Sismik yükler altında yapı-kazık-zemin etkileşimi kapsamında kinematik ve eylemsizlik etkileşim analizlerinin Plaxis-3D sonlu elemanlar programıyla modellenmesi-Bir vaka analizi

Year 2025, Volume: 14 Issue: 2, 791 - 802, 15.04.2025

Fatih Çelik

https://doi.org/10.28948/ngumuh.1654961

Abstract

Kazıklı radye temel sistemleri yardımıyla üst yapıdan gelen yükler güvenle sağlam zeminlere aktarılmaktadır. Deprem kuvvetleri altında kazıklı radye tasarımları Yapı-Kazık-Zemin etkileşimi (YKZE) analizleriyle yapılmaktadır. Bu çözüm yaklaşımı çeşitli yazılım ve bilgisayar donanım imkânlarına bağlı olarak yarı sonsuz modelleyen yaklaşımlarla çözülebilmektedir. Bu yaklaşımlar zemin ortamı ile yapının birlikte modellendiği ortak sistem modeli veya zemin temel sistemi ile yapının ayrı ayrı çözülerek entegre edildiği alt sistem modelidir. Zemin modelinin daha gerçekçi tanımlanabildiği bir sayısal ortamda kinematik ve eylemsizlik analizlerinin yapılması yeni bir yaklaşım olarak değerlendirilmiştir. Bu çalışmada bu durum amaçlanarak bir vaka analizi olarak Gaziantep ilinde yapılması planlanan toplam 13 katlı yapının kazıklı radye temel sistemi TBDY-2018 (Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği) kapsamında Alt sistem Yöntem-III durumu dikkate alınarak tasarlanmış ve gerek kinematik analiz gerekse de eylemsizlik analizi gelişmiş bir sonlu elemanlar analiz programı olan Plaxis-3D yazılımıyla yapılarak alternatif bir hesap yöntemi sunulmuştur. Bu çalışma ile rjitlik farkı çok yüksek olmayan zemin profilleri arasında kinematik etkileşimin etkin olmayacağı gösterilmiştir.

Keywords

Yapı-Kazık-Zemin Etkileşimi, Kinematik Etkileşim, Eylemsizlik Etkilişim, Kazıklı Radye, Alt Sistem Yöntemi

Thanks

Bu çalışmanın hazırlanmasında önemli katkısı olan Sebzeci İnşaat firmasına ve firma sahibi sayın İnş. Müh. Tevfik Sebzeci’ye teşekkürü bir borç bilirim.

Modeling of kinematic and inertial interaction analyses within the scope of structure-pile-soil interaction under seismic loads using plaxis-3d finite element program- A case study

Abstract

With the help of piled raft foundation systems, the loads coming from the superstructure are transferred safely to rigid soil profiles. Piled raft designs under dynamic earthquake forces are made by Structure-Pile-Soil Interaction (SPSI) analyses. This solution approach can be solved with semi-infinite modeling approaches depending on various software and computer hardware possibilities. These approaches are the direct system model in which the soil and the structure are modeled together, or the sub-system model in which the soil-foundation system and the structure are solved separately and integrated. It is believed that performing kinematic and inertial analyses in a numerical analysis where the soil model can be defined more realistically will yield more reliable results. In this study, aiming at this situation, the piled raft foundation system of a total of 13-storey building planned to be built in Gaziantep province was designed as a case study by taking into account the Subsystem Method-III situation within the scope of TBEC-2018 (Turkish Building Earthquake Code) and an alternative calculation method was presented by performing both kinematic analysis and inertial analysis with Plaxis-3D software, an advanced finite element analysis program.

Keywords

Structure-Pile-Soil Interaction, Kinematic Interaction, Inertial Interaction, Piled Raft, Sub-System Method

