Numerical modeling and parametric study of NATM tunnels supported by umbrella arch
Boru kemer yöntemiyle desteklenen NATM tünellerin sayısal modellemesi ve parametrik çalışması
- Tez No: 898333
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İREM ZEYNEP YILDIRIM, DR. ÖĞR. ÜYESİ TOLGA YILMAZ ÖZÜDOĞRU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Boru kemer yöntemi, Karşılaştırmalı analiz, Parametrik modeller, Sayısal modelleme, Tünelleme, Tüneller, Validasyon, Yeni Avusturya tünel inşa yöntemi, Yer altı kazıları, Yer altı ulaşımı, Umbrella arch method, Comparative analysis, Parametric models, Numerical modelling, Tunelling, Tunnels, Validation, New Austrian tunneling method, Underground excavations, Underground transport
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Geoteknik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu sayısal çalışmada, şemsiye kemer yöntemiyle desteklenen tünellerin davranışları iki boyutlu (2D) sonlu eleman modelleri aracılığıyla parametrik olarak incelenmiştir. İlk olarak, sayısal modelleme konsepti, modellerin sonuçlarının Çekmeköy-Sancaktepe-Sultanbeyli Metro Hattı projesinde yer alan Yeni Avusturya Tünel Yöntemi (NATM) ile kazılan ve şemsiye kemer (UA) ile desteklenen iki farklı ikiz tünel kesitinden alınan gerçek ölçümlerle karşılaştırak ilkesel olarak doğrulanmıştır. Doğrulama için literatürde plaka (P), suni plaka (DP) ve tekil boru (IP) olarak adlandırılan üç farklı yaklaşımla modeller oluşturulmuş ve uygunlukları değerlendirilmiştir. Her üç yaklaşım da kabul edilebilir bir hata payıyla yüzey oturmasını tahmin etmede başarılı olmuştur. Diğer iki yaklaşımla karşılaştırıldığında, DP yaklaşımı gerçek saha verilerini daha hassas bir şekilde tahmin etmiş ve parametrik çalışmalara devam etmek için benimsenmiştir. Doğrulama çalışması temelinde, sabit gevşetme oranları kullanılarak, üç tünel çapı, üç örtü kalınlığı, ikiz tüneller arasındaki üç temiz açıklık oranı ve üç zemin koşulunun kombinasyonu olarak UA'lı ve UA'sız parametrik çalışma için toplam 162 model oluşturulmuştur. Bu modeller kuvvetler ve yer değiştirmeler açısından karşılaştırmalı olarak analiz edilmiştir. Sonuçlar, maksimum düşey yer değiştirmenin tünellerdeki maksimum bileşke yer değiştirmeye hükmettiğini, tünel içi hacim kaybı (VL) arttıkça yüzey hacim kaybının (VS) arttığını ve zemin durumu zayıfladıkça VL arttığını göstermiştir. Bunların oranı (VS/ VL) tünel çapındaki (D) veya örtü kalınlığındaki (C) azalmayla düşmüştür. Sonuçlar, ikiz tünellerin geometri ve zemin koşulları nedeniyle farklı şekilde kapandığını, bu farklılıkğın tüneller arasındaki mesafe arttıkça ve C/D azaldıkça iki tepe noktası da içerebilen asimetrik oturma profillerine neden olduğunu göstermiştir. Destek elemanları üzerindeki kuvvetler açısından, tünel çapı küçüldükçe, örtü kalınlığı sığlaştıkça, açıklık mesafesi arttıkça ve zemin durumu iyileştikçe güvenlik faktörü artmaktadır. Sonuçlar, UA'nın 2D'deki etkisini simüle etmek için gevşeme oranının önemini ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
In this numeric study, the behaviors of tunnels supported by the umbrella arch method were investigated parametrically through two-dimensional (2D) finite element models. Firstly, the numerical modeling concept was validated principally by comparing the results of the models with the real measurements taken from two different twin tunnel sections excavated with the New Austrian Tunnel Method (NATM) and supported by the umbrella arch (UA) located in the Çekmeköy-Sancaktepe-Sultanbeyli Metro Line project. For the validation, the models were created with three different approaches called plate (P), dummy plate (DP), and individual pipe (IP) in the literature, and their appropriateness was evaluated. All three approaches succeeded in predicting the surface settlement with an acceptable error margin. In comparison with the two others, DP approach predicted the real site data more precisely, and it was adopted to proceed with the parametric studies. Based on the validation study, by using constant deconfinement ratios, a total of 162 models were created for the parametric study with and without UA as a combination of three tunnel diameters, three overburden depths, three clear distance ratios between twin tunnels, and three soil conditions. These models were analyzed comparatively in terms of forces and displacements. The results indicated that maximum vertical displacement governs the maximum resultant displacement in tunnels, and surface volume loss (VS) increases as inner tunnel volume loss (VL) increases, and VL increases as ground conditions worsen. Their ratio (VS/ VL) decreased with the reduction in tunnel diameter (D) or overburden depth (C). The results showed that the twin tunnels converge differently due to geometry and ground conditions, and this difference causes asymmetric settlement profiles, which may also include two peaks as the distance between tunnels increases and C/D decreases. In the aspect of forces on support elements, the factor of safety increases as tunnel diameter gets smaller, overburden depth gets shallower, clear distance gets larger, and ground condition gets better. The results implied the importance of deconfinement ratio to simulate UA effect in 2D.
Benzer Tezler
- İkiz tünel kazılarına bağlı oluşan yüzey oturmalarının tahmini
Prediction of ground surface settlement induced by twin tunnels
ZEHRA KAPUSUZ ASLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSAFFA AYŞEN LAV
PROF. DR. MEHMET MUHİT BERİLGEN
- Otomotiv ön cam buz çözme performansının sayısal olarak modellenmesi ve buzun erimesine etki eden parametrelerin irdelenmesi
Numerical modeling of windshield de-icing performance and parametric evaluation of ice melting process
SERHAN TATAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Comparative numerical and experimental study of homogenized and full-scale fe models for sandwich structures with re-entrant and anti-tetrachiral auxetic cores
Re-entrant ve antı-tetrachıral auxetıc çekirdekli sandviç yapıların homojenleştirilmiş ve tam ölçekli modelleri üzerine sayısal ve deneysel karşılaştırmalı bir çalışma
ÖZGÜR DEĞİRMENCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK YILMAZ
PROF. DR. HALİT SÜLEYMAN TÜRKMEN
- Design and numerical modeling of reinforced earth retaining structures
Donatılı zemin istinat yapılarının tasarımı ve numerik olarak modellenmesi
VEYSEL ZAFER ASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
İnşaat MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE EDİNÇLİLER
PROF. DR. GÖKHAN BAYKAL
- Numerical study on the dispersion and deposition of particles in evaporating sessile droplets
Buharlaşan sapsız damlacıklarda parçacıkların dağılması ve birikmesi üzerine sayısal çalışma
ALİ KEREM ERDEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LUCA BIANCOFIORE