Kaya oyma yapı davranışının sayısal analizler ile incelenmesi
Investigation of rock cavern structure with numerical analysis
Yazar: BAHAR YAMAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET MUHİT BERİLGEN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Dünyada nüfusun hızlı artması, yerleşim alanlarının azalması, barınma ihtiyacının artması gibi birçok neden yer altı yapı kullanımının yaygınlaşmasına sebep olmuştur. Ülkemizde Nevşehir'in Kapadokya Bölgesi jeolojik yapısının verdiği imkan ile yeraltı yapısı tesis edilmesine çok müsait olduğundan bölgede yaşayan insanlar tarafından kayadan oyma yaşam ve depo alanları inşa edilmiştir. Gerekli mühendislik hizmetleri alınmadan tasarlanan bu yapılar bölge insanının geçmiş kuşaklardan aktarılan deneyimleri ile yapılmaktadır.  Geçmişte insan gücü ve ilkel aletler ile yapılan kaya oyma işleri günümüzde gelişmiş kazı makineleri ile yapılmaktadır. Bölgede inşa edilen kayadan oyma yapıların mühendislik tasarımı yapılmadan tecrübe ile açılması bu yapıların güvenlik düzeyinin belirsiz olduğu ve gerekli mühendislik hizmetlerine ihtiyaç olduğunu göstermektedir. Bu durum yetkililerce de tespit edildiğinden 2017 yılında Kayadan Oyma Yapılar Yönetmeliği çıkarılmıştır. Bu yönetmelik Türkiye'de inşa olunacak kayadan oyma yapılar için yapılması gereken mühendislik hizmetlerini ve tasarım koşullarını içermektedir. Bu bağlamda, Kapadokya Bölgesi'nde inşa edilmiş kayadan oyma yapıların bilimsel olarak incelenmesi ve bunların Kayadan Oyma Yapılar Yönetmeliği çerçevesinde değerlendirilmesi ihtiyacı doğmuştur. Bu ihtiyaçtan yola çıkarak bu tezde Nevşehir Kapadokya bölgesinde yapılan kaya oyma yapı davranışının incelenmesi amaçlanmıştır. İncelemenin ilk aşamasında yer altı yapıları ile ilgili literatür taraması yapılmıştır. İkinci aşama olarak kayanın mekanik ve fiziksel özellikleri araştırılmıştır. Sayısal analizlerde iki farklı tip oyma yapı, farklı örtü kalınlıklarında modellenmiştir. Lineer elastik, ideal plastik ve Hoek-Brown bünye modelleri kullanılarak yapılan analizlerde yer değiştirme, gerilme ve kayma şekil değiştirmesindeki değişim incelenmiştir. Bunlara ek olarak sensitivite ve parametre analizi yapılmıştır. Oyma yapı etrafındaki kritik noktalar belirlenmiş ve bu noktalardaki göçme durumu incelenmiştir. Hoek-Brown bünye modeli ile farklı H/B ve e/B oranları için güvenlik analizi yapılmıştır. 
Yapılan tüm sayısal incelemeler sonucunda örtü kalınlığının artması ile yer değiştirme, gerilme ve şekil değiştirmelerin arttığı belirlenmiştir. Ortam rijitliğinin yer değiştirmeleri etkilediği belirlenmiştir. Yapılan analizler sonucunda elde edilen ve önerilen bilgiler Sonuç ve Öneriler kısmında verilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Kaya, yer altı yapısı, kaya oyma yapılar, sayısal analiz

Abstract:
Many reasons such as the rapid increase of the population in the world, the decrease of residential areas and the need for housing have caused the use of underground structures to become widespread. The geological structure of the Cappadocia Region of Nevşehir in our country is very suitable for the establishment of underground structure. Volcanic tuff, which can be easily processed, has been carved by the people of the region and these structures have been established. These structures designed without the necessary engineering services are built with the experiences of the people of the region transferred from the past generations. In the past, rock cavern structure are built with man-made and primitive tools, nowadays built with advanced excavation machines. The safety level of rock cavern structure established without engineering design and these structure required engineering services. Since this was also detected by the competents, the Regulation of Rock Cavern Structures was issued in 2017. This regulation includes engineering services to be performed and design requirements for rock cavern structure built in Turkey. In this context, the need to scientifically examine the rock cavern structures built in the Cappadocia region and to evaluate them within the framework of the Regulation of Rock Cavern Structures emerged. Based on this need, the aim of this thesis is to investigate the behavior of rock cavern structures in Nevşehir Cappadocia region. In the first stage of the study, a literature review was performed about rock cavern structures. As a second step, the mechanical and physical properties of the rock were investigated. In numerical analysis, two different types of cavern structure are modelled at different cover thicknesses. Displacement, stress and shear deformation evaluated with using linear elastic, ideal plastic and Hoek-Brown models. In addition, sensitivity and parameter analysis were performed. Critical points around the cavern structure were identified and the failure state at these points were evaluated. Safety analysis were performed for different H/B and e/B ratios with using Hoek-Brown model.
As a result of all numerical investigations, displacement, stress and deformations have been increased with the increase of the cover thickness. Rigidity of rock were affected displacements. The information obtained and suggested as a result of the analyses are given in the Results and Suggestions section.

Keywords: Rock, underground structure, rock cavern structure, numerical analysis