Geri Dön

Mevcut bina ve tarihi yapıların zeminlerinde sıvılaşma direncini artırmaya yönelik geopolimer reçine enjeksiyonu

Geopolimer resin injection for increasing liquefaction resistance of foundation soils of existing buildings and historical structures

  1. Tez No: 1003596
  2. Yazar: BORA ARSLAN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SADIK ÖZTOPRAK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Deprem etkisi altında gevşek, doygun ve kumlu veya siltli zeminlerde ortaya çıkan sıvılaşma olgusu, özellikle tarihi eser niteliğindeki yapıların güvenliği açısından ciddi bir mühendislik problemi oluşturmaktadır. Tarihi yapıların taşıyıcı sistemlerinin hassasiyeti, geleneksel zemin iyileştirme yöntemlerinin uygulanmasını çoğu zaman sınırlamakta; düşük titreşimli, kontrollü ve yapıya minimum müdahale gerektiren yenilikçi çözümleri gerekli kılmaktadır. Bu çalışmada, mevcut binalar ve tarihi eserlerin temel zeminlerinde sıvılaşma riskinin azaltılmasına yönelik olarak geopolimer reçine enjeksiyonu esasına dayanan bir zemin iyileştirme yöntemi deneysel, arazi ve nümerik boyutlarıyla kapsamlı biçimde incelenmiştir. Çalışma kapsamında öncelikle sıvılaşma mekanizması, sıvılaşmayı etkileyen parametreler ve mevcut zemin iyileştirme yöntemleri literatür ışığında değerlendirilmiştir. Ardından, tarihi yapıların korunmasına uygunluğu nedeniyle seçilen geopolimer enjeksiyon yönteminin malzeme özellikleri, genleşme davranışı ve zeminle etkileşimi detaylı olarak ele alınmıştır. Laboratuvar ortamında farklı reçine/kum oranları, genleşme katsayıları ve numune geometrileri dikkate alınarak hazırlanan numuneler üzerinde tek eksenli basınç deneyi, ultrasonik hız ölçümleri (Pundit) ve elastisite modülü tayini gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, geopolimer içeriği ve genleşme oranının mekanik özellikler üzerindeki etkisini ortaya koymuştur. Saha uygulamaları kapsamında, seçilen test alanlarında geopolimer enjeksiyonu öncesi ve sonrası zemin davranışı MASW, sismik tomografi, DCPT ve GPR gibi kalite kontrol testleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Bu testler sayesinde, iyileştirme sonrası kayma dalgası hızlarında ve penetrasyon dirençlerinde belirgin artışlar gözlenmiş; enjeksiyon kolonlarının etki alanı ve sürekliliği doğrulanmıştır. Böylece, geopolimer enjeksiyonunun hem mekanik iyileştirme sağladığı hem de sahada kontrol edilebilir bir yöntem olduğu ortaya konulmuştur. Tezin nümerik analiz aşamasında, iyileştirme öncesi ve sonrası zemin koşulları Plaxis 2D sonlu elemanlar programı kullanılarak modellenmiştir. Dinamik analizlerde PM4Sand ve HSSmall bünye modelleri tercih edilmiş, gerçek deprem kayıtları kullanılarak sıvılaşma potansiyeli ve yapı-zemin etkileşimi incelenmiştir. Nümerik sonuçlar, saha ve laboratuvar bulgularıyla uyumlu şekilde, geopolimer enjeksiyonu sonrası sıvılaşma riskinin önemli ölçüde azaldığını ve temel altında oluşan ivme ve deformasyonların kontrol altına alındığını göstermiştir. Sonuç olarak bu tez, geopolimer enjeksiyonunun tarihi eserlerin temel zeminlerinde sıvılaşmayı önlemeye yönelik etkin, uygulanabilir ve kontrollü bir zemin iyileştirme yöntemi olduğunu deneysel, arazi ve nümerik analizlerle ortaya koymaktadır. Elde edilen bulguların, tarihi yapıların korunmasına yönelik geoteknik tasarımlara ve gelecekte yapılacak bilimsel çalışmalara önemli katkılar sağlayacağı değerlendirilmektedir.

