ZEMİN SIVILAŞMASI VE SİSMİK ZEMİN DAVRANIŞI

Benzer belgeler
16.6 DEPREM ETKİSİ ALTINDAKİ ZEMİNLERDE SIVILAŞMA RİSKİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

LIQUEFACTION POTENTIAL OF YALOVA CITY SOILS

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Sıvılaşma hangi ortamlarda gerçekleşir? Sıvılaşmaya etki eden faktörler nelerdir? Arazide tahkik; SPT, CPT, Vs çalışmaları

Yatak Katsayısı Yaklaşımı

SIVILAŞMA ve ZEMİNLERİN SİSMİK DAVRANIŞINA GENEL BAKIŞ

Yeni Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğine Göre Zeminlerin Sıvılaşma Analizi ve Sıvılaşmaya Karşı İyileştirilmesi

GEOTEKNİK VE SAYISAL MODELLEME

İNCE DANELİ ZEMİNLERDE TEKRARLI YÜKLEME SEBEPLİ HACİM BİRİM DEFORMASYONLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ

HAKKARİ BARAJI VE HES PROJESİ ZEMİN SIVILAŞMA RİSKİNİN BELİRLENMESİ

TEMEL ZEMİNLERİNDE SIVILAŞMA POTANSİYELİNİN İKİ BOYUTLU SAYISAL ANALİZLERLE DEĞERLENDİRİLMESİ

DEPREMLER SIRASINDA ZEMİNLERİN SIVILAŞMASI VE TAŞIMA GÜCÜ KAYIPLARI

DEPREM BÜYÜKLÜĞÜ ÖLÇEKLEME KATSAYILARININ PERFORMANS ESASLI OLARAK BELİRLENMESİ

2004 Üniversitesi Y. Lisans İnşaat Mühendisliği İzmir Yüksek 2008 Teknoloji Enstitüsü Doktora İnşaat Mühendisliği Ege Üniversitesi 2015

POLİPROPİLEN FİBERLERLE GÜÇLENDİRİLMİŞ KUM ZEMİNLERİN DİNAMİK ETKİ ALTINDA BOŞLUK SUYU BASINCI DAVRANIŞI

SIVILAŞMA POTANSİYELİNİN BELİRLENMESİNDE BASİTLEŞTİRİLMİŞ YAKLAŞIMLA YAPI ETKİSİ ANALİZİ

Kırıkkale İli Bahçelievler ve Fabrikalar Mahallelerinin Sıvılaşma Potansiyelinin Coğrafi Bilgi Sistemlerinde Analizi

KUMLUCA YERLEŞİM ALANININ SIVILAŞMA ANALİZİ

SIVILAŞMA VE TAŞIMA GÜCÜ KAYBI SONUCU OLUŞAN OTURMALARI KAPSAYAN VAKA ANALİZİ

ADAPAZARI NDA YEREL ZEMİN KOŞULLARININ YAPISAL DAVRANIŞA ETKİSİ ÜZERİNE BİR VAKA ANALİZİ

8. TOPRAK ZEMİNLERİN TAŞIMA GÜCÜ (BEARING CAPACITY OF SOILS)

Zemin Sıvılaşması ve Mekanizması

İTME ANALİZİ KULLANILARAK YÜKSEK RİSKLİ DEPREM BÖLGESİNDEKİ BİR PREFABRİK YAPININ SİSMİK KAPASİTESİNİN İNCELENMESİ

ARİAS ŞİDDETİ İLE SIVILAŞMA ANALİZİ

SIVILAŞMANIN TANIMI. Sıvılaşma için Fiziksel süreç. sıvılaşma olması için için SIVILAŞMA TÜRLERİ ZEMİNLERDE SIVILAŞMA ANALİZ VE İYİLEŞTİRME YÖNTEMLERİ

TEMEL İNŞAATI ZEMİN İNCELEMESİ

SİSMİK ZEMİN SIVILAŞMASINDA ZEMİN-YAPI-DEPREM- ETKİLEŞİMİ

İNM Ders 4.1 Dinamik Etkiler Altında Zemin Davranışı

Zeminlerin Sıkışması ve Konsolidasyon

SIVILAŞMA RİSKİNİN DÜŞÜK BASINÇLI ÇİMENTO ENJEKSİYONU İLE AZALTILMASI REDUCING LIQUEFACTION POTENTIAL BY LOW PRESURE CEMENT GROUTING

Ek-3-2: Örnek Tez 1. GİRİŞ

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

KAYMA DALGA HIZINDAN SIVILAŞMA ÇÖZÜMLEMESİ KUMLUCA/ANTALYA ÖRNEĞİ

Sismik zemin sıvılaşmasında zemin-yapı-deprem etkileşimi

DETAYLI İNCELEMELER. (Zeminde-Numune Alma) Ertan BOL-Sedat SERT-Aşkın ÖZOCAK 1 İNCE CİDARLI SHELBY TÜPÜ KUYU AĞZI HELEZON SPT KAŞIĞI

