Sıvılaşma analizi ve sıvılaşma sonucu oluşan yanal yayılma hesap yöntemlerinin karşılaştırılması

Abstract

Türkiye yer aldığı coğrafya neticesinde tarih boyunca birçok doğal afete uğramıştır. Yapılan araştırmalar sonucunda etkilenen kişi sayısı ve zarara uğrayan yerleşim noktası sayıları baz alındığında ülkemizde en çok etkili olan doğal afetin deprem olduğu ortaya konmuştur. Büyük maddi ve manevi kayıplara sebep olan deprem tehlikesine karşı güvenlik tarifi 2 başlıca maddede toplanabilir. Birinci madde potansiyel şiddetli dinamik yüklere karşı yapı güvenliği, ikinci madde ise yapı ve oturduğu zeminin deprem gibi çevrimli gerilmelerin oluşturduğu dinamik kuvvetler etkisindeki davranışıdır. Deprem sebebiyle oluşan tehlikeyi minimuma indirmek ve dinamik yükler altında yapıların güvenliğini arttırmak için suya doygun zeminlerde oluşan sıvılaşma olgusunu bilmek son derece önemlidir. Sıvılaşma, depremin neden olduğu dinamik kuvvetlerin etkisiyle, yeraltı su seviyesinin altında yer alan gevşek özelliklere sahip, kohezyonsuz ve yeterli drenaj imkanı bulunmayan şartlardaki zeminlerde, yükselen boşluk suyu basıncı ve düşen efektif gerilme sonucunda kayma mukavemetinin belli bir kısmını veya tamamını kaybetmesi, adeta sıvı gibi davranması şeklinde açıklanabilir. Terzaghi'nin İstanbul'da geçirdiği yıllarda (1916-1925) yaptığı araştırmalar sonucu efektif gerilme ile boşluk suyu basıncı arasındaki bağıntıyı ilk olarak ortaya konduğu bilinse de ilk sıvılaşma tabiri 1950'li yıllarda Mogami ve Kubo tarafından ortaya konmuştur. Tarihte yaşanan 1920 yılında California, 1938 yılında Montana Fort Peck, 1964 yılında Niigata, 1971 yılında California San Fernando, 1948 yılında Fukui, 1964 yılında Alaska depremleri sıvılaşma kaynaklı hasarların görüldüğü ilk örnekler olarak kabul edilirler. Bu depremler sonucunda hastane, nükleer tesis, askeri yapılar, barajlar vb. hayati yapıların tasarımında sıvılaşma ihtimali önemli bir mühendislik problemi olarak yer bulmaya başlamıştır. Ülkemizde de 1993 Erzincan, 1999 Gölcük ve Düzce ve 2011 Van depremleri yapılarda sıvılaşma kaynaklı birçok hasarın oluşabileceği hususunda sıvılaşma olgusunun önemini bir kez daha ortaya koymuştur. Zeminlerin statik durumdaki davranışı dinamik durumdaki davranışından farklılık gösterebilmektedir. Sismik hareketler nedeniyle oluşan kayma dalgalarının farklı formlarda zemine etkimesiyle, sıvılaşma potansiyeli mevcut zeminlerde sıvılaşma görülmesine neden olabilecek farklı özelliklere sahip kayma gerilmeleri oluşabilmektedir. Sıvılaşma mekanizması incelendiğinde, efektif gerilme ve boşluk suyu basıncı tanımları sıkça görülmektedir. Eğer zeminin geçirgenlik katsayısı düşük ve yükleme hızı yüksek ise deprem anındaki dinamik kuvvetlerden dolayı oluşan kısa süreli ve ani hareketler nedeniyle danecikler arasındaki boşluk suyunun drene olması için yeterli süre olmaz. Böyle bir durum zeminde hızlı ve ciddi miktarlarda boşluk suyu artışına sebep olur. Efektif gerilme olarak tanımlanan olgu ise zemine etkiyen total basıncın, zeminde tanecikler arasında oluşan efektif gerilme ile su basıncının birleşimiyle karşılanacağı şeklinde ifade edilebilir.