Düşey ve/veya eğik kazıklı iskele yapılarında zemin-yapı etkileşimi

Abstract

Kazıklı rıhtımlar, kıyıya paralel düzenlenen ve tek taraftan gemi yanaşmasına olanak sağlayan, kazıklı iskeleler ise kıyıya dik olarak düzenlenen ve iki veya daha çok taraftan gemi yanaşmasına olanak sağlayan, esas taşıyıcıları kirişli-kirişsiz tabliyeler ile eğik-düşey doğrultuda düzenlenen kazıklardan oluşan yanaşma yapılarıdır. Her iki tip kıyı yapısında da da, yatay yükler ile beraber zemin-kazık etkileşimi nedeniyle önemli oranda hasar meydana gelebilmektedir. Meydana gelecek hasarların dağılımını ve hasar oranlarını belirleyebilmek, yapı davranışını izleyebilmek için oluşturulacak numerik modelde, önemli oranda plastik şekil değiştirmeye maruz kazık kesimlerinde zemin-kazık etkileşimi doğrusal olmayan yaylar ile temsil edilebilir.Liman ve kıyı yapılarında gemi çarpması, dalga yükleri, gemi bağlama yükleri ve sismik aktiviteler yanaşma yapıları için tasarım ve değerlendirme probleminde dikkate alınması gerekli olan yatay yüklere birer örnektir. Bu tür yapılarda tasarım kriterinin son yıllarda, kazıkların yük taşıma kapasitelerine göre değil de maksimum şekil değiştirme kapasitelerine göre belirlenmesi önerilmektedir. Kazıklarda şekil değiştirmeyi tetikleyen daha çok sismik aktiviteler ile zemin koşulları olacağından, yatay yük taşıma kapasitelerinin anılan etkileri içerecek şekilde hesaplanmasını gerektirmektedir.DLH 2008' de iskele ve rıhtım yapılarının tasarım ve değerlendirmesinde zemin-yapı etkileşimini dikkate alabilmek açısından numerik modelde bu etkinin doğrusal olmayan yaylar ile temsili şart koşulmaktadır. Bu durumda, yapı ile zemin arasındaki doğrusal olmayan etkileşim dikkate alınmış olacaktır.Bu çalışmada, düşey ve eğik kazıklı iskelelerin DLH 2008 esaslarına göre doğrusal olmayan statik analizleri (itme analizi) yapılmış ve farklı zemin koşulları için yatay yük taşıma kapasiteleri ile maksimum yer değiştirmeler ayrı ayrı incelenmiştir. Bu bağlamda, sağlam zemine oturan düşey kazıklı iskelelerde yatay yer değiştirmelerin yüksek mertebelerde çıktığı ancak kazık kesitlerinin daha az zorlandığı, eğik kazıklı iskelelerde ise her ne kadar yatay yer değiştirmeler düşük mertebelerde olsa bile gerilmeler açısından kazık kesitlerin aşırı zorlandığı ve mekanizma durumuna daha erken ulaştığı anlaşılmıştır.

Pile-wharfs are berthing structures built parallel to the shoreline and ensure berthing of vessels from one side, pile-wharfs are berthing structures built perpendicular to the shoreline and ensure berthing of vessels at two or more sides. Main structural system of a wharf structures are piles built in a batter-vertical direction with platforms.In both type of shore structures, significant rate of damage occurs due to soil-pile interaction together with horizontal loads. Irreparable deformations may occur with the pillars. In the numerical model which will be established to determine the distribution of damages that may occur and damage rates and to simulate the structural behavior, soil-pile interaction in pile sections which are exposed to significant plastic deformation shall be represented with nonlinear springs.Vessel impulse at harbors and coastal structures, wave loads, clamping loads and seismic activities are examples to horizontal loads which shall be taken into consideration in the design and evaluation problem for wharf structures. Design criteria of such type of structures are recommended to be established according to the maximum deformation capacities instead of load bearing capacities of the piles in the recent years. Since mainly seismic activities and base parameters will trigger the deformation in piles, horizontal load bearing capacities shall be calculated to include the above mentioned effects.Turkish Code for shore structures (TCSS, 2008) requires representation of this effect with non-linear springs in the numerical model for consideration of soil-structure interaction in design and evaluation of pile wharf structures. In this case, non-linear interaction between structure and soil will be taken into consideration.This study aims to present the non-linear static analysis (push-over analysis) of vertical and batter pile wharfs according to the conditions of TCSS, 2008. Besides, horizontal load bearing capacities for different soil conditions and maximum displacements were analyzed for batter/vertical pile wharf structures separately. In this context, in vertical pile wharfs built on stiff soil, even if high values of lateral displacement at all monitored points have been obtained, less plastic hinge rotations at pile cross sections reached their capacities. However, in batter pile wharfs, even if the structure leads to level of lateral displacements, plastic hinge rotations at pile cross sections reached their capacities and mechanism occurred earlier than expected.