YAMAÇTA GÜVENLİĞİN SAĞLANMASI

Transkript

1 T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ Kozmetik yöntemler Yüzeyi Örtme, Çatlakları Doldurma, Dondurma Yamaç Geometrisini Değiştirme Kazı, Dolgu, Kademelendirme Suyun Kontrolü Yatay akaçlama, Düşey Akaçlama, Kuyular Yapısal Destek Sağlama Yanal (pasif) Kazıklar, Duvar, Payanda, Ankraj, Çivileme, Saplama Zemin Özelliklerini İyileştirme Kimyasal, Isıl İşlemler, Yüksek Modüllü Kolonlar, Enjeksiyon Ertan BOL 1

2 Geri analizden hesaplanan dilimler arası kuvvet, E Kayan bir cismi durdurmak veya hareketini yavaşlatmak için önüne bir başka ağır cisim koymak insanın içgüdüsel yaklaşımıdır. Yapısal önlemler dış önlemler ve iç önlemler olarak iki gurupta ele alınır: Dış önlemlerde; Rijit olan ağırlık,yarı ağırlık,konsol,payandalı dayanma duvarları ve yanal yük alan kazıklar; Esnek olanlarda ise sandık ve kafes duvarlar,özel uygulamalarda palplanş söz konusudur. İç önlemlerde ise donatılandırılmış zemin sistemleri uygulanmaktadır. Duvarın Ekseninin Belirlenmesi Seçilmesi gereken eksen konumu Duvar ekseni yamacın neresine getirilecek? Yamaç başından topuğa uzaklık - x Gösterilen kayma yüzeyi için analiz yapıldığında dilimler arası yanal kuvvetler hesaplanacaktır. Dengenin sağlanması için gerekli E duvar zeminin sağlayamadığı pasif direnç eksiğini tamamlamalıdır. Hesaplanmış/Bilinen kayma yüzeyi Ankraj Kazık Duvar Bunun da hareket eden kitlenin eğim değiştirmeğe başladığı noktada oluşacağı düşünülmektedir. Çözüm için kritik kayma yüzeyinin konumunun da ayrıca bilinmesi gerekmektedir. Ertan BOL 2

3 Rijit Duvarlar-Konsol TOPUK BURUN H < 5 m Rijit Duvarlar-Konsol Ertan BOL 3

4 YAMAÇTA GÜVENLİĞİN SAĞLANMASI YAPISAL DESTEK SAĞLAMA Rijit Duvarlar-Konsol (Başarısız Uygulama) YAMAÇTA GÜVENLİĞİN SAĞLANMASI YAPISAL DESTEK SAĞLAMA Rijit Duvarlar Payandalı Duvar Duvarın Ön Yüzü Payanda Sırt Ertan BOL 4

5 Rijit Duvarlar-Ağırlık (Gravity) Rijit Duvarlar - Kama/Payanda Uygulaması Rock Butters Yol Dren Yöntem rijit duvar/drenaj işlevlerini yerine getirdiğinden özellikle karayollarında rağbet görmüştür. Kaya payanda da olarak adlandırılan bu sistem kitlesi ile zemine karşı koyarken yeraltı suyunu da kolaylıkla geçirmektedir. Ertan BOL 5

6 Rijit Duvarlar-Yanal Yük Taşıyan Kazıklar Kazıklar Pasif kazığın amacı, yamaçta herhangi bir kazı yapmaksızın kayan veya kayması olası kitleyi rijit bir cisimle geçip sağlam tabakaya yeterince derinlikte girerek direnen kuvvetlere katkı sağlamaktır. Rijit Duvarlar-Yanal Yük Taşıyan Kazıklar Bir yamaca tek sıra halinde ayrık olarak uygulanmış rijit yanal kazıkların zeminden alacağı kuvvet; Zeminin türü ve kayma direnci Kazıkların çapı Kazıkların aralıkları Kazıkların yamaç içindeki konumu Kazık sıra sayısı gibi faktörlere bağlıdır Ertan BOL 6

