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
- Tez No: 1018888
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MÜCAHİT NAMLI, DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA MERT
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Gedik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması, İstanbul Gedik Üniversitesi Lisansüstü Eğitim Enstitüsü Geoteknik Anabilim Dalı bünyesinde, Geoteknik Mühendisliği yüksek lisans derecesi gereksinimlerini karşılamak amacıyla yürütülmüştür. Mühendislik tarihi boyunca yapı-zemin etkileşimi, güvenli yapı tasarımının en temel parametrelerinden biri olarak kabul edilmiştir. Günümüzde hızla artan nüfus, kentleşme ve sanayileşme süreçleri nitelikli yerleşim alanlarını tüketmiş; bu durum, taşıma gücü zayıf ve geoteknik açıdan sorunlu arazilerin modern mühendislik yöntemleriyle iyileştirilerek yapılaşmaya uygun hale getirilmesini, sürdürülebilir kentleşme açısından zorunlu kılmıştır. Deprem mühendisliği pratiğinde, üstyapı karakteristiklerinin yanı sıra zemin ortamının dinamik yükler altındaki davranışı, yapısal performans üzerinde kritik bir öneme sahiptir. Özellikle yeraltı su seviyesinin yüksek olduğu gevşek alüvyon sahalarda, sismik etkilerle tetiklenen aşırı boşluk suyu basıncı artışı ve efektif gerilme kayıpları, zemin mukavemetinde ani düşüşlere yol açarak sıvılaşma olgusunu meydana getirmektedir. Bu durum, taşıma gücü yetersizliklerine ve aşırı oturmalara sebep olarak can ve mal güvenliğini doğrudan tehdit etmektedir Bu tez çalışmasında, 6 Şubat 2023 Kahramanmaraş depremlerinden ağır şekilde etkilenen Hatay ili, İskenderun ilçesi, Çay Mahallesi'nde bulunan mevcut bir yapı vaka çalışması olarak belirlenmiştir. Radye temel üzerine inşa edilmiş ve bodrum dahil yedi kattan oluşan bu yapıda; rijit dönme veya yatma gözlemlenmemesine rağmen, sıvılaşma olgusuna bağlı karakteristik üniform oturmalar, su baskınları ve kum kaynamaları tespit edilmiştir. İnceleme sahasındaki 4,5 metre derinlikte bulunan sığ yeraltı su seviyesi ve gevşek alüvyon birimler (dolgu-kum-silt), sahada gözlenen sıvılaşma potansiyelini desteklemektedir Söz konusu yapının zemin-temel davranışı; 'Bodrumsuz (Referans)', 'Bir Bodrum Katlı (Mevcut)' ve 'Jet-Grout İyileştirmeli (Bodrumsuz)' olmak üzere üç farklı senaryo altında, PLAXIS 3D sonlu elemanlar yazılımı kullanılarak sayısal olarak modellenmiştir. Sayısal analizler kapsamında; belirlenen bu durumların düşey oturma performansı üzerindeki etkileri; X (Kuzey-Güney) ve Y (Doğu-Batı) doğrultularındaki ayrı dinamik yüklemelerle tetkik edilmiştir. Dinamik analizlerde, İskenderun TK-3116 istasyonundan alınan 6 Şubat depremi ham ivme kayıtları, orijinal yönsel karakteristikleri korunarak modele aktarılmıştır. Sayısal analiz sonuçları; temel gömülme derinliğinin artmasıyla (bodrum kat etkisi) sağlanan kazı yükü dengelemesinin (yüzen temel prensibi), sismik performans üzerinde en belirleyici faktör olduğunu ortaya koymuştur. Elde edilen bulgulara göre: •Bodrumlu Tasarım: Bodrumsuz referans duruma kıyasla toplam oturma miktarlarını Y-ekseninde %76,9, X-ekseninde %88,6 oranında sönümlemiştir. Ayrıca bodrum kat perdelerinin sağladığı yüksek rijitlik (kutu etkisi), yapısal hasarın asıl sorumlusu olan farklı oturmaları X-ekseninde %95,3 gibi kritik bir oranda azaltarak monolitik bir davranış sağlamıştır. •Jet-Grout İyileştirmesi: Zemin rijitliğini artırarak farklı oturmaları X-ekseninde %42,9, Y-ekseninde ise %62,7 oranında minimize etmiştir. Ancak, Jet-Grout kolonlarının sıvılaşabilir tabaka içinde asılı kalması (yüzen kolon etkisi) nedeniyle toplam oturma kontrolünde bodrumlu tasarımın sağladığı yüksek performansın gerisinde kalmıştır. Sonuç olarak; İskenderun gibi yüksek sıvılaşma riskine sahip alüvyon zeminlerde, bodrum kat ilavesinin hem kazı yükü dengelemesi hem de sunduğu hapsolma etkisiyle en rasyonel senaryo olduğu sayısal verilerle kanıtlanmıştır. Çalışma, tasarım aşamasında toplam oturma limitlerinden ziyade, yapının asıl hasar potansiyelini belirleyen farklı oturma limitlerinin esas alınması gerektiğini ve yüksek riskli bölgelerde bodrum katın geoteknik bir zorunluluk olarak değerlendirilmesi gerektiğini vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis study was conducted within the Department of Geotechnical Engineering at the Istanbul Gedik University Institute of Graduate Studies to fulfill the requirements for a Master of Science (MSc) degree in Geotechnical Engineering. Throughout the history of engineering, soil-structure interaction (SSI) has been considered one of the most fundamental parameters for safe structural design. Today, rapid population growth, urbanization, and industrialization have depleted high-quality settlement areas; consequently, it has become an inevitable requirement for sustainable urbanization to improve soils with low bearing capacity and geotechnical problems using modern engineering methods, rendering them suitable for construction. In