LEE- Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/19502

Gözat

Çok yüksek çözünürlüklü stereo uydu ve İHA görüntülerinden elde edilen sayısal yükseklik modellerinin doğruluğunun araştırılması

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Doğruluk, Mehmet ; Yanalak, Mustafa ; 709834 ; Geomatik Mühendisliği

Çok yüksek çözünürlüklü (ÇYÇ) uydu ve insansız hava aracı (İHA) görüntüleri, yeryüzünün fiziksel yapısını algılamak ve izlenmek için ayrıntılı mekânsal ve spektral bilgiler içermektedir. Özellikle farklı arazi örtülerine ve yüzey özelliklerine sahip bölgelerin mekânsal eğilimleri bu görüntülerden sağlanan bilgiler ile belirlenebilir. Ayrıca binalar, gemiler ve yollar gibi tekil nesnelerin fiziksel özellikleri bu görüntülerden sağlanan bilgiler kullanılarak oldukça yüksek bir doğruluk ile elde edilebilmektedir. ÇYÇ uydu ve İHA görüntülerinden elde edilen bu bilgiler, yeryüzü gözlemlerinin yanı sıra kültürel mirasın korunması ve yönetimi amacıyla da kullanılabilmektedir. Günümüzde bu görüntülerinin elde edilebilirliğinin artması, optik uzaktan algılama tabanlı arkeolojik araştırmaların düşük maliyetlerle gerçekleştirilmesini olanaklı hale getirmiştir. Son yıllarda bu görüntüler önemli sayıda arkeolojik araştırmada referans veri olarak kullanılmıştır. ÇYÇ uydu ve İHA görüntülerinden elde edilen bilgiler; arkeolojik yapıların belirlenmesi, dokümantasyonu ve bu yapılarda meydana gelen yağmalama olaylarının tespit edilmesi gibi farklı amaçlarla kullanılabilmektedir. ÇYÇ uydu ve İHA görüntülerinin sağladığı avantajlardan bir diğeri de yüksek duyarlıkta sayısal yükseklik modeli (SYM) üretimine imkân tanımasıdır. Aynı bölge için en az iki farklı görüntüleme açısından elde edilen (stereo) görüntüler kullanılarak SYM üretilebilir. SYM'ler, temsil ettikleri bölgenin fiziksel karakteristikleri hakkında detaylı bilgiler sağlamaktadır. Özellikle SYM'lerden elde edilen yükseklik ve konum bilgileri, yeryüzünün morfolojik yapısını anlamak ve analiz etmek için temel teşkil etmektedir. SYM'lerden sağlanan bu bilgiler doğal ve yapay objeleri bireysel olarak modellemek ve bu objelerde meydana gelebilecek fiziksel değişiklikleri tespit etmek için de kullanılabilir. Birçok arkeolojik manzara zeminden yükselen, tesviye edilmiş ya da toprağa gömülmüş arkeolojik yapılar içermektedir. Bu yapılar, SYM'ler üzerinde gerçekleştirilen üç boyutlu (3B) analizler ile belirlenebilir, haritalanabilir veya izlenebilir. Dahası, SYM'lerden sağlanan 3B konum bilgileri, arkeolojik yapıların fiziksel özelliklerine yönelik geometrik parametreleri obje tabanlı olarak elde etmeye ve bu parametreler kullanılarak arkeolojik yapılar arasındaki mekânsal ilişkileri analiz etmeye olanak sağlamaktadır. SYM'ler birçok farklı mekânsal uygulamada ihtiyaç duyulan ayrıntılı yüzey bilgisini sağlayabilmektedir. Bu nedenle farklı arazi örtülerine ve yüzey özelliklerine sahip bölgeler için üretilen SYM'lerin geometrik doğruluklarını belirlemeye yönelik araştırmalar uzun süredir devam etmektedir. Bu araştırmalarda ÇYÇ stereo uydu ve İHA görüntülerinden elde edilen SYM'lerin geometrik doğruluğunun; görüntülerinin özellikleri, seçilen görüntü eşleme yaklaşımı, yeryüzünün morfolojik yapısı, arazi örtüsü ve kullanılan enterpolasyon yöntemi gibi farklı etkenlere bağlı olarak değişebileceği ifade edilmektedir. Bu kapsamda yapılan birçok bilimsel çalışmada, 1-görüntü piksel düzeyinde geometrik doğruluğa sahip SYM'ler üretilebileceği ortaya koyulmuştur. Son yıllarda SYM'lerin sağladığı geometrik doğruluk obje tabanlı bir yaklaşımla incelenmeye başlamıştır. Bunun temel nedeni, objelerin fiziksel özelliklerinin ve bu objelerde meydana gelen geometrik değişimlerin ÇYÇ stereo uydu ve İHA görüntülerinden elde edilen SYM'ler yardımıyla belirlenmesidir. Ancak, hedef objelerdeki geometrik değişimleri belirlemek için, bu SYM'lerden elde edilen obje tabanlı geometrik doğruluğun bilinmesi gerekmektedir. Bu kapsamda özellikle arkeolojik alanların/yapıların modellenmesi için İHA görüntüleri kullanılarak çok sayıda araştırma yapılmış olmasına karşın ÇYÇ stereo uydu görüntüleri kullanılarak gerçekleştirilen bilimsel çalışmalar oldukça sınırlıdır. Dahası, arkeolojik alanların ÇYÇ stereo uydu görüntülerinden üretilen SYM'ler ile temsil edilmesine odaklanan çoğu çalışmada, arkeolojik yapılar SYM'ler üzerinde bir detay olarak ele alınmakta, bağımsız objeler olarak modellenmemektedir. Bu durumda, üretilen SYM'lerin geometrik doğruluğu sadece bölgesel olarak ölçülebilmektedir. Belirli bir bölge ya da arazi örtüsü için ölçülen bu doğruluk, hedef objelerde meydana gelen fiziksel değişimlerin bireysel olarak belirlenmesinde duyarlık kayıplarına neden olmaktadır. Bu nedenle, özellikle arkeolojik yapılardaki küçük ölçekli fiziksel değişimleri izleyebilmek için üretilen SYM'lerin geometrik doğruluğunun obje tabanlı bir yaklaşımla belirlenmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında, arkeolojik yapılar içeren bir çalışma alanının modellenmesi ele alınmıştır. Bu kapsamda, tezin temel amacı, İHA ve ÇYÇ stereo uydu görüntüleri kullanılarak üretilen SYM'lerin sağladığı obje tabanlı geometrik doğruluğun araştırılmasıdır. Ayrıca bu SYM'lerin; arkeolojik yapıların bağımsız objeler olarak modellenmesinde, bu yapılarda meydana gelebilecek metre altı düzeydeki fiziksel değişikliklerin tespit edilmesinde ve arkeolojik yapılar arasındaki fiziksel benzerliklerin belirlenmesinde kullanımına yönelik bir metodoloji sunulmuştur. Bununla beraber, önerilen bu metodoloji Gordion arkeolojik alanı üzerinde test edilmiştir. Gordion arkeolojik alanı 2012 yılından bu yana UNESCO Dünya Mirası Geçici Listesinde yer almaktadır. Gordion, yaklaşık üç asır boyunca Orta Anadolu'nun büyük bir bölümünde hüküm süren Frigya devletinin başkenti olarak ünlenmiştir. Ankara'nın güneybatısında yer alan Gordion, anıtsal mezarlar olarak bilinen ve tümülüs olarak adlandırılan çok sayıda arkeolojik yapıya ev sahipliği yapmaktadır. Gordion, günümüzde büyük ve kalabalık bir yerleşim yeri olmamakla beraber, bölgede gerçekleştirilen tarım, sulama ve kentleşme faaliyetleri tümülüslerin fiziksel bütünlüğüne zarar vermektedir. Ayrıca, Gordion tümülüsleri son yıllarda defalarca yağmacılar tarafından hedef alınmış ve fiziksel yapıları zarar görmüştür. Çalışma alanı olarak Gordion bölgesinin seçilmesinin arka planında yer alan en önemli motivasyon, Gordion tümülüslerin çeşitli nedenlerle tehlike altında olması ve bölgenin modellenmesinin tümülüslerin korunmasına katkı sağlayacağının düşünülmesidir. Bu nedenle seçilen çalışma alanı, Gordion bölgesinin merkezinde, tümülüslerin yoğun olarak kümelendiği ve olabildiğince geniş (yaklaşık 1600 hektar büyüklüğünde) bir alan olarak belirlenmiştir. Tezde sunulan metodoloji kapsamda öncelikle 0.07m yer örnekleme aralığı (YÖA) değerine sahip 2566 adet İHA görüntüsü toplanmıştır. Bu görüntüler çalışma alanının tamamını kapsamaktadır. Sonraki aşamada İHA görüntüleri kullanılarak fotogrametrik yöntemler ile yoğun nokta bulutu veri setleri üretilmiştir. Diğer taraftan, 0.30m YÖA değerine sahip WorldView-3 ve 0.70m YÖA değerine sahip KOMPSAT-3 stereo uydu görüntülerinden nokta bulutu veri setleri üretilmiştir. Farklı sensörlerden üretilen bu nokta bulutu veri setleri, çalışma alanının tamamını ve tümülüsleri temsil eden SYM'ler üretmek amacıyla kullanılmıştır. Ayrıca, tümülüsleri bağımsız objeler olarak temsil eden bu SYM'lerin tümülüslerin yükseklik, alan ve eğim gibi geometrik parametrelerini belirleyebilme potansiyeli test edilmiştir. Son olarak farklı veri setleri üzerinde dijital ortamda gerçekleştirilen ölçümler sonucunda elde edilen bu parametreler yardımıyla, tümülüsler arasındaki fiziksel benzerlikler incelenmiştir. Tez kapsamında İHA ve ÇYÇ stereo uydu görüntülerinden üretilen nokta bulutu ve SYM'lerin kalitesi, çok ölçütlü bir değerlendirme yaklaşımı ile ayrı ayrı incelenmiştir. Model, obje ve nokta tabanlı olarak gerçekleştirilen bu değerlendirmeler, üretilen nokta bulutu ve SYM'lerin geometrik doğruluğunu ölçmek için: bulut buluta karşılaştırma, düşey doğruluk analizi, hacim analizi ve düşey profil analizi gibi geometrik doğruluk belirleme yöntemlerini içermektedir. Model tabanlı değerlendirmeler, çalışma alanının tamamı için uydu görüntülerinden üretilen nokta bulutu ve SYM veri setlerinin referans (İHA) veri setleri ile karşılaştırılmasını içermektedir. Obje tabanlı değerlendirmeler, ÇYÇ uydu görüntülerinden üretilen veri setlerinin; tümülüslerin durumlarına (hasarlı ve hasarsız) ve arazi örtülerine (çıplak toprak, alçak bitki ve tarımsal) göre gruplandırılarak referans tümülüs veri setleri ile karşılaştırıldığı genel ve detaylı değerlendirmeleri içerir. Nokta tabanlı değerlendirmeler ise tüm çalışma alanı için üretilen İHA, WorldView-3 ve KOMPSAT-3 nokta bulutu veri setlerinin, saha çalışmaları ile elde edilen 164 kontrol noktası ile karşılaştırılmasını ifade etmektedir. Her iki ÇYÇ stereo uydu görüntüsünden üretilen nokta bulutları ve SYM'ler üzerinde gerçekleştirilen düşey doğruluk analizleri, model tabanlı karşılaştırmalar için 2-piksel düzeyinin altında bir karesel ortalama hata (KOH) değeri elde edildiğini göstermiştir. Tümülüsler üzerinde gerçekleştirilen obje tabanlı karşılaştırmalar sonucunda ise; hasarlı tümülüsler için 1-piksel düzeyinin altında, hasarsız tümülüsler için ise 1-piksel düzeyine karşılık gelen bir KOH değeri elde edilmiştir. Diğer taraftan, arazi örtüsüne göre gruplandırılan tümülüsler üzerinde gerçekleştirilen obje tabanlı karşılaştırmalar sonucunda; çıplak toprak arazi örtüsüne sahip tümülüsler için 0.5-piksel düzeyinde KOH değeri elde edilirken, alçak bitki ve tarım alanı arazi örtüsüne sahip tümülüsler için ise 1.5-piksel düzeyinde KOH değeri elde edilmiştir. Ayrıca, obje tabanlı değerlendirmeler kapsamında gerçekleştirilen hacim analizi sonucunda, referans tümülüs modelleri ile uydu verilerinden üretilen tümülüs modelleri arasında elde edilen hacimsel farkların %1 düzeyinde olduğu belirlenmiştir. Nokta tabanlı değerlendirmeler kapsamında gerçekleştirilen düşey doğruluk analizi sonuçlarına göre, İHA, WorldView-3 ve KOMPSAT-3 verileri için sırasıyla; 0.11m, 0.16m ve 0.50m KOH değerleri elde edilmiştir. Tümülüslerin fiziksel özelliklerinin karşılaştırılması sonucunda ise uydu verilerinden üretilen tümülüs modelleri ile referans tümülüs modelleri arasında, eğim ve yükseklik parametreleri bakımından %90'ın üzerinde bir korelasyon olduğu, ayrıca hasarsız tümülüslerin yükseklik, çevre ve alan parametreleri arasında matematiksel olarak formülize edilebilen büyük benzerlikler olduğu belirlenmiştir. Gordion arkeolojik alanı üzerinde gerçekleştirilen değerlendirmeler sonucunda elde edilen bütün bulgular, ÇYÇ stereo uydu ve İHA görüntülerinden üretilen nokta bulutu ve SYM veri setlerinin Gordion bölgesini ve tümülüsleri oldukça duyarlı temsil edebildiğini göstermektedir. Bunun yanı sıra, özellikle WorldView-3 verileri kullanılarak belirlenen tümülüs fiziksel parametrelerinin, İHA verilerine oldukça yakın bir duyarlıkta elde edilebildiği görülmüştür. Buna göre, Gordion tümülüslerinde meydana gelebilecek metre altı düzeydeki fiziksel değişikliklerin tespit edilmesinde ve izlenmesinde WorldView-3 görüntülerinin kullanılabileceği değerlendirilmektedir. Diğer taraftan, tümülüslere yönelik elde edilen bulgular, Gordion tümülüslerinin güncel durumlarını belirlemek ve tümülüslerdeki fiziksel değişimleri izlemek için bir başlangıç noktası oluşturmaktadır. Buna göre, çalışma alanımız içerisinde bulunan Gordion tümülüslerinin önemli bir bölümünün tehlike altında olduğunu açıkça ortaya koyulmuştur. Gordion arkeolojik alanının yeniden planlanması ve koruma altına alınması için tezde kullanılan çalışma alanın pilot bölge olarak seçilebileceği, burada elde edilen bulguların yeniden yapılanma sürecinde referans veri olarak kullanılabileceği ve türetilen tümülüs parametrelerinin yeni tümülüslerin keşfedilmesi için kullanılabileceği değerlendirilmektedir.
Haliç dip tarama çamuru ve maden atığının geotekstil tüp ile susuzlaştırılması ve geoteknik mühendisliği açısından değerlendirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021) Karadoğan, Ümit ; Teymür, Berrak ; 501132302 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği ; Soil Mechanics and Geotechnical Engineering

