ÇUKUROVA ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ

Transkript

1 ÇUKUROVA ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ DOKTORA TEZĐ M. Salih KESKĐN GÜÇLENDĐRĐLMĐŞ KUMLU ŞEVLERE OTURAN YÜZEYSEL TEMELLERĐN DENEYSEL VE TEORĐK ANALĐZĐ ĐNŞAAT MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI ADANA, 2009

2 ÇUKUROVA ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ GÜÇLENDĐRĐLMĐŞ KUMLU ŞEVLERE OTURAN YÜZEYSEL TEMELLERĐN DENEYSEL VE TEORĐK ANALĐZĐ M. Salih KESKĐN DOKTORA TEZĐ ĐNŞAAT MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI Bu tez / / 2009 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği/Oyçokluğu Đle Kabul Edilmiştir. Đmza:... Đmza:... Đmza:... Prof. Dr. Mustafa LAMAN Prof. Dr. M. Arslan TEKĐNSOY Prof. Dr. Hasan ÇETĐN DANIŞMAN ÜYE ÜYE Đmza:... Doç. Dr. Cafer KAYADELEN ÜYE Đmza:... Yrd. Doç. Dr. A. Azim YILDIZ ÜYE Bu tez Enstitümüz Đnşaat Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü Đmza ve Mühür Bu Çalışma Çukurova Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi Tarafından Desteklenmiştir. Proje No:MMF2006D1 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.

3 Sevgili eşim Esin, biricik kızım Sude Dicle ve aileme

4 ÖZ DOKTORA TEZĐ GÜÇLENDĐRĐLMĐŞ KUMLU ŞEVLERE OTURAN YÜZEYSEL TEMELLERĐN DENEYSEL VE TEORĐK ANALĐZĐ M. Salih KESKĐN ÇUKUROVA ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ ĐNŞAAT MÜHENDĐSLĐĞĐ ANABĐLĐM DALI Danışman : Prof. Dr. Mustafa LAMAN Yıl : 2009 Sayfa: 377 Jüri : Prof. Dr. Mustafa LAMAN Prof. Dr. M. Arslan TEKĐNSOY Prof. Dr. Hasan ÇETĐN Doç. Dr. Cafer KAYADELEN Yrd. Doç. Dr. A. Azim YILDIZ Bu çalışmada, donatısız, geogrid donatılı ve lastik parçacıklarıyla karıştırılmış (donatısız-donatılı) kumlu şevlere oturan şerit temellerin taşıma kapasitesi ve oturma davranışı, laboratuar model deneyleri yapılarak araştırılmıştır. Model deneylerde, donatısız durumda temelin şev tepesine olan uzaklığı, şev açısı, sıkılık derecesi ve temel boyutu parametrelerinin taşıma kapasitesi davranışına etkisi incelenmiştir. Donatılı durumda ise, geogrid donatı tabakalarının yerleşim düzeni, miktarı ve boyutuyla ilgili parametrelerin taşıma kapasitesi ile oturma davranışına etkisi ve davranışın, şev açısı, sıkılık derecesi, temel boyutu ve farklı donatı tiplerinden nasıl etkilendiği araştırılmıştır. Deneysel çalışmanın son kısmında, atık lastik parçacıklarıkum karışımlı şevlere oturan şerit temellerin taşıma kapasitesi donatısız ve donatılı durumlar için model deneyler yapılarak incelenmiş ve en büyük taşıma kapasitesi değerini veren optimum karışım oranı belirlenmiştir. Çalışmada, donatısız ve donatılı kum şevlere oturan temellerin, PLAXIS bilgisayar yazılımı kullanılarak, 2 boyutlu ve düzlem-şekil değiştirme koşullarında sonlu elemanlar yöntemi ile sayısal çözümü yapılmıştır. Elde edilen deneysel ve teorik sonuçlar karşılaştırılarak temel mühendisliği uygulamalarında kullanılmak üzere tasarım parametreleri önerilmiştir Anahtar kelimeler: donatılı şev, yüzeysel temel, taşıma kapasitesi, lastik-kum karışımı, PLAXIS. I

