Mühendislikte “zemin” ve “yapı”yı ayrı ayrı analiz etmek, çoğu kez en az iki doğruyu bir araya getirip yanlış bir sonuca varmak demektir. Üstyapıyı sonsuz rijit bir taban üzerinde, zemini de “yukarıda ne var?” sorusunu sormadan çözmek; gerçekte birlikte titreşen, birlikte şekil değiştiren, birlikte yaşlanan bir sistemi ikiye bölmektir. Kimi projede bu bölme hatası “emniyetli” görünür, kimi projede kırılgan bir optimizasyona yol açar; asıl sorun, nerede ve ne kadar sapma olduğunu bilmeden karar almaktır. Zemin–Yapı Etkileşimi (ZYE / SSI) tam bu noktada, yapının kütle–rijitlik–sönüm özelliklerini, zeminin tabakalı–anizotrop–zaman bağımlı davranışlarıyla tek bir sayısal dilde buluşturur.
1) Yaklaşımı Seçmek: Doğrudan Çözüm mü, Alt-Yapı (Substructure) mı?
ZYE iki ana yöntemle kurulur:
-
Doğrudan çözüm (Direct SSI): Üstyapı + temel + zemin hacmi aynı modelde çözdürülür. Temas, açılma–kapanma, yerel göçme, plastikleşme ve tabakalı profil doğal ortaya çıkar. Maliyetlidir ama kritik projelerde en güvenilir yoldur.
-
Alt-yapı (Substructuring): Zemini bir empedans (kütle–yay–sönüm) setine indirger, üstyapıya kayan taban yayları ve eşdeğer sönüm olarak uygularsınız. Hızlıdır, parametre bantlarıyla çoklu tarama yapmaya elverişlidir.
Uygulama: 12 katlı ofis bloğunda konsept aşamasında alt-yapı yöntemiyle temele 6 serbestlikli empedans (Kx, Ky, Kz, Krx, Kry, Krz; Cx… vb.) atanarak hızlı varyant tarandı; nihai ruhsat öncesi kritik zonlar doğrudan çözümle doğrulandı.
2) Temel Tipi ve ZYE: Radye, Sürekli Temeller, Kazık Grupları
Temel tipinin ZYE “imzası” farklıdır:
-
Radye temeller: Geniş yüzeyde yayılı temas; dönme–kayma–oturma birlikte; taban açılması–lokal temas kaybı görülebilir.
-
Sürekli/tekil temeller: Daha belirgin dönme ve eksenel–moment etkileşimi; yanlardaki zemin yenilmesi riski.
-
Kazık temeller: Grup etkisi, kazık–toprak çevresel sürtünme ve uç taşıma; kazık başı bağ kirişleri ile üstyapıya rijitlik aktarımı.
Örnek Olay: Ağır makine temelli bir tesiste kazıklı–radye hibrit sistem denendi. ZYE ile üstyapı temel periyodu %18 uzadı; makine titreşimi ile rezonans riski alt-yapı yaklaşımında da görüldü, kazık boyu ve aralıkları yeniden ayarlanarak risk kaldırıldı.
3) Zemin Profili: Tabakalı, Anizotrop, Kısmen Doygun Dünya
Gerçek sahalarda tabakalı–geçişli profiller yaygındır. Kum–silt–kil ardalanması, yeraltı suyu düzlemi, geçirimlilik (k) anizotropisi ve K₀ başlangıç gerilmeleri, ZYE’nin temel parametreleridir.
Uygulama: 0–8 m dolgulu silt, 8–22 m yumuşak kil, 22 m+ kum–çakıl katmanlı sahada, başlangıçta efektif gerilme dağılımı çözdürüldü; su tablası mevsimsel varyans için iki senaryoyla (kış–yaz) modele sokuldu.
4) Empedans (K–C–M) Parametrelerinin Üretilmesi: Sadece “K” Değil
Kayan taban yaklaşımında yay (K) kadar sönüm (C) ve kimi durumlarda ek kütle (M) de gereklidir. Empedans; temel şekline, boyutlarına, gömme (embedment) derinliğine, zemin profilinin frekans bağımlılığına bağlıdır.
