derİn zemİn kariŞtirma yÖntemİ İle İyİleŞtİrme yapilan...
Post on 13-Mar-2021
6 Views
Preview:
TRANSCRIPT
T.C.
SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ
DERİN ZEMİN KARIŞTIRMA YÖNTEMİ İLE İYİLEŞTİRME YAPILAN ZEMİNLERDE TAŞIMA GÜCÜ DAĞILIMININ BELİRLENMESİ
Ebru ERBEYOĞLU
Danışman Prof. Dr. S. Nilay KESKİN
YÜKSEK LİSANS TEZİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI
ISPARTA -2019
©2019 [Ebru ERBEYOĞLU]
i
İÇİNDEKİLER
Sayfa İÇİNDEKİLER ......................................................................................................................... i ÖZET ......................................................................................................................................... ii ABSTRACT .............................................................................................................................. iii TEŞEKKÜR .............................................................................................................................. iv ŞEKİLLER DİZİNİ ................................................................................................................. v ÇİZELGELER DİZİNİ ............................................................................................................ vi SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ .......................................................................... vii 1. GİRİŞ..................................................................................................................................... 1 2. DERİN ZEMİN KARIŞTIRMA YÖNTEMİ .................................................................. 3
2.1. Tarihsel Gelişim ve Sınıflandırma ................................................................... 5 2.2. Uygulama Şekilleri ve Uygulama Alanları .................................................... 8 2.2.1. Temel destekleme sistemi ...................................................................... 9 2.2.2. Zemin tutucu sistem ................................................................................. 10 2.2.3. Zemin işleme sistemi ................................................................................ 12 2.2.4. Sıvılaşma toleransının düşürülmesi ................................................... 12 2.2.5. Hidrolik kesikler için DSM uygulamaları .......................................... 14 2.2.6. Çevresel iyileştirme .................................................................................. 15 2.3. Derin Zemin Karıştırma Yöntemi Uygulanan Zemin Mühendislik Özellikleri ....................................................................................... 17
3. İNCELEME ALANI ÖZELLİKLERİ VE TAŞIMA GÜCÜ HESAPLAMALARI .... 23 3.1. İnceleme Alanı Mühendislik Jeolojisi ............................................................. 23 3.2. İnceleme Alanı Zemin Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi ................... 24 3.3. Taşıma Gücü ve Oturma Hesaplamaları ........................................................ 31 3.3.1. İyileştirilmemiş zemin taşıma gücü hesabı ..................................... 31 3.3.2. DSM kolonu taşıma gücü hesabı .......................................................... 33 3.3.3. İyileştirilmiş zemin taşıma gücü hesabı ............................................ 35 3.3.4. İyileştirilmiş zemin oturma hesabı ..................................................... 35 3.3.5. İyileştirmemiş zemin oturma hesabı ................................................. 37 3.3.6.DSM kolon oturma hesabı ....................................................................... 38
4. ARAZİ İNCELEMESİ VE DENEY UYGULAMASI .................................................... 40 4.1. Yükleme Deneyi Yöntemi.................................................................................... 40 4.1.1. Standart DSM kolon yükleme deneyi ................................................. 40 4.1.2. İyileştirilmiş zemin yükleme deneyi .................................................. 45 4.1.3. İyileştirilmemiş zemin yükleme deneyi ............................................ 58 4.2. Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi ......................................................... 61
SONUÇ VE ÖNERİLER ........................................................................................................ 62 KAYNAKLAR .......................................................................................................................... 65 EKLER....................................................................................................................................... 67
EK A. Sondajlara Ait Karot Sandık Fotoğrafları .................................................. 68 EK B. Yükleme Testi Deney Föyleri ......................................................................... 72
ÖZGEÇMİŞ ............................................................................................................................... 75
ii
ÖZET
Yüksek Lisans Tezi
DERİN ZEMİN KARIŞTIRMA YÖNTEMİ İLE İYİLEŞTİRME YAPILAN ZEMNLERDE TAŞIMA GÜCÜ DAĞILIMININ BELİRLENMESİ
Ebru ERBEYOĞLU
Süleyman Demirel Üniversitesi
Fen BilimleriEnstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı
Danışman: Prof. Dr. S. Nilay KESKİN
Bu tez çalışmasında zemin iyileştirme yöntemlerinden olan derin zemin karıştırma yöntemi ile imal edilen kolonlar ile bu kolonlar arasında kalan zeminin, taşıma gücüne katkısını incelemek amacıyla üç adet tam ölçekli yükleme deneyi yapılarak deney verileri elde edilmiştir. Arazi verilerine uygun olarak yapılan hesaplamalar ile deneylerden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve değerlerin birbiri ile uyumlu olduğu belirlenmiştir. Derin karıştırma kolonları ile iyileştirilmiş zeminlerde taşıma gücü hesabı yapılırken, yük dağılımının zemin ve DSM kolonun elastisite modülü oranına benzer şekilde dağılım gösterdiği söylenmektedir. Yapılan zemin iyileştirme tasarımlarında zeminin elastisite modülünün, kolonun elastisite modülünden çok daha küçük değerlere sahip olması sebebiyle tasarımın taşıma gücü hesaplanırken; zeminin, sistemin taşıma gücüne katkısı ihmal edilmektedir ve tüm yükün kolonlar tarafından taşındığı varsayılmaktadır. Bunun sonucunda kolonlar olması gerektiğinden daha büyük boyutlarda tasarlanmakta ve zemin iyileştirme uygulamalarının maliyetleri büyük ölçüde artmaktadır. Sahada yapılan yükleme deneylerinde görüldüğü üzere; zeminin sistemin taşıma gücüne büyük oranda katkı sağladığı gözlenmiştir. Sistem üzerinden yapılan yüklemede kolon üzerine gelen yükün, sisteme yüklenen yükten daha az olduğu tespit edilmiştir. Bu durum DSM kolon ve betonarme plak arasına dolgu yapıldığı takdirde geçerlidir. Yapılan hesaplamalar ve deney verileri ışığında; yük dağılımının, elastisite modülleri oranının aksine zemin ve DSM kolonlarının alanları oranında dağılım gösterdiği belirlenmiştir. Bu çalışma ile DSM yöntemi ile iyileştirilme yapılacak zeminlerde tasarım yapılırken, taşıma gücü dağılımının zemin ve kolonun alanları oranında hesaplanması ile sistemin tasarımının daha doğru olacağı ve tasarımlarda daha ekonomik çözümler sunulabileceği belirlenmiştir Anahtar Kelimeler: Derin zemin karıştırma, taşıma gücü. 2019, 75 sayfa
iii
ABSTRACT
M.Sc. Thesis
DETERMINATION OF CARRIAGE DISTRIBUTION IN FLOORS WITH DEEP SOIL MIXING METHOD
Ebru ERBEYOĞLU
Süleyman Demirel University
Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Civil Engineering
Supervisor: Prof. Dr. S. Nilay KESKIN
In this thesis, three full-scale loading tests were performed and results of the tests were used to examine the contribution of the soil remaining between DSM (Deep Soil Mix) columns to the bearing capacity of the stabilized base. The results obtained from the experiments and the calculations made in accordance with the field data were compared and the results were found to be consistent with each other. It is assumed that Load distribution of the stabilized soil with DSM method shows similar behavior with the ratio of the Elasticity Modulus of the soil and DSM Columns. Since Elasticity Modulus of the soil has a lot fewer than Elasticity Modulus of the DSM columns, the load capacity of the soil is neglected during calculations of the Deep Soil Mixing Design and it is assumed that all load is carried by DSM columns. As a result of these assumptions, DSM columns are designed with larger dimensions as those could not be and DSM Projects costs much more expensive than should be. As it is shown on the loading test results, soil have significant effect on the bearing capacity of the DSM system. During loading test, it was observed that the load carried by DSM column is lower than the load carried by soil. This condition is valid provided that filler material is added between DSM Column and reinforced concrete block. In the light of performed calculations and loading test results in this thesis, it is concluded that load distribution is proportionally effected with the ratio of the cross section area of the soil and DSM columns contrary to the ratio of elasticity module of the materials. In this study, it is determined that Deep Soil Mixing projects which are designed with Load Distribution calculations that are performed in accordance with the ratio of the cross-section areas of the Soil and DSM Columns will be more accurate and will be more economic solutions for constructions. Keywords:Deep Soil Mixing, Bearing Capacity. 2019, 75 pages
iv
TEŞEKKÜR Bu araştırma boyunca karşılaştığım zorlukları bilgi ve tecrübesi ile aşmamda yardımcı olan Danışman Hocam Prof. Dr. S. Nilay KESKİN’E; Tez kapsamında bulunan deneylerin imalatlarını sağlayan İksa Mühendislik’e, teknik hesaplamalarda destekleriyle yardımcı olan Progeo Mühendislik ekibine ve her ne koşulda olursa olsun yanımda olan kuzenim Kemal ACAR’A; Yüksek lisans dönemi ve tez çalışmam boyunca desteklerini benden esirgemeyen ve beni daha fazlası için teşvik eden patronlarım Kıvanç ÖNCÜ, Deniz ÇAKIR ve DKE Mühendislik çalışma arkadaşlarıma; Aynı sırada dirsek çürüttüğümüz ve tez döneminde de birbirimizi yalnız bırakmadığımız başta Nezihe ATAR olmak üzere yüksek lisans yol arkadaşlarıma; Tüm stresli zamanlarımda bana katlanabilen Caner ERİŞ’E; Sadece tez döneminde değil tüm hayatım boyunca sevgileriyle her daim yanımda olan ve beni destekleyen başta annem Betül, babam Hulusi ERBEYOĞLU olmak üzere tüm aile üyelerime; En içten teşekkürlerimi sunarım.
Ebru ERBEYOĞLU ISPARTA, 2019
v
ŞEKİLLER DİZİNİ
Sayfa Şekil 2.1. Derin karıştırma yöntemi uygulama aşamaları .................................... 8 Şekil 2.2. Temel destekleme için DSM uygulamaları.............................................. 10 Şekil 2.3. Dayanma yapıları için DSM uygulamaları ............................................... 11 Şekil 2.4. DSM ile iyileştirilmiş zemin uygulamaları .............................................. 12 Şekil 2.5. DSM yöntemi ile sıvılaşma potansiyeli azaltıcı uygulamalar .......... 14 Şekil 2.6. DSM yöntemi ile hidrolik kesim duvarı uygulamaları ....................... 15 Şekil 2.7. Pasif ve aktif DSM engellerinden oluşan koruma sistemi ................. 16 Şekil 3.1.İnceleme alanı uydu görüntüsü ................................................................... 23 Şekil 3.2. Şekil faktörü grafiği ......................................................................................... 35 Şekil 4.1. Kazık yükleme deney sistemi ....................................................................... 41 Şekil 4.2. Derin karıştırma kolonu tekil yükleme düzeneği ................................ 42 Şekil 4.3. Tekil kolon yükleme deneyi yük-zaman grafiği .................................... 43 Şekil 4.4. Tekil kolon yükleme deneyi oturma-zaman grafiği ............................ 43 Şekil 4.5. Tekil kolon yükleme deneyi yük-oturma grafiği .................................. 44 Şekil 4.6. 2.00 x 2.00 m ebatlarında plaka yükleme deneyi şematik çizimi .. 45 Şekil 4.7. Sahada oluşturulan DSM kolonu ................................................................ 46 Şekil 4.8. DSM kolon üzerine silindir ile sıkıştırılarak yerleştirilen granüler malzeme .............................................................................................................. 46 Şekil 4.9. DSM kolonu üzerindeki dolgu malzemesinin kalınlığı ....................... 47 Şekil 4.10. DSM kolon üzerine yük hücresinin yerleştirilmesi........................... 48 Şekil 4.11. Yük hücresinin çelik plaklar arasına yerleştirilmesi ........................ 49 Şekil 4.12. Çelik plakalar arasına köpük malzemesi yerleştirilmesi ................ 50 Şekil 4.13. Yük hücresi üzerine tekrardan dolgu ve sıkıştırma işlemi yapılması ........................................................................................................... 51 Şekil 4.14. Betonarme plakanın dolgu üzerine yerleştirilmesi .......................... 52 Şekil 4.15. 2.00 x 2.00 m betonarme plak ile iyileştirilmiş zemin üzerine yükleme deney düzeneği ............................................................................ 53 Şekil 4.16. Plaka yükleme deneyi yük-zaman grafiği ............................................. 53 Şekil 4.17. Plaka yükleme deneyi oturma-zaman grafiği ..................................... 54 Şekil 4.18. Plaka yükleme deneyi yük-oturma grafiği ........................................... 54 Şekil 4.19. İyileştirilmiş zemin üzerine yapılan yükleme deneyinde yük-yük hücresi grafiği ................................................................................ 57 Şekil 4.20. İyileştirilmiş zemin üzerine yapılan yükleme deneyinde yük-yük hücresi sütun grafiği ................................................................... 57 Şekil 4.21. İyileştirme yapılmamış zemin üzerine plak yükleme deneyi ....... 58 Şekil 4.22. İyileştirilmemiş zeminde plak yükleme deneyi yük- zaman grafiği 59 Şekil 4.23. İyileştirilmemiş zeminde plak yükleme deneyi oturma-zaman grafiği .................................................................................................................. 59 Şekil 4.24. İyileştirilmemiş zeminde plak yükleme deneyi yük-oturma grafiği .................................................................................................................. 60
vi
ÇİZELGELER DİZİNİ
Sayfa Çizelge 2.1. Derin karıştırma yöntemi avantaj ve dezavantajları ..................... 4 Çizelge 2.2. Bağlayıcı türü, karıştırma, çeşidi ve uygulama yerine göre zemin karıştırma yöntemi sınıflaması ....................................... 7 Çizelge 2.3. Derin karıştırma yöntemi uygulama alanları.................................... 16 Çizelge 3.1. Sondajlardan elde edilen zemin bilgileri ............................................ 24 Çizelge 3.2. SPT-N30 değerleri ......................................................................................... 25 Çizelge 3.3. Düzeltilmiş SPT-N60 değerleri ................................................................. 25 Çizelge 3.4. Deney sonuçlarının özeti (mühendislik özellikleri) ....................... 26 Çizelge 3.5. Deney sonuçlarını özeti (endeks özellikleri ...................................... 27 Çizelge 3.6. Yerel zemin sınıfı ......................................................................................... 28 Çizelge 3.7. Sismik kırılma hızlarından elde edilen VS10 dalga hızları ............. 29 Çizelge 3.8. Laboratuvar değerlerinden elde edilen kohezyon değerleri ...... 30 Çizelge 3.9. Kayma açısına bağlı taşıma gücü faktörleri ....................................... 31 Çizelge 3.10. Kare temel için zemin taşıma gücü hesabı ...................................... 32 Çizelge 3.11. a katsayısı korelasyonu ........................................................................... 33 Çizelge 3.12. İdealize zemin profili ve parametreleri ............................................ 34 Çizelge 3.13. Ø80 cm L=8 m derin karıştırma kolonu taşıma gücü .................. 34 Çizelge 3.14. İdealize zemin profili ve parametreleri ............................................ 37 Çizelge 3.15. Şekil faktörleri ............................................................................................ 38 Çizelge 4.1. Plak üzerine yapılan yüklemeye göre yük hücresinde okunan
değerler .......................................................................................................... 56 Çizelge 4.2. Yükleme deneyi ve hesaplamalara göre kalıcı ve maksimum
deformasyon değerleri ............................................................................. 61
vii
SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ b : Taban Eğimi Faktörü c : Kohezyon d : Derinlik Faktörü G : Özgül ağırlığı g : Yer Eğimi Faktörü i : Yük Eğim Faktörü N : Taşıma Gücü Faktörü s : Şekil Faktörü t : Zaman Q : Taşıma Gücü w : Zeminin su içeriği β : Su bağlayıcı oranı λ : Çimento hidrosyonu için gereken suyun oranı ρ : Yoğunluk μ : Poisson oranı ε : Eksenel gerilmesi (%) σ : Efektif gerilme miktarı Ø : İçsel Sürtünme Açısı DSM : Derin Zemin Karıştırma PHRI : Liman ve Liman Araştırma Enstitüsünde SWING: Sürülebilir Kanat FHWA : Federal Highway Administration ASTM : American Society for Testing and Materials GS : Güvenlik Sayısı
1
1. GİRİŞ
Bir yapı üzerine gelen tüm yükler, yapının oturduğu zemin tarafından
taşınabilmelidir. Yapı tasarımında, yapının statik olarak uygunluğu kontrolü
kadar yapının bulunduğu zemin stabilizesi kontrolü yapılması da
gerekmektedir. Ülkemizde 1999 Adapazarı depreminden sonra ortaya çıkan
manzaralar zemin konusunun önemini tüm mühendislik camiasına bir kez daha
göstermiştir.
