Three-dimensional short-term stability analysis of clayey slopes stabilized with piles
Kazıklarla stabilize edilmiş killi şevlerin üç boyutlu kısa dönem stabilite analizi
- Tez No: 846995
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İREM ZEYNEP YILDIRIM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 118
Özet
Bu çalışmada kazıklarla stabilize edilmiş killi şevlerin kısa süreli (drenajsız) davranışı üç boyutlu (3D) sonlu elemanlar analizi ile incelenmiştir. Sürşarj yüklü ve yüksüz şevler için çeşitli zemin mukavemeti parametreleri, şev geometrileri, kazık malzemesi davranışları, kazık başı koşulları ve kazık aralığı-kazık çapı oranları dikkate alınarak, deformasyon ve stabilite koşulları incelenmiştir. Sürşarj yükü etkisi altında olmayan şevler için, şevler temsili bir dilim model olarak modellenmiştir. Bölgesel yüklü şevlerde ise, sürşarj yüklerinin neden olduğu 3D göçme mekanizmasını gözlemlemek için modellerde problemin bütün geometrisi kullanılmıştır. Parametrik çalışma için durum seçimi, limit-denge bazlı şev stabilite analizi kullanılarak yapılmıştır ve elde edilen güvenlik faktörlerine dayanarak, kazıklarla stabilize edilmesi uygun görülen şevler seçilmiştir. Güvenlik faktörü değerleri, kazık iç kuvvetleri, kazık başı deplasmanları ve göçme mekanizmaları, kazıklarla stabilize edilmiş şevlerin performansını değerlendirmek için kullanılmıştır. Sonuçlar, elasto-plastik kazık modellerinin kullanılmasının, kazık davranışını ve bütünleşik göçme mekanizmalarını daha iyi simüle ederek analizin doğruluğunu arttırdığını ve bunun sonucunda daha güvenilir güvenlik faktörü değerlerinin hesaplandığını göstermektedir. Kazık aralığı-kazı çapı oranları ve şev yükseklikleri arttıkça zemin kemerlenme ve kazık stabilizasyonu etkilerinin azaldığı görülmüştür. Yüksek ve dik doğal şev (şev yüksekliği, H≥25m, şev açısı, β≥56,3°) ve yüksek ve hafif eğimli yüklü şev (şev yüksekliği, H≥15m, şev açısı, β≤33,7°) durumlarında, tek sıra kazıklar ile stabilizasyon sonucu sınırlı iyileştirmeler gözlemlenmiştir. Diğer şev geometrileri için, kazıklarla stabilizasyonun iyi performans sergilediği görülmüştür. Sürşarj yükleri nedeniyle şevin güvenlik katsayısının 1'in altına düştüğü durumlarda ciddi deformasyonlar meydana gelmektedir ve şevin kazıklarla stabilizasyonu verimsiz bir çözüm haline gelmektedir. Bölgesel yüklü şevlerde, ortadaki kazıklar, ciddi yüklemeye maruz kalmakta ve bu durum yapısal göçmeye ve ardından şev göçmesine yol açmaktadır. Kazık başlarının hareketlerini kısıtlamak için başlık kirişi kullanılması, kazıklar arasında eşit yük dağılımı sağlayarak stabiliteyi arttırabilmektedir. Sonuçlar, kazıklarla stabilize edilen şevlerin analizinde 3D analizin önemini vurgulamıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, the short-term (undrained) behavior of pile-stabilized clayey slopes were investigated via three-dimensional (3D) finite element analysis. Deformations and stability conditions were investigated considering various soil strength parameters, slope geometries, pile material behavior, pile head conditions, and pile spacing-to-diameter ratios for slopes with and without surcharge loads. For the slopes without surcharge loads, the slopes were modeled as a representative slice model and the loaded slopes were modeled using the complete geometry of the problem to capture the 3D failure mechanism induced by the local surcharge loads. Initial case selection was performed using limit-equilibrium based slope stability analysis and based on the initial factor of safety values, slopes that were deemed feasible to be stabilized with piles were selected for the parametric study. Factor of safety values, internal pile forces, pile head displacements, and failure mechanisms were recorded and used to evaluate the performance of various pile-stabilized slope cases. The results indicate that using elasto-plastic pile models improves the accuracy of the analysis by better simulating pile behavior and coupled failure mechanisms, resulting in more reliable factor of safety values. The effectiveness of soil arching and pile stabilization decrease as the pile spacing-to-diameter ratios and slope heights increase. In cases of high and steep, natural slopes (slope height, H≥25m, slope angle, β≥56.3°), and high and gentle, loaded slopes (slope height, H≥15m, slope angle, β≤33.7°), marginal improvements were observed through stabilization by a single row of piles. For other slope geometries, pile stabilization performed reasonably well. When the factor of safety of a slope reduces below 1 due to surcharge loads, significant deformations occur, and stabilizing the slope with piles becomes an inefficient solution. In locally loaded slopes, central piles experience severe loading, leading to structural failure and subsequent slope failure. The employment of a pile cap to constrain pile head movements improves stability by ensuring an even load distribution among row of piles. The results highlighted the importance of 3D analysis when pile stabilized slopes are considered.
Benzer Tezler
- Three-dimensional numerical analysis of slopes considering effects of surcharge loads
Sürşarj yükleri etkisindeki şevlerin üç boyutlu nümerik analizleri
MUHAMMED EYÜP POLAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
İnşaat MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İREM ZEYNEP YILDIRIM
- Comparison of limit equilibrium and 2-d, 3-d finite element slope stability models: A case study on the slope in Akpinar district, in Ankara
Limit denge, 2 boyutlu ve 3 boyutlu sonlu elemanlar modelleri ile şev duraylılığı karşılaştırması: Ankara Akpınar mahallesindeki bir şevde örnek vaka incelemesi
MEHMET CAN ETİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHADIR SADIK BAKIR
- Manyetik alanın kısmi boşalmaya etkisi
The effect of magnetic field on partial discharge
UĞUR AKTEPE
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞÜKRAN EMEL ÖNAL
- Gömülü iletken cisimlerin elektromagnetik dalgalar yardımı ile zaman domeninde algılanması
Başlık çevirisi yok
SELÇUK PAKER
Doktora
Türkçe
1998
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİNGÜL YAZGAN
- Yeni Avusturya tünel inşa yönteminde sonlu elemanlar yöntemiyle tünel kaplaması hesabı
Tunnel support design by finite element technique in the new Austrian tunnelling method
KEMAL ERGİN