The modified Vlasov foundation on nonlinear soil layers

Abstract

In this thesis, a novel approach to account for the soil nonlinearity of nonhomogeneous soil deposits by employing the modified Vlasov foundation model is developed. A new algorithm that takes the modulus degradation curves at varying strain levels into account in an iterative manner is obtained by modifying the previously developed formulation. The presented model will provide researchers with the opportunity to employ the experimental test data directly for an operational strain level that may occur in many foundation engineering designs. This new model which takes the nonlinear soil behavior into account is first verified against the linear model given in the literature to ensure that the new model algorithm can capture the linear solution when the soil behavior is assumed to be linear. Later, the experimental data of modulus reduction curves reported in the literature for a specific type of dense and loose sands are used in multiple foundation deflection analyses. Example problems are considered for different cases which presented: (i) how the model captures nonlinear behavior and (ii) the significant effect of the nonlinear soil behavior on deflection, moment, and shear force. The model results are also compared with the finite element model result, assuming a bilinear stress-strain soil model. The results obtained from both models matched well, especially for the maximum deflection values that occurred in the example problems.

Bu tezde, modifiye edilmiş Vlasov temel modeli kullanılarak homojen olmayan zeminlerin doğrusal olmayan davranışını hesaba katan yeni bir yaklaşım geliştirilmiştir. Bu yeni algoritma, değişen gerinim seviyelerindeki modül azaltma eğrilerini yinelemeli olarak hesaba katacak şekilde var olan formülasyon geliştirilerek elde edilmiştir. Sunulan model araştırmacılara temel mühendislik tasarımlarında oluşabilecek işlevsel gerinim seviyelerinde, deneysel test datalarını direkt kullanma imkânı sağlamaktadır. Doğrusal olmayan zemin davranışını hesaba katan bu yeni model, doğrusal çözümü yakalayabildiğini göstermek için ilk olarak literatürde verilen doğrusal modele karşı doğrulanmıştır. Daha sonra, literatürde verilen modül azaltma eğrilerinin verileri kullanılarak belirli bir çeşit sıkı ve gevşek kum için çeşitli temel deplasman analizleri gerçekleştirilmiştir. Farklı durumlar için örnek problemler: (i) modelin nasıl doğrusal olmayan davranışı yakaladığı ve (ii) doğrusal olmayan zemin davranışının deplasman, moment ve kesme kuvveti üzerindeki belirgin etkisi. Modelin sonuçları aynı zamanda sonlu eleman modeli sonuçları ile bi-lineer gerilme-gerinme zemin modeli varsayılarak karşılaştırılmıştır. Her iki modelin sonucunda elde edilen sonuçlar özellikle meydana gelen maksimum deplasman değerleri için birbirleriyle iyi eşleşme göstermiştir.