Açık deniz yapılarının sıvılaşabilen tabakalar üzerindeki davranışı

Abstract

Depremler, mevcut yerleşim şartlarına da bağlı olarak büyük can ve mal kayıplarına sebep olmaktadır. Modern kentlerin deprem etkilerine karşı dayanıklı yapılarla donatılması gereği açıktır. Liman yapılarının bir deprem sonrası sahip olduğu ekonomik değeri devam ettirebilmesi ve deprem sonrası yardımların kentlere ulaştırılabilmesindeki görevini yerine getirebilmesi için depreme karşı da dayanıklı yapılar olması gereklidir. Beklenen bu performansı sağlayabilmesi için, normal koşullarda dalgaların etkilerini sınırlamak için oluşturulan dalgakıranlar, deprem etkilerine de dayanacak şekilde tasarlanmalıdır.Taş dolgu dalgakıranlar esnek deniz yapılarıdır. Dolgu tipi bir ağırlık yapısı olmaları nedeniyle toprak barajlara kısmen benzemektedirler. Aralarındaki en önemli farklar: barajların geçirimsiz olması ve barajların tek taraflı olarak su tutmasıdır. Barajların gövde şevlerinde genellikle taş kaplama kullanılmakta, dalgakıranlarda ise farklı geometrilere sahip beton bloklar da kullanılmaktadır.Bu tez çalışması kapsamında, laboratuar ortamında oluşturulan büyük bir sarsma tankı yardımı ile 1g ölçekli model deneyler gerçekleştirilmiştir.Model deneylerde sıvılaşabilir bir kum temel zemini üzerinde oluşturulan dalgakıran kesiti tabanında çevrimli yatay yerdeğiştirmeler uygulanmıştır.Model deneylerde kullanılacak kum zemine ait mühendislik parametreleri elde etmek için laboratuvarda statik ve dinamik deneyler yapıılmış, ardından model deneyler gerçekleştirilmiştir. İki ana aşamada yapılan model deneylerin birinci aşamasında deniz tabanında yeralan kum çökellerinin, ikinci aşamada ise sıvılaşabilen kum tabaka üzerine inşa edilen dalgakıranların dinamik davranışının incelenmesi amaçlanmıştır.Bu kapsamda, 40 cm kalınlığında Dr=%40 rölatif sıkılıkta temel zemini teşkil edecek kum tabakası üzerine 1:2 şev eğiminde 40 cm yüksekliğinde bir dalgakıran kesiti oluşturularak, dalgasız ortamda deprem etkisindeki temel zemininin sıvılaşma davranışı ve bunun dalgakıran üzerindeki etkisi incelenmiştir. Uygulanan tekrarlı gerilmelerin şiddeti arttıkça temel zemini içinde boşluksuyu basıncının ilk çevrimlerden itibaren hızla artmakta olduğu ve başlangıç efektif gerilme seviyelerine ulaştığı görülmüş, buna bağlı olarak da sıvılaşan kum zemin üzerine inşa edilen dalgakıran kesitinde büyük oranda deformasyonlar meydana geldiği gözlemlenmiştir. Dinamik (çevrimsel) yüklemeler maruz kalmış bir dalgakıran kesiti üzerinde tekrarlanan çevrimsel yüklemeler altında boşluksuyu basıncı artışlarının çok daha sınırlı kaldığı, hasar gören kesitler onarıldıktan sonra yeniden çevrimsel gerilmelere maruz bırakıldığında dalgakıran kesitinde meydana gelen deformasyonların azaldığı gözlemlenmiştir. Dinamik davranışta meydana gözlenen bu iyileşmenin, gevşek kum temel zeminin daha önceki çevrimsel yüklemeler altında sıkışması sonucu sıvılaşma direncinin artmasına bağlı olduğu sonucuna ulaşılmıştır.Model deneylerinde gözlenen davranışı analitik olarak incelemelek amacı ile DIANA sonlu elemanlar programı kullanılarak nümerik analizler gerçekleştirilmiştir. Dalgakıran davranışı hakkında ön bilgilere ulaşmak için gerçekleştirilen statik elastik analizler sonucunda kendi ağırlığı altında oturmaların elastik seviyelerde kaldığı sonucuna ulaşılmış, özdeğer analizleriyle sistemin kuru haldeki ve su altındaki hakim frekansları elde edilmiştir. Ortamdaki suyun sistem kütlesine dinamik katkısı olduğundan hakim frekansdaki değişim ortaya çıkarılmıştır. Sonlu elemanlar programında sıvılaşma analizleri için kullanılan Towhata-Iai bünye için sıvılaşma malzeme parametreleri, daha önce laboratuarda gerçekleştirilen çevrimli basit kesme deneyi sonuçları modellenerek elde edilmiştir. Sıvılaşma analizleri sonucunda elde edilen boşluksuyu basıncı oranlarının ölçüm sonuçlarıyla oldukça uyumlu olduğu gözlenmiştir.