ÖN SÖZ... ix BÖLÜM 1: GİRİŞ Kaynaklar...6 BÖLÜM 2: TEMEL KAVRAMLAR... 7

BAÜ Müh-Mim Fak. Geoteknik Deprem Mühendisliği Dersi, B. Yağcı Bölüm-5

İNM Ders 2.2 YER HAREKETİ PARAMETRELERİNİN HESAPLANMASI. Yrd. Doç. Dr. Pelin ÖZENER İnşaat Mühendisliği Bölümü Geoteknik Anabilim Dalı

Laboratuar Kayma Mukavemeti Deneyleri

Sigma 29, , 2011 Research Article / Araştırma Makalesi SEISMIC RESPONSE OF SATURATED SAND DEPOSITS WITH SILT INTERLAYERS

SIVILAŞMA ANALİZLERİNİN ARİAS ŞİDDET KAVRAMI İLE DEĞERLENDİRİLMESİ

Kaya Zemin Sınıflamaları Parametre Seçimi Şev Stabilite Sorunları. Özgür SATICI Mad. Yük. Jeo. Müh. (MBA)

Saha Deneyleri. Saha Deneyleri. Geoteknik Mühendisliğinde. Prof. Dr. Ahmet Orhan EROL. A. Orhan EROL Zeynep ÇEKİNMEZ. Dr.

DİNAMİK ÜÇ EKSENLİ DENEYİNDE SİLTLERİN SIVILAŞMASINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER FACTORS INFLUENCING THE LIQUEFACTION SILT IN THE CYCLIC TRIAXIAL TEST

Zemin Sıvılaşma Potansiyelinin Yapay Sinir Ağları İle Modellenmesi

ZEMİNLERİN GERİLME-ŞEKİL DEĞİŞTİRME DAVRANIŞI VE KAYMA MUKAVEMETİ

Ders Notları 2. Kompaksiyon Zeminlerin Sıkıştırılması

ZEMİN MEKANİĞİ VE TEMEL İNŞAATI İnce Daneli Zeminlerin Kıvamı ve Kıvam Limitleri. Yrd.Doç.Dr. SAADET A. BERİLGEN

İLLER BANKASI A.Ş. İHALE DAİRESİ BAŞKANLIĞI

TARİHİ YARIMADA(İSTANBUL) NIN SIVILAŞMA VE ŞEV STABİLİTESİ POTANSİYELİ

STANDARD PENETRASYON DENEYİ (SPT) İLE KÜÇÜKKUYU (ÇANAKKALE) TRAFİK GÖZETLEME İSTASYONU ZEMİNİNİN SIVILAŞMA POTANSİYELİNİN ARAŞTIRILMASI

2015 YILI JEOLOJİK - JEOTEKNİK ETÜT VE HİZMET İŞLERİ, JEOFİZİK ETÜT İŞLERİ, ZEMİN VE KAYA MEKANİĞİ LABORATUVAR DENEYLERİ BİRİM FİYAT CETVELLERİ

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN VE MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 8 Sayı: 2 s Mayıs 2006

PRATİKTE GEOTEKNİK MÜHENDİSLİĞİ KURSU. Zemin Etütleri ve Arazi Deneyleri. Prof. Dr. Erol Güler Boğaziçi Universitesi

Yeni Deprem Yönetmeliği ve İstinat Yapıları Hesaplarındaki Değişiklikler

İNM Ders 9.2 TÜRKİYE DEPREM YÖNETMELİĞİ

LİMİT DENGE ANALİZİ (Deterministik Yaklaşım)

İnce Daneli Zeminlerin Dinamik Özellikleri

ÖZGEÇMİŞ. Derece Üniversite Alanı Yılı. Lisans Uroumieh Üniversitesi İnşaat Mühenlisliği

Dolgu ve Yarmalarda Sondaj Çalışması ve Değerlendirmesi. HAZIRLAYAN Özgür SATICI Mad. Yük. Jeo. Müh. (MBA)

EDİRNE İLİNDEKİ ZEMİNLERİN STANDART PENETRASYON DENEYİ (SPT ) KULLANILARAK SIVILAŞMA POTANSİYELİNİN BELİRLENMESİ

Prof. Dr. Osman SİVRİKAYA Zemin Mekaniği I Ders Notu

GEOTEKNİK DEPREM MÜHENDİSLİĞİ

Farklı Kil Oranına Sahip Siltli Zeminlerin Dinamik Davranışı

Yüksek Modüllü Kolonların (Jetgrouting) Tablolama Programı Kullanarak Tasarımı

TÜRKİYE BİNA DEPREM YÖNETMELİĞİ 2018 IŞIĞINDA YÜZEYSEL VE DERİN TEMELLERİN TASARIMINA KRİTİK BAKIŞ Prof. Dr. K. Önder ÇETİN

10. KONSOLİDASYON. Konsolidasyon. σ gerilmedeki artış zeminin boşluk oranında e azalma ve deformasyon yaratır (gözeneklerden su dışarı çıkar).

