İstinat duvarlarının deprem sırasında davranışı
Behaviours of retaining walls during earthquake
Yazar: CEM YENİDOĞAN
Danışman: PROF. DR. KUTAY ÖZAYDIN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Geoteknik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Zeminlerin tutulması geoteknik mühendisliğinin en eski problemlerinden birisidir. stinatduvarlarının üzerine etki eden statik ve dinamik toprak basınçlarının üzerinde ikiyüz yıldanberi çalışılmaktadır. Statik yanal toprak basıncı teorilerinden Coulomb(1776) veRankine(1857) istinat duvarı tasarımlarının temelini oluşturmaktadır. stinat duvarları sismikyüklerin statik koşullara göre beklenenden daha fazla olmasından dolayı göçme riski ilekarşılaşılabilmektedir. Statik koşullarda dahi karmaşık olan istinat duvarlarının üzerineetkiyen toprak basınçlarının büyüklüğü ve dağılımı sismik yüklemeler etkisinde dahakarmaşık bir hal almaktadır. Mevcut sismik tasarım yöntemleri genellikle statik toprak basıncıteorilerinin genişletilmiş versiyonlarıdır. Halen bu tasarım yöntemlerinin doğruluğununaraştırılması ile ilgili çalışmalar devam etmektedir.Bu tezin hazırlanmasının amacı istinat duvarlarının sismik tasarımında kullanılan yarı-statikyöntemlerin irdelenmesi ve istinat duvarlarının deprem sırasında verecekleri tepkilerin vedavranışların araştırılmasıdır. Tezde bölüm 2'de istinat duvarı tipleri ve uygulama alanlarıanlatılmaktadır. Bölüm 3'te istinat duvarlarının üzerine etkiyen yanal toprak basıncı tipleri veyanal toprak basınçlarının hesaplanmasında kullanılan en yaygın yaklaşımlar anlatılmaktadır.Bölüm 4'te istinat duvarlarının üzerine etkiyen kuvvetler bu kuvvetlerin toprak basınçlarındameydana getireceği değişimlere değinilmektedir. Bölüm 5'de ise istinat duvarları içinuygulanılması gereken stabilite tahkikleri anlatılmaktadır. Bölüm 6'da istinat duvarlarınındeprem sırasında gösterebileceği davranışlar ve istinat duvarlarının üzerine etkiyen toprakbasınçlarının yarı-statik yöntemlerle bulunulması sunulmaktadır. Bu bölüm içinde yarı-statikyöntemlerin temelini oluşturan Mononobe-Okabe yöntemi sunulduktan sonra bu yöntemdensonra geliştirilmiş olan diğer yöntemler kronolojik sırasına göre açıklanılmaya çalışılmıştır.Ayrıca istinat duvarlarının tasarlanmasında dikkate alınan kuvvetler dışında, duvarlarınyapacağı deplasmanlar ve duvar tasarımı üzerindeki etkileri açıklanmıştır. Bölüm 7'de iseyarı-statik yöntemlerle birlikte sonlu elemanlar yöntemi ile gerçekleştirilen dinamik davranışanalizi ile yarı-statik yöntemlerden elde edilen sonuçların sonlu elemanlar analizinden eldeedilen sonuçlar ile karşılaştırılması yapılmaktadır.Anahtar Kelimeler: Dayanma yapıları, yanal toprak basınçları, istinat duvarlarınınstabilitesi, ivme katsayısı, yarı-statik yöntemler, sonlu elemanlar yöntemi

Abstract:
Retaining of soils is one of the oldest problems of geotechnical engineering. The static anddynamic lateral earth pressures exerted on retaining structures have been studied for morethan two hundred years. The static lateral earth pressure theories of Coulomb(1776) andRankine(1857) form the basis for the design of most retaining structures. Retaining wallspossess the risk of failure due to seismic loads which may be greater than the anticipated staticloads. Determination of the the magnitude and the distribution of lateral earth pressure arecomplicated even for the static cases and under the influence of seismic loading, they areusually more complex. Existing seismic design methods are essentially extensions of staticlateral earth pressure theories. Presently, verification of these design methods for earthquakesare incomplete and highly desirable.The main purpose of this thesis is to discuss the determination of acceleration coefficientsused in pseudo-static analysis methods and to understand the responses and behaviours ofretaining structures during earthquakes. In part 2 of the dissertation various types of retainingstructures and their application fields are explained. In part 3 of the dissertation, kinds oflateral earth pressure that may act on retaining structures and most common approaches tocalculate the lateral pressures are explained briefly. Furthermore, external forces that act onretaining structures and the effects of those forces on lateral earth pressure are presented inpart 4. In part 5, the stability checks that have to be applied to all kinds of retaining structuresare explained. In part 6, the behaviour of retaining structures during earthquakes and thelateral earth pressures calculated with the help of pseudo-static methods are explained. M-Omethod which is the baseline of the pseudo-static methods are discussed in detail and thedevelopment of pseudo-static methods are briefly explained in a chronological order.Furthermore, the displacement based design methods used for retaining structures, in additionto force based design methods are discussed. In part 7, the results of pseudo-static methods ontypical retaining walls and the results of dynamic response analysis performed using finiteelement methods are presented and compared.Key Words : Retaining Structures, lateral earth pressure, stability of retaining structures,acceleration coefficient, pseudo-statik methods, finite element method