Sıvılaşan zemin içerisindeki fore kazıkların sonlu elemanlar yöntemiyle davranışlarının incelenmesi
Investigation of the behavior of bored pile in liquefied soil using the finite element method
Yazar: PINAR CANSU YALIN
Danışman: PROF. DR. NAİL ÜNSAL ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ERHAN TEKİN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
1995 Kobe, 1999 Adapazarı, 2023 Kahramanmaraş depremleri binalar, köprüler, endüstriyel yapılar üzerinde büyük hasarlara yol açmıştır. Endüstriyel bir tesiste herhangi bir yapının hasar görmesi tesis içinde diğer yapıların da hasar görmesine neden olarak domino etkisi yaratabilmektedir. Bu çalışmada, endüstriyel tesiste bulunan bir yapı, zemin-temel-yapı etkileşimini göz önünde bulundurmak amacıyla üst yapı olarak modellenmiştir. Yapı altında dört adet fore kazık bulunan bir yapı seçilmiştir. Sismik olayların ve endüstriyel tesislerin yoğun olduğu Marmara Bölgesin'de yer alan Derince ilçesine ait zemin profili kullanılarak dinamik analizler gerçekleştirilmiştir. Deprem kayıtları fay tipi, zemin özellikleri, kayma dalgası hızı ve deprem büyüklüğü özelliklerinden faydalanarak seçilmiş ve spektral uyuşum sağlanacak şekilde ölçeklendirilmiştir. Sıvılaşan zemin içerisinde bulunan kazıkların davranışının modellenmesinde zaman tanım alanında doğrusal olmayan bünye modeli olan UBC3D-PLM kullanılarak sonlu elemanlar yaklaşımını içeren Plaxis 3D yazılımı kullanılmıştır. Zeminin sıvılaşma değerlendirmesi hem nümerik hem de analitik olarak değerlendirilmiştir. Ayrıca zeminin idealizasyonundaki belirsizlikler düşünülerek parametrik bir çalışma gerçekleştirilmiştir. 3 adet deprem kaydı ile ilgili depremlerin maksimum yer ivmesi de ölçeklenerek her bir model için 6 adet analiz gerçekleştirilmiştir. Bu tez çalışmasında sıvılaşan zeminlerin kalınlıkları ve derinliklerinin değişmesinin ivme ve kazıklardaki moment, kesme değerlerine etkisi incelenmiştir. Bu çalışma sonucunda, maksimum yer ivmesinin artması ile kazıklardaki tesir kuvvetleri artmakta, sıvılaşan tabakadaki sönüm oranının artmasıyla ivme değerlerini azalmaktadır.  Kazıklı temellerin dinamik davranışının daha iyi anlaşılması için yapılan bu çalışmada güvenli temel tasarımı için özellikle tabakalanma olduğunda momentin tabaka geçişlerindeki ani artışlarına dikkat edilmelidir.

Abstract:
The 1995 Kobe, 1999 Adapazarı and 2023 Kahramanmaraş earthquakes caused extensive damage to buildings, bridges and industrial structures. Damage to any structure in an industrial facility can cause damage to other structures within the facility, creating a domino effect. In this study, a structure in an industrial facility is modeled as a superstructure to consider the soil-foundation-structure interaction (kinematic, inertial). A structure with four bored piles under the structure was selected. Dynamic analyses were performed using the soil profile of Derince district, which is located in the Marmara Region where seismic events and industrial facilities are intense. Earthquake records were selected by utilizing fault type, soil properties, shear wave velocity and earthquake magnitude and scaled to provide spectral matching. Plaxis 3D software, which includes a finite element approach using UBC3D-PLM, a nonlinear constitutive model in time domain, was used to model the behavior of piles in liquefied soil. The liquefaction assessment of the soil was evaluated both numerically and analytically. In addition, a parametric study was carried out considering the uncertainties in the idealization of the soil. With 3 earthquake records, 6 analyses were performed for each model by scaling the maximum ground acceleration of the related earthquakes. In this thesis, the effect of the change in thickness and depth of liquefied soils on acceleration and moment and shear values in piles is investigated. As a result of this study, the impact forces on piles increase with the increase of maximum ground acceleration and the acceleration values decrease with the increase of damping ratio in the liquefied layer.  In this study, in order to better understand the dynamic behavior of pile foundations, attention should be paid to the sudden increases in moment at layer transitions, especially when stratification occurs, for safe foundation design.