EK-2 BERGAMA OVACIK ALTIN İŞLETMESİ TÜBİTAK RAPORU ELEŞTİRİSİ NE İLİŞKİN GÖRÜŞLER

Hamza GÜLLÜ Gaziantep Üniversitesi

INM 305 Zemin Mekaniği

İNM 305 ZEMİN MEKANİĞİ

Đstinat Duvarlarına Etkiyen Aktif Zemin Đtkilerinin Eurocode 8 ve Türkiye Deprem Yönetmeliğine Göre Karşılaştırılması

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

T.C. İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ

7. TOPRAĞIN DAYANIMI

Siltlerde Sıvılaşma Potansiyelinin Geçirimlilik Katsayısı ile İlişkisi

Eskişehir Kohezyonlu Zeminlerinin Sıvılaşma Potansiyelinin Belirlenmesi. Determination of Liquefaction Potential of Eskisehir Cohesive Soils

ZEMİN MEKANİĞİ DENEYLERİ

DALGA YAYILMASI Sonsuz Uzun Bir Çubuktaki Boyuna Dalgalar SıkıĢma modülü M={(1- )/[(1+ )(1-2

Şev Stabilitesi I. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

Sıvılaşan zeminlerde kazıklı temellerin davranışını

INM 308 Zemin Mekaniği

Hafta_1. INM 405 Temeller. Dersin Amacı - İçeriği, Zemin İnceleme Yöntemleri. Doç.Dr. İnan KESKİN.

DİNAMİK ÜÇ EKSENLİ DENEYDE FREKANSIN ETKİSİ

Prof. Dr. Osman SİVRİKAYA Zemin Mekaniği I Ders Notu

TEMEL (FİZİKSEL) ÖZELLİKLER

SAKARYA BÖLGESİNDE YEREL ZEMİN ÖZELLİKLERİNİN HASAR BÜYÜKLÜĞÜNE ETKİSİ, ARİFİYE-GEYVE-GÜNEŞLER ÖRNEĞİ

SIVILASMIS ZEMINLERDE ZEMIN DAVRANISI MODELLEMESINDE KULLANILAN ZEMIN ARASTIRMA YÖNTEMLERI-ADAPAZARI ÖRNEGI

Üst yapı yüklerinin bir bölümü ya da tümünü zemin yüzünden daha derinlerdeki tabakalara aktaran

Fethiye yerleşim alanındaki zeminlerin spt ve kayma dalga hızı verileriyle sıvılaşma potansiyelinin değerlendirilmesi

Artan İnce Kum Oranının Silt Zeminin Sıkışabilirliğine ve Dayanımına Etkisi

KAYMA DALGA HIZI VE BASİTLEŞTİRİLMİŞ PROSEDÜRE BAĞLI KARŞILAŞTIRMALI OLARAK SIVILAŞMA DİRENÇ DEĞERLENDİRMESİ

Posta Adresi: Sakarya Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, 54187, Adapazarı, Sakarya

T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Yalova Çevre ve Şehircilik İl Müdürlüğü. ZEMIN VE TEMEL ETÜT RAPORLARı, KARŞıLAŞıLAN PROBLEMLER

TMMOB JEOFİZİK MÜHENDİSLERİ ODASI

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

Sıvı Depolarının Statik ve Dinamik Hesapları

TEKRARLI GERİLME ORANINI KULLANARAK BİNA ALTLARINDA BOŞLUK SUYU BASINCI TAHMİNİ

AKADEMİK BİLİŞİM Şubat 2010 Muğla Üniversitesi GEOTEKNİK RAPORDA BULUNAN HESAPLARIN SPREADSHEET (MS EXCEL) İLE YAPILMASI

Transkript:

ZEMİN SIVILAŞMASI VE SİSMİK ZEMİN DAVRANIŞI Kemal Önder ÇETİN(*), Berna UNUTMAZ(**) 1. GİRİŞ Zemin sıvılaşması, binyılın son depremlerinde de (Adapazarı, Düzce, Türkiye; Chi-Chi, Taiwan, 1999) örneklendiği üzere önemli hasar sebepleri arasında kalmaya devam etmektedir. Sıvılaşmanın mekanizması ve doğurduğu sonuçların anlaşılmasına yönelik çalışmalar, 1964 yılında meydana gelen ve sismik sıvılaşma nedenli yıkıcı hasara sebep olan Niigata-Japonya ve Büyük Alaska-A.B.D. depremleri sonrası hızlanmıştır. Son kırk yılda bu alanda önemli ilerlemeler kaydedilmiştir. Bugün zemin-sıvılaşma mühendisliği yarı olgunlaşmış ve de kendi özel uygulamaları olan bir alan olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu alan Şekil 1 de gösterildiği üzere birçok alt çalışma alanlarını da kapsamaktadır. aşama, sıvılaşma sonuçlarının belirlenmesidir. Bu aşama (2) sıvılaşma sonrası zemin dayanımının belirlenmesine ek olarak sıvılaşma sonrası genel stabilitenin (arazinin ve/veya yapının) incelenmesini de içermektedir. Eğer sıvılaşma sonrası genel stabilite kabul edilebilir seviyelerde ise bir sonraki aşama (3) deformasyonların belirlenmesidir. Bu aşama uygulamanın yumuşak karnı olmaya devam etmekte ve yeni mühendislik metodlarının geliştirilmesi ve kalibre edilmesine ihtiyaç duymaktadır. Benzer olarak (4) sıvılaşma sonucunda oluşan temel deformasyonlarının yapı davranışına etkisi ve kabul edilebilir deformasyon ve davranış kriterleri konularında da genel görüşbirliği oluşmamıştır. Son olarak mühendislik tasarımlarında kabul edilebilir zemin ve/veya yapı davranışının mevcut koşullar altında garanti edilemediği durumlarda (5) zemin ve/veya yapı iyileştirmeleri gerekmektedir. Bu alan da oldukça hızlı ilerleyen ancak henüz genel görüşbirliğinin oluşmadığı bir konumdadır. Bu yazı kapsamında sözkonusu zeminde sıvılaşma potansiyelinin olup olmadığı ve mevcut yükler altında zeminin sıvılaşıp sıvılaşmayacağı değerlendirilecektir. Şekil 1 - Zemin sıvılaşması mühendisliği değerlendirme aşamaları Zemin sıvılaşma tetkikinde ilk adım (1) zeminin sıvılaşma potansiyeli ya da riskinin belirlenmesidir. Zemin sıvılaşmasının önemli bir potansiyel risk ya da hasar sebebi olabileceği belirlendikten sonraki (*) Doç. Dr., (**) Arş. Gör., ODTÜ İnşaat Mühendisliği Bölümü, Ankara 2. ZEMİN SIVILAŞMA POTANSİYELİNİN BELİRLENMESİ 2.1. Sıvılaşabilir Zeminler Zemin sıvılaşma analizinin ilk adımı daha önce de belirtildiği gibi söz konusu zemin profilinde potansiyel olarak sıvılaşacak zemin tabakalarının bulunup bulunmadığının belirlenmesidir. Bu da hangi zeminlerin sıvılaşabilir olduğu gibi önemli bir soruyu doğurmaktadır. Temiz kumların potansiyel olarak sıvılaşabilirliği uzun zamandan beri bilinmektedir. Ancak siltli ya da siltli killi kumlar ile çakıllı zeminlerin sıvılaşabilirliği konusunda halen bir karmaşa mevcuttur. İri daneli ve çakıllı zeminlerin davranışı tekrarlı sismik yükler altında, kumların bu yükler altındaki davranışından çok fazla farklılık göster- 32 TMH - TÜRKÝYE MÜHENDÝSLÝK HABERLERÝ SAYI 430-2004/2

mez ve potansiyel olarak sıvılaşabilirler. Ancak bu tip zeminler, daha ince daneli kumlu zeminler ile karşılaştırıldığında davranış olarak iki önemli farklılık gösterirler: (1) Daha geçirimli olduklarından sismik yükleme sırasında oluşan tekrarlı boşluk suyu basıncı daha çabuk dağılabilmektedir; ve (2) oluşumları sırasında iri ve ağır kütleli danelerinden dolayı çok nadiren gevşek depozitlenme karakteri göstermektedirler ve dolayısıyla bu tip zeminlere doğada gevşek olarak sıkça rastlanmamaktadır. Daha az geçirimli tabakalar arasında sıkıştığında, ince daneli plastik olmayan malzemelerin çakıllı danelerin boşluklarını doldurduğu durumlarda ya da tabakanın oldukça kalın ve buna bağlı olarak drenaj mesafesinin uzun olduğu durumlarda; deprem yükleri altında iri daneli zeminlerin yüksek geçirimlilik avantajı bozulabilir. Bu gibi durumlarda iri daneli malzemelerin de sıvılaşabileceği bilinmeli ve gerekli sıvılaşma hesapları yapılmalıdır. İnce daneli, kohezyonlu silt ve kil karışımlarının sıvılaşıp sıvılaşmayacağı bir çok ulusal ve uluslararası toplantıda tartışılmıştır ve tartışılmaya devam etmektedir. Bu konudaki görüş ayrılığı sıvılaşma teriminin tanımındaki farklılıklardan kaynaklanmaktadır. Bu makalede sıvılaşma kavramı, tekrarlı boşluk suyu basıncı yükselmesinden kaynaklanan kayma dayanımındaki ve kayma rijitliğindeki azalma olayı için kullanılmaktadır, duyarlılık (sensitivite) ya da monotonik yükler altında kayma dayanımındaki düşüş davranışları sıvılaşma tanımı içine dahil edilmemiştir. Bu ayrımı yaptıktan sonra, klasik tekrarlı yük sebepli sıvılaşma davranışını, çok ilintili (fakat farklı) birim deformasyon yumuşaması ya da sensitivite davranışlarından ayırarak inceleyeceğiz. Silt, kil, kum karışımlarının sıvılaşabilirliğinin belirlenmesine yönelik çalışmalarında, Andrews ve Martin (2000), Seed ve diğerleri (1984, 1985) veritabanını yeniden değerlendirmiş ve çalışmalarının bulgularını Tablo 1 de özetlemişlerdir. İnce daneli (siltli ve killi) zemin parçacıklarının iri daneleri birbirlerinden ayıracak ya da genel zemin davranışını kontrol edebilecek miktarlarda olduğu durumlarda, sıvılaşmanın gerçekleşmesi için siltli ya da killi malzemenin plastik olmaması ya da düşük plastisiteli olması (PI 10 12 %) koşulu sağlanmalıdır. Aslında düşük plastisiteli silt ve siltli kumlar hem sıvılaşabilir olmaları hem de boşluk Tablo 1 - Siltli ve killi kumların sıvılaşabilirliği (Andrews ve Martin, 2000) Kil İçeriği 2 < 10% Kil İçeriği 2 10% Likit Limit 1 < 32 Likit Limit 32 Sıvılaşabilir İleri çalışma gerekir. (Plastik olmayan kil boyutlu dane olduğu düşünülerek maden veya ocak atığı gibi) İleri çalışma gerekir. (Plastik kil harici boyutlu dane olduğu düşünülerek-mika gibi) Sıvılaşmaz Notlar: 1. Casagrande tipi darbe aleti ile belirlenen likit limit / 2. Kil 0.002 mm'den küçük dane olarak tarif edilir suyu basıncının hızlı dağılımını engelleyebilecek kadar düşük geçirimlilikleri sebebiyle en tehlikeli zemin türleridir. Bu noktaya kadar tariflenmeye çalışılan sıvılaşma kriterleri tüm zemin türlerinin sıvılaşma davranışlarının belirlenmesi için yeterli değildir. Örneğin, Bray ve diğerleri (2004) tarafından 1999 Kocaeli Depremi sonrasında Adapazarı nda yapılan bir çalışmanın sonucunda, Çin kriterlerince sıvılaşmayacağı düşünülen zeminlerin de sıvılaşabileceğini göstermiştir (Çin kriterlerine göre ince daneli zeminlerde (FC>35) sıvılaşmanın gerçekleşebilmesi için LL<35 ve w c /LL>0.9 olması gerekmektedir). Şekil- 2 (a) ve (b) 1999 Kocaeli Depremi sonucunda, Şekil 2-1999 Kocaeli Depremi sonucunda Adapazarı nda elde edilmiş test sonuçları, Bray vd. (2004). (a) Çin Kriterleri, Seed ve Idriss (1982), Wang (1979), (b) Andrews ve Martin (2000) (c) Seed vd (2003) TMH - TÜRKÝYE MÜHENDÝSLÝK HABERLERÝ SAYI 430-2004/2 33

