Deformation based seismic design of pile supported marine facilities

Abstract

Eğik kazıklı kıyı yapıları deprem bölgelerinde inşaa edilmiş olan denizyapı stoğunun önemli bir kısmını oluşturmaktadır. Öte yandan eğik kazıklı kıyı yapılarının son yıllarda olan büyük depremlerdeki kötü perfromansı, bu tür yapıların deprem yüklerine direnme noktasında ciddi dezavantajarını ortaya çıkarmıştır. Kazıklı kıyı yapılarının genel tasarım esası, deprem sırasında kazık başlığı ve döşemenin hasar görmememesine ve oluşacak olan hasarın ya kazıkta yada kazık-kazık başlığı birleşim noktasında oluşması prensibine dayanmaktadır. Son yıllarda yapılmış olan çalışmalar, bu kötü performansın eğik kazıkların elastic ötesi davranışına dayanan problemleri tanımlayamayan dayanım easalı tasarım metodları ile bağlantılı olduğunu göstermektedir.Eğik kazıklar, kazığı kazık başlığına bağlayan betonarme bağlantının akması veya çekme yükleri altındaki kazığın zeminden sıyrılması ile, yapı yatayda hareket ettikçe, basınç kuvvetleri altındaki kazığın üzerinde yükselmeye başlar. Yapı yukarı doğru kalktıkça bu kazıklara dik eğik veya düşey kazıklarda ciddi çekme kuvvetleri ile kazık başlığında ekstra eğilme ve kesme kuvvetleri oluşmaktadır. Temsili iskele yapılarında yapılan doğrusal olmayan analizler, azalan yapı dayanımı ve artan kazık eğimi ile kazık başlıklarında oluşan tasarım kuvvetlerinde önemli artımlar olduğunu göstermektedir.

Pile supported marine structures with batter piles comprise a considerable share in the modern marine structure stock built in seismic zones. On the other hand the poor performance of marine structures supported by batter piles in recent earthquakes has revealed certain disadvantages of these systems in resisting seismic loads. The general design approach for pile supported marine structures is to ensure that the cap-beam and the deck system will remain elastic and the yielding will occur either at the pile-to-cap beam connection or along the pile itself. The past research in last decade have shown that the poor behavior of batter piles is mainly related to force-based design approach, which lacks to identify the problems associated to post-yield behavior of these piles.When batter piles yield in tension, either in the form of pile-to-cap-beam connection or pile pull-out of soil pile-cap starts to pole vault over the compression piles as the structure deforms laterally. As the structure rises, substantial tension forces are developed both in the vertical and orthogonal batter piles and create additional shear and moment to the cap-beam. The non-linear analysis performed on generic pier frames in this study revealed that substantial amplifications in section forces have been observed at the pile-cap with decrease in strength and increase in batter.