5 ABSTRACT Ph.D. THESIS EXPERIMENTAL AND THEORETICAL ANALYSES OF SHALLOW FOUNDATIONS ON REINFORCED SAND SLOPES M. Salih KESKĐN DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF CUKUROVA Supervisor : Prof. Dr. Mustafa LAMAN Year : 2009 Pages: 377 Jury : Prof. Dr. Mustafa LAMAN Prof. Dr. M. Arslan TEKĐNSOY Prof. Dr. Hasan ÇETĐN Assoc. Prof. Dr. Cafer KAYADELEN Assist. Prof. Dr. A. Azim YILDIZ In this study, the ultimate bearing capacity and settlement behaviour of shallow foundations on unreinforced, reinforced and shredded tires mixture (unreinforced-reinforced) sand slopes were investigated using laboratory model tests. In the tests, for unreinforced case, the effects of the parameters of distance of the footing to the slope crest, the slope angle, the relative density of sand and the size of the footing to the bearing capacity behaviour were investigated. For reinforced case, the effects of the parameters including, lay-out, number and length of the geogrid layers to the bearing capacity and settlement behaviour and change of the behaviour with the slope angle, the relative density of sand, the size of the footing and the type of the reinforcement were investigated. At the last part of the experimental study, the bearing capacity of shallow foundations on shredded tire-sand mixtures both unreinforced and reinforced cases was investigated and the optimum mixture ratio that gives the maximum bearing capacity was determined. FE analysis of the test models were carried out by using the FEM program PLAXIS. The analysis were conducted 2D and under plane-strain conditions. The computational results obtained from the numerical method are compared with the experimental values. After comparing the results of experiments and the numerical studies some practical design parameters were suggested for the relevant foundation engineering applications. Keywords: reinforced slope, shallow foundation, bearing capacity, tire-sand mixture, PLAXIS. II

6 TEŞEKKÜR Doktora çalışması süresince çalışmalarıma yön veren, değerli katkılarını ve zamanını benden esirgemeyen Sayın Hocam, Prof. Dr. Mustafa LAMAN a teşekkür ederim. Değerli katkılarından dolayı Sayın Prof. Dr. M. Arslan TEKĐNSOY, Sayın Yrd. Doç. Dr. A. Azim YILDIZ, Sayın Doç. Dr. Cafer KAYADELEN, Sayın Prof. Dr. Hasan ÇETĐN ve bölüm hocalarıma teşekkür ederim. Desteklerinden dolayı başta Erdal UNCUOĞLU olmak üzere Dr. Tarık BARAN, Murat ÖRNEK, Ahmet DEMĐR, Burhan ÜNAL, Dr. Murat ÇOBANER, Selçuk BĐLDĐK, Baki BAĞRIAÇIK, G. Müge ĐNALKAÇ ve Gizem MISIR a teşekkür ederim. Laboratuar çalışmalarıma destekte bulunan, Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Atölyesi teknisyenlerine, laboratuar teknisyeni Ömer KÜTÜK e, bitirme öğrencileri Tolga YARDIMCI, Gökhan YALÇIN, M. Ferhat YĐĞĐT, Haluk LAMAN a ve bölüm personelleri Süleyman EVLEKSĐZ ve Muzaffer KURT a teşekkür ederim. Deneysel çalışmada kullanılan Çevregrid UR45 tipi geogrid malzemesinin temininden dolayı Çevre Plastik Ürünleri A.Ş. ne, kum numunelerin temininden dolayı DSĐ Adana Bölge Müdürlüğü ne teşekkür ederim. Tez çalışmamı maddi olarak destekleyen Çukurova Üniversitesi Araştırma Projeleri Birimi ne teşekkür ederim. Bana sonsuz destek olan ve sıkıntılarımı paylaşan eşim Esin e ve kızım Sude Dicle ye teşekkür ederim. Hayatımın her aşamasında, desteklerini esirgemeyen babam Garip KESKĐN e ve tüm aileme teşekkür ederim. III