Herhangi bir yapı için planlanan bölgede zemin özellikleri tasarım şartlarını
sağlamadığında mühendis zeminden kaynaklı olan kısıtlamaları kabul etmek ya
da farklı çözüm önerileri bulmak durumundadır. Bu çözümler; yapılması
planlanan bölgenin değiştirilmesi, yapının tasarımının değiştirilmesi ya da zayıf
zeminin değiştirilmesi gibi maliyetli ve zaman alıcı çözümler olabileceği gibi;
zemin iyileştirme yapılması gibi mühendislik yaklaşımına uygun çözümlerde
olabilir. Taşıma gücü zayıf, sıvılaşma potansiyeli yüksek, yükler altında
sıkışabilirliği fazla olan zeminlerde yapı tasarımı yapılacak ise yapı kullanımına
uygun olarak zemin iyileştirme yapılması gerekmektedir.
Zemin iyileştirme denildiğinde çoğunlukla zeminin kayma direncinin
arttırılması, geçirimliliğin azaltılması ve iri daneli zeminlerde sıkılığın ve ince
daneli zeminlerde kıvamın arttırılması anlaşılır (Sağlamer, 1958). Zeminin
taşıma kapasitesini arttırmak, oturmayı ve sıvılaşmayı engellemek, zemine
mukavemet kazandırmak ve permabilitesini azaltmak için, zeminin fiziksel
özelliklerini değiştirmeye yönelik olarak yapılan tüm uygulamalar zemin
iyileştirme olarak tanımlanmaktadır.
Zemin iyileştirmenin genel uygulama ilkeleri; zemin içerisindeki boşlukların
mekanik araçlar ile azaltılması ya da kimyasal maddeler ile doldurulması, zemin
su içeriğinin düşürülmesi ve çeşitli elemanlar kullanılarak zeminin
güçlendirilmesidir. (Sağlamer, 1985).
2
Zemin iyileştirme yöntemi seçiminde etkili birçok faktör vardır. Bu faktörler;
zemin cinsi, yeraltı suyu durumu, yapının önem katsayısı, saha etrafındaki
yapıların durumu olarak sıralanabilir. Bu faktörlerin etkilerine göre zemin
iyileştirme yöntemleri farklı dallara ayrılır. İlk aşamada uygulama derinliğine
bakarak yüzeysel zemin iyileştirme yöntemleri ve derin zemin iyileştirme
olarak iki gruba ayrılabilir.
Bu çalışma kapsamında zemin iyileştirme yöntemlerinden biri olan derin zemin
karıştırma yönteminin zeminin taşıma kapasitesi hesaplamalarının saha ile
uygunluğu ve etkisi araştırılacaktır. Arazide oluşturulan deney düzenekleri
aracılığıyla derin karıştırma kolonları tasarımında, kolonlar arasında kalan
zeminin taşıma gücüne katkısının hesaplanması amaçlanmıştır.
3
2. DERİN ZEMİN KARIŞTIRMA YÖNTEMİ:
Derin karıştırma yöntemi (DSM) zemin ve bağlayıcı malzemenin yerinde
karıştırılması ile zemin içerisinde yüksek dayanımlı kolonlar oluşturulmasını
sağlayan bir zemin iyileştirme yöntemidir (FHWA, 2000). Yumuşak zeminin
mühendislik özelliklerini iyileştirmek için kullanılabilen bu yöntemin genel
uygulaması karıştırıcı şaft yardımı ile zemin karıştırılırken aynı zamanda
bağlayıcı maddenin enjekte edilmesi ile uygun boyutlarda karıştırma kolonu
oluşturulmasıdır. Kuru ya da ıslak bağlayıcı ile oluşturulabilen bu kolonlar ile
zeminin daha yüksek mukavemet değerine, daha yüksek permabiliteye, daha
düşük sıkıştırılabilme özelliğine sahip olmasını amaçlanır( Timoney, 2012).
Derin karıştırma yönteminin genel mekanizması kimyasal tepkime ve tepkime
neticesinde ortaya çıkan sonuçlar ile oluşmaktadır. Bağlayıcı ve su tepkimeye
girdiğinde ısı ile birlikte hacim artışı ortaya çıkar, zeminin su içeriği zemin
kayma mukavemetindeki artış ile birlikte kimyasal emilim ile azalır. (Tanaka
and Tobiki, 1998).
Yeraltı su seviyesi yüksek yumuşak zeminlerde kuru karıştırma tekniği
kullanımı özellikle sönmemiş kireç ile iyileştirme yaptığı için tercih
edilmektedir. Kirecin sönmesi kimyasal tepkimesi sırasında çıkan enerji zemin
içeriğindeki suyun buharlaşmasını sağlar ve su içeriğini düşürür. (Bruce
vd.,1999). Kuru karıştırma tekniği bu özelliği sayesinde liman yapılarında,
yoğun şehirleşmeden kaynaklı zorunlu olarak şehirleşmeye açılan denizsel
malzeme atığı depolama bölgelerinde tercih edilmektedir.
Derin karıştırma yöntemi tasarımı sürecinin doğru yürütülmesi önemlidir.
Bağlayıcı türü ve miktarı uygulamaya göre doğru seçilmesi gerekir. Bu yöntemin
kullanımında avantaj ve dezavantajlar Çizelge2.1’de tablo halinde verilmiştir.
4
Çizelge 2.1. Derin karıştırma yöntemi avantaj ve dezavantajları (Topolnicki, 2004)
Derin karıştırma Yöntemi
Avantajları Derin Karıştırma Yöntemi
Dezavantajları
Büyük yapı alanlarında uygulanan projelerde hem ekonomik hem de verimlidir.
Derinlik limiti (uygulama yönteminin çeşidine bağlıdır.)
Zemin türlerinin çoğunda uygulanabilir.
Çok gevşek zeminlerde, çok sert zeminlerde veya kayalarda uygulanamaz.
Yapı gereksenimlerine bağlı çok sayıda uygulama şekilleri vardır.
Eğimli kolonlarda uygulanamaz. (Ekipman türüne bağlı olarak)
İyileştirilen zeminin mühendislik parametreleri güvenilir bir şekilde tahmin edilebilir.
Bazı durumlarda karıştırılacak zeminin üniform dağılımı ve zeminin kalitesi değişebilir.
Zemin iyileştirmesi sırasında komşu yapılara minimum ölçekte zarar verir.
Kolonlar mevcut yapılara yakın uygulanamaz.
Uygulama sırasında titreşim oluşturmaz ve gürültü seviyes azdır. Zemin yapısında çok fazla bozulma olmaz. (Kuru yöntem için)
Donma çözülme bozulması olabilir. Özellikle ıslak yöntemle uygulanan derin karıştırmada bozulmalar olabilir.
Karada, denizde, kıyı ve liman projelerinde uygulanabilir.
Ekipman ağırlığı zayıf zeminler için sorun olabilir. (Uygulanan yönteminin çeşidine bağlı olarak)
Uygulama sırasında çeşitli laboratuvar ve arazi testleriyle yapılan uygulamanın kalitesi doğrulanabilir.
Hava basıncı ya da zemin enjeksiyon basıncı zemin kabarmasına neden olabilir.
Derin karıştırma yönteminin çevreye verdiği zarar diğer yöntemlere göre daha azdır.
Derin karıştırma yönteminin uygulanması sırasında derinlik arttıkça izolasyon zorlaşabilir.
5
2.1 Tarihsel Gelişim ve Sınıflandırma:
Derin karıştırma yönteminin geçmişi 1950 ortalarında, Intrusion –PrepaktInc.
(FHWA,2000) tarafından geliştirilen ABD patentli yerinde kazıklama sistemine
dayanmaktadır (Jaspereand Ryan,1991). Temel elemanların oluşturulması ve
duvarları tutabilmek amacıyla bu yöntem; zemin ile çimento esaslı harcın
mekanik karıştırıcılar kullanılarak hazırlanmaktadır (Topolnicki, 2006).
ABD’deki bu gelişmeden sonra kayıtlara geçen diğer uygulamalar Japonya ve
İskandinav ülkelerinde ortaya çıkmış ve günümüzdeki DSM yönteminin
oluşmasına kaynak olmuşlardır(Topolnicki, 2006).
Japonya’da 1967’de devlet destekli olarak Liman ve Liman Araştırma Enstitüsü
(PHRI) tarafından yapılan araştırmalar ilk zamanlarda kireç kolonları olarak
geliştirilmiştir. (Okumura, Terashi, Mitsumuto, Sakai ve Yoshida, 1972)
Japonya da ıslak yöntemin gelişimiyle birlikte mekanik karıştırmayı basınçlı
karıştırma ile birleştirme fikri hız kazanmıştır. Bunu takiben 1984 yılında
sürülebilir kanat (SWING) yöntemi ortaya çıkmış ve 1986 yılında jet grouting
yöntemi SWING yöntemine dâhil edilmiştir. Delme şaftının geri çekilmesi
sırasında ilave basınçla birlikte mekanik olarak karıştırılmış iyileştirilmiş
bölgeler oluşturulmuştur (Kawasaki ve ark. , 1996).
Japonya’daki çalışmalara yakın zamanlarda benzer çalışmalar İskandinav ve
Avrupa ülkelerinde de gelişmeye başlamıştır. İsveç ve Finlandiya’nın
liderliğinde 1967’de sönmemiş kireç ile yumuşak zeminlerde iyileştirme
yöntemi geliştirilerek İsveç kireç kolonları geliştirilmiştir. (Rathmayer ve
Leminen, 1980). Yumuşak zemin için düşünülen iki bileşenli bağlayıcı içeren bu
6
tip yöntem geliştirilerek günümüzde Nordic derin karıştırma olarak bildiğimiz
yöntem oluşturulmuştur. (Holm, 2002a).
Derin karıştırma yönteminin gelişmesiyle birlikte diğer ülkelerde de
uygulamalar ve geliştirmeler devam etmiştir. Günümüzde zemin iyileştirme
yöntemi olarak kullanılmak istenildiğinde derin karıştırma yönteminin farklı
uygulama alanları ve farklı yöntemleri mevcuttur. Derin karıştırma yöntemi
bağlayıcı maddenin cinsine, uygulama şekline ve uygulama derinliğine göre
sınıflandırılmaktadır.
Bağlayıcı tipine göre derin karıştırma yöntemi kuru derin karıştırma ve ıslak
derin karıştırma olarak ikiye ayrılır. Kuru derin karıştırma İsveç ve Japonya’da
1960’lı yıllarda geliştirilen yöntemdir. İlk çalışmalarda bağlayıcı olarak kireç
kullanırken daha sonraları çimento kullanılmaya başlanmıştır.
Kuru yöntemde, karıştırma aracı yumuşak zemin içinde boşluk oluşturur,
karıştırma aracı geri çekilirken çimento, kireç vb. bağlayıcılar basınçlı hava ile
zemine enjekte edilip aynı zamanda karıştırılarak homojen kolonlar elde edilir.
Bu yöntem ile yumuşak zeminlerin kayma mukavemeti artmakta, sıkışabilirliği
azalmaktadır.
Killi ve organik zeminlerde uygulamalar arasında, taşıma kapasitesinin
arttırılması, yerleşimin azaltılması, pasif toprak basıncının arttırılması, aktif
toprak basıncının azaltılması, kazık ve zemin tabakalarının yatay direncinin
arttırılması bulunmaktadır. Öte yandan, kumlu zemine yapılan uygulamalarda,
taşıma kapasitesini arttırılması, oturmanın azaltılması ve sıvılaşmayı önlenmesi
hedeflenmektedir.
7
Derin karıştırma yöntemi, farklı coğrafyalarda geliştirilmiştir. Farklı zemin
türleri, farklı su içerikleri, farklı kullanım amaçları için uygulama yönteminde,
bağlayıcı malzeme türünde değişiklikler yapılmıştır. Çizelge 2.1.’ de derin
karıştırma yöntemi farklı uygulamalar göre sınıflandırılmıştır.
Çizelge 2.2. Bağlayıcı türü, karıştırma çeşidi ve uygulama yerine göre zemin karıştırma yöntemi sınıflaması(Topolnicki, 2006)
Derin Zemin Karıştırma Yöntemi
Kuru Derin Karıştırma
(Kuru bağlayıcı)
Islak Derin Karıştırma (ıslak bağlayıcı)
Mekanik Karıştırma Mekanik +basınçlı
karıştırma
Basınçlı
Karıştırma
-DJM Assoe.
(Japan)
-Nordicmethod
(Sweden,
Finland)
-TREVIMIX (Italy)
SMM:MassStabilit
ion (Finland,
Sweden)
-CDM ASSOC.
