Slope safety analysis using finite element methods
Sonlu elemanlar yöntemi ile şev stabilitesi analizi
- Tez No: 601562
- Danışmanlar: PROF. DR. AYFER ERKEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 119
Özet
Gelişen toplum nüfusu ve inşaat mühendisliğindeki yenilikler, yapıların daha fonksiyonel hale gelmesini sağlamıştır. Toprak kayması zemindeki doğal olaylardan biridir. Çağımızda çoğu ülkede tahrip edici doğal afetlerden biri olarak değerlendirilmektedir. Genelde geoteknik yapılar her ülkenin en önemli ve altyapısal konularından biridir. Maliyeti çok yüksek ve tahrip durumunda büyük mal ve can Kayıplarına yol açmaktadır. Şev stabilitesinde yeterli zemin etüdü yapılması çok önemlidir. Maalesef çoğu ülkede şevlerin yetersiz stabilite incelemesi sonucu, deprem ve yağmur sonrası zeminlerde kayma oluşup ve ciddi mal ve can kayıplarına yol açmaktadır. Toprak kaymaları, dolaylı ve doğrudan, ülkelerin ekonomilerini olumsuz yönde etkilemektedir. Şevlerin kayma incelemesi ve onların stabilizasyonuna gereken maliyetler de ekonomik olarak önem arz etmektedir. Kitlesel zemin hareketleri sonucunda zemin yüzeysel olarak kaymaya başlar. Bu kayma neticesinde yer altı su seviyesi, piezometrik basınç ve zemindeki geoteknik parametreler değişime maruz kalmaktadır. Bu da sünme, oturma, yanal kayma, büzülme ve sıkışmalara sebep olmaktadır. Belirli bir eğimde ve dengedeki kaya veya zemin kütlesi duraylılığının (stabilitesinin) çeşitli etkilerle bozularak hareket etmesini tetikleyici faktörler doğal nedenler (Kuvvetli yer sarsıntıları, iklim etkilerine bağlı olarak zemin-kayaç yapısında oluşan ayrışma, ysuya doygun olmayan zeminde yağış, yağışın etkisiyle zemin dayanımının azalması, suya doygun haldeki zeminde pozitif boşluk suyu basıncının artması, zemin dayanımının azalması) ve yapay nedenlerdir. Bilinçsiz mühendislik kazıları ve dolguları yapılması, insan yapısı titreşimler)dir. Zeminlerin kaymasını önlemek için çağımızda birçok yöntem geliştirilmiştir. Ancak bu yöntemleri uygulamak için birçok bakış açısından değerlendirmek gerekir. Bu etkenlerden bazılarına değinmek gerekirse, zemin cinsi, topoğrafik koşullar, ekonomik imkânlar, iklimsel çevre koşulları ve proje özellikleri gözönüne alınabilir. Şevlerin duraylılığını iyileştirmek için farklı yöntemler geliştirilmiştir. Bunlardan şevin uzunluğunu arttırmak, şevlerde kademeler oluşturmak, diyafram duvarları, Zemin çivileme, ankrajlara değinebiliriz. Şev stabilitesi analizinde birçok yöntem geliştirilmiştir. Bunların bir kısmı klasik ve deneysel verilere dayalı yöntemlerdir. İkinci kısım teknolojinin geoteknik mühendisliği dalına kattığı nümerik ve bilgisayar modellemesi yöntemleridir. Klasik yöntemlerden bahsedersek, Bishop, Morgenstern ve Janbu'ya değinebiliriz. Numerik yöntemlerde Sonlu Elemanlar (FEM) ve Sonlu Farklar (FDM) a değinebiliriz. Bunlara artı olarak çağımızda hızla gelişen yapay zekâ sistemlerine dayalı yapay sinir ağları (Artificial Neural Network) da kullanılmaya başlamıştır. Ancak bazı yöntemlerin, özellikle son zamanlarda geliştirilen yöntemlerin, yeterli tecrübe edinilmemesinden dolayı çoğu mühendislik şirketleri tarafından tercih edilmemektedir. Çağımızda bilgisayar ortamında birçok şev stabilitesi analizi gerçekleştiren program geliştirilmiştir. Bu programlardan FLAC, GeoSlope, Nina, Geo5, Geostudio ve Plaxis'e değinebiliriz. Bu programların içerisinde en gelişmiş olanları Plaxis ve FLAC olarak değerlendirebiliriz. Bu çalışmada Hollanda Delft Üniversitesi'nde geliştirilmiş olan Plaxis programını kullandık. Bu program Sonlu Elemanlar Yöntemine dayalı çalışmaktadır. Araştırmamızda şev stabilitesini dikkate aldık. Doğada kaymış olan bir şevin geoteknik değerlerini alarak bilgisayar programında sanal model oluşturduk. Araştırmamızdaki vaka Japonya'daki depremde kaymış olan bir şevdir. Bu vakayı analiz yaptığımızda kuru durumda stabil bulunmasına ragmen, doygun durumundaki analiz sonucu, şevin stabil olmadığını gösterdi. O nedenle şevin değişik yöntemlerle iyileştirilmesine başvuruldu. Bu sistemden elde edilen güvenlik sayıları, efektif gerilmeler, ve deplasman değerleri elde edilerek değerlendirildi. Bu araştırmada yer altı su seviyesinin şevin kayma potansiyelini nasıl etkilediğini gözlemledik. Bu incelemeyi statik durumda, Mohr-Columb modelini kullanarak, C-Phi Reduction yöntemiyle yaptık. Plaxis 2D programında modelimizi oluşturarak iki ıslak ve kuru durumunda kaymış olan şevimizi ele aldık. Araştırmamızda kaymış şevin kuru güvenlik sayısı 1,1 elde edildi. Bu değer FHWA(G.S=1,25) değerinden küçük olduğu için şevin stabil olmaması öngörüldü. Nitekim ıslak durumu analizi yaptığımızda güvenlik sayısı değeri 0,95 olarak elde edildi. Daha sonra şevi üç farklı yöntemle iyileştirdik. Bu yöntemler, kazık, mini kazık ve zemin çivisi olarak ele alındı. Her yöntem için iki farklı kuru ve ıslak durum analizleri yapıldı. Bu analizlerin sonucu elde edilen efektif gerilmeler, deplasmanlar ve güvenlik sayıları tek tek birbirleriyle kıyaslandı. Bu araştırma konusunda zemin çivisi en iyi güvenlik sayılarını, hem ıslak hem de kuru durumlarında, ortaya koydu.
