Kaşif Furkan Öztürk

Literatürde zemin-yapı etkileşimi dikkate alınarak kısmen veya tamamen gömülü kutu menfez yapılarının deprem davranışının değerlendirilmesi üzerine oldukça sınırlı sayıda çalışma görülmektedir. Bu çalışmanın temel amacı literatürde dolgu ve temel zemini etkileşimlerini dikkate alabilen yaklaşımları kullanarak zemin-kutu menfez etkileşim sistemlerinin çözümü için sayısal ve analitik modeller önermek ve bu modellerin kullanılabilirliğini göstermektir. Ayrıca farklı deprem yer hareketleri ve zemin özellikleri dikkate alınarak gerçekleştirilecek parametrik analizler yardımıyla kutu menfezlerin dinamik tepkileri üzerinde zemin-yapı etkileşiminin, deprem frekans içeriğinin, menfez duvarı kalınlığının ve dolgu-menfez ara yüzey davranışının etkileri ile menfez kanat duvarının dinamik tepkileri üzerinde zemin-yapı etkileşiminin ve deprem frekans içeriğinin etkilerini araştırmak amaçlanmaktadır. Belirtilen amaçlar doğrultusunda gerçekleştirilen bu tez çalışması kapsamında zemin-menfez etkileşimini dikkate alabilen üç boyutlu sonlu eleman modelleri ve alt sistem yaklaşımına dayalı analitik modeller önerilmiştir. Önerilen modellerde etkileşim sisteminin mod frekansları farklı zemin koşulları için modal analiz tekniği kullanılarak elde edilmiş ve karşılaştırmalı olarak sunulmuştur. Sayısal modellerin etkinliği gösterildikten sonra bu modeller aracılığıyla farklı zemin koşulları ve deprem kayıtları dikkate alınarak zaman ortamında ayrıntılı dinamik çözümlemeler gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçlar önerilen sayısal ve analitik modellerin zemin-menfez etkileşim problemlerinin çözümünde kullanılabileceğini ve kutu menfez dinamik davranışının zemin-yapı etkileşimi, deprem frekans içeriği, ara yüzey varsayımı ve menfez duvarı kalınlık değişimi gibi etmenlerden önemli ölçüde etkilenebileceğini ortaya koymaktadır.

Kaşif Furkan Öztürk

İstinat duvarları çok farklı amaçlarla birçok inşaat mühendisliği uygulamasında yaygın olarak kullanılan özel mühendislik yapılarıdır. Bunlara örnek olarak; büyük miktarlarda yarma ve dolgu gerektiren yol inşaatları, kanallar ve su depoları, köprü kenar ayakları, malzeme depolama alanları, erozyon ve taşkın alanları verilebilir. İstinat duvarlarının farklı zemin koşullarında ve yükleme durumlarındaki davranışlarının belirlenmesi ve tasarım öncesi değerlendirilmesi kritik bir öneme sahiptir. Ayrıca Türkiye gibi aktif deprem kuşağında bulunan ülkelerde, işlevsel olarak birçok amaca hizmet edebilen istinat duvarlarının statik davranışlarının belirlenmesi yanında, dinamik davranışlarının belirlenmesi de önemli olmaktadır. İstinat duvarlarının sismik analizi ve tasarımı genellikle Mononobe-Okabe yöntemini esas alan sözde statik yaklaşımlarla yapılmaktadır. Mononobe-Okabe yöntemiyle istinat duvarlarına etkiyen sismik zemin basınçları, duvar arkasındaki zemin kamasına etkiyen kuvvetlerin dengesinden elde edilmekte ve bu yöntemde dalga yayılım etkileri ile zemin-yapı etkileşimi dikkate alınmamaktadır. Ancak istinat duvarlarının dolgu ve temel zemini ile olan etkileşimleri ve dalga yayılım etkileri bu yapıların deprem davranışlarını oldukça karmaşık bir probleme dönüştürmektedir. Bu çalışmanın temel amacı, zemin-yapı etkileşimini ve farklı duvar geometrilerini dikkate alarak dolgu-konsol istinat duvarı-temel/zemin sistemlerinin farklı yer hareketleri etkisi altında sismik davranışını incelemektir. Bu amaç doğrultusunda, dört farklı temel zemini koşulu, üç farklı duvar geometrisi ve iki farklı deprem yer hareketi dikkate alınarak zaman ortamında sonlu elemanlar yöntemine dayalı sismik çözümlemeler gerçekleştirilmiştir. Çözümlemelerde 1999 Kocaeli Depremi Yarımca kaydı Kuzey-Güney bileşeni ve 1989 Loma Prieta Depremi Hollister-South & Pine kaydı HSP000 bileşeni dikkate alınmıştır. Bu çalışma üç bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde istinat duvarları, malzemelerin doğrusal olmayan davranışı, zemin-yapı etkileşimi hakkında genel bilgiler ile çalışmanın amacı ve kapsamı sunulmaktadır. İkinci bölümde, dolgu-konsol istinat duvarı-temel/zemin sistemleri için önerilen sayısal modeller tanıtılmakta ve bu sistemlerin dinamik çözümlemeleri gerçekleştirilmektedir. Üçüncü bölümde, çalışmadan elde edilen sonuçlar ve öneriler verilmektedir. Bu bölümü kaynaklar listesi ve özgeçmiş izlemektedir. Sonuç olarak bu çalışmada, konsol istinat duvarlarının sismik davranışının zemin-yapı etkileşimine, duvar geometrisine ve deprem frekans içeriğine bağlı olarak önemli mertebelerde değişebileceği görülmüştür. Ayrıca duvar kesitinin ve zemin etkileşiminin duvara etkiyen dinamik zemin basınçlarının büyüklüğünü etkileyebileceği belirlenmiştir. Bu bağlamda, gerçekçi ve güvenilir bir tasarım için bu etkilerin tasarım aşamasında dikkate alınması gerektiği ifade edilebilir. Anahtar Kelimeler: Dalga Yayılımı, Deprem Frekans İçeriği, Konsol İstinat Duvarı, Sismik Davranış, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Zemin-Yapı Etkileşimi