında sayısal bir yakla ım olan Sonlu ElemanMetodu (SEM), etkili olarak kullanılmaktadır.Sonlu elaman metodu ile bir yeraltı yapısı etrafındaki gerilme ve deformasyonanalizi yapılabilmekte, kademeli kazı ve destek in asının etkisi belirlenebilmektedir.n aatın kontrol ve ölçümü, ölçüm cihazlarının yer seçimi, malzeme parametrelerininde erlendirilmesi, laboratuar numunelerinin analizi ve tasarım e ri ve tablolarınıngeli tirilmesi gibi özel, ancak yapı ile bütünlük ta ıyan konularda yararlı bilgileredinilebilmektedir. Özellikle de i ik yükleme ve modelleme artlarının analizde dikkatealınması ve di er yöntemlerle yapılan tasarımın güçlendirilmesi, SEM' in temelkullanım amacını olu turmaktadır.Bu çalı mada, SEM' in genel prensipleri anlatılmakta, bilgisayar kullanımınıgerekli kılan diferansiyel denklemlerin çözümü özetlenmekte ve nümerik çözümmetodu olarak bir yeraltı yapısının tasarımında uygulanabilirli i tartı ılmaktadır. Ayrıcasilindirsel bir kesit için iki de i ik yükleme ko ullarında olu turulmu modellerdeyapılan SEM lineer-elastik çözümleri sunulmaktadır.Anahtar kelimeler: Deformasyon analizi, destek tasarımı, gerilme analizi, sonluelemanlar yöntemi, tünel

Abstract:
vABSTRACTA tunnel is a well defined balance of the excavated materials, excavationtechniques and the support systems used. Therefore, its design and construction are themost difficult and complex responsibility of civil engineer, when compared with thoseof other structures. To provide safe excavation conditions and obtain most appropriatesupport systems, it is necessary to consider three separate factors mentioned above. Afinite element method (FEM) as a numerical solution can effectively used to analyzetunnel structures.The deformation and stress analyses around the opening can be performed bymeans of a Finite Element Method. Monitoring and controlling the excavation, placingthe in-situ tests, evaluating the material properties, analyzing the laboratory test,developing the design charts and tables can also be executed in SEM analysis.Especially different loading and modeling conditions can be considered in this method.In this study, the general principles of SEM analysis are defined, thedifferential equations used in this method are summarized and its usage for anunderground structure is discussed. The results of a case study for a cylindrical openingwith two different loading conditions are also given in this thesis.Key words: Deformation analysis, finite element method, stress analysis, supportdesign, tunnel