Numerical and analytical modelling of liquefaction-induced settlements for buildings during earthquakes
Yapılarda deprem sırasında meydana gelen sıvılaşma kaynaklı oturmaların nümerık ve analıtık olarak modellenmesı
- Tez No: 525188
- Danışmanlar: ASSOC. DR. SADIK ÖZTOPRAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 180
Özet
Kuvvetli yer hareketleri esnasında zeminde oluşan önemli mühendislik problemlerinden birisi de sıvılaşmadır. Literatürde sıvılaşma genel olarak suya doygun, kohezyonsuz zeminlerin sismik yükleme durumunda boşluklarının azalması ve sıkı hale gelmesine bağlı olarak ilave boşluk suyu basıncının oluşması ve zeminin mukavemetini kaybederek akışkan gibi davranması olarak tanımlanmaktadır. Deprem esnasında oluşan sıvılaşma sonucu, sıvılaşan zemin tabakasında yer alan yapılarda farklı oturmalar ve hasar meydana gelmektedir. Sıvılaşmaya bağlı oturmalar oluşma mekanizmasına göre taşıma gücü kaybına bağlı zımbalama oturması, kum kaynaması ve/veya fışkırmasına bağlı hacimsel oturma ve zeminin sarsıntı etkisiyle daha sıkı duruma gelmek için boşluklarının azalmasına bağlı hacimsal oturma olarak 3 gruba ayrılmaktadır. 17 Ağustos 1999 MW =7.4 Kocaeli ve 2011 Yeni Zelanda Christchurch MW =6.2 depremleri sırasında oluşan sıvılaşmaya bağlı hasarın değerlendirilmesi sonucunda, sıvılaşmaya bağlı oturmaların belirlenme safhasında güvenilir ve sayısal yönden güçlü metotların kullanılması gerekliliği bir kez daha ortaya çıkmıştır. YAPILARDA DEPREM SIRASINDA MEYDANA GELEN SIVILAŞMA KAYNAKLI OTURMALARIN NÜMERIK VE ANALITIK OLARAK MODELLENMESI xxi Bu tez çalışması, bir sahanın sıvılaşma potansiyelini değerlendirmede kullanılacak en güvenilir metodu araştırmayı ve sıvılaşmaya bağlı yukarıda bahsi geçen üç farklı tipte oturma mekanizmasını ve miktarını bu metotla tahmin etmeyi, sahada ölçülen verilerle karşılaştırmayı hedeflemektedir. Ayrıca bu çalışma ile sıvılaşmaya karşı hassaslık kriterini, sıvılaşmanın tetiklenme prosedürünü, sıvılaşma zarar görebilirlik indislerini, literatürde kabul görmüş ve pratikte kullanımı yaygın sıvılaşmaya bağlı oturma hesaplarını arazide yapılan konik penetrasyon (CPT) ve standart penetrasyon (SPT) ile sismik deneylerden elde edilen kayma dalgası hızı (Vs) sonuçlarına bağlı olarak yapabilen; ve elde edilen sonuçların birarada değerlendirilmesine olanak veren bir MS-Excel tabanlı yazılım oluşturulmuştur. Bu tez çalışması kapsamında, sıvılaşmaya bağlı hesaplamaların analitik çözümlerine ek olarak günümüzde geoteknik mühendisleri tarafından sıklıkla başvurulan Plaxis 2D sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak sıvılaşma potansiyeli, tahmini oturmalar ve sismik yükleme sonucu zemin tabakasında meydana gelen boşluk suyu basıncı değişimi nümerik olarak hesaplanmıştır. Plaxis 2D yazılımına sonradan eklenen kullanıcı tanımlı, sıvılaşma hesaplarını gerçekleştirmek üzere özel olarak yazılmış UBC3D-PLM ve PM4Sand zemin bünye modelleri kullanılarak analizler yapılmıştır. Her iki bünye modeli için olmazsa olmaz parametreler, ilgilenilen sahada yapılmış arazi deneyleri ve alınan numuneler üzerinde yapılan laboratuvar deneylerinin kalibre edilmesiyle elde edilmiş ve yazılımda gerekli yere girilmiştir. Bununla birlikte, deprem esnasında oluşan sıvılaşmaya bağlı olarak yapı-zemin, yapı-yapı etkileşimini kontrol eden parametrelerin belirlenebilmesi için parametrik bir çalışma yapılmıştır. Özetle, hem analitik hem de nümerik analizlerden elde edilen sıvılaşma potansiyelini değerlendirmede kullanılan büyüklükler (LSN,LPI,LSI) ile tahmini yapı kaynaklı oluşan oturmalar daha önce sıvılaşma olayı görülmüş tarihi depremlerde (1999 Kocaeli ve 2011 Yeni Zelanda) ölçülen sonuçlar ile karşılaştırılmış ve uyumlu olduğu görülmüştür. Dolayısıyla bu yöntemin gelecekte uygulamada sıvılaşma analizi yapacak uygulamacılar tarafından kullanılması önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
