Ayrık eleman yöntemi ile kum üzerine oturan şerit temelin taşıma gücünün analizi
Analysis of bearing capacity of strip foundation resting on sand using discrete element method
Yazar: ABDELADEAM MOHAMED KHALIFA ALTALEB
Danışman: PROF. DR. EROL ŞADOĞLU
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Temeller, yapının yükünü zeminin geniş bir alanına aktaracak şekilde tasarlanmaktadır. Temel, yapısal yükleri güvenli bir şekilde aktarabilecek, altındaki zeminde kırılma meydana gelmeyecek ve yapı aşırı oturma yapmayacak şekilde tasarlanmalıdır. Temellerin klasik tasarım yöntemleri, taşıma gücü ilkesine dayanmaktadır. Zeminin taşıma gücünü modellemek ve hesaplamak için genellikle sayısal çözüm tekniği olarak sonlu eleman yöntemi kullanılır. Bu yaklaşımda tamamen bağımsız üç varsayım yer alır: süreklilik, homojenlik ve izotropik. Zemin, taneler ve çevresindeki boşluklardan oluşur. Bu nedenle, zeminin mekanik davranışı doğası gereği süreksiz, heterojen ve anizotropiktir. Ayrık elemanlar yöntemi, zeminin mekanik davranışını hesaba katan yöntemlerden biridir.
Bu çalışmada ayrık eleman yöntemi kullanılarak farklı sıkılıklarda kum üzerine oturan şerit temelin taşıma gücünün modellenmesi ve analizi yapılmıştır. Ayrık eleman yöntemi ile modellenen kum zeminin makro parametreleri olan maksimum boşluk oranı, minimum boşluk oranı ve kayma mukavemeti sıkılık ve kesme kutusu deneylerinin modellenmesinden elde edilmiştir. Farklı rölatif sıkılıklarda yapılan taşıma gücü deneyinin modellenmesinden elde edilen yük-oturma ilişkileri, taşıma gücü teorileri (Terzaghi, Meyerhof, Brinch Hansen ve Vesic) ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. %40, %50 ve %60 rölatif sıklıklarda yapılan analizler sonuçlarından elde edilen nihai taşıma gücü değerlerinin, taşıma gücü teorilerinden elde edilen değerlerden daha yüksek olduğu görülürken, %70 rölatif sıklıkta nümerik analizden elde edilen sonucun teorilerinden elde edilen değerlere göre daha düşük olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
Foundations are designed to transfer the load of the structure to a large area of the ground. The foundation should be designed in such a way that it can safely transfer structural loads without any failure of the soil or exceeding the permissible settlement. Finite element method is generally used as a numerical solution technique to model and calculate the bearing capacity of the soil. This approach takes three completely independent assumptions: continuity, homogeneity, and isotropy. The soil consists of contact granules and surrounding voids. The discrete element method is one of the methods that take into account the mechanical behavior of the soil.
In this study, modeling, and analysis of the bearing capacity of the strip foundation resting on sand at different relative densities using the discrete element method was performed. The macro parameters of the sand modeled by the discrete element method, such minimum and maximum void ratio and shear strength, were obtained by modeling the relative density and the direct shear tests. The load-settlement relations obtained from the modeling of the bearing capacity experiment performed at different relative densities were compared with the results obtained by the bearing capacity theories (Terzaghi, Meyerhof, Brinch Hansen and Vesic). It was seen that the ultimate bearing capacity values obtained from the analysis results were higher than the ultimate bearing capacity values obtained from theories at 40%, 50% and 60% relative denisties, while the ultimate bearing capacity value obtained from the numerical analysis at 70% relative density were lower than the ultimate bearing capacity values obtained from the theories.