Zemin çivileriyle güçlendirilmiş şevlerin sismik performansına deprem karakteristiklerinin etkisi
The effect of earthquake characteristics on the seismic performance of slopes reinforced with soil nails
- Tez No: 948032
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA KUBİLAY KELEŞOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 182
Özet
Kazı ve şevlerin stabilizasyonunda sıkça kullanılan zemin çivili duvarlar esneklikleri nedeniyle deprem yükleri altında yüksek performans sergilemektedir. Bu tür sistemlerin dinamik tasarımlarında kullanılan psödo-statik yaklaşımlar (örneğin Mononobe-Okabe), deprem etkilerini pik yer ivmesiyle orantılı bir sismik katsayı ile ifade etmektedir. Ancak, limit denge prensibine dayalı bu yöntem, zemin-çivi etkileşimi ve kaplama performansı gibi detayları inceleyememekte; ayrıca depremin frekans içeriği ve süresi gibi kritik parametreleri ihmal etmektedir. Dolayısıyla, zemin çivili duvarların deprem davranışının detaylı incelenmesi için zaman tanımlı dinamik analizler gerekmektedir. Bu çalışma, farklı ayrışma derecelerine sahip kaya ve granüler zemin şevlerinin dinamik davranışını, on farklı deprem kaydı altında inceleyerek çeşitli deprem parametrelerinin etkisini araştırmaktadır. Zemin çivileriyle güçlendirilmiş üç boyutlu şev modellerinin dinamik analizleri, FLAC3D yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Gerçekçi bir sayısal model oluşturmak amacıyla çelik donatı, enjeksiyon harcı, püskürtme beton kaplaması ve çivi başlık plakası gibi temel bileşenler modellenmiştir. Geliştirilen sayısal modelin güvenilirliğini teyit etmek amacıyla, literatürde zemin çivili şevlerin sismik davranışının tek boyutlu sarsma tablası ve dinamik santrifüj deneyleri ile modellendiği iki farklı çalışma, sonlu farklar ortamında modellenerek doğrulama analizleri yapılmıştır. Gerçekleştirilen sayısal analizlerde, kaya şevlerde ayrışma seviyesindeki artışa bağlı olarak deplasmanlarda artış gözlenmiş, maksimum deplasmanların kum şevlerde meydana geldiği belirlenmiştir. Çivi aralıklarındaki artışın eksenel kuvvet değerlerinde artışa neden olduğu ve maksimum çivi kuvvetlerinin etkin çivi boyları sayesinde alt sıra çivilerde geliştiği tespit edilmiştir. Deprem karakteristiklerinin deplasmanlar üzerindeki etkisinin değerlendirilmesi için yapılan regresyon analizlerinde, depremin enerji ve zaman tanımı ile ilişkili olan Ia ve CAV parametrelerinin, pik yer ivmesine kıyasla deformasyon davranışını daha iyi öngördüğü gözlenmiştir. Zemin çivili duvarların üst kotunda hesaplanan büyütme değerleri, kum zeminlerde ayrışmış kayaç ortamlarına göre önemli ölçüde daha yüksek bulunmuş; bu durum, kum zeminlerin düşük kayma dalgası hızı ve zayıf malzeme özellikleriyle ilişkilendirilmiştir. Ayrışmış kayalarda, yüzeye yakın bölgelerde benzer büyütme faktörleri gözlenirken, her iki kaya türünde de zemin çivisi aralığının artmasıyla büyütme değerlerinde düşüş yaşanmıştır; bu da artan çivi aralığının duvar stabilitesini azaltarak deformasyonları artırdığı ve sistemde doğrusal olmayan davranışı tetiklediği şeklinde yorumlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Soil-nailed walls, frequently used in excavation and slope stabilization, exhibit high performance under seismic loads due to their flexibility. Pseudo-static approaches (e.g., Mononobe-Okabe) used in the dynamic design of such systems express earthquake effects with a seismic coefficient proportional to the peak ground acceleration. However, this method, based on the limit equilibrium principle, fails to examine details such as soil-nail interaction and facing performance; furthermore, it neglects critical parameters like the frequency content and duration of the earthquake. Therefore, time-domain dynamic analyses are required for a detailed investigation of the seismic behavior of soil-nailed walls. This study investigates the effect of various earthquake parameters by examining the dynamic behavior of rock and granular soil slopes with varying degrees of weathering under ten different earthquake records. Dynamic analyses of three-dimensional slope models reinforced with soil nails were performed using FLAC3D software. To create a realistic numerical model, key components such as steel reinforcement, grout, shotcrete facing, and nail head plate were modeled. To confirm the reliability of the developed numerical model, two different studies in the literature, where the seismic behavior of soil-nailed slopes was modeled using one-dimensional shake table and dynamic centrifuge tests, were modeled in a finite difference environment to perform validation analyses. The numerical analyses revealed that displacements increased with increasing weathering levels in rock slopes, and maximum displacements occurred in sand slopes. It was determined that increasing nail spacing led to an increase in axial force values, and maximum nail forces developed in the lower rows of nails due to effective nail lengths. In regression analyses conducted to evaluate the effect of earthquake characteristics on displacements, it was observed that the Ia and CAV parameters, which are related to the energy and time domain of the earthquake, predicted deformation behavior better than peak ground acceleration. Amplification values calculated at the top of soil-nailed walls were found to be significantly higher in sandy soils compared to weathered rock environments; this was attributed to the low shear wave velocity and weak material properties of sandy soils. In weathered rocks, similar amplification factors were observed in near-surface regions, while amplification values decreased with increasing soil nail spacing in both rock types; this is interpreted as increased nail spacing reducing wall stability, increasing deformations, and triggering nonlinear behavior in the system.
Benzer Tezler
- Yeni Cami'nin akustik açıdan performans değerlendirmesi
Evaluation of the acoustical performance of the New Mosque
EVREN YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2003
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVTAP YILMAZ DEMİRKALE
- Zemin çivileriyle güçlendirilmiş iksa yapılarında sistem performansını ve güvenilirliğini etkileyen faktörlerin vaka analizleri ile araştırılması
A study on the system performance and reliability of soil nail walls using case histories
AYŞE SELİN KESERLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
İnşaat MühendisliğiGazi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAMİ OĞUZHAN AKBAŞ
- Çok katlı çelik çerçeve türü bir taşıyıcı sisteminde eski ve güncel yönetmelik uygulamalarının karşılaştırılması
Comparison of a multi storey steel structure system according to the old and the new building code applications
FATİH IRGAÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MECİT ÇELİK
- Use of nails as settlement reducers under footing-a model study
Zemin çivilerinin oturma azaltıcı olarak kullanılmasının model üzerinde incelenmesi
İSA KUL
Doktora
İngilizce
2003
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET UFUK ERGUN
- Sert killi zeminlerde mini kazıklı zemin çivisi iksa sisteminin performansının zemin çivisi çekme deneyi ile birlikte değerlendirilmesi
Evaluation of the performance of mini piled soil nail shoring system on hard clay soils together with soil nail pullout test
EŞREF DİNÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYKUT ŞENOL