Development of a Geotechnical Web Application for Liquefaction Potential Analysis According to TEC 2018

Abstract

Soil liquefaction is an important topic of geotechnical investigation in the Turkish Earthquake Code (TEC) 2018. Section 16.6 and Annex 16B of TEC 2018 include a simplified solution method for the analysis of liquefaction potential of soils. This study developed a geotechnical web application that can analyze liquefaction potential based on the principle in TEC 2018. The software can analyze the required geotechnical design parameters as input according to TEC 2018 for single-layer or layered soil conditions. In this software, the outputs include calculated values such as total and effective vertical stress, corrected SPT number, shear stress, liquefaction resistance, and safety factor, presented in a table. The drilling depth-safety factor profile of the analyzed soil sample can also be shared as a chart. This geotechnical software is an open-source and cross-platform web application that can be compiled on an internet-based web server or on any network-free operating system.

Keywords

• Soil Liquefaction
• Liquefaction Analysis
• Geotechnical Software
• Web-Based Application

TBDY 2018’e Göre Sıvılaşma Potansiyeli Analizi için Bir Geoteknik Web Uygulamasının Geliştirilmesi

Abstract

Zeminin sıvılaşması, Türk Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY) 2018’de yer alan önemli geoteknik inceleme konularından biridir. TBDY 2018 Bölüm 16.6 ve Ek 16B’de, zeminlerin sıvılaşma potansiyelinin analizi için basitleştirilmiş bir çözüm yöntemi yer almaktadır. Bu çalışmada, TBDY 2018’de yer alan yöntem esasına dayanarak sıvılaşma potansiyeli çözümlemesi yapabilen bir geoteknik web uygulaması geliştirilmiştir. Oluşturulan yazılım, girdi olarak gerekli geoteknik tasarım parametrelerini, tek tabakalı ya da katmanlı zemin durumu için TBDY 2018’e göre analiz edebilmektedir. Yazılımda, toplam ve etkin düşey gerilme, düzeltilmiş SPT sayısı, depremde oluşan kayma gerilmesi, sıvılaşma direnci, güvenlik sayısı gibi hesaplanan değerler, çıktı olarak bir dizelge halinde sunulmaktadır. Çözümleme yapılan zemin örneğine ait sondaj derinliği-güvenlik sayısı profili de bir grafik olarak paylaşılmaktadır. Bu geoteknik yazılım, internet tabanlı olarak bir web sunucusu üzerinden ya da ağ bağlantısız herhangi bir işletim sisteminde derlenebilen, açık kaynak ve çapraz platform bir web uygulamasıdır.

Keywords

• Zemin Sıvılaşması
• Sıvılaşma Analizi
• Geoteknik Yazılım
• İnternet Tabanlı Uygulama

References

1. [1] M. Selçuk, İ. Özaydın, M. Berilgen, “Sıvılaşabilen Tabakalar Üzerinde İnşa Edilen Dalgakıranların Depremler Sırasındaki Davranışı,” Sigma J. Eng. Nat. Sci. – Sigma Müh. ve Fen Bilim. Derg., vol. 30, no. 2, 2012.
2. [2] A. Ateş, “Gölyaka (Düzce) İmara Esas Yerleşim Alanındaki Zeminlerin SPT ve Sismik Hız Verileriyle Sıvılaşma Riskinin Araştırılması,” J. Polytech., vol. 20, no. 4, 2017.
3. [3] U. Dağdeviren, “Yeni Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğine Göre Zeminlerin Sıvılaşma Analizi ve Sıvılaşmaya Karşı İyileştirilmesi,” Doğal Afetler ve Çevre Derg., vol. 5, no. 1, pp. 153–165, 2019.
4. [4] M. Mollamahmutoğlu, F. Babuçcu, Zeminlerde Sıvılaşma Analiz ve İyileştirme Yöntemleri. Akademisyen Kitabevi, 2021.
5. [5] C. C. Tsai, W. C. Lin, M. C. Chu, C. C. Chi, “Experimental study on the mechanism of sand boils and associated settlements due to soil liquefaction in loose sand,” Eng. Geol., vol. 306, p. 106708, 2022.
6. [6] S. Karafagka, S. Fotopoulou, D. Pitilakis, “The effect of soil liquefaction and lateral spreading to the seismic vulnerability of RC frame buildings considering SSI,” J. Earthq. Eng., vol. 27, no. 16, pp. 4786–4808, 2023.
7. [7] P. Shende, V. Barai, Y. Jaiswal, A. Lohakar, S. K. Shaw, H. A. Khan, “The study of newly established approaches to control soil liquefaction: An overview,” Mater. Today Proc., 2023.
8. [8] AFAD, “06 Şubat 2023 Pazarcık-Elbistan (Kahramanmaraş) Mw: 7.7 – Mw: 7.6 Depremleri Raporu,” Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara, TR, 2023.