(Japan)
-SCC (Japan)
-SMM (USA)
-Keller System
(usa, Europe)
Mectool (USA)
-SMM
Massstabilition
(Japan, USA)
Delme Şaftı sonunda
Şaft boyunca Delme Şaftı sonunda
-SMW (Japan,
USA)
- DSM (USA)
-MULTIMIX
(Italy, USA)
-COLMIX
(France)
-
BauerTripleAu
gerSystem
(Germany)
-FMI
(Germany)
-SWING
(Japan)
-JACSMAN
(Japan)
-GEOJET
(USA)
-HYDRAMECH
(USA)
-TURBOJET
(Italy)
Single
(grout)
-Double
(air+grout)
-Triple
(water+air
+grout)
-superjat
-crossjet
8
Derin karıştırma yöntem tipi seçiminde zemin özelliklerinde etkili olmaktadır.
Yüksek su muhtevasına sahip zeminlerde kuru yöntem ıslak yönteme göre daha
etkilidir. Sert zemin ya da tabakalı zeminlerde ıslak yöntem daha homojen bir
yapı oluşturmaktadır. Islak yöntem kuru yönteme göre daha maliyetlidir. Bu
gibi yaklaşımlarla zemin tipine göre yapılacak uygulama tipi seçilebilmektedir.
Bu ayrımdan sonra ayrıca uygulama alanlarına göre seçim yapılması
gerekmektedir.
2.2 Uygulama Şekilleri ve Uygulama Alanları:
DSM kolonları, Şekil2.1.’de şematik olarak gösterildiği gibi mekanik karıştırıcı
araçlar ile yerinde karıştırılıp geri çekilirken bağlayıcı madde enjekte edilmesi
ile oluşturulur.
Şekil 2.1. Derin karıştırma yönteminin uygulama aşamaları (Hussin, 2006)
9
Derin karıştırma yöntemi; iyileştirilecek zeminde yapılacak olan yapının
önemine, iyileştirmenin amacına ve yapının uygulanacağı yerin şartlarına göre
tekil kolon, duvar, ızgara sistemler ve bloklar olarak sınıflandırılmaktadır
(Kaya,2006). Uygulama şekillerine göre sınıflandırma yapımı çok geniş olacağı
için uygulama amacına göre derin karıştırma yöntemi altı temel grupta
tanımlanabilir(Bruce, 2001).
Tanımlanan altı temel grup için genel amaçlar ise; taşıma kapasitesini arttırmak,
oturmayı azaltmak, şev stabilizesi sağlamak, kazı çevresinde yapıları korumak,
sızıntıları kontrol altına almak, sıvılaşma potansiyelini azaltmak, zeminlerde
titreşimi engellemek gibi amaçlar olarak sıralanabilir (Porhaba, Tanaka ve
Kobayashi,1998).
Yukarıda anlatılan altı uygulama alanının avantajları ve dezavantajları vardır.
Bunula birlikte önerilen tüm uygulama yöntemleri zemin yapısına göre farklılık
göstermektedir. Bu durum DSM uygulaması için farklı uygulama önerilerinin
ortaya çıkmasına neden olacaktır.
2.2.1.Temel destekleme sistemi:
Bu sistem zemindeki oturmaları azaltmak, zemin taşıma kapasitesini arttırarak
zemin stabilitesini iyileştirmek gibi amaçlara ihtiyaç duyulan uygulamalardır
(Kitazume ve Terashi, 2013). Üst yapı yükü fazla olmayan karayolu, demiryolu
gibi uygulamalarda tekil ya da blok tipi derin karıştırma yöntemi tercih
edilirken, üst yapı yükü fazla olduğu durumlarda grup kolon uygulaması tercih
edilmektedir (Topolnicki,2006).
10
Grup kolon sistemi kullanılarak yapılan DSM iyileştirmesinde kolonların yatay
direnci çok yüksek olmadığı için yerleşimi azaltmak ve stabiliteyi arttırmak
amaçlı kurulan bu sistemler daha çok düşük dolgu ve hafif yapı yüküne sahip
durumlarda uygulanır. (Masakiate, 2006). Bu uygulama tipine uygun örnekler
Şekil 2.2’de gösterilmiştir.
Şekil 2.2. Temel destekleme için DSM uygulamaları a)yol dolgusu; b)demiryolu
dolgusu; c)köprü yaklaşım bölgesi; d)döşeme temeli; e)şerit ve zımbalama başlığı f)menfez; g)tank temeli; h)su kesici temeli; ı)rıhtım duvarı
2.2.2.Zemin tutucu sistemler:
Derin kazılar ve yumuşak zemin tutucular, dolgu destekleme sistemleri, heyelan
önleme, şev stabilizesi sağlanması uygulamaları bu bölümde yer almaktadır
(Topolicki, 2006). Bu uygulamalarda kesişen kolon uygulaması tercih
edilmektedir. Bu sisteme duvar sistemi denilir ve üst yapıdan gelen yüklerin
11
sağlam zemine aktarılmasını sağlar (Kitazume ve Terashi, 2013). Farklı
uygulama çeşitlerine göre örnekler Şekil 2.3.’ de gösterilmiştir.
Şekil 2.3. Dayanma yapıları için DSM uygulamaları: a)Tipik DSM duvarı; b)DSM
duvarı beton yüzeye sahip DSM duvarı; c)komposit ağırlık duvarı; d)Toprak kayması koruması; e)Şev stabilitesi.
Bu uygulamada, eğilme direncini arttırmak için ıslak yöntemle oluşturulan derin
karıştırma kolonlarına Şekil 2.3. (b)’de görüldüğü gibi I kiriş veya çelik borular
kullanılabilir. Kesişen kolonların birbiri ile bağlantısının düzgün olması ve
uygulama sırasında zorluk yaşanmaması için uzun karıştırma süresi ve katkı
maddeleri ile hızlı priz alması sağlanabilir.
İyileştirme için uygulanan DSM kolonu toplam alanının zemin alanına oranına
iyileştirme alan oranı denilir ve bu oranı 0,75'i aştığından, teğet bir bloğun grup
sütun tipindeki iyileştirmede en iyi işlevi göstermesi beklenir. (Masakiate,
2006)
Yeni Dolgu
12
2.2.3.Zemin işleme sistemi:
Bu uygulamalar genellikle karada, deniz kenarlarında dolgularda büyük ölçekli
projeler de kullanılır. Tipik örnekler Şekil 2.4.’ de görüldüğü gibi yumuşak
zeminlerde yol, tünel inşaatı, geri kazanılmış alanların ve nehir kıyıları gibi
alanların güçlendirilmesidir. İyileştirmenin genel amacı oturmanın azaltılması
ve taşıma kapasitesinin arttırılmasıdır.
Şekil 2.4. DSM ile iyileştirilmiş zemin uygulamaları; a) geri kazanılan alanın iyileştirilmesi; b)Düşük mukavemetli DSM.
2.2.4.Sıvılaşma toleransının düşürülmesi:
DSM kolonlarının sıvılaşmaya etkisi 1995 yılında Kobe’deki 7,2 büyüklüğündeki
bir depremde onaylandı. Deprem esnasında iyileştirilmiş zeminde inşaatı
devam eden ayakta kalırken, hemen yan tarafındaki deniz duvarı yanal harekete
maruz kalmıştır. (Kamon, 1996)
Stabilize Taranmış
Zemin
Büyük Çaplı Kolon
13
Blok ve duvar sistemin bir arada kullanıldığı sistem ızgara sistemi olarak
sınıflandırılmıştır. Bu sistem zemin taşıma kapasitesi ve zemin stabilizesini
arttırdığı gibi aynı zamanda sıvılaşma riskini de azaltmaktadır. (Kitazume ve
Terashi, 2013).
Izgara sistemlerde DSM kolonlar arasında kalan orijinal zeminden oluşan
"Hücreler", kesme gerginliğini ve aşırı gözenek basıncı birikimini azaltır ve
sismik olaylar sırasında yanal yayılmayı önleyen yerel sıvılaştırılmış bölgeler
içerir. Aynı zamanda yerleşimi en aza indirebilir ve / veya şev arızasına karşı
güvenliği artırabilir. Kolon grupları genellikle tavsiye edilmez, çünkü stres
konsantrasyonlarından ve bükülme yetersizliğinden muzdarip olabilirler
(Topolnicki, 2006).
Izgara tipi için modifiye edilmiş bir iyileştirme kalıbı olarak, petek tipi
iyileştirme gibi karmaşık bir sütun yerleştirme kalıbı bazen Avrupa'da
uygulanmıştır. Bununla birlikte, böyle bir kurulumun üretimde son derece
yüksek bir inşaat doğruluğu ve tasarımda üç boyutlu analiz gerektirdiği
belirtilmelidir (Masakiate, 2006).
Blok tipi iyileştirmede, tüm stabilize edilmiş toprak kolonlarının üst üste
binmesiyle bir zeminde büyük bir iyileştirilmiş toprak kütlesi oluşturulur. Bu
iyileştirme en istikrarlı iyileştirmeyi sağlayabilir, ancak maliyet daha yüksektir.
Yapım süresi diğer iyileştirme türlerinden daha uzundur. Bu tür bir iyileştirme
normalde liman ve liman yapılarında dalgakıran ve denizin geri dönüşü gibi ağır
ve kalıcı yapılara uygulanır(Masakiate, 2006).
14
Blok tipi iyileştirmenin en istikrarlı iyileştirmeyi sağladığı sonucuna varılmıştır,
ancak pahalıdır. Duvar tipi iyileştirme ve ızgara tipi iyileştirme de kararlı bir
iyileşme sağlar ve daha ekonomiktir, ancak her ikisi de yüksek kalitede sürekli
örtüşen uygulamalar gerektirir. (Masakiate, 2006)Duvar ve ızgara tipi
iyileştirme örnekleri Şekil 2.5. ’ de gösterilmiştir.
Şekil 2.5. DSM yöntemi ile sıvılaşma potansiyeli azaltıcı uygulamalar; a)bir nehir
yatağının korunması; b) Kazıkların yanal direncinin iyileştirilmesi.
2.2.5.Hidrolik kesikler sistemleri:
Derin zemin karıştırma barajlar ya da bodrum katlarda su tutucu yapılarda su
akışını engellemek için kullanılır. Kullanılan zemin çeşitleri yüksek geçirgenlikli
ince ve kaba daneli zeminlerin karışmış olduğu zeminlerdir.
Hidrolik kesme duvarları uygulamalarında önemli olan geçirgenlik olduğu için
uygulama esnasında kesişen kolonların birbiri ile kaynaşmasına ve zemin
koşullarına uygun bağlayıcı seçimine dikkat edilmelidir. Bu uygulamaya ait
örnekler Şekil 2.6.’ da gösterilmiştir.
Sıvılaşabilir
zemin Kafes DM Grid DM
Kazık
15
Şekil 2.6. DSM yöntemi ile hidrolik kesim duvarları uygulamaları: a) baraj
sızdırmazlığı; b) kil çekirdeğin uzatılması; c) taşkın önleme duvarı; d)sızıntı koruması.
2.2.6.Çevresel iyileştirme:
Son 10 yılda ortaya çıkmıştır Islak ve kuru metotlu toprak karışımı kullanarak
metaller, yarı uçucu organik bileşikler ve düşük seviyeli radyoaktif maddeler
içeren kirlenmiş toprak ve tortuların katılaşması / stabilizasyonu, diğer tutma
ve iyileştirme yöntemlerine göre avantajları nedeniyle tercih edilen bir
iyileştirme seçeneği olarak tanınmaya başlamıştır. Bunlar arasında sağlık ve
güvenlik risklerinin azaltılması, saha dışı imhaların ortadan kaldırılması, düşük
maliyet ve uygulama hızı sayılabilir. (Topolnicki,2006)
Kimyasal ya da kirlenmiş alanın yeraltı suyuna karışımını engellemek için DSM
kolonlarında modifiye edilmiş alümina silikatlar kullanılarak mikro kimyasallar
için bir elek oluşturulur. Şekil 2.7.’ de gösterildiği gibi yeraltı suyunun
kirlenmesi engellenmiş olur.
16
Şekil 2.7.Pasif ve aktif DSM engellerinden oluşan koruma sistemi
Yukarıda anlatılmış olan uygulama sınıfları çeşitlendirilebilir. Ancak genel
anlamda sınıflandırma ve uygulama alanları Çizelge 2.3.’de gösterildiği gibi
olacaktır.
Çizelge 2.3. Derin karıştırma yöntemi uygulama alanları (Porbaha ve diğerleri, 1998)
DERİN KARIŞTIRMA TEKNOLOJİSİ
KIYI VE DENİZ
UYGULAMALARI
YAPI
TEMELLERİ
TOPRAK BASINCINI
KONTROL EDİLMESİ
SIZINTI
KONTROLÜ
SIVILAŞMANIN
ENGELLENMESİ
ÇEVRESEL
UYGULAMALAR
Rıhtım
Duvarları
İskele
Yapıları
Dalgakıran
Tarıklar-
Kuleler
Köprü
Ayakları
Altyapı
Tesisleri
Dolgu
Stabilites
i İstinat
Duvarları
Yapı
Temeli
Temel
Kullanılması
Kazı Kontrol
Toprak ve Şev
Kayması
Komşu Yapı
Desteklenme
Açık Kazı
Stabilitesi
Baraj
İyileştirmesi
Nehir Kıyısı
Stabilitesi
Pasif Bariyer Aktif Bariyer
Kirlenmiş
Bölge
17
2.3 Derin Karıştırma Yöntemi Uygulanan Zemin Mühendislik Özellikleri:
DSM yöntemi tasarımı için uygulanacak zeminin basınç, kayma ve çekme
dayanımları, elastikiyet modülü, birim yoğunluk ve geçirgenlik özelliklerinin
bilinmesi gerekmektedir. Düşük mukavemetli DSM uygulamalarında zeminin
sıkıştırılabilirlik katsayısı oturma tahminleri için gereklidir. Zeminin hidrolik
iletkenlik özelliği, yeraltı su kontrolü ve çevresel uygulamalar için yapılan
sızdırmazlık duvarları için önem arz etmektedir. Uygulama esnasında kullanılan
bağlayıcı tipi ve göre geçirimlilik ve geçirimsizlik durumu değişecektir. Bu
nedenle kullanım amacına yönelik olarak bağlayıcı türü seçimine dikkat
edilmelidir. Zeminin kayma ve gerilme dayanımları ve elastikiyet modülü,
iyileştirilmiş zeminin basınç dayanımı ile doğrudan ilişkilendirilebilir.