7 ĐÇĐNDEKĐLER SAYFA NO ÖZ.. I ABSTRACT. II TEŞEKKÜR III ĐÇĐNDEKĐLER... IV ÇĐZELGELER DĐZĐNĐ. X ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ.. XIV SĐMGELER VE KISALTMALAR.....XXV 1. GĐRĐŞ ÖNCEKĐ ÇALIŞMALAR Giriş Donatısız Şevlere Oturan Yüzeysel Temeller Yüzeysel Temellerin Taşıma Kapasitesi Şevlerin Stabilitesi Deneysel Çalışmalar Teorik Çalışmalar Donatılı Şevlere Oturan Yüzeysel Temellerin Taşıma Kapasitesi Donatılı Zeminler Geosentetikler Geogridler Geogrid-Zemin Etkileşimi Geogridlerin Kullanım Alanları Donatılı Şevler Analiz Metodları Deneysel Çalışmalar Teorik Çalışmalar Atık Lastik Parçacıkları-Kum Karışımları Giriş Atık Lastikler 62 IV

8 Atık Lastiklerin Kullanım Alanları Atık Lastik-Kum Karışımlarının Mühendislik Özellikleri Birim Hacim ve Özgül Ağırlık Hidrolik Đletkenlik Sıkışabilirlik Kayma Mukavemeti Taşıma Kapasitesi DENEYSEL ÇALIŞMA Giriş Deney Düzeneği Deney Kasası Model Temel Plakası Yükleme Düzeneği Yük Hücresi Düşey Deplasman Transduseri Veri Kaydetme Ünitesi (ADU) Titreşim Cihazı Şevli Yüzeyin Oluşturulması Kum Zemin Kum Zeminin Endeks Özelliklerinin Belirlenmesi Elek Analizi Piknometre Deneyi Rölatif Sıkılık Deneyi Kayma Mukavemeti Deneyleri Kesme Kutusu Deneyi Üç Eksenli Basınç Deneyi Donatı Özellikleri Atık Lastik Parçacıkları Atık Lastik-Kum Karışımlarının Kayma Mukavemeti Deney Yöntemi V

9 Ölçüm Aletlerinin Kalibrasyonu Deneylerin Yapılışı Donatısız Deneyler Donatılı Deneyler Atık Lastik Parçacıkları-Kum Karışımlı Deneyler Deney programı Donatısız Deneyler Donatılı Deneyler Atık Lastik Parçacıkları-Kum Karışımlı Deneyler DENEY SONUÇLARI Giriş Donatısız Deneyler Temelin Şev Tepesine Olan Uzaklığının (b) Etkisi Şev Açısının (β) Etkisi Sıkılık Derecesinin (D r ) Taşıma Kapasitesine Etkisi Temel Boyutu (B) Etkisi Donatılı Deneyler Đlk Donatı Tabakası Derinliğinin (u) Etkisi Şev Açısının (β) Etkisi Sıkılık Derecesinin (D r ) Etkisi Temel Boyutunun (B) Etkisi Farklı Donatı Tiplerinin Etkisi Donatı Tabakaları Arasındaki Düşey Derinlik (h) Etkisi Donatı Tabaka Sayısı (N) Etkisi Farklı Donatı Tiplerinin Donatı Tabaka Sayısı (N) Etkisi Donatı Tabaka Boyu (L R ) Etkisi Atık lastik Parçacıklarının Taşıma Kapasitesine Etkisi SONLU ELEMANLAR ANALĐZĐ Giriş Sonlu Elemanlar Yöntemi VI

10 Sonlu Elemanlar Yönteminin Geoteknik Mühendisliği nde Kullanımı Donatılı Zemin Davranışının Modellenmesi Zemin Davranışının Modellenmesi PLAXIS Programı Geometrik Modelin Oluşturulması Elemanlar Zemin Elemanları Kiriş Elemanlar Geogrid Elemanı Ara Yüzey Elemanı Zemin Modelleri Lineer Elastik Model (LE) Mohr-Coulomb Model (MC) Jointed-Rock Model (JR) Soft Soil Model (SS) Soft Soil Creep Model (SSC) Hardening Soil Model (HS) Sonlu Elemanlar Analizi Geometrik Model Sınır Koşulları Malzeme Özellikleri Model Zemin Model Temel Geogrid Donatı Tabakaları Ara Yüzey Elemanlar Sonlu Elemanlar Ağı Başlangıç Gerilmelerinin Oluşturulması Hesaplamalar SONLU ELEMANLAR ANALĐZĐ SONUÇLARI VII

