Shear stress used in soil liquefaction:Computer model versus empirical methods

Sıvılaşma analizinde kullanılan kayma gerilmesi:Bilgisayar modeli ile amprik metodların karşılaştırılması

Özet

Arazi deneylerine dayalı olarak yapılan çoğu sıvılaşma analizlerinde Seed'in sadeleştirilmiş metodu kullanılmaktadır. Bu metodda sıvılaşma analizi için gerekli olan en kritik parametre zemin yüzeyindeki yatay yer ivmesidir $(a_{max})$. Bu parametrenin hesaplanmasında tercih edilen iki yol vardır. Birincisinde, değişik zemin şartlarından elde edilmiş istatistiksel verilerden, ikincisinde de zemin büyütmesi analizlerinden faydalanılmaktadır. Zemin yüzeyindeki $a_{max}$ 'in büyüklüğü yerel zemin şartlarına ve anakayadaki yatay yer ivmesinin $(a_{max} )$ değerine bağlı olarak değişmektedir. Seed'in sadeleştirilmiş metodu vasıtasıyla hesaplanan kayma gerilmesi değerlerini bilgisayar modeli vasıtasıyla hesaplanan kayma gerilmesi değerleriyle karşılaştırmak için 10 değişik lokasyon seçilmiştir. Bu lokasyonlardaki zemin kalınlığı ve kayma dalgası hızı birbirinden farklı olup lokasyonların tabii periyodları 0.36 ile 0.56 saniye arasında değişmektedir. Modellemede kullanılan yatay yer ivmesi kayıtlarının hakim periyodları 0.16 ile 0.32 saniye arasındadır. Seçilmiş lokasyonlarda muhtelif derinliklerdeki kayma gerilmelerinin modellerine yoluyla hesaplanmasında SHAKE91 programı kullanılmıştır. Sonuçta Seed metodu ile hesaplanan kayma gerilmesi değerlerinin SHAKE91 programı ile hesaplananlardan genellikle yüksek olduğu ve değişimin bazı hallerde %200'den daha fazla olduğu gözlenmiştir.

Abstract

Soil liquefaction techniques based on in situ tests mostly utilize Seed's simplified procedure. In this method, the most critical input is the value of peak horizontal ground acceleration $(a_{max})$ on the ground surface. The preferred way for calculating the $a_{max}$ on the ground surface is either the use of statistical data from different soil conditions or the use of site response models. The value of $a_{max}$ is affected by both local soil conditions and nature of the base motion. In order to compare the shear stress values calculated using the Seed's simplitied procedure with the computer model-based shear stress values, ten sites with different soil thicknesses and shear wave velocities resulting in different soil periods were selected. The selected input motions also had different predominant periods. The computer program SHAKE91 was selected to compute the shear stresses at the pre-determined levels in the soil columns. It was found that Seed's approach over estimates the maximum shear stress induced by an earthquake in a soil profile by as much as 200% in some cases.