Adapazarı ndan elde edilmiş deney sonuçlarını göstermektedir. Bu şekillerden de açıkça görüldüğü üzere sıvılaşmış zeminlerin bir kısmı hem Çin kriterlerine hem de Andrews ve Martin (200-0) e göre sıvılaşmayacağı düşünülen kısımda yer almaktadır. Bu yeni veriler ışığında Seed vd (2003) ince daneli malzemelerin sıvılaşma performansının belirlenmesine yönelik olarak Şekil 2 (c) de verilen yeni ilişkileri tanımlamışlardır. Tüm bu belirtilen kriterlere ek olarak sıvılaşmanın olabilmesi için 1) malzeme doygun (ya da doyguna çok yakın) olmalı, 2) yük hızlı (drenajsız) uygulanmalıdır. Su tablasındaki değişimlerin mevsimsel olabileceği ve sulamanın bu koşulları etkileyebileceği unutulmamalıdır. 3. SIVILAŞMA OLASILIĞININ BELİRLENMESİ Sismik sebepli zemin sıvılaşma hesaplarının ilk aşaması sıvılaşmanın olabilirliğinin sayısal yöntemlerle belirlenmesidir. Bu amaca yönelik iki yöntem vardır: 1) Örselenmemiş numunelerin laboratuvar ortamında test edilmesi, 2) Arazi davranışları ile indeks test parametlerine dayalı ampirik bağıntıların kullanılması. Laboratuvar testlerinin kullanılması, numune alımı ve numunenin arazideki gerilmelere konsolidasyonu sırasındaki örselenmeler sebebiyle oldukça zordur. Tekrarlı basit kayma ve üç eksenli dinamik testlerin her projede uygulanabilirliği ve ayrıca testlerin zor ve pahalı olması bakımından kısıtlıdır. Bilindiği üzere arazi deneylerinin kullanımı mühendislik uygulamalarında oldukça yaygındır. Mevcut uygulamaları özetleyen yayında (NCEER, 1997) dört değişik arazi deney yöntemi ile sıvılaşma potansiyelinin belirlenmesinde yeterli doygunluğa ulaşıldığı vurgulanmıştır. Bu testler 1-) standart penetrasyon deneyi (SPT), 2-) konik penetrasyon deneyi (CPT), 3-) arazi kayma dalga hızının (V s ) ölçülmesi ve 4-) Becker penetrasyon deneyi dir. Bu yöntemler arasında en eski ve en sıkça kullanılan yöntem SPT olup, bu yazı kapsamında detaylı olarak tartışılacaktır. 3.1. SPT ye Dayalı Mevcut Sıvılaşma Bağıntıları NCEER çalışma grubunca (NCEER,1997) özetlendiği üzere, en yaygın kabul gören ve kullanılan deterministik bağıntı Seed ve diğerleri (1984, 1985) tarafından önerilen bağıntıdır. Bu bağıntı düşey efektif gerilme, enerji, ekipman ve prosedür düzeltmeleri yapılmış SPT N değeri (N 1,60 ) ile deprem süresi için düzeltilmiş düzgün tekrarlı sismik yükün (CSR) karşılaştırılması ile elde edilmiştir. Şekil 3 de Şekil 3 - Değişen ince dane oranı ve Mw>7.5 için eşdeğer üniform tekrarlı gerilme oranı (CSRN) ile SPT N 1,60 vuruş sayısı arasındaki bağıntı. Düşük tekrarlı gerilme oranı değerleri için NCEER çalışma grubunun önerdiği düzeltme eklenmiştir. gösterildiği gibi bağıntıda değişkenler N 1,60 değeri ile sıvılaştırmayı başlatabilecek sarsıntı süresi düzeltmesi uygulanmış minimum tekrarlı yük (CSRN) ile ince daneli ( 0.074mm) malzeme yüzdesi olarak seçilmiştir. Buna benzer çalışmalar, olasılıksal modeller kullanılarak Liao ve diğerleri (1988, 1998) ve Youd ve Noble (1997) ve Toprak ve diğerleri (1999) tarafından yapılmıştır. 3.2. SPT ye Dayalı Yeni Bağıntı Önerisi Çalışmanın bu kısmı yeni geliştirilen sıvılaşma bağıntısının (Çetin, 2000; Seed vd., 2003; Çetin vd., 2004) sunumuna ayrılmıştır. Bu yeni bağıntılar daha önceki mevcut birçok çelişkili konuyu ortadan kaldırmayı hedeflemiş ve benzer çalışmalara kıyasla sıvılaşma tahminlerinde çok daha yüksek başarı elde etmiştir. Bu yeni çalışmanın diğer çalışmalardan temel farkı şöyle özetlenebilir: 1) Genişletilmiş bir, deprem sonrası arazi davranış örnekleri veri tabanının oluşturulması, 2) SPT verisini etkileyecek faktörlerin anlaşılmasına yönelik yeni bilgilerin kullanılması, 3) Araziye özel dinamik zemin davranışının anlaşılmasına yönelik yeni bilgi ve yöntemlerin kullanılması (örneğin deprem fay kırılma yönü, dinamik arazi davranış analizleri, vb.), 4) Tekrarlı arazi kayma 34 TMH - TÜRKÝYE MÜHENDÝSLÝK HABERLERÝ SAYI 430-2004/2