Özet (Çeviri)

The phenomenon of liquefaction that occurs in loose, saturated, sandy, or silty soils under seismic effects poses a serious engineering problem, particularly regarding the safety of structures of historical significance. The sensitivity of the structural systems of historical structures often limits the application of traditional soil improvement methods, necessitating innovative solutions that are low-vibration, controlled, and require minimal intervention to the structure. This study comprehensively examines a soil improvement method based on geopolymer resin injection to reduce the risk of liquefaction in the foundation soils of existing buildings and historical structures, covering experimental, field, and numerical aspects. Within the scope of this study, the liquefaction mechanism, parameters affecting liquefaction, and existing soil improvement methods were first evaluated in light of the literature. Subsequently, the material properties, expansion behavior, and interaction with the soil of the geopolymer injection method, selected due to its suitability for the preservation of historical structures, were examined in detail. Uniaxial compression tests, ultrasonic velocity measurements (Pundit), and elastic modulus determinations were performed on specimens prepared in the laboratory, taking into account different resin/sand ratios, expansion coefficients, and specimen geometries. The results obtained revealed the effect of geopolymer content and expansion ratio on mechanical properties. Within the scope of field applications, ground behavior before and after geopolymer injection in selected test areas was evaluated using quality control tests such as MASW, seismic tomography, DCPT, and GPR. These tests revealed significant increases in shear wave velocities and penetration resistances after improvement; the effectiveness and continuity of the injection columns were confirmed. Thus, it was demonstrated that geopolymer injection provides mechanical improvement and is a controllable method in the field. In the numerical analysis phase of the thesis, the soil conditions before and after improvement were modeled using the Plaxis 2D finite element program. PM4Sand and HSSmall soil models were preferred in dynamic analyses, and liquefaction potential and soil-structure interaction were investigated using actual earthquake records. The numerical results, consistent with field and laboratory findings, showed that the liquefaction risk decreased significantly after geopolymer injection and that the acceleration and deformation occurring under the foundation were brought under control. In conclusion, this thesis demonstrates through experimental, field, and numerical analyses that geopolymer injection is an effective, feasible, and controlled soil improvement method for preventing liquefaction in the foundation soils of historical structures. The findings are expected to make significant contributions to geotechnical designs for the preservation of historical structures and to future scientific studies.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    152240

    Deprem bölgelerinde yığma yapı tasarımının yönetmeliğe göre incelenmesi

    Examination of masonry structure design on seismic zones in accordance with the relevant regulation

    NURGÜL AKGÜNDÜZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2004

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BİLGE IŞIK

  2. Tez No

    671039

    Mevcut yığma yapıların deprem güvenliğinin Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018'e göre incelenmesi

    Investigation of seismic performance of existing masonry structures according to Turkish Seismic Code 2018

    GÖKHAN ÇOBAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    İnşaat MühendisliğiAfyon Kocatepe Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ VELİ BAŞARAN

  3. Tez No

    1020935

    Yeşil bina sertifikasyon sistemlerinin tarihi yapıların bütünleşik korunmasındaki önemi

    The importance of green building certification systems in integrated preservation of historic buildings

    SAMED ERKAM ŞEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    MimarlıkNecmettin Erbakan Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜLŞEN DİŞLİ

  4. Tez No

    842891

    İnsansız hava aracı görüntüleri ile tarihi yapıların üç boyutlu modellenmesinde fotogrametri yazılımların karşılaştırılması ve doğruluk analizi

    Comparison of photogrammetry software in three-dimensional modeling of historic buildings with unmanned aerial vehicle images and accuracy analysis

    MURAT HASDEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Jeodezi ve FotogrametriGebze Teknik Üniversitesi

    Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CUMHUR ŞAHİN

  5. Tez No

    959049

    Mevcut yapıların performans analizi ve güçlendirilmesinde 3D lazer tarama ile yapı bilgi modellemesi teknolojisinin kullanımının örneklerle incelenmesi

    Investigation of 3D laser scanning and building information modeling technology usage for performance analysis and retrofitting of existing structures with samples

    EMRE ŞAHİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Deprem MühendisliğiKırşehir Ahi Evran Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ FURKAN BİRDAL

Geri Dön