One of the most tragic damages during earthquakes is soil liquefaction, the phenomena of liquefaction is defined in literatures usually as the generation of excess pore water pressure in saturated cohesionless soils during seismic loading and in consequent soil transformed into material perform as a liquid and in case of occurrence structures over liquefied layers, major damages may affect buildings serviceability and cause severe losses in infrastructure system. There are three essential mechanisms of settlements resultant form liquefaction beneath buildings which are shear-induced, ejecta-induced and volumetric-induced ground densification. Significant Liquefaction induced buildings settlement have been observed in many sites like Adapazari during 1999 Kocaeli earthquake and in Christchurch as consequence of 2011 Canterbury earthquake, these events emphasize the need for strong and reliable methods to evaluate liquefaction-induced building settlements. This thesis aims to explore the most reliable analytical method to evaluate liquefaction potential and find each of the three types of liquefaction-induced settlements if available along with matching the results with case history sites. Liquefaction susceptibility criteria, liquefaction NUMERICAL AND ANALYTICAL MODELLING OF LIQUEFACTIONINDUCED SETTLEMENTS FOR BUILDINGS DURING EARTHQUAKES triggering procedure and liquefaction vulnerability indicators all together will be applied with using settlements calculation procedures for estimation settlements, to build a complete package for liquefaction evaluation using MS-Excel program that will facilitate analysis procedure and valid for future works. In additional to the analytical method, numerical methods will be used in this thesis using Plaxis software to evaluate liquefaction potential and estimate amount of settlement and this is done using UBC3D-PLM and PM4sand models developed for liquefaction analysis. Each of the methods parameters will be calibrated and the results will be discussed and evaluated. A parametric study is also presented to understand the key parameters controlling the response of the soil-structure system in the constitutive model also to explore the effect of buildings against other. As a summary, the results estimated by the two used methods demonstrate reasonable outcomes for liquefaction evaluation with estimation the total buildings induced settlements of case histories and recommended for application in the future studies.
Benzer Tezler
- Yüzeysel temelli yapılarda sıvılaşmaya bağlı oturmaların sayısal analizi
Numerical simulation of liquefaction induced settlements on shallow founded structures
AYÇA KIRAN
Doktora
Türkçe
2021
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşaİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA KUBİLAY KELEŞOĞLU
- Sıvılaşan zeminler üzerindeki sığ temelli yapıların sismik oturmalarının tahmini
Estimation of seismic settlements of buildings with shallow foundations on liquefable soils
BERKE ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşaİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADIK ÖZTOPRAK
DR. SİNAN SARĞIN
- Numerical modelling of wave induced soil liquefaction around buried pipelines and cables
Gömülü borular ve kablolar etrafında dalga kaynaklı zemin sıvılaşmasının sayısal modellenmesi
SELAHATTİN UTKU YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VEYSEL ŞADAN ÖZGÜR KIRCA
- Investigation on the liquefaction potential of sand-granulated rubber mixture that used around the buried pipes: Numerical modeling and developing
Gömülü borular etrafına yerleştirilen kum-lastik kırpıntı karışımlarında boru hareketinin incelenmesi: Nümerik modelleme ve geliştirme
HADI VALIZADEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
İnşaat Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsüİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURHAN ECEMİŞ ZEREN
- Geoteknik kıyı mühendisliğinde poroelastik deniz tabanı zemini-yapı sistemlerinin tekrarlı yükler altında sayısal modellenmesi
Numerical modeling of poroelastic seabed soil–structure systems under cyclic loading in geotechnical coastal engineering
ESRA TATLIOĞLU
Doktora
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSAFFA AYŞEN LAV
DOÇ. DR. MEHMET BARIŞ CAN ÜLKER