Numerical and analytical modelling of liquefaction-induced settlements for buildings during earthquakes
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
Kuvvetli yer hareketleri esnasında zeminde oluşan önemli mühendislik problemlerinden biriside sıvılaşmadır. Literatürde sıvılaşma genel olarak suya doygun, kohezyonsuz zeminlerinsismik yükleme durumunda boşluklarının azalması ve sıkı hale gelmesine bağlı olarak ilaveboşluk suyu basıncının oluşması ve zeminin mukavemetini kaybederek akışkan gibidavranması olarak tanımlanmaktadır. Deprem esnasında oluşan sıvılaşma sonucu, sıvılaşan zemin tabakasında yer alan yapılarda farklı oturmalar ve hasar meydana gelmektedir. Sıvılaşmaya bağlı oturmalar oluşma mekanizmasına göre taşıma gücü kaybına bağlı zımbalamaoturması, kum kaynaması ve/veya fışkırmasına bağlı hacimsel oturma ve zeminin sarsıntıetkisiyle daha sıkı duruma gelmek için boşluklarının azalmasına bağlı hacimsal oturma olarak3 gruba ayrılmaktadır. 17 Ağustos 1999 MW=7.4 Kocaeli ve 2011 Yeni Zelanda ChristchurchMW=6.2 depremleri sırasında oluşan sıvılaşmaya bağlı hasarın değerlendirilmesi sonucunda,sıvılaşmaya bağlı oturmaların belirlenme safhasında güvenilir ve sayısal yönden güçlümetotların kullanılması gerekliliği bir kez daha ortaya çıkmıştır. YAPILARDA DEPREM SIRASINDA MEYDANA GELEN SIVILAŞMAKAYNAKLI OTURMALARIN NÜMERIK VE ANALITIK OLARAK MODELLENMESI xxi Bu tez çalışması, bir sahanın sıvılaşma potansiyelini değerlendirmede kullanılacak en güvenilirmetodu araştırmayı ve sıvılaşmaya bağlı yukarıda bahsi geçen üç farklı tipte oturmamekanizmasını ve miktarını bu metotla tahmin etmeyi, sahada ölçülen verilerle karşılaştırmayıhedeflemektedir. Ayrıca bu çalışma ile sıvılaşmaya karşı hassaslık kriterini, sıvılaşmanıntetiklenme prosedürünü, sıvılaşma zarar görebilirlik indislerini, literatürde kabul görmüş vepratikte kullanımı yaygın sıvılaşmaya bağlı oturma hesaplarını arazide yapılan konikpenetrasyon (CPT) ve standart penetrasyon (SPT) ile sismik deneylerden elde edilen kaymadalgası hızı (Vs) sonuçlarına bağlı olarak yapabilen; ve elde edilen sonuçların biraradadeğerlendirilmesine olanak veren bir MS-Excel tabanlı yazılım oluşturulmuştur. Bu tez çalışması kapsamında, sıvılaşmaya bağlı hesaplamaların analitik çözümlerine ek olarakgünümüzde geoteknik mühendisleri tarafından sıklıkla başvurulan Plaxis 2D sonlu elemanlaryazılımı kullanılarak sıvılaşma potansiyeli, tahmini oturmalar ve sismik yükleme sonucu zemintabakasında meydana gelen boşluk suyu basıncı değişimi nümerik olarak hesaplanmıştır. Plaxis2D yazılımına sonradan eklenen kullanıcı tanımlı, sıvılaşma hesaplarını gerçekleştirmek üzereözel olarak yazılmış UBC3D-PLM ve PM4Sand zemin bünye modelleri kullanılarak analizleryapılmıştır. Her iki bünye modeli için olmazsa olmaz parametreler, ilgilenilen sahada yapılmışarazi deneyleri ve alınan numuneler üzerinde yapılan laboratuvar deneylerinin kalibreedilmesiyle elde edilmiş ve yazılımda gerekli yere girilmiştir. Bununla birlikte, depremesnasında oluşan sıvılaşmaya bağlı olarak yapı-zemin, yapı-yapı etkileşimini kontrol edenparametrelerin belirlenebilmesi için parametrik bir çalışma yapılmıştır. Özetle, hem analitikhem de nümerik analizlerden elde edilen sıvılaşma potansiyelini değerlendirmede kullanılanbüyüklükler (LSN,LPI,LSI) ile tahmini yapı kaynaklı oluşan oturmalar daha önce sıvılaşmaolayı görülmüş tarihi depremlerde (1999 Kocaeli ve 2011 Yeni Zelanda) ölçülen sonuçlar ilekarşılaştırılmış ve uyumlu olduğu görülmüştür. Dolayısıyla bu yöntemin gelecekte uygulamadasıvılaşma analizi yapacak uygulamacılar tarafından kullanılması önerilmektedir. One of the most tragic damages during earthquakes is soil liquefaction, the phenomena ofliquefaction is defined in literatures usually as the generation of excess pore water pressure insaturated cohesionless soils during seismic loading and in consequent soil transformed intomaterial perform as a liquid and in case of occurrence structures over liquefied layers, majordamages may affect buildings serviceability and cause severe losses in infrastructure system.There are three essential mechanisms of settlements resultant form liquefaction beneathbuildings which are shear-induced, ejecta-induced and volumetric-induced grounddensification. Significant Liquefaction induced buildings settlement have been observed inmany sites like Adapazari during 1999 Kocaeli earthquake and in Christchurch as consequenceof 2011 Canterbury earthquake, these events emphasize the need for strong and reliablemethods to evaluate liquefaction-induced building settlements. This thesis aims to explore the most reliable analytical method to evaluate liquefaction potentialand find each of the three types of liquefaction-induced settlements if available along withmatching the results with case history sites. Liquefaction susceptibility criteria, liquefaction NUMERICAL AND ANALYTICAL MODELLING OF LIQUEFACTIONINDUCEDSETTLEMENTSFORBUILDINGSDURINGEARTHQUAKEStriggering procedure and liquefaction vulnerability indicators all together will be applied withusing settlements calculation procedures for estimation settlements, to build a completepackage for liquefaction evaluation using MS-Excel program that will facilitate analysisprocedure and valid for future works. In additional to the analytical method, numerical methods will be used in this thesis using Plaxissoftware to evaluate liquefaction potential and estimate amount of settlement and this is doneusing UBC3D-PLM and PM4sand models developed for liquefaction analysis. Each of themethods parameters will be calibrated and the results will be discussed and evaluated. Aparametric study is also presented to understand the key parameters controlling the response ofthe soil-structure system in the constitutive model also to explore the effect of buildings againstother. As a summary, the results estimated by the two used methods demonstrate reasonableoutcomes for liquefaction evaluation with estimation the total buildings induced settlements ofcase histories and recommended for application in the future studies.
Collections