Sanayi ve kentleşmenin artmasıyla beraber birçok sektörde yüksek su muhtevasına sahip tarama çamurları ve endüstriyel atıklar oluşmaktadır. Bu atık malzemelerin su içeriğinin azaltılarak bertaraf edilmesi ve/veya yeniden kullanılması hem ekonomik hem de çevre sağlığı açısından büyük kazanımlar sağlamaktadır. Ülkemizde ve dünyada giderek artan miktarlarda oluşan bu yüksek su içeriğindeki atık malzemelerin susuzlaştırılması birçok araştırmacının dikkatini çekmiştir. Araştırmalar özellikle geotekstil ve poliakrilamid kullanılarak yapılan susuzlaştırma yöntemi üzerine yoğunlaşmaktadır. Bu yöntemde, geotekstil katı ve sıvının ayrılması için filtre görevi görürken poliakrilamid küçük daneleri bir araya getirerek oluşan floklarının daha hızlı çökelmesini sağlamaktadır. Literatürde bu yöntem çoğunlukla uçucu küller olmak üzere aynı zamanda tarama çamurları, mandıra lagünleri ve endüstriyel atıklar için kullanılmıştır. Ülkemizde son yıllarda deniz ve nehirlerin kirliliğinin azaltılması için tarama yapılarak çamur çıkarılmaktadır. Tarama sonucu ortaya çıkan atık malzemeler bertaraf için önceden belirlenen alanlara depolanmaktadır. Aynı zamanda çoğu kez denizlerden çıkarılan tarama malzemeleri tarama alanından uzağa fakat yine denize boşaltılmaktadır. Bu şekilde yapılan bertaraf sonucunda deniz ekosistemi telafisi zor bir zarar görmektedir. Dolayısıyla bu malzemelerin su içeriklerinin azaltılması ve yeniden kullanım alanlarının belirlenmesi ülke ekonomisi ve çevre riskleri açısından büyük önem arz etmektedir. Literatüre bakıldığında poliakrilamid katkılı yapılan geotekstil tüp ile susuzlaştırma çalışmalarında tüp içerisine doldurulan çamurun çok kısa bir süre içerisinde hacminde %80'lere varan azalmalar olmuştur. Dahası geotekstilden sızan suyun tekrar kullanımının veya herhangi bir arıtma yapılmadan doğal ortama doğrudan deşarjının mümkün olduğu görünmektedir. Bu çalışmada, İstanbul ilinde bulunan ve doğal liman olan Haliç'ten alınan dip tarama çamuru ve İstanbul Kemerburgaz'da bulunan agrega madeninden alınan maden atığının geotekstil ve poliakrilamid kullanılarak susuzlaştırılması ve yeniden kullanılması incelenmiştir. Bu kapsamda 11 anyonik ve 2 katyonik olmak üzere toplam 13 farklı moleküler ağırlığa sahip poliakrilamid ve susuzlaştırma uygulamalarında kullanılan bir geotekstil kullanılmıştır. Her atık malzemenin flokülasyonu için malzemeye özgü bir poliakrilamid bulunmaktadır. Bu yüzden Haliç tarama çamuru ve maden atığı için uygun poliakrilamid ve optimum dozajın belirlenmesi için Jar deneyi yapılmıştır. İlk olarak iki atık malzemenin de İTÜ Geoteknik Laboratuvarlarında endeks özellikleri bulunmuştur. Burada elek, hidrometre analizi, Atterberg kıvam limitleri deneyi ve piknometre deneyi yapılmıştır. Daha sonra, zeta potansiyel ölçümleri İTÜ MEM-TEK laboratuvarında yapılmıştır. Malzemenin zeta potansiyeli topaklaşma (flokülasyon) işleminin verimini belirleyen bir parametredir. Değer sıfıra ne kadar yakın olursa flokülant yani poliakrilamid verimi o kadar yüksek olmaktadır. Zeta potansiyeli karışımların pH değerine göre değişkenlik gösterebilmektedir. Bu yüzden takip edilmesi ve malzemenin farklı pH değerlerindeki yük dağılımı davranışının ölçülmesi gerekmektedir. Çalışmada kullanılan malzemelerde yapılan ölçüm sonucunda malzemelerin doğal pH değerleri ile flokülasyona uygun oldukları tespit edilmiştir. 13 farklı poliakrilamid aynı dozajda kullanılarak Jar deneyi yapılmıştır. Jar deneyi sonunda numunelerin çökelme hızı ve bulanıklık değerleri kaydedilmiştir. Bu noktada en yüksek çökelme hızı ile en düşük bulanıklık sonucunu veren poliakrilamid seçilmiştir. Seçilen poliakrilamidin optimum dozajının belirlenmesi için ise farklı dozajlarda Jar deneyi tekrarlanmıştır. Yapılan deney sonunda en iyi sonuçları veren poliakrilamid dozajı optimum dozaj olmaktadır. Deney sonunda görünmüştür ki, optimum dozajın üstünde poliakrilamid eklenerek yapılan Jar deneyi sonunda oluşan sıvı kısmın bulanıklık değerinde artış meydana gelmiştir. Poliakrilamid eklendiğinde küçük daneler bir araya gelerek daha büyük fiziksel yapı olan flokları oluşturmaktadır. Flok oluşumunun değişimini görmek için partikül boyut dağılımı analizleri yapılmıştır. Her iki atık malzeme için yapılan ölçümlerle görünmüştür ki, poliakrilamid eklendiğinde başlangıçtan optimum dozaja kadar partikül boyutları büyümekte ve topak yapı oluşmaktayken optimum dozajın üstüne çıkıldığında flokülasyon verimi azalmaktadır. Yüksek konsantrasyonlarda yapılan dozlamadan sonra sıvı kısmın bulanıklık değerinin artması da bu sonucu destekler niteliktedir. Seçilen poliakrilamid ve geotekstil malzemenin birlikte çalışma uygunluğunun araştırılması için laboratuvar ölçekte Hızlı Susuzlaştırma Testi (Rapid Dewatering Test, RDT) yapılmıştır. Hali hazırda kullanılan deney seti tez çalışması için mahsus modifiye edilmiştir. Modifiye deney seti bilgisayar yardımıyla düzenli veri alabilecek hale getirilmiş ve böylelikle anlık geotekstilden sızan su miktarı kaydedilmiştir. Aynı zamanda geotekstil malzeme üzerinde oluşan filtre kekinin su muhtevası da ölçülmüştür. Bu veriler ışığında poliakrilamid katkısı yapılarak geotekstil ile susuzlaştırma işleminin performansı incelenmiş ve optimum dozaj belirlenmiştir. Daha sonra üç boyutlu susuzlaştırma deneyi olan yastık tipi geotekstil bohça kullanılarak %10 katı oranında hazırlanan karışımlarda poliakrilamid katkılı ve katkısız olarak hazırlanan karışımlarla Geotekstil Tüp Susuzlaştırma Testi (Geotextile tube Dewatering Test, GDT) yapılmıştır. Geotekstil tüp susuzlaştırma deneyi (GDT) olarak adlandırılan bu deney, saha uygulamalarında kullanılan sistemin düşük hacimli bir modelidir. Poliakrilamid katkılı ve katkısız GDT sonrası oluşan sıvı faz ve filtre kekin bünyesindeki poliakrilamid kalıntısı olup olmadığını analiz etmek amacıyla Fourier-Dönüşüm İnfrared Spektrumu (FTIR) taranmıştır. Daha sonra susuzlaştırma işlemi sonunda geotekstil tüpten sızan sızıntı suyunun çevresel etkisinin incelenmesi için sızıntı suyunun su kalitesi parametreleri analiz edilmiştir. Bunun için, iyon analizlerinde ise Dionex ICS-3000 İyon Kromatografi cihazı, ağır metal ve diğer elementel analizde Perkin Elmer ICP-OES cihazı kullanılmıştır. Analizler doğrultusunda, çıkan suyun kalitesi hem ulusal hem de uluslararası içme suyu standartlarıyla karşılaştırılmıştır. Böylece doğal ortama deşarj edilecek suyun yeraltı suyuna sızma riski taşıması halinde ortaya çıkacak sonuç değerlendirilmiştir. Katkılı ve katkısız yapılan GDT sonunda tüp içerisinde oluşan filtre kekin Taramalı Elektron Mikroskobunda (SEM) farklı büyüklüklerde görüntüsü alınmış ve detaylı elementel analizleri yapılmıştır. GDT sonrası geotekstil tüp içerisinde oluşan filtre kekin mühendislik parametrelerini tespit edebilmek için Haliç dip tarama çamurunda üç eksenli basınç deneyi (UU) yapılmışken, maden atığının granüler olmasından dolayı kesme kutusu deneyi yapılmıştır. Haliç dip tarama çamuru için farklı basınç yüklemeleri altında konsolidasyonu ve permeabilite katsayısının araştırılması için permeabilite ölçümünün de yapılabileceği konsolidasyon aleti kullanılmıştır. Maden atığında yapılan GDT deneyinde iki tüplü farklı bir seçenek çalışılmış ve bu kısımda poliakrilamid kullanılmadan ilk dolumun yapılması ve daha sonra ikinci dolumda poliakrilamid eklenmesinin daha etkili ve ekonomik olduğu anlaşılmıştır. Bu sayede ilk dolumda tüp içerisinde poliakrilamidin olmadığı ham malzeme elde edilmiştir. Bu malzemenin karayolunda dolgu malzemesi uygunluğunun araştırılması için Standart Proktor deneyi ve yaş CBR deneyi yapılmıştır. Yapılan çalışmada, Haliç dip tarama çamuru ve maden atığı için geotekstil tüp ve poliakrilamid kullanılarak susuzlaştırma işleminin ekonomik ve etkili bir yöntem olduğu ortaya konmuştur. Her iki malzeme içinde yapılan filtre deneylerinde elde edilen sonuçların hem Jar deneyi hem de geotekstil tüp susuzlaştırma deneyi sonuçlarıyla ile benzerlik gösterdiği anlaşılmıştır. Haliç dip tarama çamurunun poliakrilamid kullanılmadan yapılan susuzlaştırma işleminde katı oranı %12 iken uygun poliakrilamid kullanılmasıyla katı oranı %54'e yükselmiştir. Filtrasyon verimliliğinin ise %49'dan %90.5'e kadar yükseldiği görülmüştür. Yapılan mühendislik deneyleri ile susuzlaştırma işlemi sonrası oluşan filtre kekinin mühendislik parametreleri belirlenmiştir. Tüp dışına sızan suyun kimyasal analizi yapılmış ve sızıntı suyu içerisindeki ağır metallerin miktarlarında azalma olduğu bulunmuştur. Böylelikle sızıntı suyunun deniz suyu kriterlerini sağladığı belirlenmiştir. Haliç dip tarama çamurunun geoteknik mühendisliği uygulamalarında kullanılabileceği anlaşılmıştır. Aynı şekilde maden atığı için yapılan deneylerde 1.tip susuzlaştırma işlemi yerine 2. tip susuzlaştırma işleminin yapılmasının daha ekonomik ve verimli olduğu anlaşılmıştır. 1.tip geotekstil tüp dolumuna göre geotekstil tüp miktarında yaklaşık %40 oranında tasarruf sağlanırken poliakrilamid kullanımında ise %93 oranında tasarruf sağlanmıştır. 2. tip susuzlaştırma deneyinde poliakrilamid kullanılmadan yapılan susuzlaştırma deneyinde oluşan ham malzeme üzerinde mühendislik parametrelerini belirlemek için deneyler yapılmıştır. Deney sonuçları Karayolları Teknik şartnamesi ile karşılaştırıldığında malzemenin karayollarında dolgu malzemesi olarak kullanılabileceği anlaşılmıştır. Poliakrilamid katkısız ve katkılı yapılan geotekstil susuzlaştırma deneyleri sonucunda oluşan filtre keklerinin kayma mukavemet açılarının değerleri sırasıyla 34 ve 36 olarak bulunmuştur.
Sahaya özel tasarım spektrumlarının belirlenmesinde yerel zemin koşulları ve havza etkisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2021-06-28) Özaslan, Bilal ; İyisan, Recep ; 501142304 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği

