Boşluk suyu basıncı artışlarını ve sıvılaşmayı dikkate alan bir kayma modülü azalım modeli
A shear modulus degradation model considering pore water pressure increases and liquefaction
Yazar: FEHMİ CENK ŞENER
Danışman: PROF. DR. SADIK ÖZTOPRAK
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Dinamik kayma modülü = Dynamic shear modulus ; Kayma deformasyonu = Shear deformation

Özet:
Son yıllarda depremlerde ortaya çıkan sıvılaşma kaynaklı yapı hasarları arttığı için konunun önemi artmıştır. Dolayısıyla, sıvılaşma oturmalarının belirlenebilmesi için yapı-zemin etkileşimini dikkate alan nümerik analizlerin yapılması popüler olmaya başlamıştır. Bununla birlikte, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, sıvılaşabilir zeminlerdeki inşaatlarda zemin davranış analizlerini zorunlu hale getirmiştir. Hem sıvılaşma analizleri hem de zemin davranış analizlerinde zeminin dinamik davranışını belirleyen kayma modülü azalım eğrisi en önemli girdilerden birisidir.
Kumlarda (iri daneli zeminlerde) kayma modülünün azalımı ortalama efektif gerilme, boşluk oranı, rölatif sıkılık ve üniformluk katsayısına bağlıdır. Bu parametrelere deformasyon hızını da eklemek gerekmektedir. Bu tez çalışmasında, sıvılaşma sırasında oluşan ilave boşluk suyu basıncı artışlarının kayma modülü azalımına neden olabileceği gösterilmiş ve kumlarda (iri daneli zeminlerde) dinamik (tekrarlı) yükleme sırasında boşluksuyu basıncının artmasıyla başlayabilecek sıvılaşma kaynaklı deformasyonlar kayma modülü azalımı ilişkisine dahil edilmiştir. İlave modül azalımının başlayacağı kayma deformasyonu değerinin (tv) bulunması için bir veri tabanı oluşturulmuş ve efektif gerilme, boşluk oranı, rölatif sıkılık ve üniformluk katsayısına bağlı yeni bir denklem önerilmiştir. Böylece su altındaki kumların tipine, sıkılığına ve gerilme seviyesine bağlı olarak sıvılaşmayı da dikkate alan modül azalım eğrisi geliştirilmiştir.
Tez çalışmasının sonunda yapılan bir boyutlu zemin davranış analizlerinde geliştirilen modelin basit ama etkili/başarılı olduğu gösterilmiştir.

Abstract:
In recent years, the importance of the subject has increased due to the increase in liquefaction-induced structural damage in earthquakes. Hence, numerical analyses considering structure-soil interaction to determine liquefaction settlements have become popular. Besides the Turkish Building Earthquake Code has made soil behavior analyses mandatory for construction on liquefiable soils. In both liquefaction analyses and soil behavior analyses, the shear modulus reduction curve, which determines the dynamic behavior of the soil, is one of the most important inputs.
The reduction of shear modulus in sands (coarse-grained soils) depends on the average effective stress, void ratio, relative density and uniformity coefficient. It is necessary to add the deformation rate to these parameters. In this thesis, it is shown that additional increases in pore water pressure during liquefaction can cause shear modulus reduction and liquefaction-induced deformations that may be initiated by an increase in pore water pressure during dynamic (repeated) loading in sands (coarse-grained soils) are included in the shear modulus reduction relationship. In order to find the shear deformation value (tv) at which the additional modulus reduction starts, a database was created and a new equation based on the effective stress, void ratio, relative density and uniformity coefficient was proposed. Thus, depending on the type, stiffness and stress level of the submerged sands, a modulus reduction curve that takes liquefaction into account is developed.
The one-dimensional soil behavior analyses performed at the end of the thesis show that the developed model is simple but effective/successful.