Bodrum Katlı Betonarme Yüksek Yapılarda Yapı-Kazık-Zemin Etkileşiminin Alt Sistem Yaklaşımı ile 2B ve 3B Analiz Yöntemleriyle Değerlendirilmesi

Abstract

Türkiye, Avrasya, Afrika ve Arap tektonik plakalarının etkileşim noktasında yer alan aktif bir sismik kuşakta bulunmakta olup, artan nüfus ve sınırlı arazi kullanımı güvenli yapı tasarımını zorunlu kılmaktadır. Özellikle kentleşmeyle birlikte yüksek katlı yapıların yaygınlaşması, yapı periyodunun artmasına ve zayıf zeminlerde deprem dalgalarının büyütülmesine neden olmuştur. Bu durum, yapı-kazık-zemin etkileşiminin detaylı bir şekilde incelenmesini gerektirmiştir. 6 Şubat 2023'te Kahramanmaraş'ta meydana gelen Mw 7.7 ve Mw 7.6 büyüklüğündeki depremler, zemin özelliklerinin deprem dalgalarının davranışına etkisini açıkça ortaya koymuştur. Bu çalışmada, TBDY-2018’e uygun ZD sınıfı zemin üzerine inşa edilmesi planlanan 17 katlı bodrumlu bir betonarme yapının yapı-kazık-zemin etkileşimi, alt sistem yaklaşımıyla iki (2B) ve üç (3B) boyutlu analizlerle incelenmiştir. Analiz sonuçları, bodrumlu yapılarda 3B analizlerin kazıklardaki iç kuvvetleri daha olumsuz gösterdiğini ortaya koymuş, bu durum dinamik yapı-kazık-zemin etkileşiminde 3B yaklaşımın önemini vurgulamıştır. Elde edilen bulgular, deprem etkisi altındaki kazıklı temel tasarımlarında dinamik etkilerin kapsamlı şekilde ele alınmasının, yapı güvenliği açısından kritik bir gereklilik olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, deprem bölgelerinde güvenli tasarım yaklaşımlarına katkı sağlamaktadır.

Keywords

• Deprem;
• TBDY-2018
• Yapı-Kazık-Zemin Etkileşimi
• Yöntem-III

Evaluation of Structure-Pile-Soil Interaction in Basement-Story Reinforced Concrete High-Rise Buildings Using 2D and 3D Analysis Methods with Substructure Approach

Abstract

Turkey is located in an active seismic zone at the intersection of the Eurasian, African, and Arabian tectonic plates, where increasing population and limited land availability necessitate safe structural design. Urbanization has led to the widespread construction of high-rise buildings, increasing structural periods and amplifying seismic waves in weak soil conditions. This has highlighted the need for detailed investigations of structure-pile-soil interaction. The Mw 7.7 and Mw 7.6 earthquakes that struck Kahramanmaraş on February 6, 2023, demonstrated the significant impact of soil properties on seismic wave behavior. In this study, the structure-pile-soil interaction of a planned 17-story reinforced concrete building with a basement, designed on ZD-class soil in accordance with TBDY-2018, was analyzed using subsystem approaches in two (2D) and three (3D) dimensions. The results revealed that in basement structures, 3D analyses yield more critical internal forces in piles, emphasizing the importance of a 3D approach in dynamic structure-pile-soil interaction for such structures. The findings underline that a comprehensive assessment of dynamic effects in pile foundation designs under seismic conditions is crucial for structural safety. This study contributes significantly to design approaches based on soil-structure interaction in earthquake-prone regions.

Keywords

• Earthquake
• TBEC-2018
• Structure-Pile-Soil Interaction
• Method III

References

1. [1] TBDY, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, AFAD, Türkiye, 2018.
2. [2] Türk Standartları. (2000). Betonarme yapıların tasarım ve yapım kuralları. (TS500). Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
3. [3] Yakut, A., Binici, B., Topkaya, C., Canbay, E., Sucuoğlu, H., Tuncay, K., Yılmaz, M. T., Gülkan, P., (2018). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği Örnekler Kitabı. Ankara.
4. [4] Pacific Earthquake Engineering Research (PEER) Center, PEER Strong Motion Database, http://peer.berkeley.edu/smcat/, 2006.
5. [5] CSI. SAP2000, V18.Integrated Software for Structural Analysis and Design. Berkeley, CA, USA: Computer and Structures Inc. (CSI), 2018
6. [6] ETABS Ultimate (Version 19.0.0) [Computer Software] Extended Three-Dimensional Analysis of Building System, Computers and Structures Inc., Berkeley, California.
7. [7] Seismomatch [Computer software]. Earthquake Software for Response Spectrum Matching,
8. [8] American Petroleum Institute (API), Recommended practice for planning, designing and constructing fixed offshore platforms–working stress design. API Recommended Practice 2A(RP-2A WSD), 20th edn, 193 pp, 1993.

9. [9] Reese L. C., Cox W. R., Koop F. D. (1974). Analysis of Laterally Loaded Piles in Sand. 6th Offshore Technology Conferance, Houston, Texas, 1974.
10. [10] Reese L. C., Cox W. R., Koop F. D. (2011). Field Testing and Analysis of Laterally Loaded Piles in Stiff Clay. 7th Offshore Technology Conferance, Houston, Texas.
11. [11] Reese L. C., Welch R. C. (1975). Lateral Loading of Deep Foundation in Stiff Clay. Journal Of Geotechnical Engineering Division, 101, 7, 633-649.
12. [12] Alver, Ozan & Sezen, Atila & Eseller-Bayat, Ece. (2021). TBDY 2018'e Göre Geoteknik Tasarım: Sıvılaşma ve Yapı-Kazık-Zemin Etkileşimi Analizleri. Teknik Dergi. 32. 10.18400/tekderg.744891.
13. [13] DeepSoil (2019) “Tuttorial and User Manual”, V7, Board of Trustees of University of Illinois at UrbanaChampaign and Youssef Hashash.
14. [14] Demir, B.-Peker, A. S.-Tomaç, S. K. (2019). P-Y Eğrileri ve TBDY 2018 Gereklilikleri: P-Y Eğrilerinin Oluşturulması. 4. Köprüler ve Viyadükler Sempozyumu, Ankara.
15. [15] URL-1:https://tdth.afad.gov.tr/, (Ziyaret tarihi: 25 Haziran 2024).
16. [16] URL-2: https://ngawest2.berkeley.edu/, (Ziyaret tarihi: 30 Temmuz 2024).