Yeraltı tünellerinde patlama yüklerinin neden olduğu titreşim etkilerinin incelenmesi
Investigation of vibration effects of explosion loads in underground tunnels
Yazar: BERRANUR ÇETİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ OSMAN KIRTEL
Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Dinamik davranış = Dynamic behavior ; Sonlu elemanlar yöntemi = Finite element method ; Yapı-zemin etkileşimi = Soil-structure interaction

Özet:
Tarih boyunca toplumun huzursuzluğu, ekonominin zarar görmesi, ülkelerin imajının zedelenmesi ve sosyal yaşantının sekteye uğratılması gibi sebeplerle pek çok saldırı gerçekleşmiştir. Patlama etkilerinin yeraltı tünellerinde meydana gelmesi durumunda zemin ortamında ve serbest zemin yüzeyinde nasıl sonuçlar ortaya çıkaracağı üzerinde çalışılması gereken önemli bir konudur. Bu çalışmada patlamanın yer altı yapısında meydana gelme senaryosu incelenmiştir. Analizlerde Sonlu Elemanlar Metoduna (SEM) dayalı analizler yapan Plaxis2D Dinamik yazılımı kullanılmıştır. Avrasya Tüneli tek katlı NATM tünel modeli kullanılmıştır. Bu çalışmada patlamanın yer altı yapısında meydana gelme senaryosu incelenmiştir. incelemeleri göz önünde bulundurularak parametrik çalışmanın bir parçası olarak seçilmiştir. Zemin ortamının mekanik davranışı değiştirilerek, zemin parametrelerinin patlama yükü altında dalga yayılımındaki soğurma ve yansıtma etkisi de araştırılmıştır. Seçilen dört farklı patlama yükü büyüklüğü için UFC-3-340-02'e göre kapalı alanda patlama yükü modelleri elde edilmiştir. Tünel derinliği değiştirilerek patlama etkilerinin serbest zemin yüzeyindeki titreşimler elde edilmiş ve davranış spektrum eğrileri oluşturularak yapısal etkileri de ortaya konmuştur. Analizler sonucunda aynı zemin ortamında patlamanın şiddeti arttıkça serbest zemin yüzeyinde meydana gelen spektral ivme değerleri artmaktadır. Farklı zemin ortamlarında aynı patlama meydana geldiğinde gevşek zeminde meydana gelen ivmenin dalga boyu daha fazlayken sıkı zeminde ivmenin genliği daha fazladır. Patlamanın meydana geldiği derinlik azaldıkça zeminlerde yenilme ve stabilitede kararsızlıklar meydana gelmiştir. Yine derinlik azaldıkça patlamanın zemin içerisindeki hareket süresi azaldığından serbest zemin yüzeyine ulaşan ivme değerleri çok daha fazla olmuştur.

Abstract:
Throughout history, many terrorist attacks have taken place to cause unrest to the society, damage the economy, damage the image of countries and disruption to social life. The consequences of blast effects on the ground environment and free ground surface when they occur in underground tunnels is an important issue that needs to be studied. In this study, the scenario of explosion occurring in an underground structure is investigated. Plaxis2D Dynamics software, which performs analysis based on the Finite Element Method (FEM), was used in the analysis. Eurasia Tunnel single deck NATM tunnel model was used. Soil properties were selected as part of the parametric study considering geological investigations. By varying the mechanical behavior of the soil medium, the effect of soil parameters on the absorption and reflection of wave propagation under blast loading was also investigated. Indoor blast load models were obtained according to UFC-3-340-02 for four different selected blast load magnitudes. By varying the tunnel depth, the vibrations at the free ground surface of the blast effects were obtained and the structural effects were also revealed by creating behavior spectrum curves. As a result of the analysis, the spectral acceleration values on the free ground surface increase as the intensity of the explosion increases in the same ground environment. When the same explosion occurs in different soil environments, the wavelength of the acceleration occurring in loose soil is higher, while the amplitude of the acceleration is higher in tight soil. As the depth at which the blast occurred decreased, the soils failed and instabilities in stability occurred. Again, as the depth decreased, the acceleration values reaching the free ground surface were much higher as the movement time of the explosion in the ground decreased.