9. [9] S. Gücek, K. B. Afacan, İ. Zorluer ,”6 Şubat 2023 Depremleri Sonrası Zemin Büyütmesi ve Sıvılaşma Gerçeği: Antakya, Gölbaşı, Türkoğlu Örnekleri,” Afyon Kocatepe Üni. Fen ve Müh. Bilim. Derg., vol. 23, no. 3, pp. 740–752, 2023.
10. [10] S. Demir, P. Özener, “Sıvılaşmanın UBC3D-PLM Model ile Tahmin Edilmesi: Santrifüj Deneyi Örneği,” Tek. Dergi, vol. 30, no. 5, pp. 9421–9442, 2019.
11. [11] A. Ateş, Zeminlerinin Sıvılaşma Potansiyelinin Arazi Ve Laboratuvar Deneyleri İle Araştırılması. İKSAD Publishing House, 2020.
12. [12] K. O. Cetin, H. T. Bilge, “Recent advances in seismic soil liquefaction engineering,” in Evolution of Geotech - 25 Years Innovation., pp. 18–42, 2022.
13. [13] S. Davran, A. Özocak, S. Sert, E. Bol, “Alüvyon Zeminlerin Sıvılaşma Potansiyelinin Sayısal Analiz ile Belirlenmesi ve Zemin İyileştirmesinin Analize Etkileri,” Politek. Derg., vol. 27, no. 3, pp. 1029–1041, 2024.
14. [14] E. Bayrakçı, E. Balaban, M. İ. Onur, H. B. Özmen, E. Pekkan, “Geoteknik Mühendisliğinde 2016-2021 Yılları Arası Sıvılaşma Çalışmaları,” Disaster Sci. Eng., vol. 7, no. 1, pp. 11–19, 2021.
15. [15] H. B. Seed, I. M. Idriss, “Simplified procedure for evaluating soil liquefaction potential,” J. Soil Mech. Found. Div., vol. 97, no. 9, pp. 1249–1273, 1971.
16. [16] T. L. Youd vd., “Liquefaction Resistance of Soils: Summary Report from the 1996 NCEER and 1998 NCEER/NSF Workshops on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils,” J. Geotech. Geoenviron. Eng., vol. 127, no. 10, pp. 817–833, 2001.
17. [17] S. Durukan, E. Akbuğa, “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğine (2018) Göre Sıvılaşma Potansiyeli Analizi ve Sığacık (Seferihisar/İzmir) Örneği,” Doğal Afetler ve Çevre Derg., vol. 6, no. 2, pp. 304–318, 2020.
18. [18] G. Şahin, O. Toygar, M. R. Kahyaoğlu, “A Numerical Study on the Efficiency of Jet Grout Columns in Liquefaction Mitigation,” Turk Deprem Arastirma Derg., vol. 4, no. 2, pp. 210–229, 2022.
19. [19] R. Dobry, K. H. Stokoe, R. S. Ladd, T. L. Youd, “Liquefaction susceptibility from S-wave velocity,” in Proc. In-Situ Tests to Evaluate Liquefaction Susceptibility, ASCE National Convention, 1981.
20. [20] T. Iwasaki, T. Arakawa, K. I. Tokida, “Simplified procedures for assessing soil liquefaction during earthquakes,” Int. J. Soil Dyn. Earthq. Eng., vol. 3, no. 1, pp. 49–58, 1984.
21. [21] K. Kayabali, “Soil liquefaction evaluation using shear wave velocity,” Eng. Geol., vol. 44, no. 1–4, pp. 121–127, 1996.
22. [22] H. Sonmez, “Modification of the liquefaction potential index and liquefaction susceptibility mapping for a liquefaction-prone area (Inegol, Turkey),” Environ. Geol., vol. 44, pp. 862–871, 2003.
23. [23] K. O. Cetin vd., “Standard penetration test-based probabilistic and deterministic assessment of seismic soil liquefaction potential,” J. Geotech. Geoenviron. Eng., vol. 130, no. 12, pp. 1314–1340, 2004.
