THE ROLE OF SOIL-STRUCTURE INTERACTION ON STRUCTURAL DESIGN

Abstract

While designing foundations of structures, structure-foundation-soil interaction must be considered and the effect of deformations occurring due to the structural loads in soil layers on the load distributions and sectional forces of structural elements must be taken into account. Winkler method is used in order to relate the soil and the structure by means of constant subgrade modulus in routine engineering applications. In the literature, it is clearly stated that, Winkler method is insufficient to represent the contact pressure distribution beneath the foundation. In the past, methods capable of modeling actual elastic curve of the foundation element were suggested by researchers. However, the role of subgrade reaction on the structural design has not been stated yet. In this study, the effect of soil-structure interaction on structural design of reinforced concrete structures is investigated via a case analysis study. Structural analyses were performed using fixed base-soil, constant subgrade modulus and variable subgrade modulus methods. Reinforcement ratios in reinforced concrete column sections were calculated according to national codes and specifications. The effect of soil-structure interaction on structural design is presented.

Keywords

• Subgrade modulus, Soil-structure interaction, Design of reinforced concrete structures

YAPI- ZEMİN ETKİLEŞİMİNİN YAPISAL TASARIMDAKİ ROLÜ

Abstract

Yapı temel sistemlerinin projelendirilmesinde, yapı-temel-zemin üçlüsü arasındaki etkileşimin dikkate alınması, zemine aktarılan yükler nedeniyle zemin tabakalarında oluşan deformasyonların temel elemanı ve üstyapı taşıyıcı sistemindeki iç kuvvetler ve yük dağılımı üzerindeki etkilerinin hesaba katılması gerekir. Bu gereklilik rutin mühendislik uygulamalarında, yapı ve zemin arasındaki ilişkiyi sabit yatak katsayısı ile kuran Winkler yöntemi kullanılarak sağlanmaya çalışılmaktadır. Ancak Winkler yönteminin temel taban basıncı dağılımını temsil etmekte yetersiz kaldığı literatürde belirgin bir biçimde ortaya konmuştur. Temel elemanının elastik eğrisini gerçeğe daha yakın modelleyen yöntemler geçmişte birçok araştırmacı tarafından önerilmiştir. Ne var ki, yatak katsayısı modelinin betonarme yapı tasarımı üzerindeki rolü şimdiye dek ortaya konmamıştır. Bu çalışmada zemin yapı etkileşiminin yapısal tasarıma etkisi örnek bir analiz çalışmasıyla incelenmiştir. Rijit yapı-zemin, sabit ve değişken yatak katsayısı yöntemleri ile yapısal çözümler gerçekleştirilmiştir. Yürürlükteki ulusal yönetmelikler çerçevesinde betonarme kolon kesitlerindeki donatı oranları hesaplanarak, yapı-zemin etkileşiminin yapısal tasarımdaki etkisi ortaya konmuştur.

Keywords

• Yatak katsayısı, Yapı-zemin etkileşimi, Betonarme yapıların tasarımı

References

1. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı (2007): “Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik”, Ankara.
2. Daloğlu A. T., Vallabhan C. V. G. (2000): “Values of k for Slab on Winkler Foundation”, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, No. 5, s. 463-473.
3. Kahraman S., Mısır İ. S., Özden G. (2007): “Sabit ve değişken Yatak Katsayısı Yaklaşımlarının Yapı Davranışına Etkisi”, Altıncı Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, İstanbul.
4. Köseoğlu S. (1987): “Temeller Statiği ve Konstrüksiyonu”, Cilt 2 (3. Basım), İstanbul: Matbaa Teknisyenleri Basımevi.
5. Mısır İ. S. (2004): “Farklı Oturmaların Yapı Taşıyıcı Sistemine Etkisi”, Yüksek Lisans Tezi. Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı.
6. TS 500 (2000): Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları. Türk Standartları Enstitüsü.
7. Vallabhan C. V. G., Daloğlu A. T. (1999): “Consistent FEM-Vlasov Model for Plates on Layered Soil”, Journal of Structural Engineering, ASCE, No. 5, s. 108-113.
8. Vlasov V. Z., Leontiev U. N. (1966): “Beams, Plates and Shells on Elastic Foundations”, Israel Program for Scientific Translations, Jerusalem.

9. Winkler E. (1867): “Die Lehre von der Elastizitat und Festigkeit”, Prag.