Yüzey Topoğrafyasının Zemin Büyütmesine Etkisi

Zemin büyütmesi, sismik dalgaların zemin tabakalarından geçerken genliklerindeki artış olarak bilinmektedir. Zemin büyütmesi, sismik ana kaya derinliği ve eğimi, fiziksel ve litolojik özellikleri, yanal ve düşey süreksizlikler, tabakalarının kalınlığı ve topoğrafya gibi bir çok etkene bağlıdır. Bu çalışmada yüzey topoğrafyasının yerel zemin büyütmesine etkisi araştırılmıştır. Zemin tepkisinin üç boyutlu (3-B) sonlu eleman yöntemiyle inceleyebilmek için SiteEffect3D isminde bir yazılım geliştirilmiştir. Bu yazılım ile yüzey topoğrafyasının yerel zemin büyütmesine etkisi çeşitli 3-B modeller kullanılarak incelenmiştir. Bu modeller 17 Ağustos 1999 depremi ivme kaydı ve sentetik ivme kayıtlarına maruz bırakılmış, dinamik analiz sonucunda en yüksek yer ivmesi (PGA) sonuçlarından grafikler elde edilmiştir. Dinamik analiz sonuçları, yüzey topoğrafyası kullanıldığında PGA değerlerinin önemli ölçüde değiştiğini göstermektedir. Düz alanların az olduğu tepeliklerde PGA değerleri yüksek çıkmakta, tepenin eğimi de sonucu etkilemektedir. Düz alanların daha geniş olduğu bölgelerde bulunan tepeliklerde de PGA sonuçlarında dikkate değer değişiklikler olmaktadır. Ancak geniş düzlükler içerisinde bulunan tepelerde eğim değişiminin etkisi görece daha azdır.

Anahtar Kelimeler:

Zemin büyütmesi, Yüzey topoğrafyası, Deprem, Jeofizik

Effect of Surface Topography on Soil Amplification

Soil amplification is known as the increase in amplitudes of seismic waves as they pass through the soil layers. It depends on many factors such as seismic bedrock depth and slope, the thickness of its layers, physical and lithological properties, discontinuities, and topography. This study, the effect of surface topography on local soil amplification was investigated. A software called SiteEffect3D has been developed to examine soil behavior with the three-dimensional (3-D) finite element method. With this software, the effect of surface topography on local soil amplification was investigated using various 3D models. These models were exposed to the 17 August 1999 earthquake acceleration record and synthetic acceleration records, and the peak ground acceleration (PGA) graphs were obtained as a result of the dynamic analysis. Dynamic analysis results show that PGA values change significantly when surface topography is used. PGA values are high on hills with few flat areas, and the slope of the hill also affects the result. There are also remarkable changes in the PGA results on the hills located in the regions where the flat areas are wider. However, the effect of the slope is relatively less on the hills in the wide plains.

Keywords:

Soil amplification, Surface topography, Earthquake, Geophysics,

PDF

___

[1] G. Kumar, G. Pavan and S.P. Regalla, ‘‘Optimization of support material and build time in fused deposition modeling (FDM)’’ Trans Tech Publications- In Applied Mechanics and Materials, vol 110, pp. 2245-2251, 2012. doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.110-116.2245
[2] B. Ergene, İ. Şekeroğlu, Ç. Bolat and B. Yalçın, “An experimental investigation on mechanical performances of 3D printed lightweight ABS pipes with different cellular wall thickness” Journal of Mechanical Engineering and Sciences, vol. 15, no. 8, pp. 8169-8177, 2021. doi:10.46519/ij3dptdi.1069544
[3] W.C. Smith and R. W. Dean, ‘‘Structural characteristics of fused deposition modeling polycarbonate material’’ Polymer Testing, vol. 32, no. 8, Pages 1306–1312, 2013. doi:10.1016/j.polymertesting.2013.07.014
[4] C. Weller, R. Kleer and F. T. Piller, ‘‘Economic implications of 3D printing: Market structure models in light of additive manufacturing revisited’’, Int. J. Production Economics, vol. 164, pp. 43–56, 2015. doi:10.1016/j.ijpe.2015.02.020
[5] N. Ercan ve D. E. Yunus, “Eriyik yığma modelleme ile üretilen hücresel sandviç panellerin basma özelliklerinin incelenmesi” presented at the 4 th Internatıonal Congress on 3d Prıntıng (Additive Manufacturing) Technologıes and Dıgıtal Industry (3D-PTC2019), Antalya, 2019.
[6] S. H. Yazdani, A. H. Akbarzadeh, H. Niknam and K. Hermenean, ‘‘3D printed architected polymeric sandwich panels: Energy absorption and structural performance’’,Composite Structures, vol. 200, pp. 886–909, 2018. doi:10.1016/j.compstruct.2018.04.002
[7] B. Ergene and Ç. Bolat, “An experimental study on the role of manufacturing parameters on the dry sliding wear performance of additively manufactured PETG” International Polymer Processing, vol. 37, no. 3, pp. 255-270, 2022. doi:10.1515/ipp-2022-0015
[8] B. Ergene and B. Yalçın, “Eriyik yığma modelleme (EYM) ile üretilen çeşitli hücresel yapıların mekanik performanslarının incelenmesi” Gazi Üniversitesi Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Dergisi, cilt 38, sayı 1, ss. 201-218, 2023. doi:10.17341/gazimmfd.945650
[9] D. Chaidas, K. Kitsakis and S. Maropoulos, “The impact of temperature changing on surface roughness of FFF process”. 20th Innovative Manufacturing Engineering and Energy Conference, Kallithea Chalkidiki, 2016.
[10] M. Günay, R. Kaçar, H. Yılmaz, H. Demir ve S. Gündüz, “3D Baskı ile Üretilen PLA Esaslı Numunelerde Doluluk Oranı ve Tarama Açısının Mekanik Özelliklere Etkisi”, 3rd International Congress on 3D Printing (Additive Manufacturing) Technologies and Digital Industry, Antalya, 2018:33-39.
[11] M. Aydın, F. Yıldırım ve E. Çantı “Farklı yazdırma parametrelerinde PLA filamentin işlem performansının incelenmesi”, 3rd International Congress on 3D Printing (Additive Manufacturing) Technologies and Digital Industry, Antalya, 2018:295-307.
[12] V. Tokdemir, S. Altun ve K. Kurtoğlu, “Ahşap filamentlerin ve baskı parametrelerinin çekme direncine etkisi” presented at the 4th International Congress On 3d Printing (Additive Manufacturing) Technologies and Digital Industry , 2019.
[13] S. Altun, V. Tokdemir ve S. Yılmaz, “Faklı ahşap filamentler ile yazdırılmış örneklerin yüzey pürüzlülüğü ve boyutsal kararlılığı” presented at the 4th International Congress On 3d Printing (Additive Manufacturing) Technologies And Digital Industry , 2019.
[14] M. Günay, S. Gündüz, H. Yılmaz, N. Yaşar ve R. Kaçar, “PLA esaslı numunelerde çekme dayanımı için 3D baskı işlem parametrelerinin optimizasyonu” Politeknik Dergisi, cilt 23, sayı 1, ss. 73-79, 2020. doi:10.2339/politeknik.422795
[15] M. Kam, H. Saruhan and A. İpekçi, “Investigation the effect of 3D printer system vibrations on surface roughness of the printed products”, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, vol. 7, no. 3, pp. 147–157, 2019. doi:10.29130/dubited.441221
[16] B. Ergene, G. Atlıhan and A.M. Pinar, “Experimental and finite element analyses on the vibration behavior of 3D-printed PET-G tapered beams with fused filament fabrication” Multidiscipline Modeling in Materials and Structures, vol. 19, no. 4, pp. 634-651, 2023. doi:10.1108/MMMS-11-2022-0265
[17] B. Ergene and Ç. Bolat, “An Experimental ınvestigation on the effect of test speed on the tensile properties of the petg produced by additive manufacturing” International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, vol. 6, no. 2, pp. 250-260, 2022. doi:10.46519/ij3dptdi.1069544
[18] A. Zeren and E. Maral. "Screw pullout behaviour in polyethylene" Materials and Design, vol. 28, no. 10, pp. 2698-2705, 2007. doi:10.1016/j.matdes.2006.10.007
[19] E. Ünal, "The effect of different tread profiles on pullout strength of glass fiber reinforced polymer composite materials." Cumhuriyet Science Journal, vol. 39, no. 2, pp. 550-556, 2018. doi:10.17776/csj.421618
[20] P. Yu, A.Manalo, W. Ferdous, , C. Salih, R. Abousnina, T.Heyer and P. Schubel, “Failure analysis and the effect of material properties on the screw pull-out behaviour of polymer composite sleeper materials” Engineering Failure Analysis, vol. 128, e105577, 2021. doi:10.1016/j.engfailanal.2021.105577
[21] A. J. Kubiak, , K. Lindqvist-Jones, K. D. Dearn and D. E. Shepherd, “Comparison of the mechanical properties of two designs of polyaxial pedicle screw” Engineering Failure Analysis, vol. 95, pp. 96-106, 2019. doi:10.1016/j.engfailanal.2018.08.023
[22] M. Einafshar, A.Hashemi and A. Kiapour, “Evaluation of the efficacy of modal analysis in predicting the pullout strength of fixation bone screws” JOR Spine, vol. 5, no. 4, e1220, 2022. doi:10.1002/jsp2.1220
[23] M. Einafshar, , A. Hashemi, and G. Herry van Lenthe, “Homogenized finite element models can accurately predict screw pull-out in continuum materials, but not in porous materials” Computer Methods and Programs in Biomedicine, vol. 202, e105966, 2021. doi:10.1016/j.cmpb.2021.105966
[24] A. M. Pinar, “Optimization of process parameters with minimum surface roughness in the pocket machining of AA5083 aluminium alloy via Taguchi method,” The Arabian Journal for Science and Engineering B: Engineering, vol. 38, no. 3, pp. 705-714, 2013. doi:10.1007/s13369-012-0372-5
[25] A. M. Pinar and A. Güllü, “Optimization of numerical controlled hydraulic driven positioning system via Taguchi method” Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, vol. 25, no. 1, pp. 93-100, 2010.
[26] A. M. Pinar and K. Fırat, “Machinability evaluation of multi-directional turning tools” Materials Testing, vol. 62, no. 3, pp. 311-316, 2020. doi:10.3139/120.111487
[27] A. M. Pinar ve K. Fırat, “AISI 4140 çeliğin çok yönlü takımla tornalanmasında yüzey pürüzlülük performansının optimizasyonu,” Politeknik Dergisi, cilt 19, sayı 4, ss. 491-498, 2016. doi:10.2339/2016.19.4 491-498
[28] H. Radhwan, Z. Shayfull, A. E. H. Abdellah, A. R. Irfan and K. Kamarudin, “Optimization parameter effects on the strength of 3D-printing process using Taguchi method,” AIP Conference Proceedings, vol. 2129, no. 1, e020154, 2019. doi:10.1063/1.5118162
[29] M. Hikmat, S.Rostam and Y. M. Ahmed, “Investigation of tensile property-based Taguchi method of PLA parts fabricated by FDM 3D printing technology,” Results in Engineering, vol. 11, e100264, 2021. doi:10.1016/j.rineng.2021.100264