gerilme oranının bulunmasında geliştirilmiş yeni yöntemlerin kullanılması, 5) Veri kalitesine etkiyen faktörlerin, belirsizliklerinin toplanmasına dayanan olasılıksal tabanlı bir veri kalitesi belirleme yönteminin geliştirilmesi (bu yöntemle hesaplanan veri kalite değerine göre iyi çalışılmamış belirsiz örneklerin veri tabanından çıkarılması), 6) Baye in parametre güncellenmesi yönteminin uygulanması. Sonuç ürün sismik arazi sıvılaşma tahminlerindeki belirsizliğin büyük bir kısmını ortadan kaldırdığı gibi (1) deprem şiddetiyle bağıntılı süre düzeltme faktörü (2) ince daneli malzemenin muhtevasının sıvılaşma direncine etkisi ve (3) kayma direncinin efektif gerilmeyle olan doğrusal olmayan bağıntısı gibi bazı tartışmalı konuları da açıklığa kavuşturmaktadır. Önceki çalışmalara kıyasla önemli bir ilerleme, maksimum yatay yer ivmesinin hesaplamasında olmuştur. Diğer önemli gelişme tekrarlı kayma gerilme oranının hesaplanmasında kaydedilmiştir. Önceki çalışmalar tekrarlı kayma gerilmesinin hesaplanmasında Seed ve Idriss (1971) in geliştirdiği basitleştirilmiş yöntemi kullanmışlardır. Bu yönteme göre: Bu denklemde; a max : maksimum yatay yer ivmesi g : yeryüzü ivmesi σ v : toplam düşey gerilme σ v : efektif düşey gerilme : doğrusal olmayan kütle kayma katsayısı r d (1) olarak tanımlanmıştır. Çetin ve Seed (2003) r d değerinin (1) derinliğe, (2) deprem büyüklüğüne, (3) sarsıntı şiddetine, (4) arazi rijitliğine bağlı belirlenmesinde Denklem 2 de özetlenen yeni ampirik bağıntıyı önermiştir. Bu bağıntıda d: derinlik, M w : depremin moment büyüklüğü, V* s,12 ilk 12 m için ortalama kayma dalgası hızı olarak tariflenmiştir. Arazi CSR (ve r d ) değerlerinin özellikle yumuşak ve sert tabaka sınırlarında ani sıçramalar ya da düzensiz değişimler gösterebileceği unutulmamalıdır. Ayrıca CSR değerleri zemin ve kullanılan kuvvetli yer hareketi (KYH) arasındaki etkileşime bağlı olduğu için bu değerler her KYH için farklı olabilir. Bu sebeple mümkün olduğu durumlarda herhangi bir zemin tabakası için CSR değeri araziye ve KYH ne özel sismik arazi davranış analizleri ile bulunmalıdır. Bu yeni bağıntılarda, yerinde tekrarlı gerilme oranı düzenli ye denk CSR olarak tanımlanan ve maksimum değerin % 65 ine eşit olan değer alınmıştır. Sıvılaşmaya karşı direnç, düzeltilmiş SPT darbe sayıları (N 1,60 ) ile modellenmiştir. Tüm N değerleri düşey gerilme durumları için düzeltilmiş ve 1 atm. lik efektif düşey gerilme altında ölçüleceği varsayılan N 1 değerine Denklem 4 kullanılarak çevrilmiştir. N 1 = N C N (4) Burada C N (Liao ve Whitman,1986) şu şekilde hesaplanır: (5) σ v, arazide kritik tabakanın orta noktasındaki mevcut düşey efektif gerilmenin değeridir. d < 20 m (2) d > 20 m (3) TMH - TÜRKÝYE MÜHENDÝSLÝK HABERLERÝ SAYI 430-2004/2 35

