Effects of tunneling on piled foundations in clean sands using finite element method and sensitivity analyses
Temiz kumlar içerisinde yer alan tünellerin kazıklar üzerinde etkisinin sonlu elemanlar yöntemi ile araştırılması ve duyarlılık analizleri
- Tez No: 692499
- Danışmanlar: PROF. DR. BERNA UNUTMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: tünel inşası kaynaklı oturma, oturma, tünel inşası, kazıklı temel, derin temel, settlement due to tunneling, settlement, tunneling, piled foundation, deep foundation
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Geoteknik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 113
Özet
Kentsel bölgelerdeki nüfus artışıyla beraber yeraltı yapıları gün geçtikçe daha popüler ve tercih edilir olmaktadır. Yer yüzeyi; yüksek katlı binalar, hastaneler ve diğer hizmet binaları ile işgal edilmektedir. Bu nedenle yeraltı yapıları değişik amaçlarla kullanılmaktadır. Bu amaçlardan bazıları; ulaşım, su sistemleri, kanalizasyon yapıları ve elektrik hatları olarak sıralanabilir. Tüneller yer altı ulaşımı için bir yöntem olmakla beraber trafik sorununa da bir alternatif olmaktadır. Bu sebeple yapıların altına tünel inşa edilmesi gerekebilmektedir. Bu yapıların temelleri yüzeysel olabileceği gibi derin (kazıklı) de olabilmektedir. Bu nedenle tünel yapılarının temeller üzerindeki etkileri inşaat mühendisliği açısından önemli bir konu haline gelmektedir. Bu konuda farklı araştırmacılar detaylı çalışmalar yürütmüştür. Çoğu araştırmacı tek bir büyük sorunun cevabını aramıştır: tünellerin kazıklı temellere etkileri nelerdir? Bu tez çalışmasında da çeşitli analitik yöntemler kullanılarak ilgili sorunun yanıtı aranmaktadır. Önceki çalışmalar ve mühendislik hükmü hesaba katılarak farklı parametreler oluşturulmuştur. Bu parametreler, tünelin temele olan x-aksı yönündeki yerleşiminin tünel çapına oranı (x/D), tünelin derinliğinin tünel çapına oranı (z/D) ve temiz kum zeminin deformasyon modülü değeri olarak belirlenmiştir. Tünel TBM tekniği kullanılarak tek seferde açılacak şekilde modellenmiştir. Probleme yönelik oluşturulan model uyarınca, 2 boyutlu plane strain sonlu element modeli yaratılmış ve PLAXIS 2D yazılımı yardımıyla çeşitli analizler yürütülmüştür. Sonuçlar özetlenerek değerlendirilmiştir. Bu çalışma kapsamında ilgili sonuçlar ışığında basitleştirilmiş bir denklem sunulmaktadır. Sonuçlara göre çeşitli çıkarımlar yapılmış ve sunulmuştur. Tünelin, temelin merkez aksından uzaklaşması ile tünel kaynaklı meydana gelen oturma değerleri düşmektedir. Aynı şekilde, artan x/D ve z/D oranları ile de tünel kaynaklı meydana gelen oturma değerleri düşmektedir. Tünel inşası temel kazıklarında ekstra momentler oluşmasına neden olmaktadır. En çok etkilenen kazıklar ise tünele en uzak konumlanan kazıklar olmaktadır. Deformasyon modülünün artışı ise tünel inşasından kaynaklı oturmaları azalttığından kazıklarda oluşan ekstra moment değerini düşürmektedir. Tünel inşası sebebiyle oluşan ekstra oturma değerlerinin Plaxis 2D yazılımı kullanılarak elde edilmesinin ardından maksimum olabilirlik kestirimi (Maximum Likelihood Estimation) kullanılarak bir denklem oluşturulmuştur. Bu denklemde kullanılmak üzere tünelin x-yönündeki yerleşimi, tünel derinliği, tünel çapı ve zeminin deformasyon modülü değerlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Dikkat edilmesi gereken en önemli nokta ise bu denklemin yalnızca kohezyonsuz zeminler için geçerli olmasıdır.
Özet (Çeviri)
Infrastructures are getting more and more popular and preferable since the urban areas are getting crowded. Ground surface is occupied by high rise buildings, hospitals, social facilities and etc. Therefore, it is essential to use the underground space for different purposes. Some of these purposes are transportation, water systems, sewer systems, and electric lines. Tunneling is a way to travel underground and it is an alternative to ease traffic in cities. Therefore, tunnels are constructed under structures with shallow or deep foundations. For this reason, effects of tunneling on a foundation become a really important topic for civil engineers. In this manner, many researchers studied the aforementioned topic. They tried to find an answer to the big question; what are the effects of tunneling on piled foundation? In this study, the answer of the question is tried to be found by using analytical methods. Different parameters are specified according to the former researches and engineering judgements. These parameters are the ratio of location of the tunnel in x-direction to tunnel diameter (x/D), depth of the tunnel to tunnel diameter (z/D) and deformation modulus of the clean sand layer. The tunnel is excavated at once as a TBM tunnel. It is important to note that effects of tunneling on existing structures are examined in this thesis. According to the 2-Dimensional plane strain model created for the problem, finite element models are created and a series of analyses are conducted by using PLAXIS 2D software. Results are tabulated and evaluated. In the light of the results, a simplified equation is suggested in the scope of this study. According to the results, outcomes are evaluated and following statements are presented. Additional settlements of the foundation due to tunneling are decreased while tunnel is located further than the foundation center axis, and with increasing 'x/D' and 'z/D', and deformation modulus. Tunneling has put extra moments on piles, especially on the further piles where tunnel is located. Increasing deformation modulus has a decreasing effect on extra pile moment because the displacement is decreasing with increasing deformation modulus of the soil. With the additional settlement values obtained from finite element method using Plaxis 2D software, an equation is proposed using Maximum Likelihood Estimation. This equation requires tunnel location in x-direction, tunnel depth, tunnel diameter and deformation modulus of the soil in order to estimate additional settlement due to tunneling. It should be kept in mind that proposed equation is only valid for cohesionless soils.
Benzer Tezler
- Kum zeminlerde, yatay yüklü baret kazıkların davranışının belirlenmesi
Determination of behaviour of barrette piles under lateral load in sand
MURAT OKAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERRAK TEYMÜR
- Farklı rijitliklere sahip zeminlerde yapı-tünel etkileşimi sonucu tünel tesirlerinin ve yüzey oturmalarının tahmini
Prediction of tunnel response and surface settlement resulting from structure-tunnel interaction on soils with different stifness
ÇİĞDEM CULHA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ECE BAYAT
- Diyafram duvarlarda stabilite probleminin sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak irdelenmesi ile ilgili bir inceleme
A study with finite element method for the stability problems of the diaphragm walls
ENDER ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGeoteknik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUĞRUL ÖZKAN
- Desteklenmiş derin kazılarda oluşan hareketlerin incelenmesi
An Investigation on deformation behavior of supported deep excavations
BÜLENT HATİPOĞLU
- Yatay yüklü kazık, palplanş perde ve ahşap ıska hesabı
Design of laterally loaded piles, sheet pile wals,flanking strutting and supporting trenches
HULUSİ CERRAHOĞLU