DSM kolonlarının kalitesi, bağlayıcı maddenin türü, kalitesi, su ve diğer katkı
maddeler ile karıştırılması gibi özeliklerine, iyileştirilecek zeminin su
muhtevası, boşluk suyu oranı gibi mühendislik özelliklerine ve minerolojik
özelliklerine, karıştırma derecesi, süresi ve yöntemi, kürleme kalitesine ve
yükleme durumuna göre değişiklik göstermektedir. (Terashi,1997)
İyileştirme tasarımını belirlemek için zeminde değişen mühendislik
özelliklerinin bilinmesi, tasarım sırasında ve uygulamadan sonrasında zeminin
istenilen özelliklere uygun olup olmadığını kontrol için gerekli olacaktır.
Tasarım sırasında laboratuvar deneyleri ile uygulama sırasında ise saha
deneyleri ile bu özellikler test edilmelidir. Zemin iyileştirmeden etkilenen
mühendislik özellikleri aşağıda açıklanmaya çalışılmıştır.
-Su içeriğinin değişimi: su içeriği, bağlayıcının hidrasyonu ile aşağıdaki
denkem2.1.’de görüldüğü gibi değişiklik gösterir.
CaO +H2O Ca(OH)2 + 15,6 Kcal / mol (2.1.)
18
Kalsiyum oksit, su ve kalsiyum hidroksit ağırlık oranı 1: 0,32: 1,32’dir. Stabilize
edilmiş zeminin su içeriği denklem 2.2.’ de gösterildiği gibi belirlenir.
ws=𝑊𝑂−(𝜆 𝑤/𝐶𝑎𝑂 + 𝑚∗𝑛)∗𝑞𝑤
100+ 𝜆 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 /𝐶𝑎𝑂 ∗𝑞𝑤 x 100 (2.2.)
qw = Bağlayıcı faktör
m: zeminde buharlaşan su için üretilen ısı oranı
w0: orijinal zeminin su içeriği
ws: iyileştirilmiş zeminin su içeriği
λw/Cao: Suyun, CaO oranı
λCa(OH) /Cao: Ca(OH)2, CaO oranı
n: CaO birim ağırlığı ile ısı nedeniyle buharlaştırılan su miktarı ( 0,478 g/g)
Bağlayıcı madde olarak çimento kullanılan iyileştirmelerde daha karmaşık
tepkimeler meydana gelir. Denklem 2.3.’deki gösterildiği gibi su içeriği
belirlenebilir.
wt=𝑤𝑜+(𝛽−𝜆)∗𝑞𝑤
100+(1+𝜆)∗𝑞𝑤 x100 (2.3)
aw :Bağlayıcı oranı (%)
w0 : orijinal zeminin su içeriği (%)
ws : iyileştiilmiş zeminin su içeriği (%)
β :su bağlayıcı oranı (%)
λ :çimento hidrosyonu için gereken suyun oranı (0.25-0.28)
19
-zemin birim ağırlığı değişimi: iyileştirilmiş zeminin birim ağırlığı bağlayıcı
maddenin miktarına bağlı olarak denklem 2.4.’de gösterildiği gibi hesaplanır. Bu
denklem ile hesaplanan değer herhangi bir sıkıştırma yapılmadan sadece
bağlayıcı maddeye bağlı olan birim ağırlık hesabıdır.
ρs= 100+𝑤0+𝑎𝑤
100
𝐺𝑠+
𝑤𝑜−𝜆 𝐶𝑎(𝑂𝐻) 𝑐𝐴𝑂∗𝑎𝑤⁄
𝐺𝑤+
𝜆𝐶𝑎(𝑂𝐻) 𝐶𝑎𝑜⁄ ∗𝑎𝑤
𝐺𝑐𝑎(𝑜ℎ)2
x ρw (2.4)
aw : bağlayıcı faktör (%)
Gs : Zemin özgül ağırlığı
Gw : suyun özgül ağırlığı
GCA(OH)2: Ca(OH)2özgül ağırlığı
W0 : orijinal zeminin su içeriği
ρw su yoğunluğu
ρw : iyileştirilmiş zeminin yoğunluğu
Bağlayıcı olarak çimento kullanılan iyileştirme yönteminde zemin birim
ağırlığını denklem2.5.’deki gibi hesaplanabilir.
ρs= 100+w0+(1+β)∗aw
100
Gs+(
100
Gc+
100β
Gw)∗aw+
w0
Gw
x ρw (2.5)
Gc : Bağlayıcının özgül ağırlığı
Gs : Zemin özgül ağırlığı
Gw : suyun özgül ağırlığı
GCa(OH)2: Ca(OH)2özgül ağırlığı
20
w0 : orijinal zeminin su içeriği
ρw : su yoğunluğu
ρw : iyileştirilmiş zeminin yoğunluğu
β : su bağlayıcı oranı
-İyileştirilmiş zemin kıvam limitleri: bağlayıcı madde hidrasyonu nedeniyle su
içeriği azalır, iyon değişiminden dolayı iyileştirilmiş zeminin kıvamı değişir. WL
artan bağlayıcı miktarı arttıkça azalır, plastik limit WP ise artar. Plastiklik
indeksi IP azalır (Japan Lime Association,2009).
-İyileştirilmiş zeminin gerilme-şekil değiştirme eğrisi; göçme anında yüksek
mukavemetli ve küçük eksenel gerginlik ile karakterize edilirken, iyileştirme
öncesi zemin küçük mukavemetli ve büyük eksenel gerilme ile karakterize
edilir. Göçme durumunda eksenel gerilmenin büyüklüğü yüzde birkaçtır ve
iyileştirilmemiş zeminden daha küçüktür (Masakia, 2006).
-Poisson oranı; iyileştirilmiş kum zemin üzerinde yapılan farklı testlerde
zeminin gücünden bağımsız olarak yaklaşık olarak 0,2 ila 0,3 arasında değiştiği
görülmüştür (Hirade ve diğerleri, 1995).
İyileştirilmiş kum, tüf, silt, organik toprak zeminlerinde yapılan deneyler
sonucunda poisson oranı 0,19 ile 0,3 arasında ve zemin türüne bağlı olmadan
ortalama 0,26 olduğu tespit edilmiştir. Denklem 2.6.’da hesaplandığında
laboratuar ve sahanın aynı sonuçlar verdiği gözlenmiştir. (Japonya Yapı
Merkezi, 1997)
21
μ= 𝜀𝑓− 𝜀 𝑣𝑓
2𝜀𝑓 (2.6)
εf : Göçme eksenel gerilmesi (%)
εvf : Hacimsel eksenel gerilmesi (%)
μ : Poisson oranı
-İçsel sürtünme açısı; iyileştirilmiş zeminin konsolidasyon basıncı
konsolidasyon verim basıncından düşük olduğu ve konsolidasyon basıncı verim
basıncından yüksek olduğunda iyileştirilmemiş zemin ie aynıdır.
-drenajsız kayma mukavemeti; iyileştirilmiş zeminin konsolidasyon basıncı
düşük olduğu sürece neredeyse sabittir. Konsolidasyon basıncı konsolidasyon
verim basıncını aştığında, drenajsız kayma dayanımı artar. İyileştirilmiş zemin
ile iyileştirilmemiş zemindeki drenajsız kayma mukavemeti değişimi aynıdır.
(Masakia,2006)
-Çekme mukavemeti; toprağın türüne, bağlayıcı miktarına ve başlangıçtaki su
muhtevasına bakılmaksızın, sınırsız basınç mukavemet ile neredeyse doğrusal
olarak artar.
-uzun dönemde dayanım; zemin iyileştirmede kullanılan derin karıştırma
kolonlarının uzun dönemde etkileyen iki faktör vardır. Bu faktörlerden biri
zamanla kolonların çekirdeğindeki kuvvet artışı, bi diğeri ise zamanla kolon
çevresinde su vb. dış etkenler ile bozulma sonucu kuvvet kaybıdır. Kolon
çekirdeğindeki kuvvet geçen zamanın logaritması ile orantılı olarak artar.
Çevresel bozulmaya göre kuvvet azalışı zamanın logaritmasına göre azalır.
22
İyileştirilen zeminin özelliklerini belirlemek, gerekli iyileştirmenin yapıldığını
kanıtlamak için sahada ve laboratuvar ortamında uygun testler yapılmalıdır.
Teorik olarak hesaplamalar ile sahadaki uygulamanın benzerliği kontrol
edilmelidir.
23
3. İNCELEME ALANI ÖZELLİKLERİ VE TAŞIMA GÜCÜ HESAPLAMALARI
Bu çalışma; Ankara İli, Altındağ İlçesi, Zübeyde Hanım Mahallesi Sınırları
içerisinde yer alan AKM Millet Bahçesi Proje sahasında yapılacak olan katlı
otopark projesi için yapılan DSM kolon incelemelerini içermektedir. İnceleme
alanına ait uydu görüntüsü Şekil 3.1.’ de gösterilmiştir.
Şekil 3.1. İnceleme alanı uydu görüntüsü
3.1 İnceleme Alanının Mühendislik Jeolojisi
İnceleme alanında yapılmış olan çalışmalar neticesinde inceleme alanı
Kuaterner yaşlı alüvyon (Qa) olarak tespit edilmiş olup sahada yapılan sondaj
çalışmalarında düşük plastisiteli kil (CL), yüksek plastisiteli inorganik kil (CH),
düşük plastisitelisilt (ML), ince kumlu silt (MH), siltli kum (SM) ve killi kum-kum
kil karışımı (SC) yoğunluklu birimler tespit edilmiştir (Perform,2019).
24
3.2 İnceleme Alanı Zemin Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi
Proje alanında 58137 m2 oturma alanına sahip katlı otoparkın bulunduğu
bölgenin zemin özelliklerini belirlemek amacıyla 20m. derinlikte 4 adet sondaj
kuyusu açılmıştır. Bu sondajlara ait sonuçlarda çizelge 3.1. verilmiştir.
Çizelge 3.1. Sondajlardan elde edilen zemin bilgileri
Sondaj No
Derinlik (m)
Zemin Bilgisi Y.A.S.S
SK-34
0.00-1.00 Dolgu
6.00m 1.00-4.00 Düşük Plastisiteli, Gevşek, Kumlu Kil
4.00-20.00 Düşük Plastisiteli, Az Kumlu, Orta Sıkı Kil
SK-35
0.00-1.00 Dolgu
6.00m
1.00-4.00 Düşük Plastisiteli, İnce Kumlu Kil
4.00-13.00 Yer yer Çakıllı, Killi-Siltli Kum
13.00-15.00 Düşük Plastisiteli, İnce Kumlu Kil
15.00-20.00 Düşük Plastisiteli, Orta Sıkı-Sıkı Kil
SK-36
0.00-1.00 Dolgu
6.00m
1.00-6.00 Düşük Plastisiteli, İnce Kumlu Kil
6.00-16.00 Yer yer Çakıllı, Killi-Siltli Kum
16.00-20.00 Düşük Plastisiteli, Orta Sıkı-Sıkı Kil
SK-37
0.00-1.00 Bitkisel Toprak
6.00m 1.00-8.00
Düşük Plastisiteli, Yer yer çakıllı, Az
Kumlu Kil
8.00-15.00 Çakıllı, Killi Kum
15.00-20.00 Orta Sıkı-Sıkı Kil
Sondajlardan elde edilen SPT-N30 ve düzeltilmiş SPT-N60 değerleri sırasıyla
çizelge 3.2. ve çizelge 3.3.’de verilmiştir.
25
Çizelge 3.2. SPT-N30 değerleri
Derinlik (m) SK-34 SK-35 SK-36 SK-37
1.50-1.95 10 12 9 12
3.00-3.45 14 20 14 20
4.50-4.95 19 23 12 16
6.00-6.45 24 25 14 20
7.50-7.95 24 29 - 25
9.00-9.45 27 41 21 31
10.50-10.95 21 29 30 26
12.00-12.45 27 28 27 29
13.50-13.95 24 32 30 33
15.00-15.45 21 30 21 40
16.50-16.95 22 27 27 36
18.00-18.45 21 36 30 35
19.50-19.45 28 32 35 29
Çizelge 3.3. Düzeltilmiş SPT-N60 değerleri
Derinlik (m) SK-34 SK-35 SK-36 SK-37
1.50-1.95 7.50 9.00 6.75 9.00
3.00-3.45 10.50 15.00 10.50 15.00
4.50-4.95 16.15 19.55 10.20 13.60
6.00-6.45 22.80 23.75 13.30 19.00
7.50-7.95 22.80 27.55 - 23.75
9.00-9.45 26.65 38.95 19.95 29.45
10.50-10.95 21.00 29.00 30.00 26.00
12.00-12.45 27.00 28.00 27.00 29.00
13.50-13.95 24.00 32.00 30.00 33.00
15.00-15.45 21.00 30.00 21.00 40.00
16.50-16.95 22.00 27.00 27.00 36.00
18.00-18.45 21.00 36.00 30.00 35.00
19.50-19.45 28.00 32.00 35.00 29.00
26
Sondajlardan alınan örselenmiş ve örselenmemiş zemin numuneleri üzerinden
zeminin fiziksel özelliklerini belirlemek amacıyla kesme, üç eksenli basınç,
konsolidasyon deneyleri yapılmıştır. Ayrıca SPT değerleri ile zeminin
mühendislik özellikleri belirlenmesine katkıda bulunulmuştur. Çizelge 3.4 ve
Çizelge 3.5 ‘de çalışmanın yapıldığı bölgeye yakın sondaj numunelerinin
laboratuvar çalışmalarından elde edilen sonuçlara göre zemin mühendislik
özelliklerinin özetleri sunulmuştur.
