Examination of a rock-hewn underground storage in Nevşehir - Nar region by means of numerical analyses

Ülkemizde çoğunlukla Nevşehir ve yakın çevresinde bulunan kayadan oyma yapılar, genellikle turistik tesis ve tarımsal amaçlı soğuk hava deposu olarak kullanılmaktadır. Nevşehir yöresinin Nar bölgesinde narenciye ve patates gibi ürünlerin depolanması amacıyla açılmış ve halen açılmakta olan çok sayıda tarımsal amaçlı depo bulunmaktadır. Bölge genelindeki soğuk hava depoları genellikle gözlemsel veriler ve deneme yanılma yoluyla elde edilen deneyimler doğrultusunda açılmıştır. 2017 yılında yayınlanan Kayadan Oyma Yapıların Tasarım, Hesap Ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik ile kayadan oyma yapılar dinamik/statik yükler altında yapısal hasar görmeyecek ve ilave bir yapısal sisteme gerek olmaksızın duraylılığını koruyacak şekilde tasarlanmasına yönelik oldukça genel ilke ve kurallar oluşturulmuştur. Ancak, halen kaya oyma depoların projelendirilmesinde sayısal analiz yöntemlerinin kullanımı istenilen oranda değildir. Bu tez çalışması kapsamında Nevşehir ilinin Nar bölgesinde yer alan bir kaya oyma depo projesinde RS2 yazılımı kullanılarak sonlu elemanlar analizleri ile değerlendirmeler gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizler sonucunda oluşturulacak kaya oyma yapılardaki gerilme dağılımı, toplam deformasyon, maksimum makaslama deformasyonu ve dayanım faktörü gibi parametreler ortaya konmuştur. Analizler statik ve dinamik koşullar için ayrı ayrı gerçekleştirilmiş ve deprem koşulları altında da kaya oyma depoyu çevreleyen ignimbirit biriminin davranışı değerlendirilmiştir. Öte yandan, bu tez çalışmasının en önemli amaçlarından biri olarak sonlu elemanlar analizlerinde yenilme ölçütünün sonuçlar üzerindeki etkisi de irdelenmiştir. Buna göre, incelenen kaya oyma depoda farklı kesit hatları üzerinde sonlu elemanlar analizleri genelleştirilmiş Hoek-Brown ve Mohr-Coulomb yenilme ölçütleri ile gerçekleştirilmiş ve parametrelerdeki değişimler araştırılmıştır. Analizler sonucunda yenilme ölçütünün bir miktar dayanım faktörü parametresi üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir. Bununla birlikte, diğer parametreler üzerine yenilme ölçütünün önemli bir etkisi olmamıştır.The rock-hewn structures, which are mostly located around Nevşehir and its close vicinity in our country, are commonly used as touristic dwellings and agricultural cold storage. In the Nar district of Nevşehir city, there are numerous agricultural natural cold storages that were excavated as well as are still being dug for the storage of products such as citrus and potatoes. Natural cold storages throughout the region were generally excavated based on observational data and experience gained through trial and error. With the Regulation on Design, Calculation and Construction Principles of Rock-Hewn Structures published in 2017, very rough principles and rules have been established for designing rock-hewn structures in a way that will not be structurally damaged under dynamic/static loads and maintain their stability without an additional structural system. However, the use of numerical analysis methods in the design of rock-hewn storages is still not common. Within the scope of this thesis, evaluations were carried out with finite element analysis via RS2 software in a rock-hewn storage project located in the Nar region of Nevşehir province. Parameters such as stress distribution, total deformation, maximum shear deformation and strength factor in rock-hewn structures to be excavated were revealed by means of numerical analyses. Analyses were performed both for static and dynamic conditions and the behavior of ignimbrite surrounding the rock-hewn storage was evaluated under earthquake loading as well. On the other hand, as one of the most important aims of this thesis, the effect of failure criterion on the results of finite element analyses was also examined. Accordingly, finite element analyses on different cross-sections of the investigated rock-hewn storage were carried out with generalized Hoek-Brown and Mohr-Coulomb failure criteria and variations in parameters were investigated. As a result of the analyses, it was determined that the failure criterion was slightly effective on the strength factor parameter. Besides, the failure criterion did not have a significant impact on other parameters