Örnek: 20×30 m radye için yarı-sonsuz yarı-uzay formülleri yalnızca kaba başlangıç verdi. 3B zemin hacmi ile harmonik zorlamada frekans bağımlı empedans eğrileri üretildi; üstyapı modeline parçalı doğrusal K–C fonksiyonları olarak gömüldü.
5) Temas (Contact) Gerçekliği: Açılma–Kapanma, Sürtünme, Yapışma
Doğrudan çözümde temel–zemin arayüzünde temas modeli kilittir. Đki ana hal vardır:
-
Sıkı temas (hard contact) + sürtünme: Açılma serbest, basınçta taşıma, kesmede sürtünmeli kayma.
-
Kohesif/sürtk–yapışmalı arayüz: İyileştirilmiş zemin–membran–enjeksiyonlu tabakalarda yapışma (cohesion)eklenebilir.
Vaka: Rüzgâr türbini temelinde büyük dönme taleplerinde arayüz sürtünmesi düşükse (ıslak kil), açılma–yeniden temas döngüleri görüldü. Saha verisiyle sürtünme katsayısı kalibre edildi; oturma ve dönme piki düştü.
6) Lineer–Doğrusal Olmayan ZYE: Ne Zaman Hangisi?
Küçük–orta titreşimler için lineer empedans yeterli olabilir. Deprem, oturma–konsolidasyon, zayıf kil–kumlarda doğrusal olmayan zemin modeli (Mohr–Coulomb, HS/HS-Small, Soft Soil) ve temas kaçınılmazdır.
Uygulama: 10 katlı konutta spektrum analizinde lineer SSI ile periyot %10 uzadı; NLRHA’da (zaman tanım alanı) zemin plastisitesi aktifleşince uzama %16’ya çıktı, kat ivmeleri düştü, drif t hafif arttı. Tasarım “ivme sınırlı ekipman”ı koruyacak biçimde revize edildi.
7) Depremde ZYE: Kayan Taban, Döndürme ve Radyasyon Sönümü
Depremde zemin, enerji yayar (radyasyon sönümü) ve temel kayar–döner. Yalnız yatay ötelenme değil, temel dönmesive düşey bileşenler de önem kazanır.
Vaka: Yakın-fay koşulunda H1–H2–V bileşenleriyle doğrudan SSI çözümünde 1. mod periyodu uzadı; üst yapı ivmeleri %12–18 düştü, temel dönmesi iki kayıtta birleşim taleplerini artırdı → temel genişliği +%10 ve radye kalınlığı +50 mm ile birleşim güvenliği sağlandı.
8) Rüzgâr ve Operasyonel Titreşimler: Sürekli Yüklerde ZYE
Rüzgâr, makine, döner ekipman ve trafik yükleri uzun süreli, dar bant uyarılar üretir. Empedansın frekans bağımlılığıve temel dönme–kayma bağları burada belirgindir.
Örnek: Kompresör temellerinde 25–40 Hz bandında üstyapı–zemin rezonans penceresi tespit edildi. Kazık–radye hibritinde kazık sayısı artırılarak empedans yükseltildi; titreşim hızları ISO konfor limitlerinin altına indi.
9) Kazıklı Sistemlerde Grup Etkisi ve Negatif Surtünme (Down-Drag)
Kazık gruplarında etkileşim faktörleri, grup rijitliğini ve taşıma kapasitesini değiştirir. Konsolidasyon/oturma sonucu kazık negatif sürtünmeye maruz kalabilir.
Uygulamalı örnek: Deltik kil üzerinde 3×3 kazık grubunda çevresel sürtünme–uç taşıma ve negatif sürtünme bir arada modellendi; grup faktörüyle baş–son kazıklarda talep dağılımı denetlendi; bağ kirişi – boy–aralık optimizasyonu yapıldı.
10) Konsolidasyon ve Uzun Vadeli Etkileşim: Zaman Zeminindir
Killi zeminlerde oturma bir günde değil, yıllar içinde oluşur. Rötre–sünme–ısı etkileri üstyapıda, konsolidasyon zeminde uzun vadeli etkileşim yaratır.
Vaka: Prefabrik kirişli köprü ayağında 5 yıllık senaryoda konsolidasyon oturması + üstyapı rötre–sünmesi birlikte modellendi; mesnet–tabliye rölatif hareketleri için “hareketli mesnet” stratejisi önerildi.
