Geliştirilmiş geçirimsiz saydam laminer zemin konteyneri tasarımının mekanik özelliklerinin ve dinamik etki altında zemin deney numunesinin tasarımı

Abstract

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.