Çizelge 3.4. Deney sonuçları özeti (mühendislik özellikleri)
Sondaj No Derinlik (m)
Zeminde Direkt Kesme Deneyi
Zeminde Üç Eksenli Basınç Deneyi
c (kPa) ϕ (°) c (kPa) ϕ (°)
SK-34 4.00-4.50 - - 47.49 7
5.50-6.00 - - 46.44 8
SK-35 4.00-4.50 - - 50.53 8
10.50-10.95 42.8 6 - -
SK-36 4.00-4.50 - - 54.30 6
7.50-8.00 - - 51.83 8
SK-37 4.00-4.50 - - 47.94 5
9.00-9.45 34.6 10 - -
27
Çizelge 3.5. Deney sonuçlarının özeti (endeks özellikleri)
Sondaj No
Derinlik (m)
Doğal Su İçeriği (%)
Doğal Birim Hacim Ağırlık (g/cm3)
Elek Anaizi Atterberg Limitleri
Zemin Sınıfı
No:10 Kalan (%)
No:200 Geçen (%)
LL (%) PL(%) PI(%)
SK-34
3.00-3.45 21,20 - 0,60 70,50 43,80 25,50 18,30 CL
4.00-4.50 22,90 1,90 0,20 72,80 45,00 25,90 19,10 CL
5,50-6.00 20,50 1,89 1,70 68,40 42,70 24,90 17,80 CL
6.00-6.45 22,00 - 0,50 70,10 40,30 24,20 16,10 CL
9.00-9.45 18,60 - 1,00 65,20 42,80 22,50 20,30 CL
15,00-15,50
22,80 - 0,00 81,70 46,00 24,70 21,30 CL
SK-35
4.00-4.50 19,50 1,88 7,50 65,20 39,50 22,10 17,40 CL
6.00-6.45 18,30 - 2,10 70,50 41,20 23,90 17,30 CL
7.50-7.95 18,10 - 0,70 72,40 43,30 24,00 19,30 CL
10.50-10.95
22,60 1,90 0,00 81,80 45,00 25,10 19,90 CL
19.50-19.95
16,30 - 0,00 78,20 43,70 22,90 20,80 CL
SK-36
4,00-4.50 22,90 1,91 0,50 82,10 44,80 25,10 19,70 CL
6.00-6.45 22,00 - 0,20 85,60 42,40 24,70 17,70 CL
7.50-8.00 13,10 1,89 0,50 61,90 40,30 25,90 14,40 ML
10.50-10.95
13,40 - 1,10 54,70 42,80 27,00 15,80 ML
15.00-15.45
19,80 - 0,80 60,30 45,00 27,30 17,70 ML
SK-37
3.00-3.45 22,90 - 0,00 91,20 44,90 24,50 20,40 CL
4.00-4.45 23,40 1,90 0,10 85,50 46,30 25,80 20,50 CL
6.00-6.45 21,90 - 2,80 61,90 39,40 22,80 26,60 CL
9.00-9.45 15,50 1,85 18,50 44,90 32,70 16,90 15,80 SC
12.00-12.45
14,70 - 27,10 35,70 28,50 15,20 13,30 SC
15.00-15.45
17,30 - 20,90 40,10 33,20 18,80 14,40 SC
Çalışmanın bulunduğu sahaya ait yerel zemin sınıfı TBDY 2018’e göre Çizelge
3.6. kullanılarak, belirlenmiştir. Sırasıyla Çizelge 3.7. , Çizelge 3.8. gösterilmiş
olan Jeofizik etütlerden elde edilen kayma dalgası hızı; (VS)10 ve laboratuvar
deneylerinden elde edilen kohezyon değerleri kullanılarak araziye ait zemin
sınıfı seçilmiştir.
28
Çizelge 3.6 Yerel zemin sınıfı (TBDY, 2018)
Yerel Zemin Sınıfı
Zemin Cinsi
Üst 30 metrede ortalama
(Vs)30
(m/s)
(N60)30 (darbe/30 cm)
(cu)30
(kPa)
ZA Sağlam, sert kayalar >1500 - -
ZB Az ayrışmış, orta sağlam kayalar 760-1500 - -
ZC Çok sıkı kum, çakıl ve sert kil tabakaları veya ayrışmış, çok çatlaklı zayıf kayalar
360-760 >50 >250
ZD Orta sıkı-sıkı kım, çakıl veya çok katı kil tabakaları
180-360 15-50 70-250
ZE
Gevşek kum, çakıl veya yumuşak-katı kil tabakaları veya PI>20 ve W>%40 koşullarını sağlayan toplamda 3 metreden daha kalın yumuşak kil tabakası (cu<25 kPa) içeren profiller
<180 <15 <70
ZF
Sahaya özel araştırma ve Değerlendirme gerektiren zeminler; 1)Deprem etkisi altında çökme ve potansiyel göçme riskine sahip zeminler (sıvılaşabilir zeminler, yüksek derecede hassas killer, göçebilir zayıf çimentolu zeminler vb.), 2)Toplam kalınlığı 3 metreden fazla turba ve/veya organik içeriği yüksek killer, 3)Toplam kalınlığı 8 metreden fazla olan yüksek plastisiteli (PI>50) killer, 4)Çok kalın (>35m) yumuşak veya orta katı killer
29
Çizelge 3.7. Sismik kırılma hızlarından elde edilen VS10 dalga hızları
Serim Tabaka Kalınlık (m)
VS10
Masw-1 1. Tabaka 7
214 2. Tabaka
Masw-2 1. Tabaka 5
232 2. Tabaka
Masw-3 1. Tabaka 4
232 2. Tabaka
Masw-4 1. Tabaka 7
210 2. Tabaka
Masw-5 1. Tabaka 4
275 2. Tabaka
Masw-6 1. Tabaka 4
291 2. Tabaka
Masw-7 1. Tabaka 4
236 2. Tabaka
Masw-8 1. Tabaka 4
248 2. Tabaka
Masw-9 1. Tabaka 5
241 2. Tabaka
Masw-10 1. Tabaka 5
214 2. Tabaka
Masw-11 1. Tabaka 4
217 2. Tabaka
Masw-12 1. Tabaka 4
199 2. Tabaka
Masw-13 1. Tabaka 5
218 2. Tabaka
Masw-14 1. Tabaka 5
215 2. Tabaka
Masw-15 1. Tabaka 5
206 2. Tabaka
30
Çizelge 3.8. Laboratuvar değerlerinde elde edilen kohezyon değerleri
Sondaj No Derinlik (m)
Zeminde Üç Eksenli Basınç
Deneyi
c (kPa) ϕ (°)
SK-34
4.00-4.50 47,49 7
5.50-6.00 46,44 8
SK-35 4.00-4.50 50,53 8
SK-36
4.00-4.50 54,3 6
7.50-8.00 51,83 8
SK-37 4.00-4.50 47,94 5
Yapılan değerlendirilmeler sonucunda; (VS)10 değeri 199-292 m/s, SPT
sonuçlarının düzeltilmiş N60 değeri 4.50-50.00, laboratuvar deneylerinden elde
edilen kohezyon değeri 31.54-69.74 kPa arasında değişti gözlenmiştir. Bu
veriler ışığında TBDY 2018’de verilen zemin sınıfları tablosuna göre Zemin sınıfı
ZE olarak belirlenmiştir.
Sondajlardan alınan veriler ve hesaplamalar neticesinde otoparkın temel
zeminini oluşturan kil birimlerin oturma probleminin oluşmasına neden olan
normal konsolide kil olduğu belirlenmiştir. Ayrıca hacimsel sıkışma katsayısının
(mv) alınan sondaj numunelerinde elverişsiz olarak çıktığı belirlenmiştir.
Otoparkın bulunduğu alanda zemin taşıma gücü açısından herhangi bir sıkıntı
olmasa dahi oturma problemleri nedeniyle zemin iyileştirme yapılması
öngörülmüştür. Bu bölgede zemin iyileştirme olarak 2.00 x2.00 m. Karelajda
Ø80 cm çapında ve 8 m. derinliğinde DSM kolon imalatının uygun olacağı
hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar ilerleyen bölümlerde detaylı olarak
anlatılmıştır.
31
3.3 Zemin Taşıma Gücü ve Oturma Hesaplamaları
3.3.1 İyileştirilmemiş zemin taşıma gücü hesabı
Zemin taşıma gücü hesaplamaları denklem 3.1. ve 3.2.’ye uygun olarak
hesaplanmıştır.
qf = K1 ∗ c ∗ Nc + γ1
∗ Df ∗ Nq + K2 ∗ Nγ ∗ B ∗ γ2
(3.1.)
qemniyetli =qf
F.S (3.2.)
Bağıntısına göre hesaplanmıştır. Bu denklemlerde kullanılan parametreler;
c = Kohezyon (kPa)
Df= Temel Derinliği (m)
B= Temel Genişliği (m)
K1-2 = Temel şekline bağlı katsayılar
Nc, Nq, Nγ : Temel taban alanındaki zeminin kayma mukavemeti açışına bağlı
faktörlerdir. Çizelge 3.9.’de verilmiştir.
F.S = Güvenlik katsayısı
Çizelge 3.9 Kayma açısına bağlı taşıma gücü faktörleri (Terzaghi,1967)
ɸ Nc Nq Nɣ ɸ Nc Nq Nɣ
0,00 5,70 1,00 0,00 26,00 27,09 14,21 9,84
1,00 6,00 1,10 0,01 27,00 29,24 15,90 11,62
2,00 6,30 1,22 0,04 28,00 31,61 17,81 13,70
3,00 6,62 1,35 0,06 29,00 34,24 19,98 16,18
4,00 6,97 1,49 0,10 30,00 37,16 22,46 19,13
5,00 7,34 1,64 0,14 31,00 40,41 25,28 22,65
6,00 7,73 1,81 0,20 32,00 44,04 28,52 26,87
7,00 8,15 2,00 0,27 33,00 48,09 32,33 31,94
8,00 8,60 2,21 0,35 34,00 52,64 36,50 38,04
32
ɸ Nc Nq Nɣ ɸ Nc Nq Nɣ
9,00 9,09 2,44 0,44 35,00 57,75 41,44 45,41
10,00 9,61 2,69 0,56 36,00 65,53 47,16 54,36
11,00 10,16 2,98 0,69 37,00 70,01 53,80 65,27
12,00 10,76 3,29 0,85 38,00 77,50 61,55 78,61
13,00 11,41 3,63 1,04 39,00 85,97 70,61 95,03
14,00 12,11 4,02 1,26 40,00 95,66 81,27 115,31
15,00 12,86 4,45 1,52 41,00 106,81 93,85 140,51
16,00 13,68 4,92 1,82 42,00 119,67 108,75 171,99
17,00 14,60 5,45 2,18 43,00 134,58 126,50 211,56
18,00 15,12 6,04 2,59 44,00 151,95 147,74 261,60
19,00 16,56 6,70 3,07 45,00 172,28 173,28 325,34
20,00 17,69 7,44 3,64 46,00 196,22 204,19 407,11
21,00 18,92 8,26 4,31 47,00 224,55 241,80 512,84
22,00 20,27 9,19 5,09 48,00 258,28 287,85 650,67
23,00 21,25 10,23 6,00 49,00 298,71 344,63 831,99
24,00 23,36 11,40 7,08 50,00 347,50 415,14 1072,80
25,00 25,13 12,72 8,34
Nc, Nq, Nγ değerleri Çizelge 3.9’den kayma mukavemeti açışına bağlı olarak
alınmıştır.
Güvenlik katsayısı hesaplamalarda 3,00 olarak alınmıştır.
qf = K1 ∗ c ∗ Nc + γ1
∗ Df ∗ Nq + K2 ∗ Nγ ∗ B ∗ γ2
(3.3)
K1 = 1,20K2 = 0,40
Zemin net emniyetli taşıma gücü, denklem 3.3.’e göre Çizelge 3.10.’da verilen
değerler ile yapılan hesaplardan 194,00 kPa olarak hesaplanmıştır. Otopark
temelinden zemine aktarılan gerilme 190,00 kPa’dır.
Çizelge 3.10. Kare temel için zemin taşıma gücü hesabı
ϕ c (kPa)
B (m)
Df
(m) Nc Nq Nɣ
qf
(kPa) F.S.
Zemin Taşıma Gücü(kPa)
Taşıma Gücü(ton/m2)
5 50,00 2,00 4,50 7,34 1,64 0,14 581,63 3,00 193,88 19,76
33
3.3.2 DSM kolonu taşıma gücü hesabı
Derin karıştırma kolonlarının taşıma gücü hesabı yapılırken sahada alınan ve
laboratuvar deneyleriyle hesaplanan parametreler idealize edilerek Denklem
3.4 ve 3.5’e göre taşıma gücü hesaplanmıştır.
Hesaplarda güvenlik katsayısı 3,00 olarak alınmıştır.
Qt = Qp + Qs (3.4)
Qem= QT / G.S. (3.5)
Qp: Kolon uç taşıma direnci
Qs: Kolon çevre sürtünmesi direnci
Sürtünme Hesabı (Kil Birim)
Qs = f * p * ΔL (3.6)
f = α * Cu (3.7)
Qs = ∑ (α * Cu * p * ΔL ) (3.8)
Denklem 3. 8 her zemin katmanı için ayrıca hesaplanıp toplanacaktır.
p: Kolon Çevresi
α = 1 – 0,00615 * (Cu – 25) (3.9)
25 kPa< Cu< 90 kPa
α katsayısının korelasyonu Çizelge 3.11’den alınmıştır.
Çizelge 3.11. α katsayı korelasyonu
Cu (kPa) α
90,00 0,60
100,00 0,58
150,00 0,42
200,00 0,35
34
Uç Direnci (Kil Birim)
Qp = 9 * Cu * Ap (3.10)
Zemine ait idealize profil bilgileri çizelge 3.12.’ de verilmiştir.
Çizelge 3.12. İdealize zemin profili
Derinlik Zemin
Birimi
SPT-
Nort
Cu
(kPa) 4,50 - 12,50 Kil-1 25 95,00
12,50 –
20,00
Kil-2 30 115,00
Otopark temeli altında tasarlananØ80cm L=8,00m derin karıştırma kolonu için
taşıma kapasitesi Çizelge 3.13’deverilmiştir.
Çizelge 3.13. Ø80cm L=8,00m derin karıştırma kolonu taşıma gücü
Zemin Birimi Tabaka
Kalınlığı (m)
Cu
(kPa) α Alan (m2)
Taşıma
Kapasitesi (kN)
Kil-2 8,00 95 0,59 20,11 1.126,95
Kil-2 Uç Direnci 95
429,77
Toplam Boy (m) 8,00 Toplam: 1.566,72
Kil zemin birimlerinde kolon grup etkisi AASHTO(2005) standardına uygun
olarak hesaplanmıştır. Buna göre, iki kolon arasındaki mesafe 2,50xÇap veya
daha az olması durumunda verimlilik faktörü µ= 0,65, mesafenin 6,00xÇap
olması durumunda verimlilik faktörü µ= 1,00 olarak kabul edilir. Arada kalan
değerler için interpolasyon yapılmıştır. Buna göre verimlilik faktörü µ= 0,75
olarak alınmıştır.
Grup etkisi katsayı 0,75 olarak alındığında DSM kolon taşıma gücü 1175,04 kN
olarak hesaplanır. Güvelik katsayısı 3.00 olarak kabul edildiğinden dolayı
Ø80cm, L=8,00m Derin Karıştırma Kolonu taşıma kapasitesi 391,68Kn yaklaşık
olarak 40 ton olarak hesaplanır.
35
3.3.3 İyileştirilmiş zemin taşıma gücü hesabı:
2,00m x 2,00m uzunlukta temel yapılması durumunda yüklenecek alan 4,00
m2’dir. Ø 80 çapındaki DSM kolon alanı 0.50 m2 olarak hesaplanır. Yük
dağılımının alanlar oranında dağıldığı düşünülerek iyileştirilmiş zeminin taşıma
kapasitesi 110 ton olarak belirlenir.