earthquake engineering practice, the behavior of the soil medium under dynamic loads, in addition to superstructure characteristics, plays a critical role in structural performance. Particularly in loose alluvial sites with high groundwater levels, excess pore water pressure generation and the subsequent loss of effective stress triggered by seismic effects lead to abrupt decreases in soil strength, resulting in soil liquefaction. This condition directly threatens life and property safety by causing bearing capacity failures and excessive settlements. In this thesis, an existing building located in Çay Mahallesi, İskenderun district of Hatay province—which was severely affected by the February 6, 2023 Kahramanmaraş earthquakes—was selected as a case study. In this seven-story structure (including a basement) constructed on a raft foundation, characteristic uniform settlements, surface inundation, and sand boils associated with liquefaction were observed, although no rigid body rotation or tilting occurred. The shallow groundwater level at a depth of 4.5 meters and the loose alluvial units (fill-sand-silt) at the investigation site corroborate the observed liquefaction potential. The soil-foundation behavior of the subject structure was numerically modeled using PLAXIS 3D finite element software under three different scenarios:“Basement-less (Reference)”,“Single Basement (Existing)”, and“Jet-Grout Improved (Basement-less)”. Within the scope of the numerical analyses, the effects of these conditions on vertical settlement performance were investigated through separate dynamic loadings in the X (North-South) and Y (East-West) directions. In the dynamic analyses, the raw acceleration records from the İskenderun TK-3116 station for the February 6 earthquakes were incorporated into the model while preserving their original directional characteristics. The numerical analysis results revealed that the excavation load compensation (floating foundation principle) provided by the increased foundation embedment depth (basement effect) is the most decisive factor governing seismic performance. According to the findings: •Basement Design: Compared to the basement-less reference scenario, total settlements were reduced by 76.9% along the Y-axis and 88.6% along the X-axis. Moreover, the high rigidity provided by the basement shear walls (box effect) reduced differential settlements—the primary cause of structural damage—by a critical rate of 95.3% along the X-axis, thereby ensuring monolithic behavior. •Jet-Grout Improvement: This method minimized differential settlements by 42.9% along the X-axis and 62.7% along the Y-axis by increasing soil stiffness. However, because the jet-grout columns remained suspended within the liquefiable layer (floating column effect), the method lagged behind the high performance achieved by the basement design in terms of overall total settlement control. In conclusion, the numerical data demonstrate that in alluvial soils with high liquefaction risk, such as those in İskenderun, the addition of a basement is the most rational scenario due to both the excavation load compensation and the confinement effect it provides. This study emphasizes that during the design phase, differential settlement limits—which dictate the actual damage potential of the structure—should be prioritized over total settlement limits, and that basements must be considered a geotechnical necessity in high-risk regions.
Benzer Tezler
- İstanbul yerleşim alanı içerisindeki kuvaterner çökellerin sıvılaşma potansiyeli
Liquefaction potential of quaternary deposit in İstanbul metropolitan area
FEYZİ POLAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YILMAZ MAHMUTOĞLU
- Yalova kenti alüvyal zeminlerinin mühendislik jeolojisi özellikleri
Engineering geological properties of the alluvium soils in the city of Yalova
DİLŞAD YAVUZER
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Jeoloji MühendisliğiCumhuriyet ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. IŞIK YILMAZ
- Hatay Altınkoy çevresinin zemin sıvılaşma riskinin belirlenmesi
Determination of liquefaction risk in Hatay Altınkoy region
SEVDA KARANLIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Jeoloji MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. HASAN ÇETİN
- Gölcük ve çevresinin sıvılaşma potansiyelinin değerlendirilmesi
Assesment of liquefaction potential of Gölcük area
GÜLNUR KOÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Jeoloji MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AHMET KARAKAŞ
- An integrated seismic hazard framework for liquefaction triggering assessment of earthfill dams' foundation soils
Baraj temellerinde sıvılaşma tetiklenmesi belirlemesi için tümleşik sismik tehlike analizi yaklaşımı
SEVİNÇ ÜNSAL ORAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Deprem MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. KEMAL ÖNDER ÇETİN
PROF. DR. M. YENER ÖZKAN