References

• M.A. Yiğit, M.İ. Onur ve E. Balaban, Kazıklı temellerde zemin kazık etkileşimi parametrelerinin incelenmesi. GUMMFD, 37(2) 625–640, 2022. https://doi.org/10.17341/gazimmfd.825224.
• O. Bilal ve Y. Fahjan, Dinamik yapı-kazık-zemin etkileşimi bağlamında temel gömme derinliğinin spektral tepki üzerindeki etkisi. Pamukkale Univ Muh Bilim Derg, 30(1), 44-52, 2024. https://doi.org/10.5505/pajes.2023.05046
• E. Keskin, Betonarme Çerçeveli Bir Yapıda Yapı-Kazık-Zemin Etkileşimi Dikkate Alınarak Kazık Tasarımı. Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Bilimleri Enstitüsü, Türkiye, 2018.
• M.N. Aydınoğlu, Zayıf Zeminlerde Yapılan Binalarda Dinamik Yapı-Kazık-Zemin Etkileşimi İçin Uygulamaya Yönelik Bir Hesap Yöntemi. Boğaziçi Üniversitesi Yayınları, İstanbul, Türkiye, Teknik rapor 2011/1, Mayıs 2011. http://www.koeri.boun.edu.tr/ depremmuh/raporlar/Aydinoglu_Etkilesim_Rapor.pdf
• H.R. Tabatabaiefar, B. Fatahi ve B. Samali, Seismic Behavior of Building Frames Considering Dynamic Soil-Structure Interaction. International Journal of Geomechanics, 13(4): 409-420, 2013. https://doi.org/10.1061/(ASCE)GM.19435622.000023
• G. Mylonakis, A. Nikolaou ve G. Gazetas, Soil-pile-bridge seismic interaction: kinematic and inertial effects. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 26(3), 337-359, 1997. https://doi.org/10.1002/(SICI)10969845(199703)26:3<337::AID-EQE646>3.0.CO;2-D.
• M. Kutanis ve M. Elmas, Non-Linear Seismic Soil-Structure Interaction Analysis Temeld on the Substructure Method in the Time Domain. Turkish Journal of Engineering and Environmental Sciences, 25(6), 617-626, 2001.
• J.A. Gutierrez ve A.K. Chopra, A substructure method for earthquake analysis of structures including structure-soil interaction. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 6(1), 51-69, 1978. https://doi.org/10.1002/eqe.4290060107.
• J.P. Wolf, Dynamic soil-structure interaction. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, New Jersey, 1985.
• Y. Hayashi ve I. Takahashi, Soil-structure interaction effects on building response in recent earthquakes. Third UJNR Workshop on Soil-Structure Interaction, California, 2004. https://www.pwri.go.jp/eng/ ujnr/tc/a/ssi_w3/Contributions/Hayashi.pdf
• D. Chu ve K.Z. Truman, Effects of pile foundation configurations in seismic soil-pile-structure interaction. 13th World Conference on Earthquake Engineering, Vancouver, B.C., Canada, 2004.
• A.S. Hokmabadi, A. Fakher and B. Fatahi, Seismic strain wedge model for analysis of single piles under lateral seismic loading. Australian Geomechanics, 46(1), 31-41, 2011. https://www.issmge.org/ uploads/publications/59/67/2.1.UHSSA.pdf
• R.I. Borja, W.H. Wu, A.P. Amies and H.A. Smith, Nonlinear Lateral, Rocking and Torsional Vibration of Rigid Foundations. Journal of Geotechnical Engineering Structures, 120(3), 491-513, 1994. https://doi.org/10.1061/(ASCE)07339410(1994)120:3(491)
• H. Matlock and L. Reese, Generalized Solutions for Laterally Loaded Piles. Soil Mechanics and Foundation Div., 86(5), 63-91, 1960. https://doi.org/10.1061/ JSFEAQ.0000303
• L.C. Reese and R.C. Welch, Lateral Loading of Deep Foundations in Stiff Clay. Journal of the Geotechnical Engineering Division, 101(7), 633-649, 1975. https://doi.org/10.1061/AJGEB6.0000177
• L.C. Reese, W.R. Cox and F.D. Koop, Field testing and analysis of laterally loaded piles in stiff clay. Proc. 7th Offshore Technology Conference, Houston, Texas, pp.671-690, 1975.
• TBDY-2018: Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, 18 Mart 2018.
• I. Alpan, The geotechnical properties of soils. Earth-Science Reviews, 6(1), 5–49, 1970. https://doi.org/10.1016/0012-8252(70)90001-2
• M.B. Darendeli, Development of a New Family of Normalized Modulus Reduction and Material Damping Curves. Doktora Tezi, Texas University, 362s, Austin, Texas, 2001. https://repositories.lib.utexas.edu/ items/efea68dd-895b-4f28-ac6e-71872ca5291a