3.3.4 İyileştirilmiş zemin oturma hesabı
Otopark temeli altında Ø80cm, L=8,00m derin karıştırma kolonu ile zemin
iyileştirme yapılması durumunda oluşacak ani oturma miktarı aşağıdaki gibi
hesaplanmıştır.
Sko şe=qnet*B
'*I'p
E2L/3 (3.11)
Hesaplamada kullanılacak olan Şekil faktörü Ip Şekil 3.2.’deki grafik aracılığı ile
elde edilmiştir.
Şekil 3.2. Şekil faktörü grafiği
36
Kolon boyunun 2L/3 olduğu mertebeden 20,00m derinlik arasındaki birim
sıkışabilir tabaka olarak belirlenmiştir. Buna göre;
H : Sıkışabilir Tabaka (m)
B : Temel genişliği (m)
Ed : Sıkışabilir tabaka sonundaki elastisite modülü (kPa)
Ef :Sanal radye civarındaki zemin formasyonuna ait elastisite modülü (kPa)
İyileştirilmiş zemin emniyet gerilmesi = 27,50 ton/m2~ 269,77 kPa
B1=4,67 m
L1=24,67 m
∆Q = Q * B * L
B1 * L1 (3.12)
E2L/3= 20.000 kPa
B’ =1,00 m
H =14,67 m
H/B’ =14,67 olarak bulunur.
Ed=Ef*(1+k*H
B) (3.13)
Şekil 3.3 aracılığıyla H/B' = 14,67 ve k = 0,07 değerlerine karşılık olarak I'p =
0,37 olarak belirlenmiştir.
Bu durumda kolonlarda oluşacak ani oturma miktarı Denklem 3.10 ile
hesaplanmıştır.
Sko şe =0,10 cm
Smerkez = 4,00mm olarak hesaplanmıştır.
37
3.3.5 İyileştirmemiş zemin oturma hesabı:
Si = (q * B/E) (1 – v 2 ) Is (3.14)
Si : Oturma miktarı
q : Yapı yükü
B : Yapı genişliği
E : Elastisite modülü
v : Poisson oranı
Is : Etki faktörü
Laboratuvar sonuçlarında verilen plastisite indisi değerlerine göre drenajsız
kayma mukavemet değerleri seçilmiştir.
cu(kN m2⁄ ) = {PI<20
20 < 𝑃𝐼 < 30PI > 30
(6 − 7)N60
(4 − 5)N60
4.2N60
Hesaplamalarda kullanılan idealize zemin profili ve parametreleri, yapılan saha
ve laboratuvar deneyleri kullanılarak ayrıca literatürde belirtilen sınırlar
içerisinde kalınarak belirlenmiş olup Çizelge3.14’de sunulmuştur.
Çizelge 3.14. İdealize zemin profili ve parametreleri
Derinlik (m) Zemin
Birimi
SPT-
Nort
Cu
(kPa)
Es
(kPa) v
0,00 – 12,50 Kil-1 25 95,00 20.000 0,30
12,50 – 20,00 Kil-2 30 115,00 30.000 0,40
Oturma hesabında kullanılan şekil faktörleri Çizelge 3.15’de verilmiştir.
38
Çizelge 3.15. Şekil faktörleri (R.F. Craig Soil Mechnanics)
Şekil Şekil Faktörü(I)
Merkez Köşe Ortalama
Daire 1.00 0.64 0.85
Kare 1.12 0.56 0.95
Dikdörtgen
L/B:1.5 1.36 0.68 1.20
L/B:2 1.53 0.77 1.31
L/B:5 2.10 1.05 1.83
L/B:10 2.52 1.26 2.25
L/B:100 3.38 1.69 2.96
Hesaplamalarda kullanılan şekil faktörü, tabloda bulunmayan L/B oranları için
interpolasyonla elde edilmiştir.
S = (qNET * B/E) x (1 – v2) x Is (3.15)
E = 20.000kPA
ν = 0,30
Zeminde oluşacak gerilme artışı: 194,00 kPa Denklem 3.15’e göre yapılan
oturma hesabına göre oturma; s =1,98 cm olarak belirlenmiştir.
3.3.6 DSM kolon oturma hesabı
=(𝑊𝑠+2𝑊𝑏)∗𝐿
2∗𝐴𝑠∗𝐸𝑃 +
𝜋
4∗
𝑊𝑏
𝐴𝑏∗
𝐵∗(1−𝑣2)∗𝐼𝑝
𝐸𝑏 (3.16)
: Oturma
Ws: Kolon sürtünme direnci
Wb: Kolon uç direnci
39
L: Kolon boyu
As: Kolon çevre alanı
Ab: Kolon uç alanı
Ep: Kolonun elastisitemodülü
B: Kolon çapı
v: Zeminin Poisson oranı
Ip: Şekil faktörü
Eb: Kolon ucundaki zeminin elastisite modülü
: Oturma
L: 8,00m
As: 20,11𝑚2
𝐴𝑏 = 0,50𝑚2
Ep: 4.000.000 kPa
B: 0,80 m
v: 0,30 (Bowles 1996)
Ip: 0,50
Eb: 30.000 kPa
Denklem 3.16’ya göre yapılan hesaplamalara göre DSM kolon oturma miktarı
ρ=2,05 mm olarak hesaplanmıştır.
40
4. ARAZİ İNCELEMESİ VE DENEY UYGULAMASI
4.1 Yükleme Deneyi Yöntemi
Çalışma Kapsamında karşılaştırma yapabilmek amacıyla üç farklı deney
düzeneği kurulmuştur. Bunlar; zemin taşıma gücünü belirlemek amacıyla 2.00 x
2.00 m. ebatlarında betonarme plak üzeri yükleme, DSM kolon taşıma
kapasitesini belirlemek için tekil DSM kolonu yükleme deneyi ve iyileştirilmiş
zeminin taşıma kapasitesini ve kazık üzerine gelen yükü belirlemek için 2.00 x
2.00 m. ebatlarında betonarme plak üzerinden iyileştirilmiş zemin üzerine
yükleme yapılmasıdır. Tüm deneylere ait uygulama adımları ve sonuçları
ilerleyen bölümlerde detaylı olarak anlatılmıştır.
4.1.1 Standart DSM kolon yükleme deneyi:
Kazık yükleme deneyleri tam ölçekli bir model deney olmasıyla, hâlihazırda
zeminde inşa edilen DSM kolonlarının yük taşıma kapasiteleri ve yük-oturma
davranışını belirlemek için uygulanan en net kontrol mekanizmasıdır.
Bu deney;
-kazık taşıma kapasitesinin belirlenmesi
-öngörülen kazık servis yükünün, kazık imalatından sonra kontrolünün
yapılması
-yük-oturma ilişkisini tespit edilmesini sağlar.
Zemin koşulları ve sistemin taşıma kapasitesine bağlı olarak yükleme deney
düzeni çekme kolonlu sistemler ve ölü yükle yükleme olarak iki gruba ayrılır. Bu
çalışma kapsamında derin karıştırma kolonlarının yükleme deneyleri çekme
kolonlu sistemde yürütülecektir. Bu deney düzenekleri ASTM D1143’de
belirtildiği şekilde standartlara uygun olarak Şekil 4.1. ’de gösterildiği şekilde
hazırlanmıştır.
41
Şekil 4.1. Kazık yükleme deney sistemi (ASTM D1143, 2007)
Deney ekipmanları olarak çekme kolonları, eksenel yüke maruz kalacak şekilde
tasarlanmış çelik kirişler, kademeli olarak yük artırımı için hidrolik krikodur.
DSM kolon yükleme deneyleri ASTM-D1143 yönetmeliğine uygun olarak yapılır.
Yükleme deneyleri için her bir derin karıştırma kolonu için iki adet çekme
kolonu imal edilir. Deney doğrultusunda statik eksenel basınç yükü yüklenerek
yük-oturma, yük-zaman ve oturma-zaman grafikleri hazırlanır. Deney yükü için
kolon taşıma kapasitesinin 1.5 katına kadar yükleme dikkate alınmalıdır.
Deneme kolonları göçene kadar veya maksimum kabul edilebilir oturma
meydana gelene kadar yükleme yapılır. Göçme yükü;
-Yük daha fazla artmadığı halde oturmanın devam etmesi durumu,
-Kolon çapının %10’u kadar bir toplam oturmaya yol açan yük
tanımlamalarından birisine göre seçilir.
42
Yükü kaldırıldıktan sonra meydana gelen kalıcı deformasyonun ise toplam
deformasyonun %50’sini geçmemesi ve kazık başlığında ölçülen toplam oturma
değerinin 10 mm’yi geçmemesi gerekmektedir.(Düzceer, 2004)
Şekil 4.2.’de gösterildiği şekilde kurulan deney düzeneği ile DSM kolon tekil
yükleme deneyi yapılmıştır. Deney sonuçlarından elde edilen verilere göre
Şekil4.3.’ yük-zaman, şekil 4.4’de oturma-zaman ve şekil4.5.’de yük oturma
grafiği hazırlanmıştır.
Şekil 4.2. Derin karıştırma kolonu tekil yükleme düzeneği
43
Şekil 4.3. Tekil kolon yükleme deneyi yük zaman grafiği
Şekil 4.4. Tekil kolon yükleme deneyi oturma-zaman grafiği
0
10
20
30
40
50
60
70
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Yük
(to
n)
Zaman (dk)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Otu
rma
(mm
)
Zaman (dakika)
44
Şekil 4.5. Tekil kolon yükleme deneyi yük-oturma grafiği
DSM kolonu üzerine yapılan tekil yükleme deneyinde 40 ton ve 60 ton
yüklemeli ve iki çevrimli yükleme yapılmıştır. Bu yüklemeler neticesinde
maksimum deformasyon 7,2 mm. ve kalıcı deformasyon 3,2 mm olduğu tespit
edilmiştir.
0,00
1,00
2,00
3,00
4,00
5,00
6,00
7,00
8,00
0 10 20 30 40 50 60 70O
turm
a (m
m)
Yük (ton)
1.Yüklemeve YükBoşaltma
2.Yüklemeve YükBoşaltma
45
4.1.2 İyileştirilmiş zemin yükleme deneyi
DSM kolon üzerinde yük dağılımının belirlenmesi için önemli bir adım olan bu
deney düzeneğinde, betonarme plak ve dolgudan iyileştirilmiş zemin üzerine
gelen yük dağılımını belirlemek için yapılmıştır. Bu deneyde, zemin ve kolon
üzerine yük dağılımı oluşturabilmek adına DSM kolon üzerine 35 cm
kalınlığında sıkıştırılmış granüler malzeme dolgusu yapılmıştır. Bu dolgu
üzerine 2.00 x 2.00 m betonarme plak üzerinden yüklemeler yapılmıştır. Sistem
üzerine gelen yüklerden ne kadarının DSM kolon üzerine geldiğini belirlemek
için ise DSM kolon ile granüler malzeme arasına yük hücresi yerleştirilmiştir. Bu
deney düzeneği şematik çizimi Şekil 4.6.’ da gösterilmiştir.
Şekil 4.6. 2.00 x 2.00 m. ebatlarında plaka yükleme deneyi şematik çizimi
46
Şekil 4.7. Sahada oluşturulan DSM kolonu
Saha da oluşturulan DSM kolonu(Şekil 4.7. )zerine zemin ve kolonun bir arada
çalışması için yerleştirilen 30~40 cm derinliğinde granüler malzeme, silindir ile
sıkıştırılarak DSM kolonun üzerine yerleştirildi. (Şekil 4.8. )
Şekil 4.8. DSM kolon üzerine silindir ile sıkıştırılarak yerleştirilen granüler malzeme
47
DSM kolonun üzerine yük hücresi yerleştirilmesi için sıkıştırılan granüler
malzeme DSM kolon çapında kazıldı. Aynı zamanda bu işlem ile birlikte DSM
kolon üzerinde bulunan dolgu malzemesinin kalınlığının istenilen değerlerde
olduğu kontrol edildi. (Şekil 4.9. )
Şekil 4.9. DSM kolon üzerindeki dolgu malzemesinin kalınlığı
48
DSM kolon üzerinden yük okuması yapılabilmesi için yük hücresi kolon üzerine
yerleştirildi.(Şekil 4.10.)
Şekil 4.10. DSM kolon üzerine yük hücresinin yerleştirilmesi
Yük hücresi, 80 cm çapında ve 3 mm kalınlığında iki adet çelik plaka arasına
yerleştirildi. Bu şekilde yük hücresine gelen yükün kolon üzerine gelen yükten
farklı olmasının önüne geçilmiş olundu.(Şekil 4.11.)
49
Şekil 4.11. Yük hücresinin çelik plakalar arasına yerleştirilmesi
Yük hücresinin bağlı olduğu iki çelik plaka arasına dolgu maddesinin girmesini
engellemek amacıyla yük hücresi etrafına dayanımı düşük köpük malzemeler
yerleştirildi. Bu sayede dolgu malzemesi çelik plakalar arasına girerek yük
hücresine gelen yükü engellemesine izin verilmemiş olundu. (Şekil 4.12.)
50
Şekil 4.12. Çelik plakalar arasına köpük malzemesi yerleştirilmesi
Yük hücresi yerleştirildikten sonra üzerine tekrardan dolgu malzemesi ile
dolduruldu ve gerekli sıkıştırma işlemi olması için silindir ile tekrardan
sıkıştırma işlemi gerçekleştirildi.(Şekil4.13.)
51
Şekil 4.13. yük hücresi üzerine tekrardan dolgu ve sıkıştırma işlemi yapılması
Yeterli sıkıştırma işlem yapıldıktan sonra dolgu üzerine 60 cm kalınlığında 2.00
x 2.00 m. Ebatlarında betonarme plaka DSM kolonu ortalanacak şekilde dolgu
üzerine yerleştirildi.(Şekil 4.14).
52
Şekil 4.14. Betonarme plakanın dolgu üzerine yerleştirilmesi
Betonarme plaka üzerine kriko ve yükleme kirişi çekme kolonları ile bağlanarak
sistem kurulmuş oldu. (Şekil 4.15.) Sistem üzerine yapılan yüklemeler
sonucunda elde edilen verilere göre Şekil4.16’ yük-zaman, Şekil 4.17 oturma-
zaman ve Şekil 4.18’de yük-oturma grafikleri elde edilmiştir.
