Bir rıhtım yapısının çelik palplanş perdeler ile tasarlanması ve deprem etkisi altında davranışının incelenmesi
Designing a quay structure with steel sheet pile and investigating it under earthquake effect
Yazar: ERDEM ÜSTÜNAY
Danışman: PROF. DR. ELİŞAN FİLİZ PİROĞLU
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Ülkemizin üç tarafı denizlerle çevrilidir. Bu sebepten dolayı ulaştırma ve taşımada rıhtım yapılarının önemli olduğu açıktır. Bu yapılar bir çok yapı elemanı ile tasarlanabilmektedir. Bu çalışmada, bu tür yapıların hangi yapı elemanları ile tasarlanabileceği araştırılmıştır. Bunlardan bir rıhtım yapısının çelik palplanş perde ile tasarımının nasıl yapılabileceği üzerinde durulmuştur.
İnşaat mühendisliğinde yaşanan tecrübe artışı, bilgisayar programlarının çeşitliliği, malzeme biliminin ve yapısal teknolojilerin gelişmesi bu tür yanaşma yapılarının yapılmasını kolaylaştırmaktadır.
Öte yandan, ülkemiz deprem ve fay hatları etkisinde olup, geçmiş yıllarda bu etkilerin rıhtım yapılarına zarar verdiği görülmüştür.  Bu tez çalışmasında deprem etkileri altında palplanş perde tasarımları yapılacak ve davranışları incelenecektir.
Betonarme elemanların maruz kaldığı donma çözülme etkisi, ne kadar korozyona uğrayacaklarının bilinmemesi, dalga etkisi karşısında aşınma etkisi ve deprem performansı ele alınmıştır. Bu koşullar altında  davranışları verilmiş ve bu koşullar altında çelik elemanların davranışı ile karşılaştırılmıştır. 
Bu çalışma kapsamında Bursa ili, Gemlik Limanı'nda yapılabilecek bir rıhtım yapısına ait deprem koşulları referans olarak kullanılmıştır. Aynı zemin koşullarında farklı yapısal elemanlar ile perde sistemleri ve ankraj elemanları seçilerek tasarımlar yapılmıştır. Bu projenin çözümünün deprem etkileri altında davranışı ve aynı durumda kullanılabilecek alternatif palplanş elemanlar ile tasarımı konusunda modeller oluşturulmuştur.
Çeşitli firmaların ürettiği sıcak ve soğuk çekilmiş profiller, bağlantı detayları, ankrajların detayları ve uygulandığı yerler araştırılmış ve sunulmuştur.
Tasarımlar sonlu elemanlar yaklaşımına dayalı olarak PLAXIS programı kullanılarak yapılmıştır. Deprem etkileri olarak ise bölgenin tasarım spektrumuna uygun deprem kayıtlarına göre elde edilen eş depremler gözönüne alınmıştır. Bu eşdepremler kullanılarak zaman tanım alanında sonlu elemanlar analizi yapılmıştır. Bunun yanısıra psödo-statik katsayılar ile psödo-statik analiz yapılmış ve zaman tanım alanında analizden çıkan sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.
Son olarak yapılan analizlerde yapısal elemanlarının kapasitelerinin yeterli olup olmadığı belirlenmiştir. Hem depremli, hem de depremsiz durumda davranışlarının kıyaslanması sonucu oluşan deformasyonlar hakkında bilgi verilmiştir. Bu deplasmanların uygun ve yönetmeliklerde belirtilen sınırların altında olup olmadığının sonucuna bakılarak bir değerlendirmeye gidilmiştir.

Abstract:
The three sides of Turkey are surrounded by seas. For this reason, quay structures have a vital importance on the transportation. These structures can be designed with many structural elements. In this study, it is aimed to study a quay structure composed of a steel sheet pile wall under the effects of seismic motion.
As a very important link in a total transportation chain, goods have long been delivered from port as well as moving people use ports as a station for their travel. Starting in the 1960s, the evolution of ports has increased exponentially. In a modern port, specialized terminals are provided to accommodate the special requirements for particular types of vessels and cargoes. Most common terminals have been classified as a container, general cargo, Ro-Ro (roll on-roll off), liquid bulk, dry bulk, passenger terminals, etc.
Marine structures are an essential component of the ports. Those structures are constructed mainly for berthing and mooring of vessels, to handle different types of goods and to protect the port basin.
Jetties (or piers), wharves (or quays), wave screens, seawalls, offshore platforms, causeways, breakwaters, and groynes are the most common examples of the marine structures.
The increase of experience in civil engineering, the diversity of computer programs, the development of materials and structural technologies facilitate the construction of such structures.
On the other hand, Turkey is prone to earthquake effects because of existing fault lines. In recent years, it has been observed that these effects have caused to damage the quay structures. In this thesis, steel sheet pile wall will be designed under earthquake effects. In this case, the behaviour of this structural element will be analyzed under the same conditions by considering Gemlik earthquake conditions as well as peak ground acceleration of Gemlik earthquake data records which are given as peak ground acceleration limits by the Turkish newly published seismic code. 
The effects of freezing and thawing exposed to reinforced concrete elements, the uncertainty of how much corrosion they will be experienced, the effect of wear on the wave effect, and the performance of earthquake were given herein details. Behavior of concrete under these conditions is compared with those of steel sheet pile elements.
In this study, soil conditions of the quay structure in Gemlik port located in Bursa province was used as a reference. By using different structural elements combined with different sheet pile systems and anchor elements were chosen in the same conditions,  and designs were made. Gemlik port project was applied by using the bored pile systems. The behavior obtained from this project under the earthquake effects and the computer models with alternative sheet pile elements which were used under the same conditions were established.
Hot formed and cold formed profiles produced by various companies, connection assemblies, details of anchors and their locations were studied, and the obtained results were presented herein.
The designs were performed by using the PLAXIS software program based on the finite element approach. Earthquake effects as have been obtained according to the design spectrum of seismic quake recordings were considered in this proposed study. Firstly, a design spectrum obtained from AFAD web interface using earthquake zone and soil conditions was taken into account according to 2018 Turkish Seismic Code Regulations. After that, using this response spectrum, seismic signals were investigated on PEER web interface and database, so that the most appropriate records to response spectrum were obtained. According to newly updated and published Turkish seismic code, minimum seven records must be used in design. Thus, Landers earthquake, Kobe earthhquake, Kocaeli earthquake, Manjil earthquake, Hector earthquake, Tottori earthquake and Düzce earthquake were chosen and these records were used in dynamic analysis. In addition to this, pseudo-static analysis were carried out by using pseduo-static coefficients.
Results obtained by time history finite element analysis and pseudo-static analysis were compared. It was seen that displacement values, moment, shear force and normal force values were approximately close to each other. 
Evaluation of results were made using Turkish Technical Seismic Code Regulations for Port and Harbour Structures. Additionally, displacement limits and capacities were corrected. Due to corrosion, these effects were not ignored when the all of the capacities were calculated.
Finally, it was been determined whether the capacities of the structural elements of the sheet pile wall obtained from the analyzes were sufficient or not. In both static and earthquake-effected cases, information on the deformations resulting from the comparison of behaviours was given. As a result, these displacements were evaluated by considering the judgment whether they were within the limit states given in the regulations or not.