11) Yerel Zemin Tepkisi (Site Response) → SSI Köprüsü
1B/2B yerel zemin tepki analizi ile yüzey hareketleri üretildikten sonra, doğrudan SSI modeline temel altı hareketleri uygulanmalıdır (free-field–foundation input). Bu, üstyapıya “gerçekte gelen” hareketi verir.
Uygulama: 40 m yumuşak tabakalı sahada 1B analizden alınan transfer fonksiyonlarıyla temel kotunda yatay–düşey hareket setleri elde edildi; doğrudan SSI’da bu setlerle NLRHA koşturuldu.
12) Su, Yükselme (Heave) ve Sıvılaşma: Çok Fazlı Gerçeklik
Yüksek su tablasında taban heave (yükselme) riski, kumlu zeminlerde sıvılaşma potansiyeli SSI sonuçlarını tersyüz edebilir.
Örnek: Yeraltı otoparkında taban kilinde yukarı sızıntı basıncı senaryosu koşuldu; güvenlik sayısı düşük çıkan kesitte jet grout tabanı ve drenaj kuyuları önerildi. Köprü yaklaşım dolgusunda sıvılaşma zonu için iyileştirme + izolatörkombinasyonu denendi.
13) Üstyapı Modeli: Diyafram, Burulma, Nonstructural ve Sönüm
ZYE yalnız temeli değil, üst yapı modelini de disipline zorlar. Kısmi rijit döşemeler, burulma düzensizliği, nonstructural ivme limitleri ve histeretik sönüm temsilinin aşırılaştırılmaması gerekir.
Vaka: Dolgulu çerçevede kısa kolon etkisi, SSI ile büyüyen driftler altında tetiklendi; dolgu eşdeğeri ve birleşim detaylarında revizyonla risk kontrol edildi.
14) Model Formu Belirsizliği: Zemin Parametre Bantları ile Sağlamlık
Zemin parametreleri dağılımlıdır. Tasarım kararını tek bir E–φ–c setine bağlamak risklidir. “Yüksek–orta–düşük” üçlüsüyle robustness taraması şarttır.
Uygulama: φ=28–32°, E=15–35 MPa, k=10⁻⁵–10⁻⁴ m/s bantlarıyla üçlü tarama yapıldı; drift–ivme–oturma–dönme metrikleri tablolaştırıldı; karar “model-form bağımsız” biçimde verildi.
15) Köprü ve Hat Yapıları: Mesnet, Dolgu ve Toprak Etkileşimi
Köprülerde mesnet çekme–kayma açılmaları, yaklaşım dolgusu–tabliye etkileşimi ve izafi açıklık hareketleri kritik. SSI’da mesnetler nonlineer (gap–friction) davranmalı; dolgu–kanat duvarı–tabliye temas ile çözülmelidir.
Vaka: Nehir köprüsünde düşey bileşen mesnet çekmesine yol açtı; “yüksüzde kilit–yükte kayıcı” mesnet + stopper düzeni önerildi; açıklıklar arası çarpışma riskine karşı sönümleyici eklendi.
16) Yükleme Kombinasyonları: Deprem, Rüzgâr, Termal, Trafik
SSI’da çoklu yük ailesi birlikte düşünülmeli: deprem ± rüzgâr, termal gradyanlar, hareketli yük–trafik, işletme titreşimi. Sıra–üst üste binme mantığı raporda açıkça yazılmalı.
Uygulama: Endüstriyel tesiste deprem–termal–operasyonel titreşim senaryosu koşturuldu; “en kötü bileşke” deprem sonrası termal gerilme ile geldi; temel–zemin dönmesi ekipman hizalamasını bozuyordu → ankraj slotted hole detayıyla çözüldü.
17) Sayısal Hijyen: Mesh, Sınır Koşulu, Radyasyon, Damping
Zemin hacminde dalgaların sınırdan yansımasını önlemek için sönümlü sınırlar (Lysmer–Kuhlemeyer tipi) veya mükemmel eşleşen katman (PML) kullanılmalı; mesh boyutu hâkim dalga boyuna göre ayarlanmalıdır.
Örnek: Zemin boyutlandırması λ/6 kuralıyla yapıldı; sönümlü sınırlar eklenince yapay yansımalar kayboldu; enerji dengesi grafiği rapora girildi.