53
Şekil 4.15. 2.00 x 2.00 m betonarme plak ile iyileştirilmiş zemin üzerine yükleme deney düzeneği
Şekil 4.16. Plaka yükleme deneyi yük zaman grafiği
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Yük
(to
n)
Zaman (dk)
54
Şekil 4.17. Plaka yükleme deneyi oturma-zaman grafiği
Şekil 4.18. Plaka yükleme deneyi yük-oturma grafiği
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 100 200 300 400 500 600 700 800O
turm
a (m
m)
Zaman (dakika)
0,00
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
4,00
4,50
0 50 100 150 200
Otu
rma
(mm
)
Yük (ton)
1.Yüklemeve YükBoşaltma2.Yüklemeve YükBoşaltma
55
Standart kolon yükleme deneyinde yapılmış olduğu şekilde 600 tonluk kriko ile
110 ton ve 165 tonluk iki çevrimli olarak yükleme yapıldı. Yapılan yüklemeler
neticesinden maksimum deformasyon 4.2mm kalıcı deformasyon ise 1.8mm
olarak tespit edildi.
Yapılan yüklemeler ve meydana gelen oturmalar esnasında iyileştirilmiş zemin
üzerine yapılan yüklemeler neticesinde yük hücresinden okunan değerler
Çizelge 4.1.’ de verilmiştir. Yük ve yük hücresinde okunan değerler ile Şekil
4.19’deki grafik oluşturulmuştur. Şekil 4.20. ise aynı değerlerin sütun
grafiklerini vermektedir.
56
Çizelge 4.1. Plak üzerine yapılan yüklemeye göre yük hücresinde okunan değerler
YÜK (ton) YÜK HÜCRESİ (ton)
0,00 0,00
27,50 8,77
55,00 17,87
82,50 27,10
110,00 35,33
110,00 35,30
82,50 26,11
55,00 16,21
27,50 7,07
0,00 0,05
27,50 9,97
55,00 18,67
82,50 28,71
110,00 37,58
137,50 49,15
165,00 59,10
165,00 59,17
165,00 59,21
165,00 59,22
137,50 48,53
110,00 38,53
82,50 29,01
55,00 19,10
27,50 10,87
0,00 1,02
57
Şekil 4.19. İyileştirilmiş zemin üzerine yapılan yükleme deneyinde yük – yük hücresi grafiği
Şekil 4.20. İyileştirilmiş zemin üzerine yapılan yükleme deneyinde yük – yük hücresi sütun grafiği
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
0 50 100 150 200Yü
k H
ücr
esi(
ton
)
Yük (ton)
1.Yüklemeve YükBoşaltma2.Yüklemeve YükBoşaltma
0,00
20,00
40,00
60,00
80,00
100,00
120,00
140,00
160,00
180,00
0,00 0,50 1,00 0,75 0,25 0,25 0,75 1,25 1,50 1,50 1,00 0,50 0,00
YÜK
YÜK HÜCRESİ
58
4.1.3 İyileştirilmemiş zemin yükleme deneyi:
Hesaplamalar neticesinde bulunan değerlerin teyit edilmesi aynı zamanda
iyileştirmeye etki edecek zemin taşıma gücünün belirlenmesi için yapılan bu
deneyde, 2.00 x 2.00 m. ebatlarındaki betonarme plak ile iyileştirilmemiş
zemine yükleme yapılmıştır. Şekil 4.21’de iyileştirilmemiş zemin üzerine
yapılan yükleme deney düzeneği gösterilmektedir.
Şekil 4.21. İyileştirme yapılmamış zemin üzerine plak yükleme deneyi.
Zemin üzerine yapılan yükleme deneyi ile zeminin çevrimli yükleme altındaki
taşıma gücü ve deformasyon değerlerine ulaşılmıştır. Deney verileri ile Şekil
4.22. yük zaman grafiği, Şekil 4.23. oturma zaman grafiği ve Şekil 4.24. yük-
oturma grafiği verilmiştir.
59
Çizelge 4.22. İyileştirilmemiş zeminde plak yükleme deneyi yük zaman grafiği
Şekil 4.23. İyileştirilmemiş zeminde plak yükleme deneyi oturma-zaman grafiği
0
20
40
60
80
100
120
140
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Yük
(to
n)
Zaman (dk)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 100 200 300 400 500 600 700 800
Otu
rma
(mm
)
Zaman (dakika)
60
Şekil 4.24.İyileştirilmemiş zeminde plak yükleme deneyi yük-oturma grafiği
İyileştirilmemiş zemin üzerinde yapılan plak yükleme deneyinde 79 ton ve
118,5 tonluk iki çevrimli yükleme yapılmıştır. Bu yüklemeler neticesinde
maksimum deformasyon 45 mm. Ve kalıcı deformasyon 18 mm olduğu tespit
edilmiştir.
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
45,00
50,00
0 20 40 60 80 100 120 140O
turm
a (m
m)
Yük (ton)
1.Yüklemeve YükBoşaltma
2.Yüklemeve YükBoşaltma
61
4.2.Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi
Bu araştırma için yapılmış olan DSM kolonu tekil yükleme deneyi, iyileştirilmiş
zemin betonarme plak yükleme deneyi, iyileştirilmemiş zemin betonarme plak
yükleme deneyleri yapılmıştır. Bu deneylere ait yük-zaman, yük-oturma ve
zaman-oturma grafikleri elde edilmiş, bu grafikler ile yapılan hesaplamalara ait
sonuçlar karşılaştırılmıştır.
Çizelge 4.2. Yükleme deneyi ve hesaplamalara göre kalıcı ve maksimum deformasyon değerleri
Hesaplanan Deformasyon Değerleri (mm)
Arazi Deneylerinden Elde Edilen Değerler (mm)
Kalıcı Deformasyon
Maks. Deformasyon
DSM Kolon 4.00 3.2 7.2
İyileştirilmiş Zemin 2.05 1.8 4.2
İyileştirilmemiş Zemin 19.8 18 45
Bu sonuçlara göre yapılan hesaplamalar ve arazide uygulanan deneyler
birbiriyle tutarlılık göstermektedir. Aynı zamanda arazide yapılmış olan zemin
iyileştirme oturma açısından elverişsiz olan zemin için uygun bir çözüm
olmuştur.
İyileştirilmiş zemin üzerine yapılan yükleme deneyinde DSM kolonu üzerinden
okunulan değerler ile yapılan hesaplamalar karşılaştırıldığında da aynı
yakınsamanın elde edildiği tespit edilmiştir. İyileştirilmiş zeminin taşıma gücü
110 ton bulunmuş ve bu değerin 40 tonluk kısmını DSM kolonun taşıdı
düşünülerek hesaplama yapılmıştır. Deney verilerinden elde edilen sonuçlara
göre, 110 tonluk yükleme yapıldığında yük hücresinde okunan değer 37,58 ton
okunmuştur. Bu sonuçlar alan oranında iyileştirme hesapları ile deneylerden
elde edilen sonuçların birbirine yakın sonuçlar elde ettiğini göstermektedir.
62
5. SONUÇ VE ÖNERİLER
Bir yapı üzerine gelen tüm yükler temel aracılığı ile zemine aktarılır. Aktarılan
yüklerin zemin tarafından taşınması, aynı zamanda oluşacak
deformasyonlarında standartlarda belirtilen sınırlar içerisinde kalması
gerekmektedir. Yapı için belirtilen bu şartların zemin tarafından sağlanamadığı
durumlarda zeminin mühendislik özelliklerini iyileştirmek için zemin
iyileştirme yöntemlerine başvurulur.
Derin zemin karıştırma yöntemi zemin ve bağlayıcının yerinde karıştırılması ile
oluşturulan yüksek dayanımlı kolonlar oluşturulmasını sağlayan bir zemin
iyileştirme yöntemidir.(FHWA 2000). Bağlayıcı ve su tepkimeye girerek zeminin
su içeriğinde azalma kayma mukavemetinde artış gözlenir.
DSM yöntemi 1950 ortalarından günümüze kadar gelişimini sürdürmüştür.
Japonya ve İskandinav ülkelerinde gelişmeler günümüzdeki DSM yönteminin
temel ayaklarını oluşturmuştur. Farklı coğrafyalardaki farklı gelişmeler DSM
yönteminin uygulama yelpazesinin genişlemesine neden olmuştur. Bağlayıcı
cinsine uygulama yöntemine ve uygulama derinliğine göre sınıflandırılmaktadır.
DSM yöntemi iyileştirilecek zeminde yapılacak olan yapının önemine,
iyileştirme amacına ve yapının uygulanacağı yerin şartlarına göre tekil kolon,
duvar, ızgara ve blok sistemler olarak uygulanabilir. Bu yöntemlerin genel
amaçlar ise; taşıma kapasitesini arttırmak, oturmayı azaltmak, şev stabilizesi
sağlamak, kazı çevresinde yapıları korumak, sızıntıları kontrol altına almak,
sıvılaşma potansiyelini azaltmak, zeminlerde titreşimi engellemek olarak
sıralanabilir.
63
DSM yöntemi uygulanan zeminlerde zemin su içeriği, kayma mukavemeti, birim
yoğunluk, geçirgenlik, elastisite modülü gülü zeminin mühendislik
özelliklerinde iyileşmeler gerçekleşecektir. Bu iyileşmeler bağlayıcı türüne göre
değişiklik göstermektedir.
Bu çalışma kapsamında, yeni ve gelişmekte olan zemin iyileştirme
yöntemlerinden biri olan derin zemin karıştırma metodunun zemin taşıma
kapasitesine etkisi incelenmiştir. Derin zemin karıştırma kolonlarının
tasarımında DSM kolonlarının uç yükü ve sürtünme yükleri ile taşıma gücü
hesabı yapılmaktadır. Kolonların etrafında bulunan zemininin taşıma gücüne
etkisi literatürde gösterilen kaynaklara göre elastisite modülü oranında etki
etmektedir. Zemin ve kolon arasındaki yük dağılımı elastisite modülü oranında
dağılması hesaplamalarda tüm yükü DSM kolonun alacağını düşünülmesine
neden olmaktadır. Bu hesaplama modeline göre iyileştirilen zemin üzerine
uygulanan tüm yük kolonlar üzerinde taşınacağı, zeminin taşıma katkısının yok
denecek kadar az olacağı öngörülmektedir.
Ankara İli, Altındağ İlçesi, Zübeyde Hanım Mahallesi sınırları içerisinde bulunan
proje sahasında DSM kolon ve zemin arasındaki yük dağılımını araştırmak
amacıyla arazi çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmalar için üç farklı deney
düzeneği hazırlanmıştır. Bunlar; zemin taşıma gücünü belirlemek için zemin
üzerine 2,00x2,00 m ebatlarında betonarme plak ile yükleme deneyi, kazık
taşıma kapasitesini belirlemek amacıyla ASTM standartlarına göre eksenel
düşey kazık yükleme deneyi ve iyileştirilmiş zeminin taşıma kapasitesini
belirlemek ve DSM kolonu üzerine gelen yüklerin tayini amacıyla yine 2,00x2,00
m ebatlarında betonarme plak üzeri yükleme deneyi yapılmıştır. İyileştirilmiş
zemin için hazırlanan deney düzeneğinde yapılan yüklemede literatürde
bulunan elastisite oranında yük dağılımı sistemine göre 110 tonluk yükleme
durumunda 110 ton’a yakın bir değer okunması gerekirdi. Ancak yapılan
yükleme deneyinde yük hücresinde okunan değerler DSM kolonun literatürde
hesaplanan ve yükün elastisite modülüne göre çoğunu aldığı yaklaşımına göre
64
değil aksine betonarme plak altındaki granüler dolgu malzemesi sayesinde
plaktan yükün homojen ve alan oranında dağıldığını göstermiştir. Buna göre
DSM kolonu literatürde belirtilenin (110 ton) aksine çok daha az yük (~40 ton)
almıştır. Bununla birlikte oturma miktarları önemli ölçüde ve hesaplanan
mertebelerdeazalmıştır. Buna göre kazık veya kolon imalatı şeklinde yapılan
zemin iyileştirmelerde temel ile kolon/kazıkların arasında uygulanan 30~40 cm
mertebesindeki granüler dolgunun temelden gelen yüklemeyi zemine homojen
ve alan oranına yakın bir şekilde dağıttığı gözlenmiştir. Bu durumda zemin
emniyet gerilmesi ve oturum alanı oranında zeminin yük taşıdığı kabulüne
dayanarak yapılan hesaplamalar, test neticesinde doğrulanmıştır. İlgili
hesaplamalar ve test sonuçları zeminin yük taşımadığını aksine emniyet
gerilmesi oranında yük aldığını göstermektedir. Yük hücresinde okunan
değerler Bölüm 3.5.’ de alanlar oranı olarak hesaplanan değerlere yakınsadığı
gözlenmiştir.
Tüm çalışma neticesinde DSM kolon tasarımı yapılırken, kolonların taşıma
gücünün yanında zeminin taşıma gücünün etkisinin de var olduğu, bu etkinin
kolon ve zeminin elastisite modülü oranında dağılmadığı, zeminin taşıma
gücüne daha çok katkı sağladığı ve hatta yük dağılımının iyileştirme alanları
oranına yakın bir değer aldığı gözlenmiştir.
Bu çalışma sonucunda derin karıştırma yöntemi ile iyileştirilmiş zeminlerde
DSM kolonların yanı sıra zemininde taşıma gücüne katkısının olması, iyileştirme
tasarımı yapılırken mühendislik yaklaşımına uygun ve ekonomik tasarımlar
yapılmasını sağlayacaktır. Bu çalışmaların tüm DSM uygulamaları için kesin
sonuç elde edebilmesi için farklı zemin ortamlarında ve farklı dolgu malzemeleri
ile deneyler tekrarlanarak yük dağılım oranın tüm senaryolara da uygunluğu
teyit edilmelidir.
65
KAYNAKLAR
Anonim, An introduction to the deep soil mixing methods as used in geotechnical applications, U.S Federal Highway Administration, 2000.
Bowles, J. E., 1996. Foundation Analysis and Design: McGraw-Hill Companies,
Inc., New York, USA.
Bruce, D.A., Bruce, M.E.C., Dimillio, A.F. (1999), “Dry mix methods: a brief over view of international practice”, Balkerna, Rotterdam.
Bruce, D.A.,(2001), “Practitioner’s guide to the deep mixing method”, Venetia,
USA. Craig R. F. ,Knappett J. A. (2012), Craig’sSoilMechanics, Düzceer R., 2004. “Sakhalin Doğalgaz ve Petrol İşleme Tesisi Kazık İşleri”, Zemin
Mekaniği ve Temel Mühendisliği Onuncu Ulusal Kongresi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.
Federal Highway Administration Design Manual: Deep Mixing for Embankment
and Foundation Support, (2013) Holm, G. (2002a) Nordic Dry Deep Mixing Method – Execution Procedure,
Proceedings of Deep Mixing Workshop 2002 in Tokyo, Port and Airport Research Institute&Coastal Development Institute of Technology.