7 Yanal İtkiye Çalışan Kazığın Mekaniği d D 2 D 1 Hareket eden kil ayrık kazıkların arasından akıp geçmek durumundadır. Kazıklar buna rijitlikleri ile direnirken zemin de iki kazık arasında kemerlenmektedir. Zemin AEB ve A E B boyunca plastik dengeye erişmiş olarak kaymakta ve EE düzlemi aktif basınç almaktadır. Pasif Kazık Probleminin Çözümü Çözüm için kazık uygulaması öncesi yamaçta güvenlik sayısını ( F dir / F kay ) yükseltmek için gerekli kayma direnci hesaplandıktan sonra öngörülen her kazığın veya kazık sayısının kayan bölgede güvenliğe yapacağı katkı araştırılır. GS h F dir F R kay R: kazıkların direnen kuvvete yaptıkları katkı Böylece kazıkların katkısı ile güncel GS yükselecektir R F GS GS kay h Ertan BOL 7

8 Rijit Duvarlar-Yanal Yük Taşıyan Kazıklar (Kesişen Kazık) Donatısız Donatılı Donatısız cm 55 cm 55 cm 55 cm Rijit Duvarlar-Yanal Yük Taşıyan Kazıklar-Başarısız Uygulama Ertan BOL 8

9 Kitle Hareketi Kontrolünde Yarı Esnek ve Esnek Duvarların Kullanımı Kitle hareketleri çoğunlukla büyük şekil değiştirme ve ötelenmelerin belirdiği problemlerdir. Onlarca metre hareket ettiği halde afete dönüşmemiş zemin ve kaya heyelanlarına birçok örnek verilebilir. Hareket eden kitlenin düşey bir düzleme uyguladığı itki erişim uzaklığına (runout distance) yöneldikçe azalır. Bu durumda tam rijit duvar çözümünün çok etkin ya da akılcı bir önlem olamayacağı söylenebilir. Kitle Hareketi Kontrolünde Yarı Esnek ve Esnek Duvarların Kullanımı Zemin yamaçlarda edinilen deneyim; yarı esnek ve esnek duvar uygulamasının bazı özel durumlarda güvenliği ekonomik olarak sağlayabildiği yönündedir. Bu duvarlar; sandık (gabion), kafes (crib), metal, plastik veya jeotekstil donatılı zemin (reinforced earth), perde (tieback) olarak özetlenebilir. Ertan BOL 9

10 YAMAÇTA GÜVENLİĞİN SAĞLANMASI Esnek Dayanma Duvarları Sandık (Gabion) Sandık (gabion) duvar tipi taş gerecinin kolaylıkla bulunabildiği yerlerde şev ve düşey yarmaların durayılılğını korumada en ekonomik çözümü getirir. YAMAÇTA GÜVENLİĞİN SAĞLANMASI Esnek Dayanma Duvarları Sandık (Gabion) Ertan BOL 10

11 Esnek Dayanma Duvarları Sandık (Gabion) Başarısız Uygulama YAMAÇTA GÜVENLİĞİN SAĞLANMASI Esnek Dayanma Duvarları Kafes (Crib) Kafes (crib block) duvarlar yanal ve düşey hareketlere karşı çok esnek olmaları nedeniyle yamaç ve şevlerin tutulmasında önemli işlev yapma yeteneğine sahiptir. beton, galvaniz saç/çelik ahşap Ertan BOL 11

12 Esnek Dayanma Duvarları Kafes (crib) Dolgu: 5-25mm Kafes duvarların hasar görmeden 4m ye kadar yatay ve 70cm ye kadar düşey hareketler yapabildiği saptanmıştır Esnek Dayanma Duvarları Kafes (crib) Ertan BOL 12

13 Esnek Dayanma Duvarları - Kafes Esnek Dayanma Duvarları Donatılı Zemin (Reinforced Earth) Donatılı zemin iri daneli dolgunun içine yerleştirilen çelik, plastik veya jeogridlerin ortama kendisinde olmayan çekme dayanımını sağlama amacına yöneliktir. Avantajı; büyük kütleli olmaları ve yamaç ya da yarmanın önüne, ek kazıya gerek kalmaksızın hızla yükseltilebilmesidir Ertan BOL 13

