GEOTEKNİK MÜHENDİSLİĞİ PRATİĞİNDE PERFORMANSA DAYALI TASARIM METOTLARININ KULLANILMASI
Proje no. 706 · Durum: Kapanmış · 2015
Özet
Şehir merkezlerinde her geçen gün yeni ve önemli projeler gerçekleştirilmektedir. Bu projeler, gerek tasarımı ve gerek de inşası sırasında mühendislik tasarımlarını zorlamakta ve mühendislik camiasını farklı çözüm yolları arayışına itmektedir. Çoğunluğu 1. Dereceden deprem bölgesi içerisinde bulunan ülkemizde, bu önemli yapıların sismik etkiler altındaki analizleri, önemli birer çalışma ve araştırma konusu olmaktadır. Yapıların sismik yükler altındaki analizleri, sismik çevrenin, zemin ve yapı özelliklerinin belirlenmesi aşamalarından oluşmaktadır. Fay-zemin-yapı analizi olarak da adlandırabileceğimiz bu yaklaşım, birinci adım olan sismik deprem etkisinin belirlenmesinden itibaren her bir analiz aşamasında pek çok belirsizlik içermektedir. Dolayısı ile, bu tür problemlerin çözümü deterministik olarak değil olasılıksal performansa dayalı tasarım sistematiği içinde ele alınması, rasgelelik ve belirsizlikler ile ilgilenebilinmesi açısından ve elde edilen sonuçların mühendislik uygulama tecrübesi ve metodolojisine uygun kullanıma hazır çözüm abakları ile verilebilmesi amacıyla önem arzetmektedir. Performansa dayalı tasarım bazı yapı mühendisliği problemlerinde uygulanmakla beraber, geoteknik mühendisliği uygulamalarında yeteri kadar görülmemektedir. Örneğin yüksek yapıların tasarımında, deplasman kontrol hedefli performansa dayalı tasarım metodu uygulamaları kullanılmaya başlanılmıştır. Esasında, geoteknik mühendisliği, içerdiği analizler ve parametreler bakımından diğer mühendislik dallarından daha fazla belirsizlikler içermektedir. Bu açıdan bakılınca, bu çalışma geoteknik mühendisliği problemleri için de benzer sonuçlar üretmeyi hedeflemekte ve bu amaçla mevcut tasarım araçları ve yöntemlerini kullanmaya çalışmaktadır. Çalışma dâhilinde öncelikle performansa dayalı tasarımın hedefleri, analiz aşamaları ve yöntem kriterleri belirlenecektir. Daha sonra sistematik dâhilinde geoteknik mühendisliği uygulama örneklerinden seçilmiş iki adet önemli problem olan sığ yeraltı tünellerinin analizi ile sıvılaşma analizleri ele alınacaktır. Bu iki önemli konu, deprem koşullarında oluşan hasarların önemli bir kısmının sebebi olan mekanizmaları içermektedir. Ayrıca söz konusu analizlerin ciddi bir geoteknik hesaplama süreci içermesi ve analiz sonuçlarının beklenilen hasar seviyeleri ile direkt olarak ilişkilendirilebilmesi, bu iki konunun seçilmesinde rol alıştır. Mühendislik parametresi ile hasar seviyeleri arasındaki ilişki, literatür verileri ışığında seçilmiştir. Analizlerde kullanılan deprem ivme-zaman kayıtları proje sahasındaki sismik deprem tehlikesi analizleri sonucunda gerçek deprem veri tabanından seçilerek, uygun tasarım spektrumlarına göre ölçeklendirilerek kullanılmıştır. Kurulan zemin-yapı modeli için gerekli parametreler, İzmir ili içinde gerçekleştirilmiş arazi sondaj ve laboratuar çalışmalarından alınmıştır. Dinamik zemin parametreleri, arazi kuyu içi sismik çalışmalar ve yüzey jeofizik çalışmalarından belirlenmiştir. İki problem içinde kurulacak model tekrarlı analizler ile çözülerek sismik etki ile mühendislik parametresi arasındaki ilişki belirlenmiştir. Tekrarlı analizler, sonlu elemanlar metodu kullanılarak yapılmıştır. Kullanılan sonlu elemanlar programı, zemin parametrelerinin doğrusal olmayan bünyesel modeller ile temsil edilmesine imkân sağlayacak ve aynı zamanda zaman tanım alanında dinamik analizler yapılmasına olanak sağlayacak şekilde seçilmiştir. Yapılan tekrarlı analizler sonucunda iki farklı geoteknik problem için daha önce literatürde model deneyleri veya yaşanmış vaka analizlerinden hareketle belirlenmiş hasar limitlerinin olma olasılıkları, ne kadar zamanda bir olabileceği vb. olasılıksal sonuçlar elde edilmiştir. Bu amaçla hasargörebilirlik eğrileri kullanılmış ve elde edilen sonuçlar geçmiş vaka analizleri ve diğer analiz sonuçları ile kıyaslanarak sunulmuştur.