Dinamik yükler altındaki kazıklı kıyı yapılarının temel davranışının incelenmesi
Investigation of the fundamental behavior of pile coast structures under dynamic loads
Yazar: MÜNİRE FINDIK
Danışman: PROF. DR. SIDDIKA NİLAY KESKİN ; DOÇ. DR. İLYAS DEVRAN ÇELİK
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Deprem Mühendisliği = Earthquake Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kazıklı temel sistemlerinde, eksenel ve yanal yük etkisi altında oluşan oturma, deformasyon, ötelenme ve maksimum moment gibi tasarım parametreleri incelenerek yapının temel sistemi ve zemin ile olan ilişkisi doğru şekilde ortaya konularak ekonomik tasarım yapılmalıdır. Eksenel ve yanal yükün birlikte etkidiği önemli yapılarda deplasmanların elastik sınırlarda kalması istenmektedir. Elastik ve elastik ötesi yükleme durumları için; kazıklı temellerin tasarımında önemli parametre olan kazık çapı, kazıklar arası mesafe, kazık boyu/kazık çapı oranı, zemin sıkılığının etkisi, zemin yüzey durumu, zemin doygunluğu araştırılmıştır. Bu amaçla deneysel ve sayısal olarak yapılan bu çalışmada değişken olarak; kazık boyu/çapı oranı 10,15 ve 30, kazıklar arası mesafe 3D ve 6D, zeminin rölatif sıkılığı %50 ve %85, kazık çapı 8 mm ve 16 mm seçilmiştir. Deneylerde yatay zemin yüzeyi ve şevli zemin yüzeyi dikkate alınarak yanal taşıma kapasiteleri üzerindeki davranış farklılıklar araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar dört seri olarak yapılmıştır. Üç seri deneyde kuru kum, bir seride doygun kum zemin kullanılarak, zemin suyunun taşıma kapasitesindeki etkisi göz önüne alınmıştır. Kazık temel sisteminde eksenel ve yanal yük etkisi altında oluşan düşey ve yanal deplasmanlar, yüklemeye bağlı oluşan zemin gerilmeleri belirlenerek temel sistemi ve zemin arasındaki ilişki ortaya konulmaya çalışılmıştır. Yapılan model testler sonucunda yanal yüklü kazıklar, yatay yüzeyli zeminde kazık boyu ve kazık çapı arttıkça yanal taşıma kapasitesi artmıştır. Şevli zemin durumunda L/D oranının 30 olması durumunda kazıklar zeminin kayma kamasının içinde kaldığı için yanal taşıma kapasitesi azalmıştır. Kazık yerleşim aralığı arttıkça ve kazık başlığı büyüdükçe, yanal taşıma kapasitesi artmıştır. Deneysel çalışmalar Plaxıs 3D ve Abaqus programıyla model test boyutunda modellenmiştir. Tüm deney ve sayısal analizler kıyaslandığında sonuçlar birbiri ile uyum içinde olup en etkin uyum L/D oranı 30 olduğunda oluşmuştur. Kazıklı temel sistemlerinde yapı zemin etkileşimi için en doğru yaklaşım tüm parametreler için elde edilerek, optimum tasarım parametreleri belirlenmiş ve ölçek faktörü dahil edilerek kazıklı bir iskele yapısının Sap 2000 programında dinamik analizi yapılmış, sistem kapasitesi belirlenmiştir.

Abstract:
In pile foundation systems, the design parameters such as settlement, deformation, translation and maximum moment that occur under the effect of axial and lateral loads should be examined and an economical design should be made by correctly revealing the relationship of the structure with the foundation system and the ground. In important structures where axial and lateral loads act together, it is desired that the displacements remain within the elastic limits. For elastic and inelastic loading situations; Pile diameter, distance between piles, pile length/pile diameter ratio, the effect of soil compaction, soil surface condition, soil saturation, which are important parameters in the design of pile foundations, were investigated. For this purpose, in this experimental and numerical study, as a variable; The pile length/diameter ratio was 10.15 and 30, the distance between the piles was 3D and 6D, the relative density of the soil was 50% and 85%, and the pile diameter was 8 mm and 16 mm. In the experiments, behavioral differences on the lateral bearing capacities were investigated by considering the horizontal ground surface and the sloped ground surface. Experimental studies were carried out in four series. By using dry sand in three series and saturated sand in one series, the effect of ground water on the bearing capacity was considered. The vertical and lateral displacements under the effect of axial and lateral loads in the pile foundation system and the soil stresses due to loading have been determined and the relationship between the foundation system and the soil has been tried to be revealed. As a result of the model tests, the lateral load capacity of piles increased as the pile length and pile diameter increased in horizontal surface soils. In the case of sloped soil, if the L/D ratio is 30, the lateral bearing capacity of the soil is reduced as the piles remain inside the shear wedge of the soil. As the pile placement spacing increased and the pile cap grew, the lateral bearing capacity increased. Experimental studies were modeled in model test size with Plaxis 3D and Abaqus program. When all experimental and numerical analyzes are compared, the results are in good agreement with each other, and the most effective fit is achieved when the L/D ratio is 30. In pile foundation systems, the most accurate approach for the structure-soil interaction was obtained for all parameters, the optimum design parameters were determined, and the dynamic analysis of a piled scaffolding structure was made in Sap 2000 program by including the scale factor, and the system capacity was determined.