18) Ölçümle Kalibrasyon: Oturma, İnklinometre, İvme–Mod
Model güveni ölçüm ile gelir: settlement marker–nivoket, inklinometre, ivme–modal testler, strain gauge. SSI parametreleri bu veriye göre az ama etkili ayarlanmalıdır.
Vaka: Kentsel bir projede 8 aylık oturma ölçüleri ile modeldeki konsolidasyon–rötre birlikte kalibre edildi; uzun dönem sehim–dönme bandı daraltıldı.
19) Raporlama: Karar–Kanıt–Aksiyon Üçlüsü ve Görsel Hijyen
Rapor, yönetici özeti (hangi karar, hangi kanıt, hangi aksiyon), teknik anlatı (zemin profili, empedans/temas, lineer–nonlineer, yük aileleri), ekler (drift–ivme–oturma–dönme zaman serileri, empedans eğrileri) katmanlarıyla derlenmelidir. Tüm görseller tek ölçek–tek palet–tek kamera ile üretilmeli; her görsele model/parametre sürümü–tarih–hash damgası düşülmelidir.
20) QA–V&V–Arşiv: Denetimde Savunulabilir Bir Hat
-
Girdi Kapısı: Zemin araştırma raporları (SPT/CPT/UU/CIU), su seviyesi, yerel zemin tepki çıktıları, empedans üretim notları.
-
Model Kapısı: Mesh–sınır–radyasyon testleri, temas–sürtünme gerekçesi, lineer–nonlineer ayrımı, frekans bağımlı K–C fonksiyonları.
-
Çıktı Kapısı: Periyot–ivme–drift–oturma–dönme metrikleri; koşullu/koşulsuz kabul; izleme planı.
Arşiv salt okunur formatta; veriler CSV + görsel + rapor kimlik–sürüm–hash ile saklanır; “aynısını yeniden üret” talebi saatler içinde karşılanır.
21) Kapsamlı Vaka 1 – Hibrit Ofis, Yumuşak Zemin (ZC)
Bağlam: 12 kat, ZC zemin, yakın-fay olası.
Akış: Alt-yapı ile K–C tarama → doğrudan SSI doğrulama → NLRHA.
Sonuç: T1 %16 uzadı; ortalama ivme %12 düştü; drift %0.2 arttı; iki katta birleşim talebi sınırdaydı → perde oranı ve radye kalınlığı arttırıldı, koşulsuz kabul.
22) Kapsamlı Vaka 2 – Kazıklı Endüstriyel Tesis, Operasyonel Titreşim
Bağlam: 2–8 MW makineler, 25–40 Hz bant.
Akış: Frekans bağımlı empedans eğrileri; kazık–radye hibrit optimizasyonu; saha ölçümüyle kalibrasyon.
Sonuç: Rezonans penceresi dışına çıkıldı; titreşim hızları konfor limitlerinin altına indi; makina–temel bağlantıları gevşemeye karşı yeniden detaylandırıldı.
23) Kapsamlı Vaka 3 – Köprü ve Yaklaşım Dolgusu, Düşey Bileşen
Bağlam: Nehir geçişi; düşey spektrum gereksinimi.
Akış: Doğrudan SSI; mesnet gap–friction; dolgu–kanat duvarı temas; 3B deprem (H1–H2–V).
Sonuç: Düşey bileşen çekme açılmalarını tetikledi; stopper ve kayıcı mesnet stratejisiyle çarpışma riski ortadan kalktı.
24) Yol Haritası: Bugün–Yarın–Öbür Gün
-
Kısa Vadede: Empedans üretim şablonu, kayan taban kütüphanesi, doğrudan SSI sınır–radyasyon kalıpları, rapor derleyici.
-
Orta Vadede: Zemin parametre bant taraması (robustness DOE), 1B–2B yerel zemin tepkisi → SSI köprüsü, uzun dönem konsolidasyon–rötre–sünme setleri.
-
Uzun Vadede: Dijital ikiz: inklinometre–nivoket–ivme ölçümlerinden canlı kalibrasyon, eşik dışı sinyalde mini tarama tetikleyen otonom QA.
