Investigation of effects of liquefiable soil conditions on seismic performance of piles
Sıvılaşabilir zemin koşullarının kazıkların sismik davranışına olan etkisinin incelenmesi
- Tez No: 1009558
- Danışmanlar: PROF. DR. PELİN ÖZENER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Kırılganlık eğrileri, Sayısal analiz, Yapı-zemin etkileşimi, Zemin sıvılaşması, Fragility curves, Numerical analysis, Soil-structure interaction, Soil liquefaction
- Yıl: 2026
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Depremler sırasında tekrarlı yükler nedeniyle oluşan aşırı boşluk suyu basıncı, sıvılaşmaya yol açabilir; bu durum doygun zeminlerin efektif gerilme kaybına uğramasına ve geçici olarak akışkan davranmasına neden olur. Bu zeminler üzerine inşa edilen yapılar, geçmiş depremlerde çeşitli hasar türleriyle karşılaşmıştır; örneğin 2023 Kahramanmaraş depremlerinde de benzer durumlar gözlenmiştir. Bu olumsuz etkileri önlemek amacıyla yapılar genellikle kazık temeller ile desteklenir. Sıvılaşabilir zeminlerde kazık temellerin performansı, tasarım açısından kritik bir konudur. Bu tez, sıvılaşabilir zeminlerde yer alan kazıklı temellerin deprem etkisi altındaki sismik performansını nümerik modelleme analizler ile incelemektedir. Deprem yüklemesi altında zemin–kazık–yapı etkileşimini temsil edebilmek amacıyla PLAXIS 2D yazılımında doğrusal olmayan zaman tanım alanında analizler gerçekleştirilmiş ve özellikle sıvılaşma kaynaklı deformasyon talepleri üzerinde durulmuştur. Sıvılaşabilir kum tabakaları PM4Sand bünye modeli ile, sıvılaşmayan tabakalar ise Hssmall modeli ile temsil edilmiştir. Model parametreleri, sıvılaşma tetiklenmesi ve aşırı boşluk suyu basıncı gelişiminin gerçekçi şekilde tahmin edilebilmesi için dinamik santrifüj deney sonuçlarıyla kalibre edilmiştir. Kazıklı temel sisteminin sismik davranışını, sıvılaşan tabaka kalınlığının (H_“liq”) ve sıvılaşan tabakanın serbest yüzeyinden derinliğinin (D_“liq”) etkisini değerlendirmek amacıyla parametrik bir çalışma yapılmıştır. H_“liq”ve D_“liq”değerleri değiştirilerek beş farklı zemin profili kullanılarak analiz edilmiştir. Yapısal performans, mühendislik talep parametreleri (EDP) olarak kazık başlığı (pile cap) yanal ve düşey deplasmanları üzerinden değerlendirilmiştir. Kırılganlık fonksiyonları, seçilen deprem kayıtlarının ana kaya seviyesinde PGA şiddet düzeyleri 0.2g, 0.4g, 0.6g, 0.8g ve 1.0g olacak şekilde ölçeklendiği Artımsal Dinamik Analiz (IDA) yaklaşımı kapsamında elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, sismik şiddetin artmasıyla birlikte kazık başlığı deplasmanlarının kademeli olarak arttığını ve deplasman tabanlı hasar durumlarının aşılma olasılıklarının yükseldiğini göstermektedir. Türetilen kırılganlık eğrileri, sıvılaşan tabaka kalınlığının artmasının genel olarak sistemin hasar görme olasılığını artırdığını; sıvılaşan tabaka derinliğinin ise şiddet düzeyi ve boşluk suyu basıncı tepkisine bağlı olarak göçme/hasar olasılığını etkilediğini ortaya koymaktadır. Genel olarak çalışma, kazıklı temellerin performans esaslı değerlendirilmesinde sıvılaşma kaynaklı deformasyonların dikkate alınmasının önemini vurgulamakta ve sıvılaşabilir zemin koşullarında sismik risk değerlendirmesine yönelik kırılganlık temelli bir çerçeve sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Liquefaction may occur during earthquakes when cyclic loading causes excess pore water pressure to accumulate, causing saturated soils reducing effective stress and temporarily behave as a fluid. Structures founded on such soils have experienced various forms of damage in past seismic events, including the 2023 Kahramanmaraş earthquakes. To reduce these risks, pile foundations are commonly adopted; however, ensuring adequate pile performance in liquefaction-prone ground remains a key design concern. In this thesis, the seismic performance and vulnerability of pile foundations embedded in liquefiable soils is investigated using advanced numerical modeling. Dynamic analyses are carried out in PLAXIS 2D to capture soil–pile–abutment interaction under earthquake loading, with particular emphasis on liquefaction deformation demands. Liquefiable sand layers are simulated using the PM4Sand constitutive model, while nonliquefiable layers are represented with the HSS model. Model parameters are calibrated against dynamic centrifuge test results to ensure realistic prediction of liquefaction triggering and excess pore water pressure generation. A parametric study is performed to study the influence of liquefiable layer thickness, H_“liq”, and liquefiable layer depth from the ground surface, D_“liq”, on the seismic response of the pile foundation system. Five representative soil profiles are analyzed by varying H_“liq”and D_“liq”. Structural performance is evaluated using pile-cap lateral and vertical displacements as engineering demand parameters (EDPs). Fragility functions are developed within an Incremental Dynamic Analysis (IDA) framework by scaling a set of earthquake records to bedrock PGA intensity levels of 0.2g, 0.4g, 0.6g, 0.8g, and 1.0g. The results demonstrate that increasing seismic intensity leads to progressively larger pile-cap displacements and higher probabilities of exceeding displacement-based damage states. The resulting fragility curves indicate that greater liquefiable-layer thickness generally leads to higher damage potential, whereas the effect of liquefiable-layer depth varies with the intensity level and the associated excess pore pressure response. Overall, the study highlights the importance of accounting for liquefaction-induced deformations in performance-based assessment of pile foundations and provides a fragility-based framework to support seismic risk evaluation in liquefiable soil conditions.
Benzer Tezler
- Sıvılaşabilir zeminlerde temel gömülme derinliği ve zemin iyileştirmesinin sismik performansa etkisinin 3 boyutlu modelleme ile incelenmesi
Investigation of the effects of foundation embedment depth and soil improvement on seismic performance in liquefiable soils via 3d modeling
ÖMER YASİR KARADENİZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Gedik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MÜCAHİT NAMLI
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA MERT
- İyileştirilmiş zeminlerde yer alan binaların sismik zemin sıvılaşması sırasındaki performansının incelenmesi
Investigation of performance of buildings on improved soil conditions during seismic soil liquefaction
ÖMER IŞKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PELİN ÖZENER
- Ağırlık tipi açık deniz rüzgâr türbini temellerinin sismik davranışının incelenmesi
Investigation of the seismic behavior of gravity-based offshore wind turbine foundations
ÖZLEM YAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat Mühendisliğiİzmir Katip Çelebi Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN EMRE DEMİRCİ
DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZHAN TOĞAY
- Yüksek modüllü kolonlarla iyileştirilmiş sıvılaşabilir zeminlerin davranışının incelenmesi
Investigation of behavior of liquefiable soils improved with high moodulus columns
SELÇUK DEMİR
Doktora
Türkçe
2019
İnşaat MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PELİN ÖZENER
- Üst tabaka kalınlığının sıvılaşma davranışına etkisinin sayısal analizlerle incelenmesi
Investigation of the effect of upper layer thickness on liquefaction behavior through numerical analyses
BURAK OKUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP İYİSAN