Rastgele küme sonlu elemanlar yönteminin eksenel yük altındaki fore kazıklara uygulanması
Random set finite element method application to drilled shafts under axial load
Yazar: OZAN ORHAN
Danışman: ÖĞR. GÖR. ERHAN TEKİN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
ÖZET
Kazık sistemlerinin tasarımında yaşanan zorluklar geoteknik mühendisliğinde yaygın bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Günümüzde kullanılan sonlu elemanlar programlarında, kazık tasarımı yapabilmek için kazık çevre ve uç direncinin kazık etrafındaki zemini en iyi şekilde yansıtacak parametreler seçilerek tanımlanması gerekmektedir. Ülkemizde ve dünyada kazık ve etrafındaki zeminin etkileşimini sağlayacak parametre seçimi, literatür çalışmalarından, arazi ve laboratuvar deneylerinden ve kazık yükleme deney sonuçlarından elde edilebilmektedir. Parametre seçiminin yapı zemin etkileşimini ciddi ölçekte etkilemesi yanlış parametre seçiminin hatalı sonuçlar doğurmasına neden olmaktadır. Çoğu zaman yetersiz veri, eksik ya da hatalı ölçümler ve hatalı deney sonuçlarına bağlı olarak yapılan tasarımların neticesinde sonlu elemanlar analiz sonuçları ciddi olarak etkilenmektedir. Bu çalışmada Azerbaycan Masallı Jellilabad Yolu üzerinde yapımı planlanan siltli kil, kum ve sert kil zemin katmanlarında imalatı tamamlanmış ve kazık test yüklemesi yapılmış bir köprü kenar ayak temel altı betonarme fore kazığının kazık yükleme deneyi verilerinden faydalanılarak sonlu elemanlar modelindeki betonarme fore kazık ucu ve çevresi için yük-deplasman (Q-z ve T-z) fonksiyonları oluşturulmuş ve üç boyutlu sonlu elemanlar kazık modeline tanımlanmıştır. Kazık modelinin uç ve çevresi için yapı zemin etkileşimini tanımlayan yük-deplasman fonksiyonlarının oluşturulması için gerekli olan üstyapı sismik yük - oturma değeri kazık testinden sağlanamadığı için Mazurkiewicz Metodu ile oturma değeri bulunarak sonlu elemanlar modelinde kullanılan Q-z ve T-z fonksiyonları oluşturulmuştur. Modelde kazığın siltli kil birimleri için tanımlanan zemin parametrelerinin seçiminde Rastgele Küme Sonlu Elemanlar metodu kullanılmış, sınırlı sayıdaki saha deneyi ve laboratuvar deneylerinin sonuçlarından elde edilen veriler için duyarlılık analizleri yapılmış ve değişken olarak belirlenen Elastisite Modülü, Kohezyon ve İçsel Sürtünme Açısı parametrelerinin üst ve alt limit aralıkları iki ayrı küme halinde belirlenmiştir. Her bir kümedeki Elastisite Modülü, Kohezyon ve İçsel Sürtünme Açısı değerlerinin kendi aralarında kartezyen çarpımları yapılarak 64 ayrı kombinasyon oluşturulmuştur. Oluşturulan kombinasyonlar neticesinde yapılan 64 ayrı analiz sonucunda kazık uç deplasmanının olasılıksal dağılım grafiği oluşturulmuştur. Kazık yükleme deneyi sonucundan elde edilen veriler ile rastgele sonlu elemanlar metodu olasılıksal dağılım grafiğinden elde edilen kazık uç deplasmanlarının karşılaştırılması yapılmış ve olasılıksal dağılım grafiğindeki maksimum ve minimum aralıkların kazık testi sonucu elde edilen uç deplasmanını kapsadığı görülmüştür.

Abstract:
ABSTRACT
Challenges in the design of pile systems are common problem in geotechnical engineering. In today's structural analysis programs, in order to design the pile, it is necessary to define the parameters of the pile's surrounding soil, pile skin friction parameters and the tip resistance to best reflect the area around the pile. The parameter selection for the interaction of the pile and the surrounding soil around it can be obtained from literature studies, field and laboratory experiments and pile loading test results. The fact that the parameter selection influences the soil-structure interaction seriously causes the wrong parameter selection to produce erroneous results. Often, the results of finite element analysis are seriously affected by inadequate data, incomplete or inaccurate measurements, and designs can be made based on incorrect test results. In this study, finite element model of the reinforced concrete pile was made by using the pile load test data of bridge foundation reinforced concrete pile on silt clay, sand and hard clay soil layers on Azerbaijan Masalli - Jellilabad Road. To define soil – structure interaction more efficently, Q-z and T-z functions are created for finite element analysis and 3-D finite element models are defined for modeling the pile test procedure. Since the pile seismic superstructure load required to construct the load-displacement functions defining the soil-structure interaction for the tip and skin of the pile model can not be obtained from the pile load test, the pile seismic settlement was found with the Mazurkiewicz Method and the Q-z and T-z functions used in the finite element model were created. In the model, Random Set Finite Element Model method was used to select the ground parameters defined for the silty clay layers of the soil. Sensitivity analyses were made to the data obtained from the results of limited field and labratory tests and the variables Elasticity Module, Cohesion and Internal Friction Angle parameters upper and lower limit ranges are defined. Then, two sets of parameters of the finite element model whose intervals are determined are formed, and combinations of the values of Elasticity Modulus, Cohesion and Internal Friction Angle values of each cluster are formed by performing cartesian product among them. As a result of the combinations of the upper and lower limits of the three parameters of the two sets, 64 different analysis models were determined and a probabilistic distribution graph of the pile tip displacement was created as a result. The data obtained from the loading test and the random finite element method were compared with the pile end displacements obtained from the probability distribution graph and the maximum and minimum intervals in the probability distribution graph were found to include the end displacement obtained from the pile test result.