Proje kapsamında yeni bir zemin iyileştirme metodu olan ''Kısmi Doyguna İndirgeme (IPS)' tekniğinin gerçek zemin koşullarında uygulandığında hem serbest zeminde hem de yapı-zemin etkileşimi ile oluşacak aşırı boşluk suyu basıncı ve oturmaları tahmin etmeyi amaçlayan bir modelin oluşturulmasını planlamaktadır. Aynı zamanda IPS saha uygulamasında spesifik bir bölgede sıvılaşma kaynaklı hasarı minimize etmek için sağlanması gereken kısmi doygunluk derecesini de bu modelle belirlemeyi amaçlanmaktadır.
Proje kapsamında yeni bir zemin iyileştirme metodu olan ''Kısmi Doyguna İndirgeme (IPS)' tekniğinin gerçek zemin koşullarında uygulandığında hem serbest zeminde hem de yapı-zemin etkileşimi ile oluşacak aşırı boşluk suyu basıncı ve oturmaları tahmin etmeyi amaçlayan bir modelin oluşturulmasını planlamaktadır. Aynı zamanda IPS saha uygulamasında spesifik bir bölgede sıvılaşma kaynaklı hasarı minimize etmek için sağlanması gereken kısmi doygunluk derecesini de bu modelle belirlemeyi amaçlanmaktadır.
Yürütücülüğünü Dr. Öğr. Üyesi Esra Ece Bayat'ın yaptığı proje hakkında detaylı açıklamayı aşağıda bulabilirsiniz.
Proje Başlığı: Deprem anında sıvılaşmayı engellemek amacıyla önerilen ''kısmi-doyguna indirgeme (IPS)'' yöntemiyle iyileştirilmiş zeminlerinin mevcut veya yeni yapılar altında dinamik davranışı
Proje Numarası: TÜBİTAK 3501 - 213M367
Proje Yürütücüsü: Dr. Öğr. Üyesi Esra Ece Bayat
Özet:
Projenin Türkçe Özeti:
Sıvılaşma deprem anında doygun gevşek kumlarda görülen ve boşluk suyu basıncının artması ile büyük deformasyonlara neden olan yıkıcı bir olaydır. Boşluk suyu basıncındaki artışın (Δu) düşey efektif gerilmeye ('v0) eşit olma durumunda Zemin dayanımını kaybeder ve sıvı faza geçer. Son 50 yılda, sıvılaşma nedenleri ve analizleri üzerine literatürde pek çok araştırma yapılmış ve son 20 yılda özellikle sıvılaşmayı önleyici teknikler üzerine yeni methodlar geliştirilmiştir. Ancak bu teknikler maaliyetli ve çoğu mevcut binalar için kullanılamamaktadır. Son yıllarda proje yürütücüsünün de içinde bulunduğu ekip tarafından geliştirilen Kısmi-Doyguna İndirgeme (Induced Partial Saturation, IPS) özellikle hem mevcut hem de yeni yapılar için daha pratik ve az maaliyetli olmayı hedefleyen yeni bir iyileştirme tekniğidir. Bu yeni teknik sıvılaşmaya meğilli doygun kumların doygunluk derecesini dane boşluklarında gaz/hava üreterek ve böylece kısmi doygunluk oluşturularak deprem süresince oluşan boşluk suyu basıncını önemli ölçüde düşürür. Labaratuvar ortamında hazırlananan değişik kısmi doygunluklardaki kumların sıvılaşmaya karşı güçlendirici davranışı sarsma tablası deneyleri ile incelenmiştir. Kısmi doygun kumlardaki boşluk suyu basıncı artış oranının (ru=Δu/'v) zeminin doygunluk derecesi azaldıkça önemli miktarda azaldığı ve oluşan oturmaların da ciddi oranda
azaldığı görülmüştür. Önerilen proje yeni bir zemin iyileştirme metodu olan ''Kısmi Doyguna İndirgeme (IPS)' tekniğinin gerçek zemin koşullarında uygulandığında hem serbest zeminde hem de yapı-zemin etkileşimi ile oluşacak aşırı boşluk suyu basıncı ve oturmaları tahmin etmeyi amaçlayan bir modelin oluşturulmasını planlamaktadır. Aynı zamanda IPS saha uygulamasında spesifik bir bölgede sıvılaşma kaynaklı hasarı minimize etmek için sağlanması gereken kısmi doygunluk derecesini de bu modelle belirlemeyi amaçlanmaktadır. Bu amaç doğrultusunda proje aşağıdaki yöntem adımlarını gerçekleştirmeyi planlamaktadır:
1) Parametrik Çalışma; sarsma tablası deney sonuçlarına göre deprem ve zemin parametrelerinin boşluk suyu basıncına etkilerinin hassasiyet analizi,
2) Kısmi doygun kumların sayısal modellenerek sıvılaşmaya karşı davranışının farklı parameter değerlerinde belirlenmesi; kısmi doygun kumlarda sıvılaşma davranışı için yeni bir fiziksel davranış modeli (efektif gerilme modeli) geliştirilmesi,
3) Üzerinde yapı inşaa edilmiş kısmi doygun kum zeminin sayısal modellenerek sıvılaşmaya karsi davranışının farklı parameter değerlerinde belirlenmesi,
4) Kısmi doygun kumlarda sıvılaşmaya bağlı aşırı boşluk suyu basıncı oranı (ru) ve hacimsel birim deformasyon (v) tahmini için matematiksel bir model geliştirilmesi,
5) Sıvılaşma gözlemlenmiş gerçek pilot bir bölgede IPS uygulaması için gerekli kısmi doygunluk derecesinin belirlenmesi.
