Zeminlerin statik ve dinamik modülleri arasındaki ilişkinin deneysel ve istatiksel olarak incelenmesi
Experimental and statistical investigation of the relationship between static and dynamic modules of soils
- Tez No: 996281
- Danışmanlar: PROF. DR. SADIK ÖZTOPRAK, DR. SİNAN SARĞIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Deprem Mühendisliği, Civil Engineering, Earthquake Engineering
- Anahtar Kelimeler: Deprem, Dinamik analiz, Kayma dayanımı, Earthquake, Dynamic analysis, Shear strength
- 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: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde zeminlerin çok küçük ile büyük deformasyon seviyelerinde gerilme-şekil değiştirme davranışını kontrol eden rijitlik (modüller) parametreleri, sonlu eleman analizlerinde kullanılan bünye modellerinin temel girdileri olup, zemin davranışının doğru biçimde modellenmesi açısından kritik öneme sahiptir. Ancak bu parametrelerin laboratuvar ortamında doğrudan elde edilmesi, hem deneysel olarak zahmetli ve maliyetli olması hem de özel ekipman ve uzmanlık gerektirmesi nedeniyle oldukça zordur. Bu doğrultuda küçük ve büyük deformasyon aralıklarındaki rijitlik modülleri arasında doğru ve anlamlı geçişlerin kurulması, mühendislik hesaplamaları açısından gereklidir. Bu tür geçişleri kurmaya yönelik literatürdeki neredeyse tek yöntem Alpan amprik ilişkisidir. Tez kapsamında söz konusu ampirik ilişkinin geçerliliği, sınırları ve mühendislik uygulamalarındaki temsil gücü ayrıntılı biçimde değerlendirilmiştir. Yapılan incelemeler, bu ilişkinin bazı kısıtları olduğunu ortaya koymuştur. Özellikle, Alpan yaklaşımında kullanılan statik elastisite modülü (Estat) kavramı açık bir şekilde tanımlanmamış olup, farklı şekillerde yorumlanmaya açıktır. Bu tez kapsamında, Estat kavramı teorik temeliyle birlikte tartışılmıştır. Bunun yanı sıra, Alpan tarafından önerilen ilişki zemin indeks özelliklerini ve gerilme koşullarını dikkate almamakta; zeminleri yalnızca iki genel sınıfa (kohezyonlu ve kohezyonsuz zeminlere) ayırarak statik ve dinamik yüklemeler altında zemin davranışını yönetecek modül değerlerini yeteri kadar hassas tahmin edememektedir.Kum zeminlerin statik ve dinamik modülleri arasındaki ilişki hem deneysel veriler hem de literatürden derlenen geniş bir veri tabanı kullanılarak kapsamlı bir şekilde çalışılmıştır. Farklı özelliklere sahip beş kum numunesi üzerinde rezonant kolon ve üç eksenli basınç deneyleri yapılmış; elde edilen 34 yeni veri noktası, literatürdeki 469 veri ile birleştirilerek toplam 503 adetlik geniş bir veri seti oluşturulmuştur. Bu veri seti üzerinden, kum zeminler için maksimum kayma modülü (G₀), sekant elastisite modülü (E₅₀) ve dinamik elastisite modülü (Edyn) ile bu parametreler arasındaki dinamik/statik modül oranlarını (G₀/E₅₀ ve Edyn/E₅₀), zemin indeks özellikleri ve gerilme koşullarına bağlı şekilde açıklayan yeni bağıntılar geliştirilmiştir. Kil zeminlerde hem statik hem de dinamik modülleri içeren yeterli çalışma olmadığından konu Alpan yaklaşımı çerçevesinde tartışılmıştır. Literatürde dinamik/statik modül oranlarına ilişkin sınırlı sayıda çalışma bulunması ve mevcut yaklaşımların zemin davranışını yeterince temsil edememesi göz önüne alındığında, bu tez kapsamında geliştirilen ilişkiler, özellikle kum zeminler için zemin indeks özelliklerine ve gerilme koşullarına duyarlı, temsil gücü yüksek yeni bağıntılar ortaya koyarak, mühendislik uygulamalarına doğrudan aktarılabilir nitelikte yenilikçi bir yaklaşım sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