24. [24] J. H. Hwang, C. W. Yang, D. S. Juang, “A practical reliability-based method for assessing soil liquefaction potential,” Soil Dyn. Earthq. Eng., vol. 24, no. 9–10, pp. 761–770, 2004.
25. [25] R. E. Moss, R. B. Seed, R. E. Kayen, J. P. Stewart, A. Der Kiureghian, K. O. Cetin, “CPT-based probabilistic and deterministic assessment of in situ seismic soil liquefaction potential,” J. Geotech. Geoenviron. Eng., vol. 132, no. 8, pp. 1032–1051, 2006.
26. [26] O. Uyanık, A. Taktak, “Kayma dalga hızı ve etkin titreşim periyodundan sıvılaşma çözümlemesi için yeni bir yöntem,” Süleyman Demirel Üni. Fen Bilim. Ensti. Derg., vol. 13, no. 1, pp. 74–81, 2009.
27. [27] C. H. Juang, J. Ching, Z. Luo, C. S. Ku, “New models for probability of liquefaction using standard penetration tests based on an updated database of case histories,” Eng. Geol., vol. 133, pp. 85–93, 2012.
28. [28] R. W. Boulanger, I. M. Idriss, “CPT and SPT based liquefaction triggering procedures,” Rep. No. UCD/CGM.-14, vol. 1, p. 134, 2014.
29. [29] K. O. Cetin vd., “The use of the SPT-based seismic soil liquefaction triggering evaluation methodology in engineering hazard assessments,” MethodsX, vol. 5, pp. 1556–1575, 2018.
30. [30] J. Zhang, Y. Wang, “An ensemble method to improve prediction of earthquake-induced soil liquefaction: a multi-dataset study,” Neural Comput. Appl., vol. 33, no. 5, pp. 1533–1546, 2021.
31. [31] TBDY, “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY) 2018,” Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara, TR, 2018.
32. [32] M. Dingil, Y. Türedi, M. Örnek, “Geoteknik Mühendisliğinde Açık Kaynaklı Yazılım Geliştirme Araçlarının Kullanımı: Hidrometre Deneyi Örneği,” Dicle Üni. Müh. Fak. Müh. Derg., DUJE, vol. 11, no. 3, pp. 1431–1442, 2020.
33. [33] C. Aydın, “Sıvılaşma Analizi ile İlgili Bir İnceleme,” İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 2008.
34. [34] İBB, “İstanbul Mikrobölgeleme Projesi Anadolu Yakası Cilt II,” T.C. İstanbul Büyükşehir Belediyesi Deprem Risk Yönetimi ve Kentsel İyileştirme Daire Başkanlığı Deprem ve Zemin İnceleme Müdürlüğü, İstanbul, TR, 2009.
35. [35] F. Ozcep, “SoilEngineering: A Microsoft Excel Spreadsheet program for geotechnical and geophysical analysis of soils,” Comput. Geosci., vol. 36, no. 10, pp. 1355–1361, 2010.
36. [36] D. Alkaya, B. Yeşil, “Sıvılaşma Analizlerinin VBA Kullanılarak Yapılması,” Akad. Bilişim, 2012.
37. [37] K. W. Franke, A. D. Wright, C. K. Hatch, “PBLiquefY: A new analysis tool for the performance-based evaluation of liquefaction triggering,” in Proceedings, 10th National Conference on Earthquake Engineering, 2014.
38. [38] S. Chen, B. Tang, X. Li, “The Development of Software for Deterministic Assessment of Seismic Soil Liquefaction,” in Seventh China-Japan-US Trilateral Symposium on Lifeline Earthquake Engineering, pp. 265–271, 2016.
39. [39] E. Bekin, F. Ozcep, “A comparative soil liquefaction analysis with a MATLAB based algorithm: soiLique,” Earth Sci. Res. J., vol. 25, no. 3, pp. 323–340, 2021.
