Earthquake hazard analysis for the city of Evansville, Indiana

The proximity of Evansville to the Wabash Valley fault zone and the New Madrid seismic zone exposes the area to 2 potential earthquake-related hazards: soil liquefaction and site amplification. Engineering soil data were examined and various methodologies were employed to evaluate earthquake hazards. The input ground motion parameters for liquefaction and site response analyses were determined through seismic hazard analysis. The computed maximum-magnitude earthquakes are m\sb{\rm b} = 6.9 and m\sb{\rm b} = 7.4 for the Wabash Valley fault zone and the New Madrid seismic zone, respectively. The peak horizontal ground accelerations of 0.066g, 0.133g, and 0.178g were computed (for bedrock) for the return periods of 100, 500, and 1,000 years, respectively. Four liquefaction evaluation procedures, 2 SPT- and 2 CPT-based, developed based on Western America and Japanese data, were employed. Three of these methods indicated good agreement in the results. The fourth method based on q\sb{\rm c}/N\sb{60} ratio was further analyzed by modifying the q\sb{\rm c}/N\sb{60} ratios with respect to the Evansville data. About 50 to 60% of the layers studied were found liquefiable. New Madrid seismic zone had the greater influence on the liquefiability of the layers. Liquefaction Potential Index results show that 50% of the layers have very high risk of liquefaction (LPI $\u3e$ 15). Threshold ground acceleration values for liquefaction were computed using the strain approach based on the shear wave velocity data. The results indicate that, when compared with the stress approach, the strain approach overestimates the threshold ground accelerations. Site response analysis was performed for 21 sites using the worst case and reasonable case scenario earthquakes in both seismic zones. The input time histories used were the records of the 1988 Saguenay, Canada earthquake because there was no earthquake data at bedrock for a sizable earthquake in Central North America. Results indicate that amplification ratios due to earthquakes generated in the New Madrid seismic zone are about twice as high as those caused by the earthquakes originating in the Wabash Valley fault zone. Regardless of the magnitude and the location of the input earthquake, the majority of clay sites showed higher amplification ratios than did the alluvial sand sites

Investigation of the effect of grain size on liquefaction potential of sands

WOS: 000513583200006Due to the permanent damage to structures during earthquakes, soil liquefaction is an important issue in geotechnical earthquake engineering that needs to be investigated. Typical examples of soil liquefaction have been observed in many earthquakes, particularly in Alaska, Niigata (1964), San Fernando (1971), Loma Prieta (1989), Kobe (1995) and Izmit (1999) earthquakes. In this study, liquefaction behavior of uniform sands of different grain sizes was investigated by using the energy-based method. For this purpose, a total of 36 deformation-controlled tests were conducted on water-saturated samples in undrained conditions by using the cyclic simple shear test method and considering the relative density, effective stress and mean grain size parameters that affect the cumulative liquefaction energy. The results showed that as the mean grain size decreases, the liquefaction potential of the sand increases. In addition, with increasing effective stress and relative density, the resistance of sand against liquefaction decreases. Multiple regression analysis was performed on the test results and separate correlations were proposed for the samples with mean grain size of 0.11-0.26 mm and for the ones with 0.45-0.85 mm. The recommended relationships were compared to the ones existing in the literature and compatible results were obtained