Hussin, J. D. (2006). Methods of soft ground improvement. LLC: Taylor & Francis
Group. Japan Lime Association (2009) Technical Manual on Ground Improvement using
Lime. Japan Lime Association. 176p. (in Japanese). Kamon, M. (1996) Effect of grouting and DMM on big construction projects in
Japan and the 1995 Hyogoken-Nambu Earthquake, Grouting and Deep Mixing, Proceedings of IS-Tokyo ’96, 2nd International Conference on Ground Improvement Geosystems, Tokyo, 14–17 May, pp. 807–823.
Kitazume, M.,Terashi, M. (2013). The deep mixing method. Netherlands: CRC
Press.
Kitazume, M. (2013). Deep mixing method in Japan. Geotechnical Engineering Jpurnalofnthe SEAGS and AGSSEA, 44(4), 97-114.
Prakash, S.,Sharma, H. D. (1990). Pile foundations in engineering practice. USA:
JohnWiley&Sons.
66
Porbaha, A.,Tanaka, H., Koyoyashi, M. (1998). State of the art in deepmixingtechnology:Part II. applications. GroundImprovement, 2(2), 125-139.
Rathmayer, H. (1997) Deep mixing methods for soft subsoil improvement in the
Nordic Countries, Proceedings of the 2nd International Conference on Ground Improvement Geosystems, 14–17 May, IS-Tokyo ’96, Vol. 2, pp. 869–877.
Ryan, R. C. ,Jasperse B. H. (1991). Deep soil mixing at the jackson lake dam. American Society of Civil Engineers, 117(12), 1976-1978.
Sağlamer, A., 1985, “Zemin Islah Metotları, Dolgu Barajlar Yönünden Zemin
Mekaniği Semineri”, DSİ Genel Müdürlüğü, Adana. Alpaut, O., 1980. Kimyasal Termodinamik. S.D.Ü. Yayınları, A30, 558s. Isparta.
Sonuvar, M.M., 2007, Kazık yükleme deneyi prosedürü, s.130, 6. Ulusal Kıyı
Mühendisliği Sempozyumu, İzmir. Terzaghi, K. andPeck, R. (1967). Soil Mechanics in Engineering Practice. Topolnicki, M. (2004). In situ soil mixing. Ground Improvement, 2, 331-428. Topolnicki, M. (2006). In situ soil mixing. In M. P Moseley, B.
Gebreselassie,(Eds.),Ground İmprovement book. Second Edition. New York: Spon Press.
Timoney, M.J.,McCabe, B.A., Bell, A.L. (2012), “Experiences of dry soil mixing in
highly organic soils”, Ground Improvement, Vol 165(1), 3-14. Türk Bina Deprem Yönetmeliği, 2018
67
EKLER
EK A.Sondajlara ait Karot Sandık Fotoğrafları Ek B. Deney Yükleme Föyleri
68
EK A. Sondajlara ait Karot Sandık Fotoğrafları
EK A.1. SK-8 Sondaj Alınan Numune Örnekleri
EK A.2. SK14 Sondaj Alınan Numune Örnekleri
69
EK A.3. SK15 Sondaj Alınan Numune Örnekleri
EK A.4. SK-16 Sondaj Alınan Numune Örnekleri
70
EK A.5. SK-17 Sondaj Alınan Numune Örnekleri
EK A.6. SK-24 Sondaj Alınan Numune Örnekleri
71
EK A.7. SK-30 Sondaj Alınan Numune Örnekleri
72
EK.B. Deneylere ait Yükleme Föyleri
EK B.1. DSM kolon Tekil Yükleme deney föyü
: 600
: 40,00 ton
: 60,00 ton
PROJE YÜKÜ UYGULAMA YÜKÜ (S1)1 (S1)2 (S2)1 (S2)2 ORTALAMA ORTALAMA OKUMA SÜRESİ TOPLAM SÜRE SAAT
Project Load Applied Load Average Average Read Time Total Time Time
% ton mm mm mm mm [(S1)1+(S2)1]/2 [(S1)2+(S2)2]/2 (Dk.) (Dk.)
0% 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0 0 18:30
25% 10,00 0,29 0,35 0,48 0,51 0,39 0,43 30 30 19:00
50% 20,00 0,96 1,03 0,88 0,96 0,92 1,00 30 60 19:30
75% 30,00 1,86 1,96 2,09 2,15 1,98 2,06 30 90 20:00
100% 40,00 3,34 3,44 3,57 3,66 3,46 3,55 60 150 21:00
100% 40,00 3,89 4,14 4,02 60 210 22:00
75% 30,00 3,55 3,47 3,83 3,70 3,69 3,58 10 220 22:10
50% 20,00 3,05 2,89 3,12 2,96 3,09 2,93 10 230 22:20
25% 10,00 2,19 1,99 2,25 2,12 2,22 2,06 10 240 22:30
0% 0,00 1,29 0,90 1,62 1,13 1,45 1,01 30 270 23:00
25% 10,00 1,64 1,83 1,70 1,80 1,67 1,82 30 300 23:30
50% 20,00 2,28 2,44 2,51 2,76 2,39 2,60 30 330 00:00
75% 30,00 2,96 3,12 3,09 3,44 3,02 3,28 30 360 00:30
100% 40,00 3,86 4,11 3,79 4,31 3,83 4,21 30 390 01:00
125% 50,00 4,80 5,16 4,85 5,19 4,83 5,18 30 420 01:30
150% 60,00 6,24 6,67 6,49 6,94 6,37 6,81 60 480 02:30
150% 60,00 6,95 7,03 6,99 60 540 03:30
150% 60,00 7,06 7,12 7,09 60 600 04:30
150% 60,00 7,15 7,34 7,25 60 660 05:30
125% 50,00 7,10 7,02 7,16 7,05 7,13 7,04 10 670 05:40
100% 40,00 6,92 6,80 6,84 6,60 6,88 6,70 10 680 05:50
75% 30,00 6,30 6,12 6,20 6,00 6,25 6,06 10 690 06:00
50% 20,00 5,43 5,24 5,46 5,30 5,45 5,27 10 700 06:10
25% 10,00 4,31 4,28 4,25 4,19 4,28 4,24 10 710 06:20
0% 0,00 3,75 3,41 3,65 3,26 3,70 3,34 30 740 06:50
74,00
29,00
20,00
39,00
DENEY YÜKÜ OTURMA OKUMALARI
YÜKLEME KRİKOSU / Loading Jack
PROJE YÜKÜ / Project Load
10,00
20,00
0,00
10,00
20,00
29,00
39,00
49,00
MAKSİMUM YÜK / Applied Load
POMPA YÜKÜ
0,00
74,00
74,00
10,00
29,00
39,00
49,00
39,00
29,00
20,00
74,00
10,00
bar
0,00
Pump Load
ZAMAN
Test Load Settlement Measurements Time
73
EK B.2.2.00 X2.00 mt Ebatlarda Betonarma Plak ile İyileştirilmiş zemin üzerine yapılan yükleme deney föyü
: 600
: 110,00 ton
: 165,00 ton
PROJE YÜKÜ UYGULAMA YÜKÜ (S1)1 (S1)2 (S2)1 (S2)2 ORTALAMA ORTALAMA OKUMA SÜRESİ TOPLAM SÜRE SAAT
Project Load Applied Load Average Average Read Time Total Time Time
% ton mm mm mm mm [(S1)1+(S2)1]/2 [(S1)2+(S2)2]/2 (Dk.) (Dk.)
0% 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0 0 10:30
25% 27,50 0,28 0,36 0,40 0,44 0,34 0,40 8,68 8,77 30 30 11:00
50% 55,00 0,60 0,64 0,68 0,76 0,64 0,70 17,55 17,87 30 60 11:30
75% 82,50 1,02 1,04 1,20 1,28 1,11 1,16 27,11 27,10 30 90 12:00
100% 110,00 1,88 2,04 2,08 2,40 1,98 2,22 35,54 35,33 60 150 12:30
100% 110,00 2,28 2,56 2,42 35,30 60 210 13:30
75% 82,50 2,20 2,16 2,44 2,36 2,32 2,26 26,44 26,11 10 220 14:30
50% 55,00 1,84 1,76 2,12 2,02 1,98 1,89 16,44 16,21 10 230 14:40
25% 27,50 1,36 1,24 1,52 1,44 1,44 1,34 7,14 7,07 10 240 14:50
0% 0,00 0,56 0,44 0,64 0,56 0,60 0,50 0,10 0,05 30 270 15:00
25% 27,50 0,92 1,00 1,12 1,20 1,02 1,10 9,54 9,97 30 300 15:30
50% 55,00 1,32 1,42 1,64 1,72 1,48 1,57 18,65 18,67 30 330 16:00
75% 82,50 1,88 1,92 1,96 2,08 1,92 2,00 28,65 28,71 30 360 16:30
100% 110,00 2,34 2,45 2,48 2,67 2,41 2,56 37,44 37,58 30 390 17:00
125% 137,50 3,16 3,18 3,27 3,49 3,22 3,34 48,57 49,15 30 420 17:30
150% 165,00 3,29 3,64 3,54 3,86 3,42 3,75 58,55 59,10 60 480 18:00
150% 165,00 3,89 3,95 3,92 59,17 60 540 19:00
150% 165,00 4,05 4,09 4,07 59,21 60 600 20:00
150% 165,00 4,12 4,22 4,17 59,22 60 660 21:00
125% 137,50 4,10 4,03 4,13 4,03 4,12 4,03 48,68 48,53 10 670 22:00
100% 110,00 3,98 3,81 3,95 3,75 3,97 3,78 38,67 38,53 10 680 22:10
75% 82,50 3,72 3,61 3,51 3,33 3,62 3,47 29,11 29,01 10 690 22:20
50% 55,00 3,28 3,00 3,18 2,84 3,23 2,92 19,22 19,10 10 700 22:30
25% 27,50 2,58 2,42 2,10 2,06 2,34 2,24 11,18 10,87 10 710 22:40
0% 0,00 1,54 1,38 1,60 1,44 1,57 1,41 1,24 1,02 30 740 22:50
15,00
30,00
45,00
62,00
DENEY YÜKÜ
0,00
Pump Load
OTURMA OKUMALARI
Settlement Measurements
Loadcell
Ortalama (S1)
Loadcell
Ortalama (S2)
0,00
15,00
30,00
45,00
62,00
78,00
95,00
95,00
0,00
95,00
95,00
15,00
45,00
62,00
78,00
62,00
45,00
30,00
15,00
30,00
MAKSİMUM YÜK / Applied Load
bar
YÜKLEME KRİKOSU / Loading Jack
PROJE YÜKÜ / Project Load
ZAMAN
Test Load Time
POMPA YÜKÜ
74
EK B.3.2.00 X2.00 mt Ebatlarda Betonarma Plak ile İyileştirilmemiş zemin üzerine yapılan yükleme deney föyü
: 600
: 79,00 ton
: 118,50 ton
PROJE YÜKÜ UYGULAMA YÜKÜ (S1)1 (S1)2 (S2)1 (S2)2 ORTALAMA ORTALAMA OKUMA SÜRESİ TOPLAM SÜRE SAAT
Project Load Applied Load Average Average Read Time Total Time Time
% ton mm mm mm mm [(S1)1+(S2)1]/2 [(S1)2+(S2)2]/2 (Dk.) (Dk.)
0% 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0 0 18:30
25% 19,75 2,03 2,48 3,38 3,60 2,70 3,04 30 30 19:00
50% 39,50 6,75 7,20 6,19 6,75 6,47 6,98 30 60 19:30
75% 59,25 13,05 13,73 14,63 15,08 13,84 14,40 30 90 20:00
100% 79,00 23,40 24,08 24,48 24,98 23,94 24,53 60 150 21:00
100% 79,00 25,05 25,14 25,10 60 210 22:00
75% 59,25 24,86 24,30 26,78 25,88 25,82 25,09 10 220 22:10
50% 39,50 21,38 20,25 21,83 20,70 21,60 20,48 10 230 22:20
25% 19,75 15,30 13,95 15,75 14,85 15,53 14,40 10 240 22:30
0% 0,00 9,00 6,30 11,36 7,88 10,18 7,09 30 270 23:00
25% 19,75 11,48 12,83 11,93 12,60 11,70 12,71 30 300 23:30
50% 39,50 15,98 17,10 17,55 19,35 16,76 18,23 30 330 00:00
75% 59,25 20,70 21,83 21,60 24,08 21,15 22,95 30 360 00:30
100% 79,00 25,16 25,55 26,49 27,02 25,83 26,29 30 390 01:00
125% 98,75 28,48 30,15 32,48 33,19 30,48 31,67 30 420 01:30
150% 118,50 40,50 41,25 41,06 41,63 40,78 41,44 60 480 02:30
150% 118,50 42,75 42,88 42,82 60 540 03:30
150% 118,50 43,38 44,06 43,72 60 600 04:30
150% 118,50 44,67 45,48 45,08 60 660 05:30
125% 98,75 44,15 44,02 43,68 43,10 43,92 43,56 10 670 05:40
100% 79,00 43,05 42,48 42,00 40,51 42,53 41,50 10 680 05:50
75% 59,25 37,69 36,75 38,25 37,88 37,97 37,31 10 690 06:00
50% 39,50 33,69 32,56 33,88 32,48 33,79 32,52 10 700 06:10
25% 19,75 26,38 26,25 26,17 25,81 26,28 26,03 10 710 06:20
0% 0,00 21,88 19,92 21,27 19,00 21,57 19,46 30 740 06:50
bar
0,00
Pump Load
ZAMAN
Test Load Settlement Measurements Time
0,00
141,00
141,00
22,00
67,00
91,00
116,00
91,00
67,00
44,00
141,00
22,00
0,00
22,00
44,00
67,00
91,00
116,00
MAKSİMUM YÜK / Applied Load
POMPA YÜKÜ
141,00
67,00
44,00
91,00
DENEY YÜKÜ OTURMA OKUMALARI
YÜKLEME KRİKOSU / Loading Jack
PROJE YÜKÜ / Project Load
22,00
44,00
75
ÖZGEÇMİŞ Adı Soyadı :Ebru ERBEYOĞLU Doğum Yeri ve Yılı : Uşak, 1993 Medeni Hali :Bekar Yabancı Dili : İngilizce E-posta : ebruerbeyoglu@gmail.com Eğitim Durumu Lise:Uşak Eşme Anadolu Öğretmen Lisesi, 2011 Lisans:Akdeniz Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği, 2015 Mesleki Deneyim DKE Mühendislik& Danışmanlık 2016-…….. (halen) Yayınlar
5.1 Erbeyoğlu E. ve diğ., 2017. Bahçe-Nurdağ (Fevzipaşa) Varyantı Tünel
Geçişi Yapısal Tasarımı İncelemesiErişim Tarihi:31.12.2017
http://dergipark.gov.tr/humder/issue/33936/427965
top related