Finite element analysis of laboratory model experiments on behavior of shallow foundations under general loading
Yüzeysel temellerin genel yükleme koşulları altındaki davranışını inceleyen laboratuvar model deneylerinin sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
- Tez No: 305773
- Danışmanlar: PROF. DR. BAHADIR SADIK BAKIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Sonlu elemanlar yöntemi, Sığ temeller, Taşıma gücü, Finite element method, Shallow foundations, Bearing capacity
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışmada yüzeysel temeller üzerinde yapılan bir seri laboratuvar model deneyinin sayısal yöntemler ile modellenmesine çalışılmıştır. Laboratuvar model deneyleri havada kurutulmuş Toyoura kumu üzerine yerleştirilen kare biçimli sığ temeller üzerinde Fukui et al. (2005) tarafından yapılmıştır. Deneyler dikey ve genel yükleme koşulları altındaki temellerin %60 ve %80 rölatif yoğunluktaki kum üzerinde yer alan testlerini içermektedir. Sayısal analizlerden ve literatürdeki mevcut ç özümlerden elde edilen limit plastik yükler, laboratuvar deney sonuçları ile karşılaştırılmış ve farklar irdelenmiştir.Zemin mekaniği problemlerini modellemede en yoğun olarak kullanılan uygulamalardan biri Mohr-Coulomb akma kriteri ve doğrusal elastikiyetin kullanılması ve neticede doğrusal elastik mükemmel plastik davranış elde edilmesidir. Bu yaklaşımın modellenen deneyler için hassasiyeti analiz sonuçlarının deneysel bulgular ve literatürdeki mevcut ç özümlerin sonuçları ile karşılaştırılması ile değerlendirilmiştir. Sayısal modelleme yöntemi olarak, sonlu elemanlar yöntemi Mohr-Coulomb akma kriteri ve doğrusal elastik davranış ile birlikte kullanılmıştır. Abaqus 6-10-2, analiz yazılımı olarak seçilmiş ve analizlerde iki ve üç boyutlu modeller kullanılmıştır. Sonuçları deneysel bulgular ile karşılaştırılan analizler ilişkili akma koşulunu kullanmayı hedeflemiştir.?Ilişkisiz akma koşulunun analiz sonuçları üzerindeki etkisini irdelemek amacıyla farklı dilatasyon açıları ile dikey ve genel yükleme koşullarını modelleyen ek analizler yapılmıştır.Sayısal modeller ile deneysel gözlemler arasındaki fark %2 ila %34 arasında değişmiştir.Farkın ana sebebi, analizlerde kullanılan zemin davranışı modelleme yaklaşımına ve monotonik yatay yükleme deneylerinde model ağırlığının merkezde olmayacak şekilde konumlandırılmasına bağlanmıştır. Dengelenmemiş model ağırlığının kurulan sayısal modellerde göz önüne alınması durumunda ise bu farkın kapanarak %8 ila %18 arasında değiştiği ve benzer deneyler arasında benzer mertebelerde kaldığı görülmüştür. Buna gözlemden ötürü, laboratuvar deney bulgularının analiz sonuçları ve literatürdeki ç özümlerden genel olarak bir miktar yüksek olmakla birlikte, tutarlı olduğu görülmektedir. Analiz sonuçları ile literatürden seçilen sonuçların ortalaması arasındaki fark ise her halükarda en fazla %9 olarak bulunmuştur.Mohr-Coulomb akma kriterini kullanan sonlu elemanlar yöntemi, literatürde yine Mohr-Coulomb akma kriterini kabul eden ç özümlere çok yakın sonuçlar sağlayabilmektedir. Ancak, aynı hassasiyet malzeme parametrelerindeki belirsizliklerden, ve modelin gerçek davranışı tamamen yansıtamadığından ötürü deneyler için elde edilememiştir. Sonlu elemanlar yönteminin daha gelişmiş malzeme modellerini kullanabilme potansiyeli bulunmaktadır. Bununla beraber, bu analiz yöntemi pek çok amaç için yeterli hassasiyette sonuçlar vermektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, a series of laboratory model experiments carried on shallow foundations is intended to be simulated through numerical modeling. The laboratory model tests were conducted by Fukui et al. (2005), over square shaped, shallow surfacial foundations located over air-dried Toyoura sand. Tests included centered vertical and combined loading cases on sand with 60% and 80% relative densities. Plastic limit loads obtained from numerical analyses and available analytical solutions in literature are compared to the laboratory test results and the differences are discussed.Employment of Mohr - Coulomb yield criterion and linear elasticity, resulting in linear elastic perfectly plastic constitutive law, is one of the most common practices in modeling geotechnical problems. Accuracy of this approach for the modeled experiments is judged by comparison of analyses results with experimental findings and solutions in literature. Finite element method is utilized for modeling purposes, with Mohr-Coulomb yield criterion and linear elastic behavior. Abaqus 6-10.2 is selected as the analysis software, and two and three dimensional models are used in the analyses. Analyses, the results of which are compared with experimental findings, aim employment of associated flow rule. Additional analyses are con ducted with varying dilation angles in order to examine the influence of unassociated flow rule on eccentric and concentric loading results.Differences between the results of numerical analyses and experimental observations varied between 2% and 34%. Main reason of the difference is attributed to employed soil behavior modeling approach in analyses and the eccentric placement of model weight in monotonic horizontal loading experiments. In the case when this eccentric placement is accounted for in numerical models, it is seen that the difference diminished to vary between 8% and 18%, and order of the difference was similar for similar experiment cases. Therefore, based on this condition, it is seen that results of the modeled experiments are consistent, while in general they are somewhat higher than the results obtained from analyses and solutions in literature. Difference between the results of analyses and average of selected solutions in literature in both cases is at most 9%.Finite element method employing Mohr-Coulomb failure criterion could provide results in close agreement with solutions in literature that inherently assume Mohr-Coulomb failure criterion as well. However, the same accuracy could not be obtained for experiments due to uncertainties involved in the material properties as well as the insufficiencies of the model to represent the behavior precisely. Finite element method has the potential to consider more advanced material models. Nonetheless, employment of Mohr-Coulomb failure criterion provides results with sufficient accuracy for most cases.
Benzer Tezler
- Donatılı kum zeminlere oturan model temellerin tekrarlı yükler altındaki davranışı
Behavior of model foundations sitting on reinforced sand soils under cyclic loads
SEFER ERCAN EPSİLELİ
Doktora
Türkçe
2022
İnşaat MühendisliğiÇukurova Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDULAZİM YILDIZ
- Wear behaviour analysis of different metals by the finite element method
Farklı metallerin aşınma davranışının sonlu elemanlar yöntemi ile analizi
CANAY DEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Düşük hızlı çarpma yükleri altında fonksiyonel kademelendirilmiş dairesel plakaların mekanik davranışlarının incelenmesi
An investigation on mechanical behaviors of functionally graded circular plates under low velocity impact loadings
MURAT AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. RECEP GÜNEŞ
- Sualtı araçlarından yayılan titreşim kaynaklı gürültünün sonlu eleman-sınır eleman metoduyla analizi
Vibro-acoustic analysis of underwater structures using finite and boundary element methods
BURAK ÜSTÜNDAĞ
Doktora
Türkçe
2024
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ERGİN
PROF. DR. BAHADIR UĞURLU