14 Esnek Dayanma Duvarları Donatılı Zemin (Reinforced Earth) Esnek Dayanma Duvarları Perde Özellikle çelik palplanşlar hızla çakılabildiklerinden bazı özel durumlarda yararlı olabilirlerse de bunların ayakta kalabilmeleri için ankraj uygulaması zorunlu olduğundan yüksek maliyetler söz konusudur. Ertan BOL 14

15 PÜSKÜRTME BETON TEL ÖRGÜ Ertan BOL 15

16 Kozmetik yöntemler Yüzeyi Örtme, Çatlakları Doldurma, Dondurma Yamaç Geometrisini Değiştirme Kazı, Dolgu, Kademelendirme Suyun Kontrolü Yatay akaçlama, Düşey Akaçlama, Kuyular Yapısal Destek Sağlama Yanal (pasif) Kazıklar, Duvar, Payanda, Ankraj, Çivileme, Saplama Zemin Özelliklerini İyileştirme Kimyasal, Isıl İşlemler, Yüksek Modüllü Kolonlar, Enjeksiyon Saplama (rockbolt ) Saplama (rockbolt ) sadece kayalarda uygulanan genellikle mekanik işlevli, son yıllarda uygulanan biçimi ile açılan deliğe çakılıp ortamdaki olası ötelenme ve şekil değiştirmeleri içinden geçtiği süreksizlikleri birbirine yanaştırıp sürtünme kuvvetini artırarak önleyen, 33-47mm çaplı,tek parçalı,içi boş bir açık çelik çubuktur. Bu çubuk deliğe itildikten sonra 30 MPa gibi bir su basıncı ile yerine bağlanmaktadır Ertan BOL 16

17 Saplama (rockbolt ) Saplama (rockbolt ) Ertan BOL 17

18 Saplama (rockbolt ) KAYA BULONLARI Ertan BOL 18

19 Ankraj (ground anchorage) Ankraj kafa,gövde ve kök olmak üzere üç parçadan oluşan, kökünün ortama çimento veya kimyasal enjeksiyonla tutturulması sonucu kafada çekme kuvvetlerinin gelişebildiği bir sistemdir. Hizmet süresine göre: Geçici Sürekli İşlevine göre de; Serbest Öngermeli olarak uygulanır. Ankraj kapasitesi kumlarda sıkılığa,daha da basitçe enjeksiyon basıncına; killerde ve kayalarda kök/gövde - ortam yapışmasına bağlıdır. Ankraj (ground anchorage) Ertan BOL 19

20 Ankraj (ground anchorage) Zemin Ankrajının Basitleştirilmiş Kesidi ve Uygulama Ankraj (ground anchorage) Ertan BOL 20

21 Çivileme (nailing) Çivileme yöntemi yapım ve işlev bakımından saplama ve ankrajlardan önemli farklar gösterir. Çivi Türkçe anlamından farklı olarak çapı bir betonarme demirinden 30 cm çaplı mini kazığa kadar değişebilen ve işlevi zemine ek kayma direnci sağlamak olan yabancı bir cisimdir. Bu basitliği nedeniyle yamaç ve şevlerde ankraj desteğine oranla daha düşük maliyetler getirir. Çivileme (nailing) Uygulama en basit şekilde zemine açılan delik içine betonarme demiri salınması, ve boşluğun çimento enjeksiyonu ile doldurularak çivinin yerine basit bir plaka ile tutturulmasıdır. Kök kazığı olarak da bilinen mikro kazık yapımı aynı noktadan çıkan, farklı eğimde 10-30cm çaplı delik açılması, içlerine tek donatı indirildikten sonra enjeksiyonun tamamlanması biçiminde gerçekleştirilir Ertan BOL 21

22 Çivileme (nailing) ORTAM ÖZELLİKLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ Çivileme (nailing) Ertan BOL 22

