Modelling Vertically Loaded Pile Groups by Considering Pile-Soil Interactions

Abstract

The aim of the study presented in this thesis is to create a model that takes into account the interaction between piles for the analysis of pile groups embedded in a linear elastic medium. This research builds upon prior work by Vallabhan and Mustafa (1996) introduced a single pile model and the pile-soil-pile interaction model proposed by İşbuğa (2023). The model has undergone further development to encompass the entire spectrum of pile groups regardless of how many piles it has and what kind of layout it has. This comprehensive model addresses two distinct scenarios: one involving a free-head pile group and another featuring a pile group that has a rigid pile cap. In the context of a free-head pile group, single piles within the group show different displacements due to load and interactions. On the other hand, in the case of a rigid pile cap, the piles must have equal displacements because of the rigid nature of the pile cap. Two different algorithms have been developed for both of these scenarios, and these algorithms have been implemented using the Python programming language. The model has been used to analyze various pile groups, and the analysis results were compared with previous studies and finite element method solutions. In addition to comparing the results, the computation times of the models proposed by this study and those of the finite element method were also compared.

Bu tezde sunulan çalışmanın amacı, elastik zemin katmanlarına yerleştirilmiş kazık gruplarının analizinde kazıklar arası etkileşimi de hesaba katan bir elastik model oluşturmaktır. Bu araştırma, Vallabhan ve Mustafa (1996) tarafından tek kazıklı bir modelin yanı sıra İşbuğa (2023) tarafından önerilen kazık-zemin-kazık etkileşim modelinin tanıtıldığı önceki çalışmalara dayanmaktadır. Model, kaç kazığa sahip olduğuna ve ne tür bir yerleşime sahip olduğuna bakılmaksızın tüm kazık grupları yelpazesini kapsayacak şekilde daha da geliştirilmiştir. Bu kapsamlı model iki farklı senaryoyu ele almaktadır: biri kazık başlığı bulunmayan durum, diğeri ise rijit bir kazık başlığının olduğu durum. Kazık başlığı bulunmadığı durumda, grup içindeki münferit kazıklar yük ve etkileşimler nedeniyle farklı yer değiştirmeler gösterebilir. Öte yandan, rijit bir kazık başlığı durumunda, kazık başlığının rijit yapısı nedeniyle kazıkların eşit yer değiştirmelere sahip olması gerekir. Bu senaryoların her ikisi için de iki farklı algoritma geliştirilmiş ve bu algoritmalar Python programlama dili kullanılarak uygulanmıştır. Model, çeşitli kazık gruplarını analiz etmek için kullanılmış ve analiz sonuçları önceki çalışmalar ve sonlu elemanlar yöntemi çözümleri ile karşılaştırılmıştır. Sonuçların karşılaştırılmasının yanı sıra bu çalışmada yazılan program ile oluşturulan modeller ile sonlu elemanlar yöntemi ile oluşturulan modellerin çözüm hızları da karşılaştırılmıştır.