Elde edilen N 1 değeri daha sonra farklı enerji, ekipman ve prosedür uygulamaları için Denklem 6 da özetlendiği şekilde düzeltilmelidir: N 1,60 = N 1 C R C S C B C E (6) Burada C R : kısa tij düzeltmesi C S : standart olmayan numune alıcı düzeltmesi C B : sondaj çap düzeltmesi C E : tokmak enerji verim düzeltmesi. Tablo 2, bu çalışmada kullanılan düzeltme katsayılarını özetlemektedir. Bir zemin tabakasının sıvılaşma olasılığının belirlenmesinde kullanılması önerilen formül Denklem 7 de sunulmuştur. Burada P L ondalık sayı olarak (0,3 0,4 gibi) sıvılaşma olma olasılığı ve Φ standard kümülatif normal dağılımdır. Denklem 7 de, FC ondalık sayı (5,35 gibi) ve σ v atm birimindedir. %15 sıvılaşma riskine karşılık gelen tekrarlı dayanım oranı, CRR, Denklem 8 de sunulduğu üzere hesaplanabilir. Denklem 7 ya da 8 kullanıldığında ayrıca ince dane muhtevasının sıvılaşma direncine etkisi, deprem şiddetine bağlı süre düzeltmesi ve kayma direncinin efektif gerilme ile olan doğrusal olmayan bağıntısı gibi konularda herhangi bir düzeltme yapılmasına gerek kalmayacaktır. Bu analizler sonrası sıvılaşma potansiyelinin yüksek olduğu anlaşılırsa, doğrudan zemin iyileştirmesi ya C R Tij uzunluğu düzeltme faktörü 3-4 m 4-6 m 6-10 m 10-30 m > 30 m 0.75 0.85 0.95 1.00 < 1.00 Tablo 2 - SPT Düzeltmeleri C S Numune alıcıda membran boşluğunun öngörüldüğü ancak membranın kullanılmadığı durumlar için düzeltme: C s = 1 + (N 1,60 / 10) 1.10 C S 1.30 gibi sınırlar içinde C B Sondaj deliği çapı Düzeltme (CB) 65-115 mm 1.00 150 mm 1.05 200 mm 1.15 C E E R (Enerji oranı) SPT çekicinden numune alıcıya iletilen enerjinin yüzde cinsinden oranı En iyi yaklaşım her darbede iletilen enerjiyi doğrudan ölçmektir. Mümkün olduğu yerde doğrudan ölçümler yapılmıştır. Bir sonraki yaklaşım daha önceden doğrudan enerji ölçümlerine göre kalibre edilmiş bir çekiç ve mekanik çekiç kaldırma sistemi kullanmaktır. Aksi halde ER tahmin edilmeli. İyi arazi uygulaması, ekipman ve izleme koşullarında aşağıdaki ölçütler kullanılabilir: Ekipman -Safety Şahmerdan 1 -Donut Şahmerdan 1 -Donut Şahmerdan 2 -Automatic-Trip Şahmerdan (Donut veya Safety ) Tahmini E R (Not 3 e bakın) 0.4-0.75 0.3-0.6 0.7-0.85 0.5-0.8 C E (Not 3 e bakın) 0.7-1.2 0.5-1.0 1.1-1.4 0.8-1.4 Daha düşük kalitede arazi çalışması(düzensiz çekiç düşme mesafesi, çekicin çubuk üzerinde aşırı sürtünmesi, kedibaşına bağlı ıslak veya yıpranmış halat v.b.) olduğu durumlarda ayarlamalar yapılmalıdır. Notlar: 1) Halatlı makara sistemi, halat, makara etrafında iki tur atar, normal düşürme (Japonların atma yöntemi değil), halat ıslak veya aşırı yıpranmış değil. 2) Özel Japon atma düşürmeli yöntemi, halatlı makara sistemi. (Not 4 e bakınız.) 3) Gösterilen aralık için, aralığın üçte birinin ortasına düşen değerler diğerlerinden daha yaygındır, fakat eğer ki ekipman ve/veya izleme metotları iyi değilse ER ve C E gösterilen aralıktan daha fazla değişebilir. 4) Yaygın Japon SPT uygulaması, delik çapı ve SPT vuruş sıklığı için ilave düzeltmeler gerektirir. Tipik Japon halatlı makara sistemi, donut sahmerdanı ve Japon atma düşürme yöntemi için toplam C B xc E çarpımı 1.0 ile 1.3 değerleri arasındadır. 36 TMH - TÜRKÝYE MÜHENDÝSLÝK HABERLERÝ SAYI 430-2004/2

