Zeminlerin Mekanik Davranışının Modellenmesi

Abstract

Zemin–yapı etkileşimi problemlerinde, zeminin cinsi, rijitliği ve deformasyon özellikleri çok önemlidir. Araştırmacılar genellikle, üst yapı davranışı üzerinde yoğunlaştıkları için zemin davranışı basite indirgenip, zemin lineer elastik malzeme kabul edilmekte ve sadece elastisite modülü ve Poisson oranı gibi birkaç parametreye ihtiyaç duyulmaktadır. Gerçekte zemin davranışı lineer elastik olmadığı gibi çok karmaşık bir yapıya sahiptir. Bu çalışmada kum zeminler üzerine oturan dairesel temellerin taşıma kapasiteleri laboratuar ortamında küçük ölçekli model deneylerle ve sayısal analiz yöntemleriyle araştırılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemine dayalı PLAXIS V.8.2 (Finite Element Code for Soil and Rock Analyses) bilgisayar yazılımı kullanılarak yapılan sayısal analizlerde Lineer Elastik, Mohr Coulomb ve Pekleşme Zemin modelleri kullanılmıştır. Sayısal analiz sonuçları model deney sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonuçta deneysel verilerle Pekleşme Zemin modeli kullanılarak elde edilen sayısal verilerin birbirleri ile daha uyumlu olduğu gözlenmiş, kum zeminler üzerine oturan dairesel temellerin taşıma kapasitesinin hesabında Pekleşme Zemin modeli parametrelerinin kullanılmasının daha uygun olacağı kanaatine varılmıştır. Ayrıca, Pekleşme Zemin modelinde kullanılan çeşitli parametrelerin (içsel sürtünme açısı, rijitlik modülleri) zemin davranışına etkisi ile ilgili parametrik çalışmalar da yapılmış, sonuçlar yorumlanmaya çalışılmıştır.

In soil-structure interaction problems, soil type, soil rigidity and soil deformation characteristics are important. Researchers commonly focused on structure behavior therefore soil behavior is simplified assuming soil as a linear elastic material and need a few parameters such as modulus of elasticity and Poisson’s ratio. In reality, soil behavior is not linear elastic, just the opposite, soil has a very complex structure. In this study, the bearing capacity of circular foundation rested on sandy soils was investigated by small scale model tests in laboratory and numerical analyses. Numerical analyses were performed with a finite element method based computer software program PLAXIS V.8.2 (Finite Element Code for Soil and Rock Analyses) and Linear Elastic, Mohr Coulomb and Hardening Soil models were applied in these numerical analyses. The results of numerical analyses and model test were compared. Eventually, it was observed that results from Hardening Soil model had good agreement with model test results and it was proposed that in sandy soil rested circular foundation’s bearing capacity calculation using Hardening Soil model parameters was most suitable. Additionally, a parametric study concerning with the effect of some Hardening Soil model parameters (friction angle, oedometer and triaxial rigidity modulus) on soil behavior was conducted and the results were discussed.