Sıvılaşma şiddet parametreleri ile bina deprem performansı ilişkilerinin değerlendirilmesi ve deneysel zemin iyileştirme uygulaması

Abstract

Depremlerde karşılaşılan zemin kaynaklı önemli sorunlardan biri olan zemin sıvılaşması, suya doygun kumlu, siltli ve kil oranı az olan zeminlerde karşımıza çıkmakta ve yapılarda ciddi zararlara neden olmaktadır. Bu çalışmada sıvılaşma şiddet parametreleri ile bina deprem performansı arasındaki ilişkiler irdelenmiş ve bu amaçla bilgi karar destek sistemi yazılmıştır. Ayrıca Denizli yerelinde zemin örnekleri üzerinde deneysel zemin iyileştirme uygulaması gerçekleştirilmiştir. Tez kapsamında 2011 Tohoku, Japonya depreminde Itako şehri Hinode bölgesinde deprem sonrası tespit edilen hasarlar ve yapılan 143 adet CPT sondaj verileri değerlendirilmiştir. Analizlerde Japonya, Amerika ve dünyanın diğer bölgelerinde mühendislik uygulamalarında en yaygın olarak kullanılan dört yöntem kullanılmıştır. Bunlar Robertson ve Wride (1998), Idriss ve Boulanger (2008), Boulanger ve Idriss (2014), Japonya Mimarlık Enstitüsü (1988; 2001) tarafından geliştirilen Japonya Mimarlık Enstitüsü (AIJ) yöntemleridir. Verilerle sıvılaşma potansiyeli tespiti yapılmış ve yapılan çalışma sıvılaşma tahminlerinin mevcut hasarlarla uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. Elde edilen hesaplamalar sonucundaki sıvılaşma tahminleri ile hasarlar örtüşmüştür. Sıvılaşma potansiyel indeksi (LPI) ve sıvılaşma şiddeti katsayısı (LSN) değerleri değerlendirmede kullanılan dört sıvılaşma tetikleme yöntemlerinin bazı avantajları ve zayıf yönleri olduğu görülmüş ancak bütünlükleri ile birlikte kullanıldıklarında deprem sonrası gözlemlenen yapı hasarları ile LPI ve LSN sıvılaşma şiddet parametreleri arasında korelasyon olduğu gözlemlenmiştir. Bu çalışmada ayrıca sıvılaşmaya karşı zemin iyileştirmesi yöntemlerinden kolloidal silika ile zemin iyileştirmesi üzerine bir laboratuvar çalışması yapılmıştır. Gevşek, orta ve sıkı (%40, %60 ve %80) zemini temsil etmek üzere hazırlanan numuneler üzerinde deneyler yapılmıştır. İyileştirilmiş numuneler farklı kür sürelerine (7 gün ve 28 gün) tabi tutulmuştur. Statik üç eksenli yanı sıra dinamik üç eksenli kullanılarak modül deneyleri yapılmıştır. Modül deneylerinde rölatif sıkılık %40 ve %60 kullanılmıştır. Deneyler sonucunda dayanımda ve rijitlikte gözlenen artışlar sunulmuş ve karşılaştırılmıştır.

Soil liquefaction from ground-based damage types encountered in earthquakes is one of the types of damage frequently encountered in sandy soils and fines content soils. In this study, information-decision support software was written to determine the liquefaction potential of soils. In this study, building damages observed in Hinode region of the city of Itako after the 2011 Tohoku, Japan earthquake and data from 143 CPT sounding conducted in the same area were used. The four of the most commonly used methodologies in engineering applications in Japan, USA and other parts of the world were used herein. These are Robertson and Wride (1998), Idriss and Boulanger (2008), Boulanger and Idriss (2014), and Japan Architecture Institute (AIJ) methodology, developed by the Japan Institute of Architecture (1988; 2001). The liquefaction potential was calculated and it was observed that the liquefaction estimates were consistent with the existing damage. The estimated liquefaction predictions are actually similar to occured damages in the region. The liquefaction triggering methods used by the LPI and LSN values were found to have some advantages and weaknesses, but when they were used with their integrity, there were correlations between the observed structural damage and the liquefaction intensity parameters LPI and LSN. Also in this study, a laboratory study was carried out on ground improvement with colloidal silica, which is one of the ground improvement methods against liquefaction. Tests were performed on samples prepared to represent loose, medium and dense (40%, 60% and 80%) ground. The improved samples were subjected to different curing times (7 and 28 days). Static triaxial and dynamic three-axis, using module experiments, were performed. Relative densities of 40% and 60% were used in module tests. As a result of the experiments, the observed changes in strength and stiffness were presented and compared.