Depreme dayanıklı yapılaşmanın ve deprem güvenli yerleşmenin sağlanması, deprem tehlikesinin bölgesel ve yerel ölçeklerde doğru olarak tanımlanması, deprem araştırmalarının hedeflerini oluşturmaktadır. Bir tasarım depreminin olasılıksal ve deterministik yöntemlerle tahmin edilerek binaların karşılaması gereken dinamik etkilerin belirlenmesi sosyal ve ekonomik kayıpların en aza indirilmesi inşaat mühendisliğinde temel yaklaşımdır. Tasarım depreminin tespiti için gerçekleştirilen saha tepkisi araştırmalarında edinilen birikim kuvvetli yer hareketlerini şekillendiren dört farklı ana olgunun etkileri üzerine kurulmuştur. Birincisi, sismik bir dalga, daha rijit tabakalardan daha düşük olanlara bir arayüz boyunca ilerlediğinde ortaya çıkan yer değiştirme büyütmeleridir. İkincisi, mekanik olarak belirli frekanslarda tabakalar arasında gelişen rezonans durumudur. Üçüncüsü, zeminlerin doğrusal olmayan gerilme-şekil değiştirme davranışı ve homojen olmayan anizotropik yapısından kaynaklanan etkilerdir. Sismik dalga yayılımında farklılıklara neden olan tabakalaşma ve topografik süreksizliklerin etkileri ise güncel saha tepkisi araştırmalarına konu olan son olay olarak nitelendirilmektedir. Son araştırma başlığında gerçekleştirilen çalışmalar sayesinde, eğimli tabaka arayüzeylerinin SH dalgalarının yüzeyde oluşturduğu Love yüzey dalgalarını ve P ile SV dalgaların şekillendirdiği Rayleigh dalgalarını dolayasıyla sahadaki zemin büyütmelerini etkilediği, oluşan yüzey dalgalarının daha kuvvetli ve daha uzun sürebilen sarsıntılara neden olduğu anlaşılmıştır. Çalışmanın da içinde yer aldığı son yaklaşımda, özellikle zeminlerin tipik fay kırılmaları veya taşınmış malzemelerle dolu topografik çöküntülerden oluşan alüvyal havzalarda, havza tabanındaki anakayanın veya kaya mostrasının kenar eğiminin sismik dalgalarda neden olduğu etkiler, kırılma, yansıma, öteleme ve odaklama davranışları, sayısal analizler ve sismik saha deneyleriyle incelenmektedir. Yapıların depreme dayanıklı tasarımında dikkate alınacak kuvvetli yer hareketi, tek derece serbestlikli sistemlere ait davranış spektrumları şeklinde deprem tehlikesi haritalarından yerel zemin sınıfına göre doğrudan seçilerek kullanılmaktadır. Ancak deneyimlenen depremler zeminlerin yarı sonsuz uzay kabul edildiği bu çalışmaların gerçekte karşılaşılan düzensiz, daha rijit anakaya mostrası ile sınırlandırılmış, taşınan malzemelerden oluşan daha zayıf zeminle dolu kapalı alanların oluşturduğu ve havza olarak tanımlanan sahalarda gerçekleşen etkileri öngöremediğini ortaya koymuştur. Aktif fay kuşakları üzerinde olan ülkemizde en yoğun yerleşim yerlerinin, değişen boyutlardaki sayısız havza yapısının üzerine kurulmuş olması, havza yapısındaki sahalarda tasarımda dikkate alınacak deprem yer hareketinin Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğinde henüz yer almayan stratigrafi etkilerinin incelendiği sahaya özel iki ve üç boyutlu sayısal analizleri zorunlu hale getirmektedir. Bu çalışmada, dar havza yapısındaki sahalarda süreksizliklerinden kaynaklanan tepki spektrumlarındaki değişim, zeminlerin doğrusal olmayan gerilme-şekil değiştirme özellikleri dikkate alınarak ve değişen anakaya mostrası eğimleriyle kurulan iki boyutlu (2D) modellerde zaman tanım alanında yapılan tepki analizleri ile araştırılmıştır. NEHRP (National Earthquake Hazards Reduction Program) ve TBDY 2018 (Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği) hükümleri ile tanımlanan ZD ve ZE saha sınıflarındaki nispeten zayıf zemin koşulları, farklı seviyelerde seçilen deprem ivme kayıtları altında FLAC3D yazılımında gerçekleştirilen analizlerle Sonlu Farklar yaklaşımı ile incelenmiştir. Kurulan iki (2D) ve bir boyutlu (1D) modellerde yüzeyde tanımlanan çok sayıdaki yapay sismograflarda toplanan kuvvetli yer hareketlerinin spektrumları karşılaştırılarak her bir periyot ve lokasyon için maksimum şiddet faktörleri AGF2D/1D(T, x/L)maks elde edilmiştir. Çalışmada inceleme sahası olarak seçilen ve Kuzey Anadolu Fayı güneybatısında yer alan Gemlik Havzasında detaylı Sismik Dizin ölçümlerinin (Spatial Autocorrelation-SPAC Analizleri kullanılarak) ve sondajlardan oluşan kapsamlı saha araştırmaları yapılmıştır. Sahanın zemin koşullarına dair toplanan bütün bilgiler Coğrafi Bilgi Sistemlerinde (ArcGIS-Pro yazılımnda) işlenerek veri enterpolasyonu yapılmış, anakaya derinliği ve zemin sınıfı haritaları oluşturulmuştur. Böylelikle Gemlik Havzasının Kuzey-Güney ve Doğu-Batı yönündeki 2D modelleri oluşturularak sayısal modellerdeki zemin kesitlerinin sonlu fark şeması tabaka ve anakaya eğimleri ±3° yakınsama ile oluşturulmuştur. Zeminlerde meydana gelen düşük şekil değiştirme değerlerinde kayma modülünün azalım eğrisi ve çevrimsel sönümleme eğrilerinden oluşan histeretik model, yüksek deformasyonlarda ise malzemenin plastik deformasyonlarını hesaplamalara dahil edebilen bünye modellerinin deformasyona bağlı kombinasyonu kullanılmıştır. Sonuçlar, dar havzalarda yüzey hareketlerindeki değişimin sadece yansıma, kırılma ve öteleme davranışından kaynaklanmadığını, aynı zamanda her iki zıt havza kenarından havza merkezine yönelen sismik dalgaların odaklanması ve üst üste binmesi ile orta ve yüksek frekanslarda ortaya çıkan genliklerin tepki spektrumlarını önemli şekilde değiştirdiğini göstermiştir. Çalışma sonucunda Gemlik havzasında sahaya özgü spektral şiddet faktörü katsayıları, AGF2D/1D, her periyot ve sahadaki her konum için 2D ve 1D tepki spektrumları arasındaki oran ile hesaplanmış değişim grafikler halinde sunulmuştur. Şiddet faktörlerinin yakın kenar ve havza merkezinde 1.2-1.8 değerlerine kadar yükseldiği görülmüştür. Sonuç olarak, gerçekleştirilen hipotetik modellerde elde edilen bulgular kenar eğimi değişse dahi, yüzey hareketindeki şiddetlenmelerin dar havzaların saha sınıflarına bağlı olarak belirli bölgelerde belirli değerlerde kümelenme eğiliminde olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca gerçek sahada yapılan araştırmada çıkan sonuçların hipotetik çalışmada çizilen sınırlar içinde kaldığı görülmüş, özellikle dar havza yapısındaki sahalarda şiddet faktörlerinin tasarım spektrumunda belirleyici olduğu anlaşılmıştır.
Sıvılaşma potansiyeli ve sıvılaşmaya bağlı oturmaların nümerik analiz ile incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Öngen, Sarper Doğa ; 776762 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Bilim Dalı

Yerkabuğu içindeki kırılmalar, volkanik faaliyetler ve toprak kaymaları gibi aniden ortaya çıkan titreşimler, deprem dalgaları oluşturarak yer hareketlerine sebep olmaktadır. Depremlere bağlı mühendislik yapılarında oluşabilecek hasarların ve stabilite kayıplarının azaltılarak önüne geçilebilmesi için bölgenin depremselliğinin araştırılması, deprem etkisi altındaki zeminin davranışının ve yapılara olan etkisinin incelenmesi gerekmektedir. Geçmişten günümüze gerçekleşen büyük etkili depremlere bağlı zeminde gerçekleşen sıvılaşmanın yapılar üzerindeki yadsınamaz etkileri görülmüş ve deprem davranışları üzerinde çeşitli araştırmalar yapılmıştır. Bu tez kapsamında sıvılaşma potansiyelinin irdelenmesi ve sıvılaşma neticesinde ortaya çıkabilecek deformasyonlar incelenmiştir. Bu çalışma kapsamında, geoteknik literatürde verilen deprem tanımı, deprem dalgalarının çeşitleri ve özellikleri, deprem şiddeti ve deprem büyüklüğü kavramlarının tanımları, yer hareketi parametreleri için önemli olan mevcut kavramlar, dalga yayılım davranışının tanımı, zeminin dinamik özelliklerinin tanımları ve elde edilmeleri için geoteknik literatürde verilen yaklaşık yöntemler yer almaktadır. Sıvılaşma ana başlığı altında sıvılaşmanın tanımı, sıvılaşma mekanizması için literatürde verilen açıklamalar, sıvılaşma türleri, sıvılaşmaya etki eden faktörler, sıvılaşma analiz yöntemleri, sıvılaşmanın zeminde meydana getirdiği etkiler ile ilgili mevcut bilgiler verilmektedir. Sonlu elemanlar yöntemleri ile birlikte sıvılaşma davranışının modellenmesi için kullanılan Mohr Coulomb (MC), Hardening Soil (HS), küçük şekil değiştirmeler ile pekleşen zemin (HSSmall) ve PM4SAND malzeme modellerinin tanımları, çalışma biçimleri, girdi parametrelerinin çeşitlilikleri de bu çalışma özelinde yer almaktadır. Ek olarak sahaya özel bir sıvılaşma değerlendirmesi sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak PM4SAND zemin modeli ile gerçekleştirilmiş, gerekli tüm doğrulama, modelleme ve geoteknik hesap prosedürleri detaylandırılarak açıklanmıştır. Değişiklik gösterecek girdiler belirlenmiş ve nümerik çalışmalar ile sonuçlarda meydana gelen farklılıklar irdelenmiş ve yorumlanmıştır. Bu tez kapsamında yapılan çalışmalar ve literatürde yer alan incelemeler göz önünde bulundurularak, PM4SAND zemin modelinin birinclil parametrelerinden biri olan büzülme oranı (hp0) doğrulamasının hatalara sebebiyet verebilecek derecede hassas olduğu anlaşılmaktadır. Ek olarak sıvılaşmaya etki eden faktörlerden biri olan yapı yüklerinin değişimi dolayısıyla zeminde kayma direncinde meydana gelen farklılıklar incelenerek özellikle sıkışabilir tabakalar arasında kalan sıvılaşabilir tabakaların sıvılaşma potansiyelinin yapı yükü ve temel boyutu ile önemli ölçüde değiştiği görülmektedir. Üst yapı gerilmesinin etki alanı dışındaki sıvılaşma potansiyeli serbest saha analizleri ile benzerdir. Bu doğrultuda yapı yüklerinin sıvılaşmaya olumlu katkılarının sadece etki alanları çerçevesinde olduğu görülmektedir. Yapılan nümerik analizlerde, zemin modellerinde ara kum bantlarının kullanılması durumunda kum tabakalarının sıvılaşma potansiyelinin daha düşük olduğu fark edilmiştir. Ek olarak gerçekleştirilen dinamik analizler neticesinde deprem sonrası görülen düşey deplasman değerlerinin sıvılaşan kum tabakasının kalınlığı ile doğru orantılı olduğu ve sıvılaşma potansiyelinin artışı ile birlikte yükselebileceği doğrulanmıştır.
Farklı zemin türlerine soketlenen iksa yapılarının geoteknik ve maliyet analizleri

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Özkan, Recep ; Şenol, Aykut ; Bilir Mahçicek, Senem ; 732965 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Bilim Dalı

Dünya üzerinde nüfusun geometrik olarak artışına karşın, inşaat faaliyetinin ana unsuru olan inşaat alanlarının ve hammaddelerin sınırlı kalması, inşaat sektöründe bir arz-talep dengesizliği yaratmaktadır. Piyasada yeni dengenin oluşumu henüz korunamadan yeni dengesizlikler oluşakta ve kaynaklar giderek değerlenen bir hal almaktadır. Bunun yanında hammaddelerin hızla tükenmesi ve inşa faaliyetlerinde kullanılabilir alanların giderek kısıtlı hale gelmesi; inşaat sektörünün tüm paydaşlarını yeni arayışlara yöneltmektedir. Derin kazı yöntemleri; sınırlı taban alanlarının verimli kullanılmasını sağayarak yeni alanlar yaratmakta; giderek artan kaynak ve yer sorununa, artan nüfusa ve yapı ihtiyacına cevap verebilecek nitelikte, yeni çözümler getirmektedir. Derin kazıların yaygınlaşması ile birlikte, derin kazıların stabilitesini sağlayan iksa yöntemleri de gelişmektedir. Bu tür kazıların desteklenmesinde pek çok yöntem ve iksa çeşidi kullanılmasına karşın, kazıklı iksa ve diyafram duvarlar, başlıca iksa sistemleri olarak öne çıkmaktadır. Düşey destek elemanları olarak nitelendirilen fore kazıklı ve diyafram duvarlı iksalar, en yaygın olarak kullanılan öngermeli ankrajlar olmak üzere bir çok yatay destek elemanı tarafından desteklebilmektedir. Bu yatay ve düşey destek elemanları; farklı zemin koşullarında ve farklı geometrilerde tasarlanabilmekte, bu durum da birden fazla güvenli tasarım elde edilmesine imkan vermektedir. Güvenli yapılar tasarlamanın yanında, bu yapıların ekonomik olarak tasarlanmasının da mühendislerin mesleki sorumluluğunda olduğu göz önünde bulundurulursa; geoteknik açıdan uygun olan yapıların maliyetlerinin de ayrıca irdelenmesi gerekmektedir. Her ne kadar bir projenin tasarım ve maliyet aşamalarının birlikte yürütülmesi gerekse de, bu durum kimi zaman göz ardı edilmekte ve tasarım ve maliyet aşamaları ayrı kollardan ilerlemektedir. Bu durum ise, sektörde paydaşlar arasında bir kopukluğa neden olmakta ve bunun kaçınılmaz sonucu olarak verimsizlikleri beraberinde getirmektedir. Bu çalışmada, sektörün bütün paydaşları için bütünsel bir çerçeve ortaya koyulması, çeşitli zemin tabakalarına soketlenen derin kazı iksa sistemlerinin geoteknik açıdan çeşitli alternatiflerin araştırılması ve bu alternatiflerin maliyetlerinin irdelenmesi sonucunda minimum maliyetli tasarımlara ulaşılması amaçlanmıştır. Bu amacın yanında iksa sistemleri üzerinde; soketlendiği zemin koşulları, yeraltı suyu seviyesi, ankraj sıra sayısı, iksa kalınlığı ve tipi gibi pek çok değişkenin etkisinin incelenmesi de çalışmanın hedefleri arasında yer almıştır. Bu doğrultuda; kum zemin tabakası tarafından yanal toprak basıncına maruz kalan ve kum, kil ve kaya olmak üzere üç farklı tabakasına soketlenen fore kazıklı ve diyafram duvarlı iki iksa tipi; yatay ankraj aralıkları farklı olmak üzere 2, 3 ve 4 sıra ankrajlı olarak üç farklı ankraj sırasıyla, 60/65 cm ve 100 cm olarak iki farklı kalınlıkta her bir kombinasyon için ayrı olarak tasarlanmıştır. Ayrıca bu tasarımlar yapılırken; yeraltı su seviyesinin iksa geometrileri ve maliyetleri üzerindeki etkisinin gözlemlenebilmesi amacıyla, -4.00 m ve -15.00 m seviyelerinde bulunan ve sırasıyla sığ ve derin yeraltı su seviyesi koşullarını temsil eden iki ayrı durum da göz önünde bulundurulmuştur. Böylece toplamda 56 iksa projesi tasarlanmıştır. Projeler; geoteknik açıdan irdelendikten sonra, maliyetleri ayrıca hesaplanmıştır. Bu hesaplama yapılırken; piyasa koşullarında oluşan fiyatlar ile bakanlık ve resmi kurumlar tarafından yayınlanan birim fiyatlar kullanılarak iki ayrı maliyet çıkarılmış ve karşılaştırması yapılmıştır. Bu projelerin; aynı zemin durumunda farklı geometrilerde meydana gelen değişikliklerin analizinin yapılmasının ardından, zemin durumları arasında ve YASS farklılaşması sonucunda ortaya çıkan durum için de bir kıyas sunulmuştur. Çalışmadan elde edilen ilk bulgulardan biri; ortaya koyulan tezi destekler biçimde, piyasa fiyatlarının resmi kurum ve bakanlık fiyatlarından daha düşük olduğudur. Derin yeraltı su seviyesi koşullarında piyasa maliyetleri ile bakanlık/kurum fiyatları arasındaki oran 0.84±0.01 olurken, bu oran sığ YASS koşullarında 0.80±0.02 mertebesinde oluşmuştur. Ulaşılan ikinci bulgu ise; YASS'nin iksa sistemi üzerine etkimediği derin (15.00 m) YASS'nin, 4.00 m'de olması ve dolayısıyla iksa sistemi üzerine etkimesi durumunda maliyetler; kil zemin tabakasına soketlendiği durumda 1.80-2.10 katına çıkmakta, kum zemin tabakasına soketlendiği takdirde benzer şekilde 1.70-2.10 katına, kaya zemine soketlendiğinde ise 1.50 katına ulaşmaktadır. Çalışma sonucunda ulaşılan bir diğer sonuç ise; bu çalışma kapsamında, diyafram duvarlı iksaların kazıklı iksa sistemlerinden daha maliyetli olduğudur. Diyafram duvarlar değişen zemin durumlarına göre YASS'nin derinde olduğu durumda, ϕ65 cm çapında fore kazıklardan %54-%71, ϕ100 cm çapında fore kazıklardan ise %83-%99 daha maliyetlidir. YASS sığ (4.00 m) durumda olduğunda ise, maliyet farkları azalmakta, ϕ65 cm kalınlığı için fore kazıklı iksa sistemleri ile diyafram duvarlı sistemler arasındaki maliyet farkı %16-%30 mertebelerine düşmektedir. Aynı YASS'de, iksa kalınlığının 100 cm olması durumunda, aynı kalınlıkta iksalar kıyaslandığında, diyafram duvarların, zemin durumuna göre %42-%56 daha maliyetli olduğu görülmüştür. YASS'nin sığ durumda olması halinde, 65 cm kalınlığında diyafram duvarlar, fore kazıklı iksa sistemlerine en yakın alternatif olmaktadır. Fakat teçhizat durumu ve yerel mühendislik hizmetleri göz ardı edildiğinde, bazı durumlarda değişken olmakla birlikte, çoğunlukla ϕ65 cm çapında fore kazıklar, her iki YASS için de minimum maliyetli tasarım olarak öne çıkmıştır. Son olarak zemin türleri kıyaslandığında, en az maliyetin ve deplasmanların kaya tabakaya soketlenen iksa sistemlerinde olduğu, kil ve kum zemin arasında ise kayda değer bir farklılığın olmadığı sonucuna ulaşılmıştır.
İnce daneli zeminlerde deplasmana bağlı mukavemet kaybının aşırı konsolidasyon oranı ve gerilme seviyesine göre değişimi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022) Saltalı, Oğuzhan ; Hatipoğlu, Mustafa ; 731787 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Bilim Dalı

