Zemin iyileştirme yöntemlerinin sayısal analiz yardımıyla değerlendirilmesi = Evaluation of soil improvement methods with the help of numerical analysis

Abstract

Depremler sırasında gevşek-yumuşak alüvyon zeminlerin bulunduğu bölgelerde sıvılaşma kaynaklı hasarlar meydana gelebilmektedir. Bu bölgelerde zemin iyileştirme uygulamaları gerekebilmektedir. Bu çalışmada, alüvyon kökenli Adapazarı zeminlerini temsili olarak tipik bir kesitte farklı yöntemler ile sıvılaşma potansiyeli değerlendirilip iyileştirme yöntemi etkisi incelenmiştir. Sıvılaşma potansiyeli yüksek olan zemin kesitinde sıvılaşmaya karşı iyileştirme yöntemi olarak jet grout uygulaması seçilmiştir. Sıvılaşmanın klasik analizi yanında Plaxis 2D yazılımında UBC3D-PLM model ile doğal zemin, yapı ve jet-grout kolonları modellenerek sayısal çözümleme yapılmıştır. Plaxis 2D programında sıvılaşmayı, boşluk suyu basıncındaki değişimi görebilmek için UBCSAND model kullanılarak analiz yapılmıştır. UBCSAND modelde kullanılacak malzeme parametreleri ve kalibrasyon aşamalarından bahsedilerek belirlenen zemin profilinin deprem yükü altındaki davranışı, sayısal modelde gerçeğe yakın bir davranış sergileyecek şekilde kalibre edilmiştir. Oluşturulan modeldeki bina 4 kat ve bir bodrum kattan oluşmaktadır.10 metre genişliğinde ve 15 metre yüksekliğinde olan bina sıvılaşma olasılığı yüksek olan gevşek bir kum üzerine inşa edilmiştir. Deprem verisi olarak 1999 Marmara Depremi kullanılmıştır. Model çözümü beş aşamadan oluşmaktadır. Kesitte belirlenen noktalarda yapılan analizler sonucunda elde edilen ivme zaman değişimleri 1999 Marmara Depremi ivme verisiyle karşılaştırılmıştır. UBC3D-PLM modelde elde edilen sonuçlar deprem hareketi sonuçlarına benzer bir şekilde ivme-zaman davranışı göstermiştir. Söz konusu analiz noktalarından bazılarında maksimum ivme değerleri incelendiğinde, analiz ivme değişimlerinin deprem girdisine göre %65'e varan oranda daha fazla olduğu gözlemlenmiştir. Deplasman-zaman değişimleri incelendiğinde iyileştirmenin yatay deplasmanları %59'a kadar azalttığı gözlemlenmiştir. Boşluk suyu basıncının zamana göre değişimi incelendiğinde ise iyileştirmenin olmadığı durumda boşluk suyu basınçlarının toplam gerilmeye ulaştığı ve sıvılaşmanın gerçekleştiği iyileştirmenin yapıldığı durumda ise boşluk suyu basınçlarının toplam gerilmeye ulaşmadığından sıvılaşmanın önüne geçildiği gözlemlenmiştir.

During earthquakes, liquefaction-induced damages may occur in areas where there are loose-soft alluvial soils. Soil improvement applications may be required in these regions. In this study, the liquefaction potential of Adapazarı soils of alluvial origin was evaluated by different methods in a typical cross section and the effect of the improvement method was examined. Jet grout application has been selected as the improvement method against liquefaction in the soil section with high liquefaction potential. Besides the classical analysis of liquefaction, numerical analysis was performed by modeling natural soil, structure and jet-grout columns with UBC3D-PLM model in Plaxis 2D software. In order to see the liquefaction and the change in the cavity water pressure in the Plaxis 2D program, analysis was performed using the UBCSAND model. The behavior of the ground profile under earthquake load, determined by mentioning the material parameters and calibration stages to be used in the UBCSAND model, has been calibrated to exhibit a behavior that is close to reality in the numerical model. The building in the created model consists of 4 soils and a basement.the building, which is 10 meters wide and 15 meters high, is built on a loose sand with a high probability of liquefaction. The 1999 Marmara Earthquake was used as earthquake data. The model solution consists of five stages. The acceleration time changes obtained as a result of the analyses performed at the points determined in the cross section were compared with the 1999 Marmara Earthquake acceleration data. The results obtained in the UBC3D-PLM model showed acceleration-time behavior similar to the results of earthquake movement. When the maximum acceleration values were examined at some of the analysis points in question, it was observed that the analysis acceleration changes were up to 65% higher than the earthquake input. When the displacement-time changes were examined, it was observed that the improvement reduced the horizontal displacements by up to 59%. Improvement of pore water pressure variation over time is examined in the absence of pore water pressure and total stress reaches the scene of liquefaction in the case where the total stress pore water pressure are made to improve the liquefaction was observed that reached passed in front of.