da yapısal önlemlerin alınması aşamasına geçilmeden, sıvılaşma sonrası zemin deformasyonları belirlenmeye çalışılmalıdır. Belirlenen bu deformasyonların arzulanan performansı sağlamaması durumunda zemin iyileştirmeleri ve yapısal önlemler düşünülmelidir. REFERANSLAR Andrews, D. C. A. and Martin, G. R. (2000) Criteria for Liquefaction of Silty Soils. 12th World Conference on Earthquake Engineering, Proceedings, Auckland, New Zealand. Bray J., Sancio R. B., Durgunoglu T.; Onalp A., Youd T. L., Stewart J. P., Seed R. B., Cetin K. O, Bol E., Baturay M. B., Christensen C., and Karadayilar T. (2004). Subsurface Characterization at Ground Failure Sites in Adapazari, Turkey. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, Vol. 130, Issue 7, pp. 673-685. Çetin, K. Ö. (2000), Reliability-based Assessment of Seismic Soil Liquefaction Initiation Hazard, Ph.D. Dissertation, University of California at Berkeley. Çetin, K. Ö and Seed, R. B. (2004), Nonlinear Shear Mass Participation Factor, rd for Cyclic Shear Stress Ratio Evaluation, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Vol. 24, pp.103-113. Liao, S. S. C., Lum, K. Y. (1998), Statistical Analysis and Application of the Magnitude Scaling Factor in Liquefaction Analysis, Geotechnical Earthquake Engineering and Soil Dynamics III, Vol. 1, 410-421. Liao, S. S. C., Veneziano, D., Whitman, R.V. (1988), Regression Models for Evaluating Liquefaction Probability, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol. 114, No. 4, pp. 389-409. Liao, S. S. C., Whitman, R. V. (1986), Overburden Correction Factor for SPT in Sand, Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, Vol. 112, No. 3, March 1986, pp. 373-377. NCEER (1997), Proceedings of the NCEER Workshop on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils, Edited by (7) Youd, T. L., Idriss, I. M., Technical Report No. NCEER-97-0022, December 31, 1997. Seed, H. B., Idriss, I. M. (1971), Simplified Procedure for Evaluating Soil Liquefaction Potential, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 97, No SM9, Proc. Paper 8371, September (8) 1971, pp. 1249-1273. Seed, H. B., and Idriss, I. M. (1982). Ground motions and soil liquefaction during earthquakes, EERI Monograph, Berkeley, Calif. Seed, H. B., Tokimatsu, K., Harder, L. F., Chung, R. M. (1984), The Influence of SPT Procedures in Soil Liquefaction Resistance Evaluations, Earthquake Engineering Research Center Report No. UCB/ EERC-84/15, University of California at Berkeley, October, 1984. Seed, H. B., Tokimatsu, K., Harder, L. F., and Chung, R. M. (1985). Influence of SPT Procedures in soil liquefaction resistance evaluations. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 111(12), 1425-1445. Cetin, K. O., Seed, R. B., Der Kiureghian, A., Tokimatsu, K., Harder, L. F. Jr., and Kayen, R. E., Moss R. E. S., (2004) SPT-Based Probabilistic and Deterministic Assessment of Seismic Soil Liquefaction Potential. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, expected to be appear in December 2004. Toprak, S., Holzer, T. L., Bennett, M. J., Tinsley, J. C. (1999), CPT- and SPT-based Probabilistic Assessment of Liquefaction Potential, Proceedings of Seventh U.S.-Japan Workshop on Earthquake Resistant Design of Lifeline Facilities and Countermeasures Against Liquefaction. Seed R. B., Cetin K. Ö., Moss R. E. S., Kammerer A. M., Wu J., Pestana J. M.,Riemer M. F., Sancio R.B, Bray J.D., Kayen R. E., and Faris A.(2003). Recent advances in soil liquefaction engineering: a unified and consistent framework. 26th Annual ASCE Los Angeles Geotechnical Spring Seminar, California. Wang, W. ~1979!. Some findings in soil liquefaction, Water Conservancy and Hydroelectric Power Scientific Research Institute, Beijing, China. Youd, T. L., Noble, S. K. (1997), Liquefaction Criteria Based on Statistical and Probabilistic Analyses, Proceedings of the NCEER Workshop on Evaluation of Liquefaction Resistance of Soils, December 31, 1997, pp. 201-205. TMH - TÜRKÝYE MÜHENDÝSLÝK HABERLERÝ SAYI 430-2004/2 37