Dış yükler ve doğal süreçlerin etkisiyle zeminlerin maruz kaldıkları gerilmeler zemin kitlesinde şekil değiştirmelere neden olmaktadır. Zemin ortamında oluşan kayma gerilmeleri ise zeminin kendi direncine ulaştığı ya da aştığı zaman kırılma (göçme) meydana gelmektedir. Kayma mukavemeti ise zeminin dayanabileceği en büyük kayma gerilmesi olarak adlandırılmaktadır. Bu kavram ise stabilite (denge) ve deformasyon problemlerinin çözümü için önem arz etmektedir. Kayma mukavemeti kavramı deformasyon seviyesiyle ilişkilidir. İleri deformasyon seviyelerinde erişilen ve danelerin kesme yüzeyine paralel olarak yönlendiği durumda kalıcı kayma mukavemeti olarak adlandırılan sabit bir mukavemet değeri gözlenmektedir. Erişilen yüksek deformasyonla birlikte daneler arasındaki bağlar kopmakta ya da sıfıra yaklaşmakta dolayısıyla mukavemet danelerin sürtünmesiyle elde edilmektedir. Özellikle kil içeriği yüksek aşırı konsolide zeminlerin hâkim birim olarak yer aldığı şevlerin stabilite analizlerinde kalıcı mukavemet kavramı önemlidir. Laboratuvarda, kullanım olarak yaygın olan ve yüksek deformasyon seviyelerine erişilebilen bir yöntem olan Tekrarlı Kesme Kutusu Deneyi ile kalıcı kayma mukavemeti belirlenebilmektedir. Genel manada, kalıcı kayma mukavemeti mineroloji, kesme hızı ve gerilme seviyesinden etkilenmektedir. Literatürde etkisi çeşitli araştırmalara konu olmuş aşırı konsolidasyon oranı ise kalıcı mukavemeti belirgin bir etkilememekle birlikte pik mukavemeti büyük bir ölçüde etkilemektedir. Bu durumda pik ve kalıcı mukavemet arasında ciddi bir fark söz konusu olmaktadır. Bu çalışma kapsamında farklı kıvam özelliklerine sahip ince daneli zeminler standart bir numune hazırlama metodu kullanılarak belirli aşırı konsolidasyon oranlarında (1, 2, 3, 5, 7 ve 10) hazırlanmıştır. Konsolidasyon aşamasının ardından hedef aşırı konsolidasyon oranlarında hazırlanan numuneler üzerinde 50 kPa, 100 kPa ve 200 kPa gerilme altında Tekrarlı Kesme Kutusu deneyleri yapılmıştır. Numunelerin pik ve kalıcı mukavemetleri arasındaki fark/oran ile sekant açılarının aşırı konsolidasyon oranı ve gerilme seviyesine göre değişimi incelenmiştir. Zeminin kıvam limitleri ile sekant açıları ve mukavemet oranları ilişkilendirilerek pratik olarak kullanılabilecek çeşitli korelasyonlar elde edilmiştir. Sayısal analizlerle regresyon bağıntıları elde edilmiş ve farklı değişkenler arasındaki ilişkiler belirlenmiştir.
Derin vibro kompaksiyon yönteminin enerji tabanlı olarak değerlendirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-01-18) Dinç, Ahmet ; Şenol, Aykut ; 501181312 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği ; Soil Mechanics and Geotechnical Engineering

Hidrolik dolgular genellikle havaalanları, limanlar, endüstriyel tesisler ve yollar gibi büyük altyapı projeleri için arazi oluşturmak veya geri kazanmak için kullanılır. Hidrolik dolgu malzemesinin kalitesi ve yapım yöntemi, nihai durumda oluşturulacak ıslah alanının kalitesi ve mühendislik özellikleri için büyük önem taşımaktadır. Vibro kompaksiyon uygulamalarında, doğru dolgu malzemesinin seçimi ve uygun parametreler kullanılarak yapılan sıkıştırma ile proje kriterleri yeterli biçimde karşılanabilmektedir. Kohezyonsuz (ince dane oranı <%15) zeminlerin mukavemet ve deformasyon parametrelerinin yetersiz kaldığı durumlarda, vibro kompaksiyon yöntemi hem sığ hem de derin temellere uygulanabilen uygun ve ekonomik bir zemin iyileştirme yöntemidir. Bu tez çalışması kapsamında, hidrolik kum dolguların vibro kompaksiyon yöntemi ile iyileştirilmesi ele alınmıştır. Sıvılaşmaya karşı oturma alanı 13.500 m2'yi bulan ve toplam yaklaşık 130.000 m3 gevşek taranmış hidrolik dolgu kumun minimum %65 rölatif sıkılığa kadar vibro kompaksiyon yöntemi ile sıkıştırıldığı bir projeden oluşmaktadır. Araştırmada, vibro kompaksiyon yöntemi ile birim zemin başına harcanan enerji miktarı, koni uç direnci, yerleşim aralığı/alanı, pas (geçiş) sayısı ve vibro kompaksiyon uygulama süresi ile gerçek iyileşme miktarı arasındaki ilişki ele alınmış ve sonuçları sunulmuştur. Geoteknik literatüründeki araştırmalar incelendiğinde, vibro kompaksiyon uygulamalarının enerji tabanlı olarak ele alındığı sınırlı sayıda çalışma olduğu görülmektedir. Bu sebeple, bu çalışmada birim zemin başına verilen enerji miktarı ile gerçek iyileşme miktarı arasındaki ilişkiye odaklanılmıştır. Elde edilen sonuçların tasarım ve kalite kontrol sürecine önemli katkılar sunacağı planlanmıştır. Proje sahasında ilk olarak hidrolik kum dolgunun kendi ağırlığı altında meydana gelen yatay yüklerin taşınabilmesi için kombi-duvar sisteminin ön yüzü teşkil edilmiş, daha sonra hidrolik dolgu kum sahaya yerleştirilmiş ve son aşamada, vibro kompaksiyon uygulaması yapılmıştır. Kullanılan hidrolik dolgu malzemesi, dört bölgede yapılan deniz tabanı tarama çalışması ile temin edilmiş ve boru hatları vasıtasıyla dolgu sahasına yerleştirilmiştir. Sahada kullanılan dolgu malzeme kalitesinin değerlendirilmesi için çeşitli laboratuvar ve saha deneyleri yapılmış ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Vibro kompaksiyon uygulama parametrelerini belirlenmesi amacıyla tam ölçekli parametre deneyleri gerçekleştirilmiştir. Toplamda 7 bölgede gerçekleştirilen deneylerde, 1. ve 2. deney alanlarında vibro kompaksiyon uygulaması farklı yerleşim aralığı kullanılarak tek pas (geçiş) ile, 3., 4., 5., 6. ve 7. deney alanlarında vibro kompaksiyon uygulaması farklı yerleşim aralıkları kullanılarak çift pas (geçiş) ile gerçekleştirilmiştir. TA-1 ve TA-2'de tek pas ile gerçekleştirilen vibro kompaksiyon uygulaması, hedeflenen koni uç direnci ve rölatif sıkılık kriterini sağlayamamıştır. Çift pas prosedürü kullanılarak yapılan uygulamaların tamamı hedef koni uç direnci ve rölatif sıkılık kriterlerini sağlamış ve koni uç direncinde ortalama %65 ile %268 arasında artış elde edilmiştir. Tüm deney alanlarında, vibro kompaksiyon uygulamasından önce ve sonra toplam 16 adet CPT yapılmıştır Plaxis 2D sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak, vibro kompaksiyon uygulamasından sonra hidrolik dolgu tabakasında, 60 kPa yük altında maksim.um 2.5 mm oturma hesaplanmıştır. İyileştirmeden sonra, dolgu sahasındaki en kritik kesitin sonlu elemanlar modeli kurularak analizi yapılmıştır. Kombi duvar sisteminde oluşacak maksimum yatay deplasman 4.97 mm olarak hesaplanmıştır. Sistemin toptan göçmeye karşı güvenlik sayısı 3.05 olarak hesaplanmıştır. Vibro kompaksiyon uygulamasından önce ve sonra yapılan CPT sonuçları kullanılarak, hidrolik dolgu kumun sıvılaşma potansiyeli araştırılmıştır. İyileştirmeden önce, 3.50 m ile 8.50 m arasındaki derinlikte sıvılaşmaya karşı güvenlik sayısının 1.0'in altında olduğu tespit edilmiştir. Vibro kompaksiyon uygulamasından sonra, tüm derinlik boyunca sıvılaşmaya karşı güvenlik sayısı, 1.0'in üzerinde elde edilmiştir.
A new approach in studying the engineering behavior and mechanical properties of artificial bonded soils in the laboratory

(Graduate School, 2022-01-31) Ricardo, Richard Vall Ngangu ; Lav, Musaffa Ayşen ; 501142303 ; Soils Mechanics and Geotechnical Engineering

The construction of structures on structured soils or the exploitation of such materials for construction purposes, such as in road pavement projects, has gained more importance with time. In some parts of the world, their study has become a necessity. Such soils, like residual soils, are widely encountered in tropical and subtropical regions. Even though their names may vary according to local culture or their morphology, they have all in common the bond structures. This property is a key parameter of those soils. However, to better study their behavior, the use of the artificial bonded sample in the laboratory has been adopted, offering an effective simulation. In the present study, the behavior of residual soil-like has been investigated under undrained conditions in triaxial equipment by using a large number of artificial samples made in the laboratory. The artificial bonded and unbonded samples were made from a mixture of sand, kaolin, and water. A thermal process was applied for the bonded specimens, whereas the unbonded samples were not fired. A preliminary investigation was carried out on four different particle size distribution curves. In those gradation curves, the dry ratio of kaolin/sand, and the kaolin particle size distribution paths, were kept the same, only the sand grain size distribution was varied. The study was conducted on the chosen best-fitted gradation curve of sand-kaolin. Besides the triaxial tests, direct shear box apparatus was also used, for comparative purposes. For every type of the tested material, three different initial effective confining pressures or normal stresses were applied. Throughout this process, five different bonding levels were used. Several properties of such soils were examined, among them: the stress-strains, the pore water pressure evolution, the stress ratio, other strength parameters, and so on. The equivalent artificial bonded specimens, but in an unbonded state, were used to gain a better understanding of their mechanical characteristics. A novel approach was investigated and established, based on a new parameter called bonding index (B_i). This parameter was set from the bounding surface, which is one of the most important features of bonded soils studied under triaxial tests. The proposed method was evaluated as an effective and practical one. The strength parameters of the bonded soils such as the cohesion intercept, the angle of internal friction, the peak strength, and the stress ratio, were found to be straightly related to B_i. The latter asserted well the enhancement of bonding. Furthermore, B_i would be used to define the confining stress level, from which a B_i close to zero value implies the highest stress level for the artificial bonded soils. However, independent of the stress level, all unbonded soils display a B_i equal to zero value. The coupled effect of B_i and the confining pressure was grouped in three main stages. The first stage, at lower confining stresses, where a remarkable high value of B_i is recorded. The second stage is a step of moderate stress and, the third stage, as where the smallest B_i value was observed. Every stage was associated with a particular behavior of those soils according to the bonding level in presence. It is worth pointing out that a soil sample of higher B_i was found to be less ductile. The suggested method was observed to be an appropriate alternative means for the geotechnical evaluation and analysis of the behavior of structured soil materials. Comparison from the results of both CIU tests and DST revealed a good agreement for weakly and unbonded samples, particularly for strength parameters, the cohesion intercept, and the angle of internal friction. However, for highly bonded materials important divergence was observed, with an overestimation from the DST results. A study of the debonding process was carried out through a new approach. This method was constructed from the deviatoric stress increment (∆q) against the axial strain (ε_a) curves, drawn in a natural scale. Six important features, points, were found to be typical of bonded soils, while only two of them were observed for unbonded samples. The first yield was identified at the initial point, after which the slope of ∆q decreased significantly coupled with the maximum pore water pressure increment 〖d∆u〗_max. This point revealed the debonding process starting point. The second point is at 〖∆q〗_max, at the second yield, a point of major loss of strength. The third and fourth points were at d∆u=0 and ∆q=0 (q_max), respectively; while the fifth point was identified as where 〖∆q〗_min. The last point was at the critical state or the equivalent state. Every point represented a particular behavior state of bonded soils. Throughout the study, it was observed that confining pressure influences considerably the response of bonded soils. For example, the aforementioned six features, specific to bonded soils, were found to be reduced to only two points, particularly for weakly and moderately bonded materials, with the increase of σ_3 from 30 kPa to 700 kPa. Furthermore, a bigger value of the bonding index was achieved at lower confining stress. Therefore, it is recommended, for a better understanding of the behavior of the bonded soil materials, to conduct such investigations at lower initial effective stress, especially for the analysis of the debonding process.
Tarihi yapıların yer aldığı Bursa ili hanlar bölgesi için bir sismik tehlike analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-02-10) Balota, İrem ; İyisan, Recep ; 501191306 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği

