Topografik yapının zemin yapı sistemlerinin dinamik davranışı üzerindeki etkileri

Abstract

Bu çalışmada, yer hareketi etkisi altındaki iki boyutlu bir zemin yapı sisteminde yüzeytopografyasındaki değişikliklerin sistemin dinamik davranışı üzerindeki etkileriincelenmektedir. Yapı ve zemin olmak üzere iki ayrı kısımdan oluşan sistem sonlu vesonsuz elemanlarla modellenerek zemin yapı etkileşimi analizi yapılmıştır. Sisteminmodellenmesinde yapı ve yapının yakınındaki zemin bölgesi için sonlu elemanlar, uzakzemin bölgesi için sonsuz elemanlar kullanılmıştır. İncelenen sistemlerin homojen,izotrop ve elastik/viskoelastik olduğu kabul edilmiştir. Çalışmada statik, harmonik vezamanla keyfi değişen yükleme durumları için FORTRAN programlama dilikullanılarak bilgisayar programları hazırlanmıştır. Hazırlanan programlarda hem düzlemelastisite hem de eksenel simetri durumları göz önüne alınmaktadır. Programlarkullanılarak elde edilen sonuçların öncelikle literatürde verilen sonuçlarla uyumluolduğu gösterilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında ise yer hareketi etkisi altındaki birzemin yapı sisteminde yüzey topografyasındaki değişikliklerin yapının ve zeminindinamik davranışı üzerindeki etkilerinin incelendiği bir takım parametrik çalışmalaryapılmıştır.Zemin tabakasının farklı topografyalara sahip olması durumları için yapılan parametrikçalışmalardan elde edilen sonuçlar topografik yapıdaki değişikliklerin tüm sistemindinamik davranışı üzerinde oldukça etkili olduğunu göstermektedir. Bunun yanı sırazeminin jeolojik koşullarının da sistemin dinamik davranışı üzerinde etkili olduğusonucuna varılmıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlar ayrıca şiddetli depremolaylarında düzgün olmayan geometrilere sahip yamaç ve kanyon gibi topografyalarınüst kısımlarında inşa edilen yapılarda alt kısımdaki yapılara göre daha fazla hasarmeydana gelebileceğini ve yamaca yakın olan yapıların uzaktaki yapılara göre dahafazla hasar gördüğünü göstermektedirAnahtar Kelimeler: Zemin yapı dinamik etkileşimi, Topografya, Sonlu elemanlar,Sonsuz elemanlar, Yer hareketi

In this study, the effects of the changes on surface topography for 2-D soil structureinteraction system under strong ground motion are investigated. The system, consistingof supporting soil and structure, is modelled by coupling finite and infinite elements.Finite elements are used to model the structure and the near soil region (near field),infinite elements are used to model the far field. The system is assumed to behomogeneous, isotropic and elastic/viscoelastic. For static, harmonic and transientloading conditions, different computer programs have been coded in FORTRAN forboth plane and axisymmetric elasticity. It is shown that the results, obtained from theprograms are in a good agreement with those available in the literature. In the secondpart of the study, a parametric study is carried out to investigate the effects of surfacetopography, on the response of soil and structure under strong ground motion.The results obtained from the parametric studies for different topographies show thatthe differences on the topography and geological conditions of the soil significantlyinfluences the whole system response. The results also show that structures located atthe top of irregular topographies, such as ridges and canyons, suffer more considerabledamage than those located at the base, moreover, structures standing near the edge ofirregular topographies are affected more than those at some distance from the edge, inthe event of a strong earthquake.Keywords: Dynamic soil structure interaction, Topography, Finite elements, Infiniteelements, Ground motion