Sonuç
Zemin–Yapı Etkileşimi, üstyapı ve zemini “evli” kabul eden mühendislik disiplinidir. Doğru kurulduğunda, periyot–ivme–drift üçgenini kanıtla yönetir; temel dönmesi, oturma ve kayma–temas açılmalarını sayısal sisin içinden çıkarır. Konseptte alt-yapı (empedans) ile hızlı tarama, kritik aşamada doğrudan SSI ile yerel gerçekçiliğin devreye alınması; deprem–rüzgâr–operasyonel titreşim–termal–trafik gibi yük ailelerinin senaryo mantığıyla birlikte düşünülmesi; tabakalı–doygun–kısmi doygun profillerin zaman boyutunda (konsolidasyon–sünme–rötre) takibi… Bütün bunlar, sadece “daha doğru bir sayı” için değil; daha savunulabilir bir karar için gereklidir.
Gerçek projeler gösteriyor: yumuşak zeminde üstyapı periyodu uzadığında ivmeler düşer, drif t kontrollü artar; izolasyonlu yapılarda stopper aralığı ZYE olmadan yanlış ayarlanır; kazıklı–radye hibritinde empedans doğru ölçeklenince titreşim konforu ve yorulma ömrü birlikte iyileşir; köprü–dolgu–mesnet üçgeninde düşey bileşen görmezden gelinirse strateji hatalı kurulur. Tüm bu kararları denetime hazır kılan, QA–V&V–arşiv disiplinidir: girdi menşei, model kapısı kanıtları, çıktı kapısı karar cümleleri ve yeniden üretim yeteneği.
Son tahlilde, foundation modelleme bir dosya değil, bir hat işidir. Her proje, zemin parametre bantları, empedans eğrileri, temas–sürtünme kalibrasyonları, yerel zemin tepkisi–temel hareketi köprüsü konusunda kuruma yeni bir ders bırakır. Bu dersler ALT–DOĞRUDAN SSI şablonlarına, PLM gereksinim kartlarına ve rapor derleyicilere işlendiğinde, ekipler dosya–ayar peşinde koşmaz; karar üretir. O kararlar da yalnız bugünü değil, yarının denetimini şimdiden taşır.
Modelleme, günümüzde yalnızca tasarım süreçlerinin bir parçası değil; aynı zamanda düşünce biçimlerini dönüştüren, analiz kabiliyetini artıran ve fikirleri görünür kılan güçlü bir araç olarak öne çıkıyor. Mimarlıktan mühendisliğe, oyun tasarımından veri görselleştirmeye kadar birçok alanda modelleme, karmaşık yapıları anlaşılır hale getirmek ve çok boyutlu düşünmek için kullanılıyor. Bireyin bir fikri somutlaştırma yolculuğunda modelleme, hem yaratıcı hem de sistematik bir yol sunuyor.
Bu platformda modellemeye tek bir açıdan yaklaşmıyoruz. Üç boyutlu (3D) modelleme elbette temel başlıklardan biri; ancak mimari modelleme, endüstriyel ürün tasarımı, karakter modelleme, veri ve sistem modelleme, parametrik tasarım gibi çok daha geniş bir çerçeveyi kapsıyoruz. Amacımız yalnızca teknik bilgi vermek değil; aynı zamanda modelleme pratiğinin arkasındaki düşünsel yapıyı, yöntemleri ve farklı disiplinlerdeki uygulama biçimlerini de görünür kılmak. Böylece bu alanla ilgilenen herkes, sadece nasıl yapılacağını değil, neden ve hangi bağlamda yapıldığını da anlayabiliyor.
Akademik bir yaklaşımla hazırlanan bu site, hem öğrenmek isteyenlere hem de bilgisini derinleştirmek isteyen profesyonellere hitap ediyor. Teknik içerikler, güncel yazılım önerileri, örnek projeler ve yöntem yazılarıyla zenginleştirilmiş bir yapı sunuyoruz. Modelleme, yalnızca bilgisayar destekli bir üretim süreci değil; aynı zamanda düşüncenin yeniden yapılandırılmasıdır. Bu doğrultuda, hem uygulamaya hem de teoriye dokunan içeriklerle, farklı alanlardaki modelleme meraklılarını ortak bir bilgi zemini etrafında buluşturmak istiyoruz.