Bursa ili tarihi yapıların yer aldığı Hanlar Bölgesi'nin sismik tehlikesi değerlendirilmiş, bölgeye ait elastik ivme spektrumları ile deprem yüklerinin hesaplanılarak depremden kaynaklanan yapı hasarlarının azaltılması amaçlanmıştır. Yapılan bu çalışma Bursa ili Hanlar Bölgesi için olasılıksal sismik tehlike analizi ve sahaya özel zemin davranış analizlerini kapsamaktadır. Yapılan analizlerde 50 yılda aşılma olasılığının %10 (tekrarlanma periyotu 475 yıl) olan DD-2 deprem yer hareketi ve %5 sönüm oranına göre analiz yapılmıştır. Bursa ilinde yer alan Ulu Camii merkez kabul edilerek 100 km yarıçaplı dairesel bir alanda meydana gelmiş deprem kayıtları (4.0≤M) dikkate alınmıştır. İnceleme bölgesi için yapılan olasılıksal sismik tehlike analizleri R-CRISIS v18.4.2 yazılımı kullanılmıştır. Bölgeye uygun olan Campbell-Bozorgnia 2008 NGA (CB2008) ve Chiou and Youngs 2008 NGA (CY2008) yer hareketi azalım ilişkileri kullanılmıştır. TBDY 2018'e göre inceleme alanıyla benzer özelliklerde ve tasarım spektrumuna yakın değerlerde 11 adet deprem kaydı PEER NGA Veri Bankası web sayfası aracılığıyla yapılmıştır. Zaman tanım alanında basit ölçeklendirme yöntemi ile ölçeklendirilmiştir. Sahaya özel zemin davranış analizi 11 adet deprem kaydı kullanılarak DeepSoil v7 yazılımı ile gerçekleştirilmiştir. Bu analiz ile yerel zemin koşullarının zemin büyütmesine etkisi incelenmiş olup her bir spektral periyot değeri için zemin büyütmesi oranları belirlenmiştir.
Derin zemin karıştırma kolonlarının yol dolgusu altındaki kohezyonlu ve kohezyonsuz zeminlerin düşey deplasmanı üzerindeki etkisinin incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-27) Alan, Esma ; Balkaya, Müge ; 501171318 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği

Derin zemin karıştırma yönteminde zayıf dayanımlı zeminler bağlayıcı özellik gösteren malzemeler ile mekanik olarak karıştırılarak mühendislik özellikleri iyileştirilir. İyileştirilmiş zeminlerin iyileştirilmemiş zemine oranla dayanımları daha yüksek, geçirgenlikleri daha düşük ve yük altında sıkışabilirlikleri daha azdır. Bu durum düşük dayanımlı zeminleri daha ideal bir temel zemini yapmaktadır. Derin zemin karıştırma yöntemi bağlayıcı malzeme türüne (çimento, kireç, uçucu kül gibi) veya karıştırma yöntemine (kuru/ıslak, döner/jet tabanlı, burgu tabanlı veya bıçak tabanlı) göre sınıflandırılırlar. Çok sert veya sıkı olmayan ve içinde kaya parçaları gibi engellerin olmadığı her türlü zemine uygulanabilirler. Günümüzde kullanımı yaygınlaşan bu yöntem kara veya deniz ortamında yapılan çalışmalarda kullanılabilmektedir. Karayolu ve demiryolu dolguları, bina ve fabrika temelleri, beton blok tipi deniz kaplamaları, iskeleler, tank, silo, dayanma duvarı temelleri uygulama alanlarından bazılarıdır. Bu çalışma kapsamında Fulambarkar ve diğ. (2021) tarafından yapılan çalışmada kullanılan zemin parametreleri ve hesap modeli kullanılarak analiz modeli doğrulanmıştır. Doğrulanan model üzerinde, DZK kolonları olmadan yukuşak kil ve siltli gevşek kum zemin üzerine yapılan yol dolgusu altında oluşan düşey deplasman değeri sayısal analizler ile hesaplanmıştır. Daha sonra iyileştirme alan oranı (ar) %35'te sabit tutulurken D=65cm için s=0.97m, D=80cm için s=1.20m ve D=100cm için s=1.50m durumlarına göre analizler yapılmış ve düşey deplasman değeri üzerindeki etkileri incelenmiştir. İkinci durumda D=80cm ve s=1.20m için yani iyileştirme alan oranı %35 iken kolon boyu (L) 7.0m, 9.0m, 10.0m ve 10.5m değerleri için analizler yapılmış olup kolonun zayıf dayanımlı zemin içinde kaldıkça kolon boyunun oturma değeri üzerindeki etkisi ve sıkı kum birime girmesi durumunda oturma değeri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Son olarak D=80cm ve kolon boyu 9.0m'de sabit tutularak ar=%15, ar=%35, ar=%45 ve ar=%78.5 değerleri için analizler yapılmış ve oturma değeri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Tüm analiz sonuçları göz önüne alındığında DZK kolonlarının düşey deplasman üzerindeki iyileştirme etkisi yumuşak kil zeminde siltli gevşek kum zemine oranla daha yüksektir. Alan oranı sabit tutulduğunda düşey deplasmandaki en büyük azalma siltli gevşek kum zeminde yumuşak kil zemine kıyasla daha büyük çaptaki kolonlar ile sağlanabilmiştir. Her iki zemin türünde de zayıf dayanımlı zemin içinde kalındığı sürece kolon boyu arttıkça düşey deplasman değeri azalmıştır. Zayıf zemin tamamen iyileştikten sonra nispeten daha sağlam zemine kolon boyunun uzatılması düşey deplasman değerini fazla etkilememektedir. Siltli gevşek kum zeminde her ne kadar iyileştirme alan oranı arttıkça düşey deplasman azalsa da, yumuşak kil zeminde iyileştirme alan oranı %35 değerinde düşey deplasman değerindeki azalma maksimum değeri bulmuş ve bu değerden sonra iyileştirme alan oranının artırılması düşey deplasmanı kayda değer şekilde etkilememiştir.
Derin kazılarda duvar ve zemin deplasmanlarına etki eden faktörler

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-06-27) Kahraman, Merve ; Lav, Musaffa Ayşen ; 501181306 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği

Derin kazılar ve derin kazı destek sistemleri geoteknik mühendisliğinin en önemli araştırma konularından biridir. Derin kazı inşaatı sırasında kazının göçmesini ve komşu yapılarda kazıdan kaynaklı oluşabilecek hasarı önlemek için derin kazı destek sistemleri kullanılmaktadır. Düşey ve yatay olarak oluşturulabilen destek sistemleri, geçici veya kalıcı olarak inşa edilebilirler. Kazı destek sistemlerinin analizi ve tasarımında duvar deplasmanlarının ve duvar arkası zemin oturmasının doğru tahminleri önemli tasarım kriterleridir. Bu nedenle, zeminin kazıya hareketini doğru bir şekilde ele almak ve zemin hareketinin büyüklüğünü ve modelini tahmin etmek için analiz ve parametrik çalışma önemlidir. Duvar deplasmanlarının ve duvar arkası zemin oturmalarının izin verilen sınırlar içinde kalması sağlanarak tasarım yapılmalıdır. Bu tez kapsamında, derin kazı destek sistemlerini etkilediği düşünülen bazı parametreler PLAXIS 2D sonlu elemanlar programı kullanılarak parametrik olarak incelenmiştir. Bu tezde katı kil zeminle yapılan parametrik çalışmaların bir kısmı, daha önceden aynı sistem kullanılarak sıkı kum ile yapılan sonuçlarla karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Karşılaştırmalı grafiklerde, farklı öngerme kuvvetlerinin, farklı kazık çaplarının maksimum duvar deplasmanı ve maksimum duvar arkası zemin oturmasına etkisi her soket boyu için ayrı ayrı ele alınmıştır. Ayrıca kazık boyunca ve duvar arkası mesafe boyunca öngerme kuvvetinin, kazık çapının, m değerinin, aşırı konsolidasyon oranının, sürşarjın ve ankraj eğiminin duvar deplasmanları ve duvar arkasındaki zemin oturmasına etkisi incelenmiştir. Bu tezin ilk bölümünde, derin kazıların kullanımına duyulan ihtiyaç ve derin kazıların desteklenmesinin önemine değinilmiş ayrıca bu tezin kapsamından bahsedilmiştir. İkinci bölümde, derin kazı destek sistemleri olan yatay ve düşey destek sistemleri hakkında bilgiler verilmiştir. Tez çalışmasında kullanılan kazıklı duvarlar ve öngermeli zemin ankrajlarına daha detaylı yer verilmiştir. Kazık türleri ve kazıklı duvar yapım yönteminden bahsedilmiştir. Öngermeli ankrajların sınıflandırılması, malzemeleri ve ankrajların tasarım esaslarından detaylı olarak bahsedilmektedir. Üçüncü bölümde, destek sistemlerine etki eden yanal toprak basınçları detaylı bir şekilde anlatılmaktadır. Yanal toprak basınçları ile ilgili olan başlıca teorilere ek olarak çok sıralı destekli sistemlerde ön tasarım hesapları için geliştirilen çeşitli toprak basıncı dağımlarına da yer verilmiştir. Dördüncü bölümde, duvar deplasmanları ve duvar arkası zemin oturmalarının nasıl oluştuğu, derin kazı destek sistemlerinin tasarım ve analiz yaklaşımları, deplasman ve oturmaların hesaplanmasında önerilen metotlar ve önceki çalışmalardan bahsedilmiştir. Beşinci bölümde sonlu elemanlar yöntemi hakkında bilgi verilerek Plaxis 2D sonlu elemanlar programı tanıtılmıştır. Ayrıca zemin bünye modellerinden Mohr-coulomb, Hardening soil ve Hardening soil small strain modellerinden bahsedilmiştir. Altıncı bölümde ise analizlerde kullanılan sistemin özelliklerinden bahsedilmektedir. Seçilen sistemde stabilite tahkiklerinin yapımı anlatılmaktadır. Sistemde kullanılan zemin parametrelerinin literatürdeki kaynaklardan nasıl seçildiği anlatılıp ayrıca analizlerde kullanılmak üzere hesaplanan ankraj ve kazık parametreleri belirlenmiştir. Yedinci bölümde parametrik çalışma kapsamında incelenen faktörlerin analiz sonuçları tablolarda gösterilmektedir. Ayrıca duvar deplasmanları ve duvar arkası zemin oturmaları ayrı ayrı grafıkler halinde verilmektedir. Tezin son bölümünde ise tez kapsamında yapılan çalışmalar ve elde edilen sonuçlar özetlenmiştir. Katı kilde yapılan analizler sıkı kum ile karşılaştırıldığında, katı kilde duvar deplasmanlarının sıkı kuma göre daha fazla olduğu bulunmuştur. Duvar arkası zemin oturmaları ise iki zeminde birbirine yakın ve küçük mertebelerde çıkmıştır. Her iki zemin tipinde de kazık çapının artması deplasman ve oturmaları her zaman azaltmamaktadır. Bu durum, farklı öngerme kuvvetleri, farklı kazık çaplarına göre her soket boyu için bu tezde araştırılmaktadır. Deplasman ve oturmalara etki eden ve bu tezde araştırılan bazı parametreler literatürdeki sınırlı kaynaklarla uyumlu sonuçlar vermiştir.
Equivalent linear and nonlinear site response analysis, study case for banda aceh, indonesia

(Graduate School, 2022-08-18) Fitri, Amelia ; Lav, Musaffa Ayşen ; 501161321 ; Soil Mechanics and Geotechnical Engineering