In contemporary geotechnical engineering, the stiffness parameters (moduli) that govern the stress–strain behavior of soils from very small to large deformation levels constitute the fundamental inputs of constitutive models used in finite element analyses and are therefore critical for accurately representing soil behavior. However, obtaining these parameters directly in the laboratory is challenging due to the experimental complexity, high cost, and the need for specialized equipment and expertise. Consequently, establishing accurate and meaningful transitions between stiffness moduli corresponding to small and large deformation ranges is essential for engineering analyses. In the existing literature, Alpan's empirical relationship is virtually the only method proposed for constructing such transitions.Within the scope of this thesis, the validity, limitations, and representational capability of this empirical relationship in engineering applications have been thoroughly evaluated. The investigations revealed several constraints of this approach. In particular, the concept of the static modulus of elasticity (Estat) used in Alpan's formulation is not explicitly defined and is open to various interpretations. In this study, the Estat concept has been discussed together with its theoretical foundation. Moreover, Alpan's proposed relationship does not account for soil index properties or stress conditions; instead, it classifies soils into only two broad categories (cohesive and cohesionless), which is insufficient for accurately estimating the moduli that govern soil behavior under static and dynamic loading conditions.The relationship between the static and dynamic moduli of sandy soils was comprehensively investigated using both experimental data and an extensive database compiled from the literature. Resonant column and triaxial compression tests were performed on five sand specimens with varying characteristics, yielding 34 new data points. These were combined with 469 data points from the literature, resulting in a large dataset of 503 measurements. Based on this dataset, new correlations were developed for sandy soils to explain the maximum shear modulus (G₀), secant Young's modulus (E₅₀), dynamic Young's modulus (Edyn), and the dynamic/static modulus ratios (G₀/E₅₀ and Edyn/E₅₀) as functions of soil index properties and stress conditions. Since sufficiently comprehensive studies including both static and dynamic moduli for clayey soils are lacking, the topic was discussed within the framework of the Alpan approach. Given the limited number of studies in the literature on dynamic/static modulus ratios and the inability of existing approaches to adequately represent soil behavior, the correlations developed in this thesis offer a novel and practically applicable approach, particularly for sandy soils. By providing new relationships that are sensitive to soil index properties and stress conditions, the study presents high-fidelity correlations that can be directly implemented in engineering practice.
Benzer Tezler
- The effect of vehicle velocity on viscoelastic response of flexible pavements
Esnek üstyapılarda taşıt hızının üstyapının viscoelastikdavranışı üzerindeki etkisinin incelenmesi
UBEJD ARIFI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULLAH HİLMİ LAV
- Seismic resilience of steel plate shear walls enhanced with innovative hybrid viscoelastic dampers: A numerical investigation
Yenilikçi hibrit viskoelastik sönümleyicilerle güçlendirilmiş çelik levha perde duvarların sismik dayanımı: Nümerik bir inceleme
RAGAB GOMAA TOHAMY MOHAMMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2026
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARLAS ÖZDEN ÇAĞLAYAN
- Betonarme istinat duvarlarının 2007 ve 2018 deprem yönetmeliklerine göre karşılaştırılması
Comparision of reinforced concrete retaining walls by 2007 and 2018 earthquake codes
MUSTAFA AKBULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TURGUT ÖZTÜRK
- Zemin-yapı etkileşiminin betonarme binaların deprem performansına etkisi
Effects of soil-structure interaction on the seismic performance of reinforced concrete building
YAŞAR AVCI
Doktora
Türkçe
2018
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UFUK YAZGAN
- 1-d numerical analyses of dynamic soil response under surface excitations
Yüzey yüklemeleri altında zeminin bir boyutlu dinamik davranışının sayısal analizleri
DENİZ ÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET BARIŞ CAN ÜLKER