Bu çalışma sıvılaşma kaynaklı hasarları pratik ve düşük maaliyet ile azaltacak yeni bir teknik olan IPS'in saha uygulamasına ışık tutacaktır. IPS'in saha uygulamasında hem serbest saha hem de mevcut yapıların zemininde hangi bölgelerde ne kadar kısmi doygunluk gerektiğini bu proje önerisinde geliştirilecek olan matematiksel model ile tahmin edilebilecektir. Bu model aynızamanda iyileştirme sonrası o bölgeye ait karakteristik bir deprem için gelişecek olan aşırı boşluk suyu basıncı oranı ve oturma miktarını tahmin edebilecektir. Mevcut yapılar altında sıvılaşma mekanizması hala literatürde çalışılmaktadır. Bu çalışma deprem sırasında mevcut yapıların zeminin hem doygun hem de kısmi doygun kumlarda sıvılaşma açısından nasıl davranacağı konusunda önemli katkılar sağlayacaktır. Kısmi doygunluk (hava/gazın zemin boşluğunda kabarcık olarak oluşması) literatürde yeni bir faz olduğundan, kısmi doygun kumların gerçek saha koşullarında dinamik davranışı ve sıvılaşmaya karşı dayanımı incelenecek ve sarsma tablası deney sonuçları ile kıyaslanacaktır. Bu fazdaki kumların sıvılaşmaya karşı direncinin sayısal modellemesi literatürde henüz çalışılmamıştır. Geliştirlecek olan matematiksel model sadece IPS ile iyileştirilmiş bölgelerin değil doğada kısmi doygun olarak bulunan zeminlerin de dinamik davranışını tahmin edebilecektir. Bu proje çıktıları bilimsel makale, konferans bildirileri, websitesi ve medya aracılığıyla hem bilimsel ortamlarda hem de toplumla paylaşılacaktır. Deprem kaynaklı oluşan sıvılaşma probleminden kaynaklanan özellikle mevcut kritik yapıların hasar görmemesi için geliştirilen yeni bir teknolojinin bilimsel alanda öncü olacağı ve özellikle mevcut yapılarımızı korumak için az maaliyetli ve pratik yeni teknolojilerin geliştirilmesine ışık tutacağı hedeflenmektedir. Kısmi doygun kumların dinamik davranışı üzerine dikkat çekerek ve kısmı doygun kumlar için yeni bir fiziksel davranış modeli geliştirerek bu tür zeminler üzerine yapılacak olan gelecekteki araştırmalara temel oluşturacaktır. Araştırmacılar ve mühendisler doğada doğal olarak kısmi doygun fazda bulunan zeminler için bu modeli kullanarak dinamik davranışını analiz edebileceklerdir. Aynı zamanda proje çıktısı olarak elde edilecek matematiksel tahmin modeli ile sadece IPS uygulamasında değil, doğada kısmi doygun kumlarda oluşacak olan aşırı boşluk suyu basıncı ve oturmalar belirlenebilecektir. Bu proje bilimsel alanda sağladığı katkıların yanı sıra asıl hedef olarak toplumun mal ve can güvenliğini hedef almaktadır. Media ve profesyonel vebsitesi aracılığıyla, toplum deprem ve depremin can ve mal güvenliğimize oluşturabileceği hasarlar ve nasıl korunacağımız konularında bilinçlendirilecektir. Böyle pratik ve az maaliyetli teknolojiler geliştirilerek toplumuzun can ve mal güvenliğinin bulundukları binalarda bile sağlanabileceği konusunda
bilgilendirilecektir.Bu projedeki en nihai amaç IPS tekniğinin ülkemizde de uygulaması için pilot bölgeler seçilmesi ve bu projede geliştirilecek olan model ile hangi bölgede ne derecede uygulanacağını tespit etmektir. Bu proje, yürütücünün mesleğinin ilk yıllarında kariyerine ivme katacak, uluslararası ortak çalışma imkanları sağlayacak ve hazırlayacağı makale ve bildirilerle akademik ünvanında yükselmesine çok büyük katkı sağlayacaktır.