Özet (Çeviri)
Landslide is a natural earth transforming phenomenon which nowadays in many countries is known as one of the destructive natural disasters. Unfortunately, due to the lack of adequate consideration to the slope stability in the studies and construction of development projects, every year particularly after a heavy precipitation or an earthquake, we are witnessing a large number of unpleasant incidents originating from landslides in many countries. Landslides direct and indirect damages along with their allocated annul study and stabilization costs impose an enormous sum to the country economy. This implies that we have to pay to a serious attention to the landslides problems in this paper, after review of the different mechanisms of earth layers sliding, the possible causes for the slope instability has been studied and investigated. During this study, the slope stability analysis has been performed based on the information obtained from field inspections and investigations, geological surveys, manual and mechanical borings and laboratory and field experimented, based on the results obtained, the effects of different factors on the slope instability has been investigated and discussed. After the landslide occurred due to the movement of mass volume of materials at the surface of the earth, tensions and strains in the region Groundwater levels, piezo metric pressure, and other geotechnical issues are subject to change, which causes secondary problems such as creep, seating, subsidence, as well as shrinkage or contraction, and so on. We will explain each one. In this project we try to investigate that increasing the water table how effect the factor of safety and analyze the Slope in Static condition by the usage of Moher-Columb and Fi-C reduction method in Plaxis 2D. The analyze result shown that in dry condition the value of factor of safety is 1.1 that is so critical and totally lower than the acceptable value in regulation of FHWA (FOS=1.25) and also by increasing the water surface, Factor Of safety decreasing lower than the minimum of value (FOS=1), and the value of 0.95 for Static analyze which means it is unstable and can cause undeniable damage to building in sounding and neighborhood. Then we implied three different improvement system to soil model. We found the best results of FOS for soil nailing system in dry and wet conditions.
Benzer Tezler
- Probabilistic slope stability analysis using limit equilibrium, finite element and random finite element methods
Limit denge, sonlu elemanlar ve rassal sonlu elemanlar yöntemleri kullanılarak olasılıksal şev stabilitesi analizi
BURAK AKBAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NEJAN HUVAJ SARIHAN
- Zayıf - çok zayıf dayanımlı kaya kütlelerinde açılan tünel portal bölgelerinin jeolojik-jeoteknik açıdan incelenmesi: Kırık tüneli örneği (Erzurum, Türkiye)
Geological and geotechnical investigation of tunnel portals in weak rock masses: Kirik tuneli (Erzurum, Turkey)
HÜSEYİN DEMİRBİLEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Jeoloji MühendisliğiMersin ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KIVANÇ ZORLU ARAS
- A numerical study on an earth dam safety by using finite element method
Sonlu elemanlar kullanılarak bir barajın güvenliğinin yeniden incelenmesi
FATHI GHAZI FATHI BAJLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
İnşaat MühendisliğiDicle Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. Taha TAŞKIRAN
- Sonlu elemanlar yöntemi ile heyelan analizi: Beşikdüzü İskenderli Tonya (Trabzon) heyelan örneği
Landslide analysis by finite element method: The example of Beşikdüzü İskenderli Tonya (Trabzon) landslide
MEHMET YASİN KUL
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKAİ ANGIN
- Analysis of stability of downstream part of rockfill dams by finite element method
Başlık çevirisi yok
MURAT KORU