Earthquake is one of the most devastating natural hazards faced by various countries around the world. Indonesia has a reputation for being one of the world's most seismically active countries. Indonesia is the world's fourth most populous country, with a population of around 270 million people. Indonesia also has more earthquakes than the majority of other nations on earth. Indonesia is surrounded by over 18,000 km long of major tectonic plate boundaries. This is attributed to its geographical location, which is surrounded by three major active tectonic plates: Eurasian, Indo-Australian, and Philippine plates. Banda Aceh, a city located in the west part of Indonesia, that have experienced the most devastating earthquake in Indonesia. Banda Aceh geographically is located on 05º30′ – 05º35′ N and 95º30′ – 99º16′ E. At least there are 1,271 earthquakes occurred from 1907-2020 with a magnitude > 5 Mw happened around Banda Aceh area. The earthquakes of December 26, 2004 (Mw 9.1) and March 28, 2005 (Mw 8.7) are the two largest subduction earthquakes that have ever been recorded happened in the country. For such an area, better knowledge of seismic ground response is needed to design earthquake-resistant, sustainable, and cost-effective infrastructures. Both deterministic and probabilistic seismic hazard analyses can be used to objectively assess the seismicity of a particular location. These days, probabilistic seismic hazard analysis is commonly used since it carefully considers uncertainties such as the earthquake's location, time of occurrence, and magnitude. Probabilistic seismic hazard analysis has been used to assess the seismicity of Banda Aceh city. For this purpose, the earthquake catalog of the region was prepared by using the instrumental period data of Badan Meteorologi Klimatologi dan Geofisika (BMKG), Engdahl van der hilst and Bulland (EHB) Bulletin, and United States Geological Survey (USGS). All earthquake magnitudes in the earthquake catalog were converted to the same type of earthquake magnitudes using empirical formulas and the entire earthquake catalog was made homogeneous. Foreshock and aftershock are removed using a Z-Map with the criteria Gardner and Knopoff (1974), the software is also used to calculate b-value and rate recurrence mainshock. The subduction zone and shallow crustal are the seismic source models used. The seismotectonic conditions, local geology, and spatial data are used for basis of the characterization model. Seismic source and shallow earthquake data were modeled after ISC focal mechanism. Meanwhile, for the area that is not incorporated with the focal mechanism, the normal-slip mechanism is assumed to weight at 0.2, the reverse-slip mechanism at 0.4, and the strike-slip mechanism at 0.4. Because there are no specific attenuation functions for Indonesia region, attenuation function derived for other regions and worldwide was used. A computer software called EZ-Frisk used to perform the seismic hazard on Banda Aceh. PGA and SA in the period spectra 0.2 and 1 second was obtained. PSHA was carried out on the layer of bedrock with Vs30 at 750 m/s. Grid for a 50 km of the fault zone was set to be 0.1o x 0.1o and for 0.5o x 0.5o for the zone outside from the fault zone. The seismic acceleration from each grid was mapped using ArcGIS 9.3 software. The result obtained from the study was a seismic hazard map for Banda Aceh with the 2475 year return period. Based on the results in the form of hazard maps by the tremor in the bedrocks, the value of PGA in Banda Aceh and northern Sumatra ranged from 0.15 to 1.3g, SA 0.2 seconds value ranges from 0.35 to 2.8 g and SA 1 second ranging from 0.3 to 1.3g with the dominant source of the earthquake in the region is the megathrust fault and Sumatra-Andaman fault. This thesis focuses on understanding a phenomenon better known as site or ground response in which soil layers alter the amplitude, frequency content, and duration of earthquake-induced ground motion. Site Response Analysis is one of the most critical steps in geotechnical earthquake engineering. The amplification of seismic waves due to the geological structure of a particular site has been found to be an important topic for many researchers and civil engineers. The degree of the amplification caused by site conditions depends on the dynamic characteristics of the soil, the characteristics of the base rock motions, the impedance contrast between the soil profile and the base rock and the depth of semi-infinite half space. The objective of this research is to compare one-dimensional Equivalent Linear (EQL) and Nonlinear (NL) ground response analysis on some selected sites in the Banda Aceh region using Deepsoil software. Soil profile as several representatives from the region was selected and idealized. Due to the lack of shear wave velocity data, Vs profile was obtained from correlation. The earthquake time history used for this study was 2004 Sumatra-Andaman earthquake. Because the limited digitalized and recorded earthquake acceleration data, earthquake input motion used in this study was taken from simulated one produced by Sørensen et al in 2007. For equivalent linear analysis, the solution type selected is frequency domain. General Quadratic/Hyperbolic Model (GQ/H) model was used. Non-masing hysteretic loading was selected. For nonlinear analysis, the solution type selected is time domain. General Quadratic/Hyperbolic Model (GQ/H) model was used. Masing hysteretic loading was selected. Maximum strain values from Equivalent Linear (EL) and Nonlinear (NL) analyses showed only a few insignificant diffrences. However, the response spectra from the EL analyses are higher than those of the NL analyses, especially in soft soil. The site response analysis results reveal that the Banda Aceh soil profiles have a tendency to amplify the earthquake motions. In site response analysis studies, another issue that is as important as the effects of soils on the propagation of earthquake waves is the evaluation of the liquefaction potential of the soil under dynamic loadings. It is stated that the soil deposits with clay content may be evaluated as non-liquefiable. For this study, liquefaction analysis was conducted solely to saturated sand layers. For this study, the simplified method that compares CRR (Cyclic Resistance Ratio) which is the resistance of a soil layer against liquefaction to CSR (Cyclic Stress Ratio) was used to determine the factor of safety (FS) of the given soil. The formulas and table used were based on the method proposed by Idriss and Boulanger (2014). From the liquefaction analysis, the soil profile SPT-1 and SPT-2 are susceptible to liquefaction and SPT-3 sand layer was not liquefied.
Farklı rijitliklere sahip zeminlerde yapı-tünel etkileşimi sonucu tünel tesirlerinin ve yüzey oturmalarının tahmini

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-11-07) Culha, Çiğdem ; Bayat, Esra Ece ; 501181303 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği

Gelişmiş ve gelişmekte olan kentlerde yüzeyde var olan mevcut yapılaşma, ulaşım sorunlarını da beraberinde getirmektedir. Taşıma sorununu hafifletebilen yeraltı yapıları, özellikle metrolar, kalabalık şehirlerde kent yaşamını olumsuz etkileyen trafik problemini azaltabildiği için oldukça önemlidir. Yapılan tüneller, yüzeyde var olan yapılarla çoğu zaman etkileşim içerisinde olabilmektedir. Bu durum yüzeye yakın yapılarda ve zayıf zeminlerde oldukça önem kazanmaktadır. Tünel ekseninin geçtiği güzergâh boyunca, tünel etki alanında kalan her yapı için tünel kapasite ve bina oturma analizleri yapılmaktadır. Taşıma kapasitesi yetersiz olan, tünelden kaynaklı oturmaları sönümleyemeyecek yapılar yapılan analizler sonucu tünel kazısı sırasında yapılardan alınan oturma değerlerine göre boşaltılabilmektedir. Bu oturmalar ve yapı-tünel etkileşimi; tünel çapı, tünel derinliği, tünel yapım yöntemi, zemin tipi, sütun mesafesi, mevcutsa ikinci tünel konumu, kazı derinliği gibi faktörlerden etkilenebilir. Daha kritik durum ise, tünel kazısından kaynaklanan yer değiştirme sebebiyle yapılar göçme durumuna geçebilir. Bu sebepler neticesinde, tünel kazısı öncesinde yapılan tünel-yapı etkileşim hesapları oldukça önem kazanmıştır. Zemin durumu, yüzeydeki yapı durumu, yeraltı su seviyesi, zemindeki boşluk oranı, karstik boşluk olasılığı gibi durumlar dikkate alınarak ön analizler analitik hesaplara dayanarak yapılır. Bu ön çalışmalarda, yerinde yapılan jeolojik ve jeofizik çalışmalardan faydalanılır. Zemin veya kaya kütlesinin kazıldıktan sonra desteksiz kalabilme süresine göre, tünel açma yöntemi kabaca belirlenir. Ülkemizde aç kapa yöntemlerle birlikte NATM ve TBM metotları kullanılarak tünel kazıları gerçekleştirilir. Bu tez kapsamında NATM tipi, parçalı kazı metodu kullanılarak kazılan peron tipi tünel incelenmiştir. Analizler Plaxis 2D program yardımı ile yürütülmüştür. Plaxis 2D programı tünel çözümlerinde hem Türkiye hem de dünyada sıklıkla kullanılmaktadır. Tez kapsamında Plaxis 2D programı ile elde edilen tünel kesit tesirleri, Möller ve Vermeer, 2005 ile COB-L500, 2000'de önerilen formüllerle elde edilen kesit tesirleri kıyaslanmıştır. Plaxis programının tünel kazı problemlerinde kullanılabilirliği üzerinde durulmuştur. Farklı rijitliklere sahip zeminlerde kazılan tünelde, zemin rijitliğinin yüzey oturması ve tünel kaplaması üzerindeki etkisini görebilmek için 50 MPa, 75 MPa, 100 MPa ve 200 MPa Elastisite modüllerine sahip birimlerde tünel kazıları yapılmıştır. Bu analizlerde, mevcut yapı altında peron tüneli kazısı yapılması durumu irdelenmiştir. Rijitlik artışına bağlı olarak, yüzey oturmalarında ve tünel tesirlerinde azalma görülmüştür. Örtü kalınlığı 10m, 20m ve 30m olacak şekilde, farklı derinliklerde analizler tamamlanmıştır. Tünel derinliğine bağlı, tünel kaplaması üzerindeki tesirler, yüzeydeki yapı ile mesafesine ve yapı temel tipine bağlıdır. Tünel derinliği arttıkça yüzeydeki oturmalar yapı yükü ve temel sisteminden daha az etkilenmektedir. Yüzeydeki yapının temel sisteminin tünel kazısı üzerindeki etkisini görebilmek için; yüzeyde yapı olma durumu, yapının 75kPa, 150 kPa ve 225 kPa yüzey gerilmesi altında; yapı temelinin ise yüzeysel ve kazıklı olması durumları için analizler yapılmıştır. Kazıklı temelli yapılarda, kazıklar, tünel kazısı etrafında oluşan plastik zona daha fazla dâhil olduğu için, tünel kazısından daha fazla etkilenmektedir. Temel ile kazıkların birbirine bağlı olduğu durumlarda, bu etki göz önüne alınmalıdır. Analiz sonuçlarına bağlı olarak, serbest yüzey durumunda, tünel geçici kaplaması üzerindeki moment ile zemim elastisite modülü arasında bir bağıntı elde edilmiştir. Yüzeyde yapı olduğu durumda tünel kazılması hem tünel kapasitesi hem de yapı stabilitesi açısından önemlidir. Yüzeyde yüzeysel veya derin temelli yapı olması dahi tünel deformasyonu dolasıyla tünel etrafında oluşan momente etki eder. Yüzeyde 75kPa bina olması durumunda yüzeysel temel ile derin temel olması durumunun tünel üzerindeki etkisi, sıkı kumda %7, çok sıkı çakıllı kumda %13, ayrışmış kayada %21'dir.Bu fark aynı zeminde derine gittikçe azalmaktadır. Yani tünel yüzeyden uzaklaştıkça temel sisteminin etkisi tünel üzerinde daha az hissedilmektedir. Aynı derinlikte, zemin elasitiste modülü arttıkça temel sistemlerini değiştirmenin, tünel etrafındaki moment değerleri arasındaki farkın azaldığı görülmüştür.
Burdur ilinin yerel zemin koşullarının deprem davranışına etkisi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-12-08) Alpyürür, Mehmet ; Lav, Musaffa Ayşen ; 501162302 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği

Dünyanın farklı bölgelerinde ve farklı zamanlarda birçok afet meydana gelmektedir. Bu afetlerin başında ise deprem gelmektedir. Artan nüfusa ve kentleşmeye bağlı olarak, gelişmekte olan ülkelerdeki kentlerde yığılan nüfus, plansız yerleşim alanlarında yüksek deprem riski ile karşı karşıya kalmaktadır. Depremler ve sonrasında meydana gelen felaketler neticesinde bu tür alanlarda çok ciddi sosyo-ekonomik ve çevresel hasarlar meydana gelmektedir. Bu felaketlerin boyutu, kapsamlı ve etkili bir afet ve acil durum yönetimi ihtiyacını belirginleştirmiştir. Bu bağlamda, Çok Kriterli Karar Analizleri (ÇKKA) ve Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) kullanılarak gerçekleştirilen mikrobölgeleme çalışmaları güvenilir imar stratejilerinin geliştirilmesinde ve sismik tehlikenin azaltılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Fethiye-Burdur Fay Zonu'nda bulunan Burdur fayı ürettiği depremler ile önemli can ve mal kayıplarına neden olmuş aktif bir faydır. Aletsel dönem etkinliklerinden, bölgede ağır hasarlara ve çok sayıda can kayıplarına neden olan 3 Ekim 1914 (M_w=7.1) ve 12 Mayıs 1971 (M_w:6.2) Burdur depremleri, Burdur fayının ürettiği en önemli depremlerdir. Burdur yerleşim alanı Fethiye-Burdur fay zonu üzerinde, Burdur Gölü'nün yanında kurulmuştur ve büyük bir bölümü gevşek alüvyon zemin üzerinde yer almaktadır. Bu çalışma kapsamında elde edilen verilere göre, çalışma alanının kayma dalgası hızına dayalı olarak TBDY (2018) zemin sınıflandırması ZD ve ZC sınıfları ile sonuçlanmıştır. Çalışma alanının çoğunluğunun ZD sınıfı zemin olduğu belirlenmiştir. Gevşek alüvyon zeminlerin deprem esnasında meydana getirdiği en başta zemin büyütmeleri, sıvılaşma gibi olumsuz durumlar bilinmektedir. Zeminin deprem açısından davranışını olumsuz etkileyen bu duruma, bölgenin tektonik durumu da eklendiğinde, Burdur yerleşim alanı için sismik risk artmaktadır. Bu çalışmada, Burdur kent merkezinin yerel zemin koşullarının ve sismik tehlike durumunun ayrıntılı şekilde ortaya konması ve zeminlerin deprem davranışının belirlenmesi amaçlanmıştır. Ayrıca sıvılaşma durumunun belirlenmesi, sıvılaşma sonrası etkilerin araştırılması, mikrobölgeleme haritalarının hazırlanması ve böylece Burdur kent merkezi için depreme karşı güvenilir imar stratejilerinin geliştirilmesine katkı sunulması çalışmanın nihai amacıdır. Kentin yerel zemin koşulları ve yüksek deprem potansiyeli göz önüne alındığında karşılaşılan riskin azaltılmasında, bu çalışma ve neticesinde elde edilen sonuçlar, şehir planlamacıları ve farklı çevrelerden insanlara yol gösterici niteliktedir. Bu amaçla Burdur yerleşim alanı da içine alan Güneybatı Türkiye bölgesinin detaylı bir şekilde olasılıksal sismik tehlike analizleri (PSHA) gerçekleştirilmiştir. Yapılan PSHA çalışmasında R-CRISIS (V 20.0) yazılımı kullanılmıştır. SHARE Avrupa Deprem Kataloğu'ndan elde edilen tarihsel dönem deprem verileri ile Boğaziçi Üniversitesi, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü'nden elde edilen aletsel dönem depremleri birlikte kullanılarak yeni bir homojen deprem kataloğu hazırlanmıştır. Katalogların bütünlük analizi yapılmış ve deprem veri tabanından ön ve artçı olaylar ayıklanmıştır. Bölgesel ve sismolojik özelliklerine göre GB Türkiye'yi etkileyebilecek 15 kabuksal sismik alan kaynağı tespit edilmiştir. 15 sismik kaynağın Gutenberg – Richter b değeri ve ortalama sismik aktivite hızının (λ) hesaplanması için Kijko-Smit tarafından geliştirilen genelleştirilmiş Aki-Utsu yöntemi kullanılmıştır. Sismik kaynakların maksimum deprem büyüklüğü (M_maks), GB Türkiye için belirlenen fay kırılma karakteri kullanılarak ve istatistiksel bir yöntem olan Kijko- Sellevoll (1989) yöntemi kullanılarak iki farklı yöntemle hesaplanmıştır. Burdur yerleşim alanının sismik tehlikesinin değerlendirildiği bu çalışmada GB Türkiye için uygun yer hareketi tahmin denklemi (GMPE) seçimi için, Türkiye'de meydana gelen depremlerin de dahil olduğu küresel veri setleri ile geliştirilen toplam 12 GMPE aday denklem olarak seçilmiş ve Log-Olabilirliği (LLH) yaklaşımı kullanılarak en iyi performans gösterenleri belirlenmiştir. Gerçekleştirilen analizler neticesinde Burdur yerleşim alanı anakaya seviyesi için 50 yılda aşılma olasılığı %10 olan deprem için üniform tehlike spektrumu belirlenmiştir. Yakın fay etkisi dikkate alınarak seçilen gerçek depremlere ait 14 yer hareketi kaydı, PSHA ile elde edilen hedef spektrum ile ölçeklendirilmiştir. Çalışma alanını oluşturulan 140 adet 500mx500m hücre sisteminin her bir hücresini temsil eden zemin profillerinde DEEPSOIL bilgisayar programı vasıtasıyla bir boyutlu eşdeğer lineer zemin dinamik davranış analizleri gerçekleştirilmiştir. Analizler sonucunda elde edilen veriler haritalandırılmıştır. Bununla birlikte çalışma alanında 154 noktada mikrotremor ölçümleri gerçekleştirilmiş, çalışma alanının zemin hakim titreşim periyodu, zemin büyütmsesi ve sismik hasar görebilirlik indisi (Nakamura indisi) mikrotremor ölçümlerine dayalı HVSR (yatay/dikey spektral oran) yöntemi ile belirlenerek haritalandırılmıştır. Çalışma alanı için sıvılaşma potansiyeli, sıvılaşma sonrası oturma ve yanal yayılma gibi etkiler de araştırılmıştır. Çalışma alanına ait nihai mikrobölgeleme haritalasının hazırlanması için şev, jeoloji, yer altı suyu seviyesi, faya mesafe, TBDY-2018 zemin sınıfı, sismik hasar görebilirlik indisi, zemin büyütmesi ve sıvılaşma kaynaklı deformasyon kriterleri dikkate alınarak Coğrafi Bilgi Sistemi (CBS) katmanları oluşturulmuştur. Oluşturulan katmanlar Çok Kriterli Karar Analizi (ÇKKA) yöntemlerinden Basit Toplamlı Ağırlıklandırma (BTA) kullanılarak değerlendirilmiştir. CBS tabanlı Çok Ölçütlü Karar Analizleri ile nihai yerleşime uygunluk haritası hazırlanmıştır. Genel bir sonuç olarak, çalışma alanının batısındaki Burdur Gölü'ne yakın gevşek alüvyon zeminlerin deprem davranışlarının diğer kesimlere göre daha olumsuz olduğu ve en fazla sismik hasara maruz kalacağı belirlenmiştir.
Kayaya soketli kazıkların farklı yöntemlerle taşıma kapasitelerinin belirlenmesi: Bir vaka analizi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2022-12-16) Aydın, Ceren ; İyisan, Recep ; 501191315 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği

Hızla artan nüfus, barınma ihtiyacının artmasına yol açmaktadır. Özellikle büyük şehirlerde belli bir yer ölçümü ile maksimum insanın temel ihtiyaçlarını karşılayabilmek adına çok katlı yüksek yapılar inşa edilmektedir. Üst yapının güvenliği açısından bu çok katlı ağır yapıların dayanımının yanında üzerine oturduğu zeminin de dayanımının yeterli olması gerekmektedir. Zemin de doğada bulunan her malzeme gibi yük altında şekil değiştirmekte ve göçmektedir. Zeminin taşıma kapasitesinin belirlenmesi adına geoteknik mühendisliğinde birçok çalışma yapılmış ve hesaplama yöntemleri geliştirilmiştir. Bu taşıma gücü hesapları sonunda zeminin üst yapı yüklerini taşıyamayacağı ön görüldüğü takdirde zeminin taşıma kapasitesini arttırmaya yönelik ya da üstyapı yüklerini daha derinde bulunan sağlam tabakalara aktarmaya yönelik ek önlemler alınmaktadır. Bu ek yöntemlere örnek, zemin iyileştirilmesi ya da derin temel inşa edilmesidir. Kazıklar, derin temellerin uygulamada en yaygın kullanılan tipleridir. Kazıklı temellerin tasarımı için günümüze kadar birçok farklı hesap yöntemi geliştirilmiştir. Bu hesap yöntemlerinde yapılan kabuller ve kullanılan malzeme özellikleri, derin temel sisteminin güvenliği, uygunluğu ve maliyeti açısından önem arz etmektedir. Saha koşullarının doğru modellenmesi ile kazık kapasitelerinin gerçeğe yakın bir şekilde hesaplanması, geoteknik mühendisliğinin en önemli konuları arasında gelmektedir. Bu nedenle sahada yapılan kazık yükleme deneylerinden elde edilen sonuçlar hem kazık kapasitesinin belirlenmesini hem de hesaplarda yapılan kabullerin kontrolünü sağlamaktadır. Kazıklı temeller; çok katlı yapılar, köprüler gibi ağır yapıların altında yaygın olarak kullanılsalar da yüksek olmayan yapılarda da zemin koşullarının elverişsiz olması nedeniyle uygulanmaktadır. Çok gevşek siltli, kumlu zeminlere inşa edilen alçak yapılar altında da derin temeller görünmektedir. Çöl, bataklık alanları, deniz dibinden taranarak elde edilmiş ve sıkıştırılmadan yığın haline getirilerek elde edilen dolgular bu tür zeminlere örnek olarak gösterilebilmektedir. Katar'da bulunan Doha Limanı da bu yöntemle elde edilmiş yapay bir dolgu üzerine kurulmaktadır. Limanın bir parçası olan Büyük Terminal projesinin temel kazıkları 16 metre kum tabakasından sonra zayıf ve parçalı kaya tabakasına soketlenmiştir. Projedeki kazıkların çapları sabit olduğundan, kazık yükleme deneylerinin kullanılabilir sayıda olmasından ve zemin profilinin neredeyse uniform dağılış göstermesinden, bir başka deyişle; değişken faktörünün azlığından dolayı Büyük Terminal Binası – Doha Limanı – Katar Projesi vaka analizi çalışması için uygun görülmüştür. Kazıkların kapasitelerinin belirlenmesinde, kaya tabakalarının tek eksenli basınç deneyinden elde edilen mukavemet değeri kullanılarak, ampirik yöntemlerden yararlanılmıştır. Buna ek olarak kazık yükleme deneyleri, bilgisayar ortamında Plaxis 2D ve Plaxis 3D ile modellenmiş ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak yük altındaki şekil değiştirmeleri incelenmiştir. Elde edilen yük – şekil değiştirme grafiğinden teğet yöntemi kullanılarak taşıma kapasiteleri belirlenmiştir. Son olarak sahada uygulanan kazık yükleme deneylerinden elde edilen yük – şekil değiştirme grafiği üzerinde yorumlama yöntemlerinden Chin ve Decourt metodu uygulanarak elde edilen kazık kapasiteleri hem ampirik yöntemlerle hem de sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen kapasiteler ile kıyaslanmıştır. Ampirik yöntemler ve sonlu elemanlar yöntemi ile elde edilen kazık kapasiteleri de kendi içlerinde kıyaslanmıştır. Buna ek olarak göçme davranışı göstermeyen çevrimli yükleme deneylerinin yorumlanmasında yeni bir yöntem üzerine çalışılmış, bu yöntem diğer yorumlama yöntemleri ile karşılaştırılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda, yükleme arttıkça ampirik yöntemlerin ve sonlu elemanlar yönteminin yükleme deneyi sonuçlarına daha yakın sonuçlar verdiği, yükleme azaldıkça kazık lineer elastik bölgede şekil değiştirme davranışı gösterdiğinden, yorumlama yöntemlerinin daha az kapasite hesaplamaya neden olduğu sonucuna varılmaktadır. Ampirik yöntemlerden elde edilen tüm nihai taşıma kapasiteleri incelendiğinde, mertebe farkının çok fazla olduğu gözlendiğinden, ön tasarım aşamasında saha koşullarını yansıtan yöntemin seçilmesinin önemi bu çalışma ile bir kez daha vurgulanmıştır. Ayrıca kazıkların optimum tasarımının yapılması için öneriler sunulmuştur.
Sert killi zeminlerde mini kazıklı zemin çivisi iksa sisteminin performansının zemin çivisi çekme deneyi ile birlikte değerlendirilmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-01) Dinç, Eşref ; Şenol, Aykut ; 501191316 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği

Arazideki iksa işleri kapsamında, düşeyde mini kazıklar ve yatay destek elemanı olarak zemin çivilerinin kullanıldığı hibrit bir iksa sistemi üzerinde inceleme yapılmıştır. İnceleme alanında iksa imalatları yapılırken düzenli inklinometre okumaları alınmış ve FHWA standartlarında toplamda 10 adet zemin çivisi çekme testi yapılmıştır. Yapılan zemin çivisi çekme testlerinde kullanılan zemin çivileri D=26 mm çapında S420 çelik sınıfa sahip donatılardan oluşmaktadır. Zemin Çivisi çekme testlerinden iki tanesi gerinim ölçerler (strain gauge) ile donatılarak yapılmıştır. D=26 mm çapındaki zemin çivilerinde yapılan çekme deneylerinden yalnızca, kök boyu L=1.50 m zemin çivisi enjeksiyonlu kolonunun zeminden sıyrılması ile göçme meydana gelmiştir. Diğer bütün zemin çivisi çekme deneyleri sonucunda donatı içsel kapasite kaybına bağlı olarak çeliğin akarak kopması şeklinde olmuştur. Çekme testleri sonucunda sert killi zeminde zemin çivisinin çekme yükü altındaki davranışı incelenmiş ve değerlendirilmiştir. Yapılan çekme testi sert killi zeminde çevre sürtünme kapasitesi q=354.00 kPa olarak belirlenmiştir. Zemin çivisi çekme testleri sonucunda çivi kafasındaki yükün %50'den fazlasının ilk 1.50 m sönümlendiği görülmektedir. Çalışmalardan, ankraj kök bölgeleri veya zemin çivisi gövdesinin çekme yükü altındaki yük dağılımının aynı mekanizma ile çalıştığı görülmektedir. Yapılan çekme testleri sonuçları değerlendirilmiş ve zemin çivilerinin sert killi bir zeminde çekme yükü altında deplasman ve çivi boyunca yük dağılımının nasıl olacağı belirlenmiştir. Nihai değerlendirmeler sonucunda, sert killi zeminlerde çekme yükünün çivi boyunca kısa mesafede sönümlendiği anlaşılmıştır. Bu değerlendirmeler kapsamında çok uzun zemin çivileri yerine çevre sürtünmesine bağlı olarak daha kısa zemin çivilerinin kullanılması önerilmiştir. Ayrıca kısa zemin çivileri üzerinde çekme yükünün zemin çivisi boyunca sönümlenemediği durumdaki çivi davranışının belirlenmesi için kısa zemin çivilerde testler yapılması önerilmektedir. Tez kapsamında yapılan diğer çalışmada inklinometre sonuçları ve sonlu elemanlar analizleri deplasman verilerinin birlikte değerlendirilmiştir. Plaxis 2D yazılımı ile yapılan sonlu elemanlar analizleri sonucunda proje sahasında kritik kesitler belirlenmiş ve analiz edilmiştir. Analizler, inceleme sahasında yapılan düzenli inklinometre sonuçları ile kıyaslanmıştır. Yapılan değerlendirmeler sonucunda, ön tasarım aşamasında mühendislik parametrelerinin gerçek duruma yakın, zemin modelinin doğru seçilmesi ve analizlerde iksa kazı kademelerinin doğru belirlenip modele doğru yansıtılması gibi durumlarda, sahada gerçek durumunun ön görülebileceği ve optimum tasarımın yapılabilmesinin mümkün olduğudur.
Geliştirilmiş geçirimsiz saydam laminer zemin konteyneri tasarımının mekanik özelliklerinin ve dinamik etki altında zemin deney numunesinin tasarımı

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-01-18) Gündüz, Mehmet Şamil ; Bayat, Esra Ece ; 501191317 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği

Yapılan araştırmalar ve deprem konusunda mühendislerin tecrübeleri arttıkça deprem konsepti üzerine yapılan araştırmalar derinleşmiştir. 1989 Loma Prieta, 1994 Northridge, 1995 Kobe depremleri sonrasında yerel zemin koşullarının önemi ile ilgili çalışmalar yoğunlaşmış ve günümüzde önemli bir konu haline gelmiştir. "Kum zeminde gömülü kazıkların deprem yükü altında yanal yük- yer değiştirme bağıntılarının geliştirilmesi" adlı TÜBİTAK projesi kapsamında laminer zemin konteyneri geliştirilmeye başlanmıştır. Zemin-yapı etkileşimi için mevcut zemin konteyner sistemlerinin karşılayamadığı yeni bir deney düzeneğinin tasarlanması amaçlanmıştır. Yürütülen tez çalışmasında deney düzeneği ve deneysel zemin numunesinin ön tasarımı yapılmıştır. Model deneylerinden elde edilen verilerle arazi zemin numunesinin davranışını temsil eden bir tasarım yapılabilmesi için ölçek faktörleri belirlenmiştir. Oluşturulan zemin modellerinin DeepSoil programıyla bir boyutlu yer tepki analizleri yapılmıştır. Yeni bir tasarım olan Geliştirilmiş Geçirimsiz Saydam Laminer Zemin Konteynerinin mekanik özelliklerinin ve dinamik yük altındaki davranışının incelenmesi için SolidWorks programında üç boyutlu modeli oluşturulmuştur. Laminer zemin konteynerinin hareket mekanizması üzerine yürütülen çalışmalar için üç farklı yaklaşımın incelendiği model çıktıları karşılaştırılmıştır. Elde edilen çıktılarla hareket mekanizmasına karar verilmesiyle birlikte zemin konteynerinde kullanılan laminer çerçeveler için tercih edilen pleksi-glas malzemenin dayanım yeterliliği, SolidWorks ve SAP2000 programlarında oluşturulan nümerik modellerle incelenmiştir. Model deney düzeneğinde gerçekleştirilecek zemin-yapı etkileşimi analizleri için deney ekipmanları ve sensörleri modellenmiştir. Yapılan çalışma ve modellemelere göre deney düzeneğinin ön tasarım aşamasında laminer zemin konteynerinin 1.6m x 1.6m oturuma ve 1.6m yüksekliğe sahip olmasına karar verilmiştir. Orta sıkı rölatif sıkılığa sahip kum numunesinin parametreleri belirlenmiştir. Ölçek faktörleri kullanılarak oluşturulan zemin modellerinin dinamik yük altında bir boyutlu yer tepki analiz sonuçları karşılaştırılarak prototip ve deneysel zemin modellerinin yer değiştirme ve ivme sonuçları elde edilmiştir. Bir boyutlu yer tepki analiz sonuçlarına göre zemine ölçek faktörleri uygulansa bile dalga yayılımı nedeniyle zemin içerisinde ve yüzeyinde elde edilen verilerin formülize edilmek suretiyle tahmin edilemediği görülmüştür. Laminer zemin konteynerinde hareket mekanizması olarak rulmanların kullanılması durumunda hareketin rulmanlar tarafından sönümlendiği görülmüştür. Zeminin dinamik performansını kısıtlamayan ve gerçek saha koşullarına en yakın dinamik zemin performansını veren zemin konteyneri tasarımı için esnek birleştirici malzeme ve rulmanların beraber kullanıldığı yeni bir hareket mekanizması oluşturulmuştur. Pleksi-glas laminer çerçevelerinin kalınlığı için yapılan nümerik çalışma ve deneyler sonucunda 4 cm kalınlığa sahip pleksi-glas laminerlerin yeterli dayanıma sahip olduğu görülmüştür. Oluşturulan deney ekipmanlarının modelleri sayesinde kazık çapı ve üst yapı periyodunun zemin-yapı etkileşimindeki etkisi parametrik olarak çalışılabilir olmuştur. Elde edilen sonuçlar bir araya getirilerek yorumlandığında, özgün bir tasarım olan Geliştirilmiş Geçirimsiz Saydam Laminer Zemin Konteynerinin nihai tasarımı ortaya çıkarılmıştır. Bu çalışma ile birlikte deprem bölgesinde bulunan ülkemizde kum zemine gömülü kazıkların deprem yükü altında yanal yük- yer değiştirme bağıntılarının geliştirilmesi ve zemin-yapı etkileşimi üzerine çalışmalar yapılmasına imkan sağlanır.
Development of lateral load resistance-deflection curves for piles in cohesionless soils under earthquake excitation