TERS EKSTRÜZYON DENEYİNİN İKİ KIVAM LİMİTİNİ BELİRLEMEK ÜZERE YENİDEN DEĞERLENDİRİLMESİ

Likit limit (LL) ve plastik limit (PL) ince taneli zeminlerde çok sık kullanılan özelliklerdendir. Bunlar zeminlerin sınıflandırılmasının dışında birçok mühendislik özelliklerinin deneştirilmesinde de kullanılmaktadır. Bu nedenle, Atterberg tarafından ilk kez 1911 yılında ortaya konmasını takiben birçok araştırmaya konu edilmiştir. Mekanizmaları çok sayıda standart ile belirlenmiş ve uzun süredir kullanılıyor olmasına rağmen, yapısında var olan bazı belirsizlikler nedeniyle çokça da eleştirilmiştir. Casagrande tası ve nodül yuvarlama metotları yerine daha uygun başka bir test metodu bulabilmek için çok çalışma yapılmıştır. Bu çalışmaların bir kısmı, ilgili iki özellik göstergesini birlikte belirleyecek tek bir yöntem bulmaya yönelik olmuştur. Yakın geçmişte ters ekstrüzyon test yöntemi jeoteknikte kullanılmaya başlanmıştır. Bu yöntemin LL, PL ve hatta büzülme limitlerinin (SL) belirlenmesinde kullanılabileceği ortaya konmuştur. Bu çalışmanın amacı ters ekstrüzyon yönteminin daha ileri aşamada rafine edilerek LL ve PL’yi belirlemedeki becerisini yeni bir değerlendirmeye tabi tutmaya yöneliktir. Bu amaçla farklı plastiklik derecesine sahip 70 ince zemin örneği kullanılmıştır. Aynı şekilde düşen koni ve nodül yuvarlama metodları da LL ve PL’nin belirlenmesinde kullanılmıştır. Ters ekstrüzyon testi her zemin numunesi için 5 farklı su içeriğinde yapılmıştır. Grafiklerde ekstrüzyon basıncı su içeriğine karşı yerleş- tirilmiş; veri çiftlerine uygun eğri uygulanmıştır. Buradan hareketle eğrinin y eksenini kestiği yeri (a katsayısı) ve eğimi (b katsayısı) belirlenmiştir. Böylece, daha önceki çalışmacıların yaptğı gibi ters ekstrüzyon katsayıları kullanılarak LL ve PL ile ilgili temsilci ekstrüzyon basınçları belirlenmeye çalışılmıştır. Ters ekstrüzyon basıncı kullanılarak LL ve PL’nin belirlenmesi çalışmasının sonucu pek ümit verici olmamıştır. Daha önceki yaklaşım önerilerinden farklı olarak, ters ekstrüzyon katsayıları (yani, a ve b), yaygın olarak kullanılan düşen koni ve nodül yuvarlama metotları kullanılarak ters ekstrüzyon parametrelerinin fonksiyonu olarak bulunan LL ve PL değerleri ile birlikte çoklu regresyon analizine tabi tutulmuştur. Bu çalışma ile ters ekstrüzyon katsayıları kullanılarak LL ve PL’nin hassas olarak bulunacağı ortaya konmuştur. Düşen koni metodu kullanılarak elde edilen likit limitlerin büyük çoğunluğu çoğu ±%10 hata payı ile bulunabilirken, nodül yuvarlama metoduyla tayin edilen hemen hemen bütün plastik limitler ters ekstrüzyon yöntemiyle ± %10 hata payı ile bulunabilmiştir. Ters ekstrüzyon testi üzerinde yapılan rafinasyon çalışması, tek bir yöntem kullanılarak iki önemli kıvam limitinin kolay, etkin, ucuz ve hassas olarak belirlenebileceğini ortaya koymuştu

Terkedilmiş katı atık sahalarının neden olduğu yer altı suyu kirlenmesini belirlemede jeoelektrik ve hidrokimya yöntemlerinin kullanılması

Katı atık depolama sahalarının çevre üzerine olan en önemli etkilerinden biri yeraltısuyu. kirlenmesidir. Yeraltısulannın kirlenmesi çok kolay, temizlenmesi ise uzun zaman gerektiren ve pahalı bir işlemdir. Katı atık depolama .sahaları kapandıktan uzun bir süre sonra daha kirli sızıntı suyu üretmeye devam ederler. Katı atık depolama sahalarının neden olduğu yeraltısuyu kirlenmesini hidrokimya ve jeofizik yöntemlerle araştırmak amacıyla Halkalı (istanbul) katı atık depolama alanı uygulama yeri olarak seçilmiştir. 1994 yılında depolanmasına son verilen atık sahası iki yanı alüvyonla dolu vadilerle çevrili olan uzunca bir sırt üzerinde yeralır. Katı atık sahasına doğudan komşu olan Menekşe vadisinde sızıntı suyu çıkış yerine komşu alanda vadiyi enine kesen iki hat boyunca sondajlar yapılmış; bu kuyularda değişik derinliklerden yeraltısuyu örnekleri toplanmıştır. Örnekler üzerinde yapılan kimyasal analiz sonuçlarına göre bir kirlenme napının varlığı sözkonusudur. Özellikle TDS ve klorir konsantrasyon dağılımları katı atık sahasından yatay yönde uzaklaştıkça azalmakta; düşey yönde ise artmaktadır. On iki lokasyonda yapılan Düşey Elektrik Sondajlar kirlenmenin olmadığı yerde yüksek, özdirenç değerleri verirken; sızıntı suyu çıkış noktalarına yakın hatlar boyunca oldukça düşük özdirenç değerleri vermiştir. Jeoelektrik. özdirenç praspeksiyonsonuçlarından elde edilen verilere göre iki değişik kirlenme napının varlığı sözkonusudur. Hidrokimya ve jeoelektrik sonuçlarının korelasyonundan dikkate değer olumlu bir sonuç elde edilememiştir. Bunda rol oynayan faktör ise rezistivite yönteminin düşey yönde kısa mesafedeki konsantrasyon 'değişimlerini duyarlı bir şekilde ortaya koyamamasıdır

Revisiting the Bjerrum's correction factor: Use of the liquidity index for assessing the effect of soil plasticity on undrained shear strength

