A Study on foundations on cross-anisotropic layered system

Abstract

ÖZET ÇAPRAZLAMASINA İZOTROPİKLİ?İ BULUNMAYAN TABAKALI ZEMİN ORTAMINDAKİ TEMELLER ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA İbrahim ÖZKILIÇ Yüksek Lisans Tezi, İnş.Müh.Böl. Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Çetin YILMAZ gubat 1988, 134 sayfa Çaprazlamasına izotropikliği bulunmayan, tabakalı zemin ortamlarındaki yük-deformasyon etkileşimini biçimlen dirmek amacıyla geliştirilmiş bulunan FOCALS adlı bilgisayar programı O.D.T.Ü. bilgisayar sistemine uyarlanmıştır. Bu program zeminin fiziksel özelliklerinin doğru olarak tanımlanabildiği elastik bir sürekli ortam kabulüne dayan maktadır. Bu yöntemle yük-deformasyon ektileşimi Boussinesg formülü türünden ampirik ifadelerle belirlenmek tedir. Bu çalışmada, geçmiş dönemlerin ilk kez Alman bilim adamı Winkler tarafından önerilen bir yaklaşımı ile elastik sürekli ortam yaklaşımı karşılaştırılmıştır. Winkler zemini bir elastik yaylar dizisine benzeştirmekte ve bir noktadaki taban basıncının oradaki deformasyonla doğru orantılı olduğunu kabul etmektedir. Ancak, bu kabulün tüm genel yükleme durumları için geçerli olmadığı hatırda -vı-tutulmalıdır. öte yandan, ne Winkler ne de elastik süreklilik yaklaşımları için geçerli analitik çözümler bulunmamaktadır. Bu nedenle çeşitli nümerik çözüm yöntemlerine başvurulması kaçınılmaz olmakta ve bunların arasında sonlu eleman yön temi en umut verici olanı gibi gözükmektedir. Zeminin çekme gerilmelerine karşı dayanım göstere meyeceği dikkate alınarak, yukarı çekilen düğüm noktalarının etkisi araştırılmıştır. Alışılmış dört değişik zemin profilinin maksimum eğilme momentleri ve sehimlere olan etkisi araştırılmıştır. Tabakalı sürekli ortam yaklaşımı, diğer sonlu eleman tipleriyle sonuçlar ve hesaplama kolaylığı yönlerin den karşılaştırılmıştır. Özellikle tasarım aşamasında yararlı olabilecek bazı grafik çözümler sunulmuştur. Bunlar maksimum eğilme momentleri, maksimum ve bağıl çökmeler ve taban basınç dağılımı hakkında yeterince hassas sonuçlar vermektedir. Anahtar sözcükler: Plaklar, Elastik Temeller, Sonlu Eleman Yöntemi, Çaprazlamasına Isotropik Olmayan Tabakalı Sistem, Bilgisayar Programı, Graf ik Çözüm, Bağımsız Yaylar. -vıı-

ABSTRACT A STUDY ON FOUNDATIONS ON CROSS-ANISOTROPIC LAYERED SYSTEM ÖZKILIC, ibrahim M.S. in Civil Engineering Supervisor: Assoc. Prof.Dr. Çetin YILMAZ February 1988, 134 pages Program FOCALS which has been developed to model the load-deformation response of a layered, cross-anisotropic continuum has been adapted to the computer system of M.E.T.U. The program is based on the assumption of a true elastic continuum with which physical properties of foundations can be correctly described. In this method, load-deformation response is described by some empirical expressions like Boussinesq formula. An earlier hypothesis first proposed by the German scientist Winkler has been compared to the elastic continuum approach through the present study. Winkler considers the foundation as a series of individual springs so that the contact pressure at a point is proportional to the deflection at that point. It has been noticed that this assumption is not valid for all kinds of plates under general loading conditions. -Ill-It has also been noticed that a closed form solution does not exist either for the Winkler's hypothesis.or the elastic continuum approach. Therefore one should rely on some numerical methods and the finite element method seems to be the most promising of all. Effect of uplifted nodes has been investigated due to the fact that tsnsile stresses may not be resisted by the soil. Four commonly ocaruring soil profiles have been investigated for their influence on the deflections and bending moments. These include the effect of material layering, rig id underlying boundaries and increase of material stiffnesses with depth. A comparison has been made, from the results and the computational effort point of view, between the layered continuum and the conventional solid elements. Graphical solutions have been presented which are useful especially in the design phase. They provide reasonably accurate information for the determination of maximum bending moments, maximum and differential settlements and the contact pressure distribution beneath the raft. -iv-Key Words: Plates, Elastic Foundations, Finite Element Method, Cross-Ahisotropic Layered System, Computer Program, Graphical Solution, Individual Springs. -v-