(Graduate School, 2023-02-16) Alver, Ozan ; Bayat, Esra Ece ; 501152305 ; Soil Mechanics and Geotechnical Engineering

Pile foundations must be designed safely to withstand the lateral loads such as wave loads and seismic loads in offshore/onshore structures, seismic loads in bridges, buildings, port structures etc. The most common analysis method for the design is the Winkler spring approach. Researchers have suggested nonlinear formulations for the lateral load resistance-deflection (p-y) curves, but the contribution of the degree of soil nonlinearity was not studied thoroughly. The main drawback of the current approach is the use of a single stiffness in considering the soil nonlinearity. This study investigates the laterally loaded pile problem using the pressure-dependent hardening soil model with small-strain stiffness (HS-Small Model), where the degree of soil nonlinearity is better integrated. The numerical model was created, and parametric analyses were carried out on the verified model for various pile and soil properties. A modified hyperbolic model was proposed for static p-y relation, including the initial stiffness, ultimate soil resistance, and degree of nonlinearity parameters based on the numerical analysis results. The validity of the model was shown by simulating the field and centrifuge tests from the literature. The proposed model agrees with the test results in the variation of bending moment along the pile. Besides, a significant enhancement was provided in the estimation of pile deflections. Therefore, the proposed model with four parameters can more precisely consider the soil nonlinearity from very small to large displacements. The proposed p-y curves can be utilized in the design of piles subject to static lateral loading. The analysis of dynamic soil-pile interaction problems requires the relation of soil resistance to lateral loading that is represented by nonlinear p-y curves in the beam on the nonlinear Winkler foundation (BNWF) approach. Current methods for p-y curves are either based on static load tests or cannot accurately consider the dynamic soil nonlinearity. This study investigates the dynamic soil-pile interaction in cohesionless soils by numerical analyses to better characterize the p-y curves considering the nonlinear soil behavior under dynamic loading. A numerical pile-soil-structure model was created in FLAC3D and verified by two centrifuge tests published in the literature. The parametric analyses were performed to obtain the p-y curves for various pile diameters, soil relative densities, and degrees of nonlinearities. Based on the parametric analyses, a mathematical model was proposed for the dynamic p-y curves for cohesionless soils. The proposed model characterizes the backbone of dynamic p-y curves based on the three leading parameters (initial stiffness Kpy, ultimate resistance pu, and degree of nonlinearity n). The numerical analyses showed that the p-y curve nonlinearity mainly depends on the employed modulus reduction curves of soils. In the model, the degree of nonlinearity parameter (n) was directly related to the soil parameter "reference strain" (r), which solely represents the modulus reduction curve of soils. In this regard, the dependence on various dynamic soil parameters was diminished by correlating the dynamic p-y curves to the reference strain. The validation analyses performed in structural analysis software demonstrated that the proposed dynamic p-y model could accurately estimate the pile and structure response under earthquake loading by incorporating the hysteretic nonlinear soil behavior. Superstructure accelerations and bending moments along the single pile obtained using the proposed model under different earthquake records were closer to the 3-dimensional numerical analysis results when compared with the results calculated by API. Finally, the proposed static and dynamic p-y models will contribute to the design of piles by improving the initial stiffness, ultimate resistance and nonlinearity of the static load-displacement behavior and by integrating the dynamic soil nonlinearity and hysteretic behavior under directly applied seismic loads.
Maden atık malzemesi geoteknik özelliklerinin ve oturma davranışının belirlenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-03-10) Bilgi, Tayfun ; İyisan, Recep ; 501181318 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği

Maden atık barajlarının geoteknik tasarımı, baraj stabilitesinin sağlanabilmesi için işletme ve kapatılma aşamasında dikkate alınması gereken önemli bir husustur. Dünyada ve ülkemizde cevher ihtiyacının artması ile maden işletmeleri çoğalmakta ve buna bağlı olarak maden atıklarının bertaraf edilmesi için oluşturulan atık barajlarının sayısı da artmaktadır. Atık barajları vadi içerisinde ve tepe yamacında inşa edilebildiği gibi, kazı çukuru oluşturularak düz alanlarda da yapılabilmektedir. Atık barajlarında çevrelemenin sağlanabilmesi için seddeler inşa edilmekte olup bu seddeler memba, mansap ve merkez hattı ilerleme yönünde oluşturulabilmektedir. Seddelerin yapım yöntemlerinin farklı geoteknik açılardan avantajları ve dezavantajları bulunmakta olup tasarım aşamasında bu özellikler dikkate alınmalıdır. Maden atık barajları, tasarlanan kapama kotuna ulaştıktan sonra uzun dönem stabilitesi sağlanacak şekilde geçirimsiz tabaka ile kapatılması gerekmektedir. 2015 yılında yayınlanan Maden Atıkları Yönetmeliği uyarınca, atık barajlarının kapama tabakası teşkil edilmeden önce, atıkların kayma ve çökme riskine karşı, depolanan atık kütlesinin yeterince oturduğunun tespit edilmesi gerekmektedir. Bu amaçla atık malzemesinin sıkışabilirlik parametrelerinin belirlenmesi büyük önem taşımaktadır. Zeminlerin sıkışabilirlik parametreleri laboratuvar deneyleri ile belirlenebilmekte ancak özellikle zayıf dayanımlı atık malzemelerinden alınan numunelerin örselenmesi gibi durumlar göz önüne alındığında arazi deneyleri ile birlikte desteklenmesi gerekmektedir. Özellikle balçık kıvamındaki atık malzemelerde numune alınmasının zorluğu ve SPT deneylerinin gerçekleştirilemeyeceği düşünüldüğünde, sıkışabilirlik parametrelerinin belirlenmesinde CPT deneylerinin yapılması büyük önem teşkil etmektedir. Bu çalışma kapsamında, ülkemizde yer alan ve kapatılma aşamasında olan altın madeni atık barajı atık malzemesinin indeks, dayanım ve sıkışabilirlik özellikleri atık malzeme üzerinde yapılan arazi ve laboratuvar deneyleri kullanılarak değerlendirilmiş ve belirlenmiştir. Atık malzemesinin oturma davranışının belirlenebilmesi için yaklaşık 1.5 m yüksekliğinde deneme dolguları teşkil edilmiş ve yaklaşık 5 aylık süre boyunca oturmalar takip edilmiştir. Saha verileri, laboratuvar ve arazi deney sonuçları ile birlikte değerlendirilerek atık malzemenin oturma davranışı irdelenmiştir. Konsolidasyon oturmasının belirlenmesinde kullanılan en önemli parametre hacimsel sıkışma modülüdür. Hacimsel sıkışma modülü, laboratuvarda ödometre deneyi ile belirlenebildiği gibi CPT deney verileri kullanılarak da belirlenebilmektedir. Atık malzemenin hacimsel sıkışma modülü, atık kalınlığı ve dolgu yüklemesinden kaynaklanan gerilme artışının derinlikle azalımı dikkate alınarak sahada ölçülen gerçek oturma değerleri ile birlikte değerlendirilmiştir. Yapılan değerlendirme sonucunda, CPT deneyleri ile elde edilen düzeltilmiş koni uç direnci ve zemin davranış indeksine bağlı olarak hacimsel sıkışma modülünün belirlenmesinde kullanılan parametreler için bağıntılar geliştirilmiştir. Arazi ve laboratuvar deneylerinin birlikte değerlendirilmesi ile belirlenen parametreler dikkate alınarak atık malzemenin oturma davranışı sonlu elemanlar programında incelenmiş ve elde edilen sonuçlar saha verileri ile karşılaştırılmıştır. Yapılan değerlendirmeler sonucunda belirlenen parametreler ile yapılan analizin gerçek değerler ile uyumlu sonuçlar verdiği görülmüştür. Atık barajlarının kapatılmasında yapılacak olan sürşarj dolgularının ve seddelerin genel stabilite analizleri sonlu elemanlar programı ile incelenmiştir. Analizlerde statik ve dinamik durum göz önüne alınmış ve sonuçlar yorumlanmıştır. Dinamik analizler eşdeğer statik yöntem ile gerçekleştirilmiş ve farklı eşdeğer yatay ivme katsayısı değerleri kullanılarak atık barajı için eşik ivme değeri belirlenmiştir. Yapılan analizler değerlendirildiğinde, atık barajlarının tasarımında statik durum analizleri ile birlikte mutlaka dinamik durumun da göz önüne alınması gerektiği sonucuna varılmıştır.
Kazıklı radye temellerin düşey yükler altında davranışının sonlu elemanlar yöntemiyle iki boyutlu ve üç boyutlu olarak parametrik incelenmesi

(Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2023-07-13) Çolak, Batuhan ; Dayıoğlu Yalçın, Aslı ; 501191313 ; Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği

Geleneksel yöntemde kazıklı temeller için üstyapıdan gelen tüm yükün kazıklar tarafından taşınıldığı düşünülmekteydi. Gerçek durumda ise çoğu zaman zeminle teması bulunan radye kısım yük taşımada etkili rol almaktadır. Zaman içinde yapılan çalışmalar sonucu radyenin yük taşımadaki rolü kanıtlanmış ve yeni bir temel türü olan kazıklı radye temeller ortaya çıkmıştır. Bu temel türüyle beraber, kazıkların sayısı geleneksel yönteme göre azalmış ve daha ekonomik tasarımlar mümkün kılınmıştır. Genel olarak betonarme kazıklardan ve kazıkların bağlandığı bir betonarme plak sisteminden oluşan kazıklı radye temeller, yeterli taşıma kapasite sağlamak ya da ortalama ve farklı oturmaları azaltmak için kullanılmaktadır. Derin temel elemanları olan kazıklar, üstyapıdan gelen yükü daha derin tabakalardaki güçlü zeminlere taşımaktadırlar. Kazıklı radye temeller, yapısal elemanları arasındaki etkileşime ek olarak zeminle de etkileşim halindedirler. Oldukça karmaşık olan bu etkileşimleri (kazık – zemin, radye – zemin, kazık – radye ve kazık – kazık) kazıklı radye temellerin analizi sırasında dikkate almak, hesapların temel sisteminin gerçek davranışına yaklaşmasını sağlayacaktır. Zaman içinde araştırmacılar tarafından geliştirilen ve bu etkileşimlerin tamamının ya da bazılarının dikkate alındığı bir çok yöntem mevcuttur. Basitleştirilmiş hesap yöntemleri, yaklaşık sayısal analiz yöntemleri ve ileri sayısal analiz yöntemleri olarak üç ana grupta toplanan yöntemlerden ilk ikisi genelde ön analiz aşamasında kullanılırken, üçüncüsü daha detaylı analizlerde kullanılır. Günümüzde ileri sayısal analiz yöntemlerinden en yaygın olarak kullanılanı sonlu elemanlar yöntemidir. Bu tez kapsamında yapılan tüm çalışmalarda sonlu elemanlar yöntemi kullanılmıştır. Kazıklı radye temellerin giderek daha popüler olması, temel davranışının tam ve detaylı analizlerini gerektirmiştir. Temel sisteminin performansını etkileyen faktörlerin belirlenmesi, daha ekonomik ve güvenilir tasarımlar yapılmasına olanak tanımaktadır. Bu nedenle tez kapsamında bir dizi sonlu elemanlar analizi gerçekleştirilmiş ve kazıklı radye temellerin davranışı incelenmiştir. İlk olarak iki adet vaka analizi çalışması yapılmıştır. Birinci çalışmada, saha ölçümleri yapılmış 5 adet kazıklı radye temel sistemine sahip yapının (Londra'daki Hyde Park, Frankfurt'taki Messeturm, Torhaus, Westend ve Skyper kuleleri) üç ve iki boyutlu modelleri oluşturulmuştur. Kıyaslama sonucunda üç boyutlu analizlerin, hem saha ölçümleriyle hem de literatürdeki çalışmalarla oldukça iyi bir uyum içinde olduğu gözlemlenmiştir. Ancak iki boyutlu analizlerin sonuçları, oturma değerlerini olduğundan daha fazla hesaplamıştır. Vaka analizlerinin ikincisinde, saha ölçümleri yapılmış olan Torhaus yapısının kazıklı radye temel sistemi irdelenmiştir. Yapılan çalışmada yapının temel sistemin kalınlığı, temel sistemindeki kazıkların çapı, adedi, yerleşimi ve boyu gibi parametreler değiştirilerek kazıklı radye temel sisteminin değişen performansı orijinal halindekiyle kıyaslanmıştır. Çalışma sonucunda, kazık yerleşimini ve adedini değiştirmek yerine, kazıkların bireysel hacimlerinin sabit tutulup boy ve çaplarının değiştirilmesinin daha iyi sonuç verdiği gözlenmiştir. Kazık boylarının arttırılması ile kazık çapları azalsa da oturma değerlerinde bir miktar iyileşme sağlamıştır. Torhaus yapısının orijinal temel sistemini az bir miktar iyileştirmek mümkün olsa da, kazı maliyetleri açısından incelendiğinde orijinal temel sistemi hala tercih edilebilir olmaktadır. Tez kapsamında yapılan son çalışmada, radye kalınlığının, kazık aralığının ve geometrisinin değişiminin 350 kPa yük taşıyan 32m x 32m boyutlarında bir kazıklı radye temel performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Analizlerin tamamı Plaxis yazılımı yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda bu çalışma sert, orta sert, yumuşak ve çok yumuşak olmak üzere 4 farklı kil zeminde tekrarlanmış ve zeminin temel performansı üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Sonuçlar, zemin tipi, kazık aralığı, kazık adedi, kazık boyu ve radye kalınlığı parametrelerinin hepsinin temel sisteminin oturma performansı üzerinde etkisi olduğunu göstermiştir. Sert zeminlerin elastisite modülü de diğer zeminlere göre yüksek olacağından, oturma performansları da diğer zemin türlerine göre daha düşüktür. Buna uygun olarak, elastisite modülü en yüksek zeminle oluşturulan modeller diğer zeminlerdekine göre düşük oturma değerleri almıştır. Sonuçlardan elde edilen veriler ışığında, kazıklı radye temel sisteminin sert killi zeminlerde daha iyi performans gösterdiğini söylemek mümkündür.

Gözat

Çıkarma tarihi ile LEE- Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma

Sayfa başına sonuç

Sıralama Seçenekleri