The undrained shear strength (su) of fine-grained soils that can be measured in situ and in laboratory is one of the key geotechnical parameters. The unconfined compression test (UCT) is widely used in laboratory to measure this parameter due to its simplicity; however, it is severely affected by sample disturbance. The vane shear test (VST) technique that is less sensitive to sample disturbance involves a correction factor against the soil plasticity, commonly known as the Bjerrum's correction factor, μ. This study aims to reevaluate the Bjerrum's correction factor in consideration of a different approach and a relatively new method of testing. Atterberg limits test, miniature VST, and reverse extrusion test (RET) were conducted on 120 remolded samples. The effect of soil plasticity on undrained shear strength was examined using the liquidity index instead of Bjerrum's correction factor. In comparison with the result obatined using the Bjerrum's correction factor, the undrained shear strength was better represented when su values were correlated with the liquidity index. The results were validated by the RET, which was proven to take into account soil plasticity with a reliable degree of accuracy. This study also shows that the RET has strong promise as a new tool for testing undrained shear strength of fine-grained soils

Zemin sıvılaşmasının enerji yaklaşımıyla değerlendirilmesi

Depremler sırasında yapılarda oluşan hasar (kısmen veya tamamen) birkaç on yıl boyunca kapsamlı araştırmalara konu olan zemin sıvılaşmasından kaynaklanabilir. Kumlu tabakanın sıvılaşmaya duyarlılığı, zeminin sıvılaşma direncinin (kapasite) bir deprem tarafından uygulanan yük (talep) ile kıyaslanmasıyla ölçülür. Bu kapsamda gerilme temelli sıvılaşma değerlendirmesi en popüler yöntemdir. Bu yöntemin başlıca belirsizliği anakayadaki maksimum yatay yer ivmesinin (amax) hesaplanmasıdır. Zemin seviyesinde de bir amax belirlemek için yer tepki analizi veya basitleştirilmiş bir varsayım gereklidir. Gerilme temelli yaklaşıma dayalı olarak geliştirilen birim deformasyon temelli yaklaşımda da benzer kısıtlamalar bulunmaktadır. Kumlu zeminin birim hacim başına düşen sıvılaşma enerjisi kapasitesini belirlemek için burulmalı kesme halkası gibi laboratuvar teknikleri bulunmaktadır. Benzer şekilde, deprem kaydının enerjisi basit fi zik ilkeleri kullanılarak hesaplanabilir. Herhangi bir deprem kaydının talebi hesaplanırken hız-zaman kaydı ve zeminin birim kütlesi kullanılır. Bu araştırmanın amacı zemin sıvılaşmasının değerlendirilmesi için enerjiye dayalı yöntemin kullanılabilirliğini göstermektir. Ek olarak, gerilme ve birim deformasyon temelli yaklaşımların eksiklikleri genel hatlarıyla verilmiş ve enerji tabanlı yaklaşımın avantajları tartışılmıştır

The effects of freeze-thaw (F-T) cycles on the Godene travertine used in historical structures in Konya (Turkey)

WOS: 000377826400008Travertine, a building material used around the globe for its decorative and easy-to-be-worked features from past to present, is naturally exposed to the freeze-thaw (F-T) process in cold regions in winters. As a result of this process, building stones deteriorate partially or completely. The greatest factor during the F-T process is the existence of water. The water contained in the body (in discontinuities and pores) of a building stone freezes along with the fall of temperature below 0 degrees C. Following freezing, the volume of water contained in discontinuities and pores increases. New fractures develop on the surfaces of pores as a result of outward pressure due to this increase in volume. As the temperature drops below 0 degrees C, the volume of water increases again, due to freezing. This process repeats itself with the decrease and increase in temperature and causes undesired deteriorations in the bodies of stones. This issue is quite important from the point of view of preservation and restoration of historical buildings, and foreseeing the effects of the F-T process on new buildings to be designed. In this study, the effects of the F-T process on Godene travertine were investigated. Godene travertine is a stone that has been widely used in historical buildings in Konya, a city that also covers catal Hoytik, which is known as one of the oldest human settlements in Anatolia. The stone is still being used in buildings constructed in the region. Fresh travertine stones obtained from the quarry were exposed to freeze and thaw cycles in different numbers. Values of porosity (n), uniaxial compressive strength (sigma(u)), point load strength (I-s(50)), Brazilian tensile strength (sigma(t)), Bohme abrasion loss (BA) and P wave velocity (V-p) were statistically evaluated and thus, the effects of the number of cycles on basic physical and mechanical characteristics of the Godene stone were investigated. Furthermore, deteriorations that took place in historical structures in the region were case-studied. (C) 2016 Elsevier B.V. All rights reserved