23 Zemin Kayma Direncinin İçitimle Yükseltilmesi (permeation grouting) Yamaç ve şev duraysızlıkları genelde ince daneli zeminlerde oluşur. Bu nedenle birçok yerde uygulaması olan enjeksiyon çalışmalarının bu ortamların düşük geçirimlilik katsayıları nedeniyle başarılı olmaması beklenir. Kayalarda ise yüksek basınçta yapılan sızdırma içitiminin çatlakların açılmasına neden olacağı, böylece kayma direncinin yükseleceği yerde azalabileceği gerekçesi ile yararlı olmayacağı öne sürülmüştür. Ancak İngiltere ve Kanada demiryolları idarelerinin enjeksiyon uygulamalarında başarı sağlandığına dair edindiği birikimler vardır. Hindistandan da bu yolda bilgiler gelmiştir. Görüldüğü kadarıyla yamaçtaki kil veya silte yüksek basınçla yapılan enjeksiyon özellikle kayma yüzeyi bölgesinde çimento blokları oluşturmakta ve kaymaya karşı direnen kuvvetlerde artış olduğu gibi,kayan kitle belirli bir rijitlik kazanmaktadır. Bu konuda ayrıntılı araştırmalara gereksinin vardır. Taş Kazığı Uygulaması Zeminin içine çapı 0.6m den,aralığı 2m den az olmamak üzere titreşimle kaya dolgu kalitesinde malzeme indirilerek sıkıştırılmaktadır. Bu sıkıştırılmış taş kolonu zemine yanal rijitlik sağladığı gibi drenaja da önemli katkı yapmaktadır. Ancak yöntemin yararlı olması için zeminin drenajsız kayma direncinin 75kPa dan düşük olmaması gerekmektedir. Zayıf zeminlerde kolon oluşturulabilse bile daha sonra yumuşak ortamda taş göçü denilen olay sonucu kolon dağılma riski taşımaktadır. Bunu önlemek için de kolon içine çimento enjeksiyonu yapılması önerilmiştir. Ertan BOL 23

24 ORTAM ÖZELLİKLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ Zeminin Isıl Yöntemlerle Sertleştirilmesi 400 C nin üzerine ısıtılan killi zeminlerin özelliklerinde tersinmez değişimler olur.bu etki zemindeki suyun buharlaşması, kil minerallerinin de yapısal değişime uğramasıdır. Zeminde petrol ya da doğal gaz yakılarak bu amaca ulaşma girişimleri 1930lu yıllardan bu yana yapılmıştır. Zemine yatay veya düşey/eğimli kuyular açılarak açık veya kapalı sistemlerle bu kuyuların içinde sıcaklık 300 C nin üstüne çıkartılır. Şekil de bir demiryol dolgusunun genişletilmesi sırasında uygulanmış açık yakma sistemi gösterilmektedir. Bu uygulamada ısı 800 C ye kadar yükseltilerek 5m aralıklı kuyularda 10 gün süre ile 43 kg/m 3 yağ yakılmış ve zeminin kayma direncinde kat iyileşme sağlandığı bildirilmiştir Ağaçlandırma-Biyoteknik Çözümler Günümüzdeki çevreci gelişmeler yamaç ve şevlerin doğal yollardan kontrolu konusunda gelişmelere yeşil ışık yakmaktadır. Bazı araştırmacılar 1591den bu yana ilgi çeken bu yaklaşımın yararlarının kanıtlanmadığını hatta bazen zararlı olabildiğini öne sürmüşlerse de genelde yamaç ve şevlerdeki bitki köklerinin en azından yüzeysel bir etki sağladığı yönünde ağırlık kazanmaktadır. Ertan BOL 24

25 Ağaçlandırma-Biyoteknik Çözümler Ağaçlandırma-Biyoteknik Çözümler Vegetated Geogrid Biotechnical stabilisation yaklaşımında bitkilerin yapısal elemanlarla birlikte uygulanması, bu yoldan ekonomik ve güvenli bir çözüm elde edilmesi gözetilmektedir. Ertan BOL 25

26 Ağaçlandırma-Biyoteknik Çözümler Ertan BOL 26