40. [40] JMO, “Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 ile Uyumlu Basitleştirilmiş Zemin Sıvılaşma Potansiyeli Analizi ve Sıvılaşma Sonrası Oturma, Yanal Deformasyon, Kayma Dayanımı Kaybı ve Kapak Tabakası Etkisi Hesap Cetveli Kullanım Kılavuzu,” TMMOB Jeoloji Mühendisleri Odası, Ankara, TR, 2021.
41. [41] M. Özcan, “Visual Basic Yazılımı Kullanılarak 2018 Deprem Yönetmeliğine Dayalı Zemin Sıvılaşma Analizi Yazılımı Geliştirilmesi,” İstanbul Gedik Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 2022.
42. [42] Y. Jafarian, R. Vakili, A. S. Abdollahi, “Prediction of cyclic resistance ratio for silty sands and its applications in the simplified liquefaction analysis,” Comput. Geotech., vol. 52, pp. 54–62, 2013.
43. [43] FEMA P-750, “NEHRP Recommended Seismic Provisions for New Buildings and Other Structures. Research Paper 12 - Evaluation of Geologic Hazards and Determination of Seismic Lateral Earth Pressures,” Building Seismic Safety Council of the National Institute of Building Sciences, Washington, USA, 2009.
44. [44] ASCE/SEI 7-10, “Minimum design loads for buildings and other structures”, Structural Engineering Institute, American Society of Civil Engineering, Virginia, USA, 2010.
45. [45] O. Alver, A. Sezen, E. E. Eseller-Bayat, “TBDY 2018’e Göre Geoteknik Tasarım: Sıvılaşma ve Yapı-Kazık-Zemin Etkileşimi Analizleri,” Tek. Dergi, vol. 32, no. 5, pp. 11197–11226, 2021.
46. [46] V. H. Akansel, F. Soysal, K. Kadaş, P. Gülkan, “Spektrum Şiddeti Perspektifinden 2018 Türkiye Deprem Tehlike Haritası Değerlendirmesi,” Turk Deprem Arastirma Derg., vol. 2, no. 2, pp. 115–137, 2020.
47. [47] TDTH, “Türkiye Deprem Tehlike Haritaları (TDTH) İnteraktif Web Uygulaması,” Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara, TR, 2018.
48. [48] H. Sucuoğlu, “2019 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğinde Başlıca Yenilikler,” Turk Deprem Arastirma Derg., vol. 1, no. 1, pp. 63–75, 2019.
49. [49] ASP.NET Core, “Open-source Web Framework for .NET,” Microsoft Corp., GitHub: dotnet/aspnetcore, 2025.
50. [50] A. Giretti, Introducing ASP.NET Core 6. In: Beginning gRPC with ASP.NET Core 6. Apress, Berkeley, CA, 2022.
51. [51] R. A. Mezei, Introduction to the Development of Web Applications Using ASP. Net (Core) MVC. Springer Nature, 2023.
52. [52] A. Lock, ASP.NET Core in Action, Third Edition. Manning Publications, 2023.
53. [53] M. Dingil, “Zemin Mekaniğinde Endeks Deneyleri için İnternet Tabanlı Bir Uygulamanın Geliştirilmesi,” İskenderun Teknik Üniversitesi, Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 2020.
54. [54] Visual Studio Code, “Code Editor Redefined with AI,” Microsoft Corp., GitHub: microsoft/vscode, 2025.
55. [55] Math.NET, “Open-source Numerical Library for .NET and Mono,” Math.NET Numerics, GitHub: mathnet/mathnet-numerics, 2025.
56. [56] W3.CSS, “Modern, responsive, mobile first CSS framework,” 2025.
57. [57] Chart.js, “Open-source HTML5 Charts,” Chart.js Community, GitHub: chartjs/Chart.js, 2025.