11 6.1. Giriş Donatısız Analizler Temelin Şev Tepesine Olan Uzaklığının (b) Etkisi Şev Açısının (β) Etkisi Sıkılık Derecesinin (D r ) Taşıma Kapasitesine Etkisi Temel Boyutu (B) Etkisi Donatılı Analizler Đlk Donatı Tabakası Derinliğinin (u) Etkisi Şev Açısının (β) Etkisi Sıkılık Derecesinin (D r ) Etkisi Temel Boyutu (B) Etkisi Farklı Donatı Tiplerinin Etkisi Donatı Tabakaları Arasındaki Düşey Derinlik (h) Etkisi Donatı Tabaka Sayısı (N) Etkisi Farklı Donatı Tiplerinin Donatı Tabaka Sayısına Etkisi Donatı Tabaka Boyu (L R ) Etkisi SONUÇLARIN KARŞILAŞTIRILMASI Giriş Donatısız Kum Şevler Temelin Şev Tepesine Olan Uzaklığının (b) Etkisi Şev Açısının (β) Etkisi Sıkılık Derecesinin (D r ) Etkisi Temel Boyutu (B) Etkisi Donatılı Kum Şevler Đlk Donatı Derinliğinin (u) Etkisi Şev Açısının (β) Etkisi Sıkılık Derecesinin (D r ) Etkisi Temel Boyutu (B) Etkisi Farklı Donatı Tiplerinin Etkisi Donatı Tabakaları Arasındaki Düşey Derinlik (h) Etkisi. 332 VIII

12 Donatı Tabaka Sayısı (N) Etkisi Farklı Donatı Tiplerinin Donatı Tabaka Sayısına Etkisi Donatı Tabaka Uzunluğu (L R ) Etkisi Atık Lastik Karışımlı Kum Şevler SONUÇLAR ve ÖNERĐLER Giriş Deneysel Çalışmalar Donatısız Deneyler Donatılı Deneyler Lastik-Kum Karışımlı Deneyler Teorik Çalışmalar Gelecekteki Çalışmalar Đçin Öneriler KAYNAKLAR..358 ÖZGEÇMĐŞ EKLER IX

13 ÇĐZELGELER DĐZĐNĐ SAYFA NO Çizelge 2.1. Değişik Şev Stabilite Analiz Yöntemleri (Budhu, 2000) 11 Çizelge 2.2. Saran ve ark. (1989) Analizine Göre Taşıma Gücü Katsayıları..21 Çizelge 2.3. Geosentetiklerin Đşlev ve Çeşitleri.. 25 Çizelge 2.4 Geotekstil ve Geogridler Đçin Çekme Dayanımı Azaltma Faktörleri Çizelge 2.5. Farklı Boyutlarda Đşlenmiş Atık Lastikler Đçin Standartlar. 63 Çizelge 2.6. Atık Lastik Parçacıklarının Temel Mühendislik Özellikleri (Edeskar, 2006) Çizelge 2.7. Atık Lastik, Kum ve Atık Lastik-Kum Karışımları Đçin Kayma Mukavemet Parametreleri 70 Çizelge 2.8. Lastik-Kum Karışımının BCR Değerleri (Hataf ve Rahimi, 2006) 73 Çizelge 3.1. Yük Hücresi 78 Çizelge 3.2. Elek Analizi Sonuçları 88 Çizelge 3.3. Kohezyonsuz Zeminlerde Sıkılık Durumu. 90 Çizelge 3.4. Rölatif Sıkılık Deney Sonuçları.. 90 Çizelge 3.5. Secugrid 60/60 Q1 Tipi Geogridin Özellikleri 95 Çizelge 3.6. Combigrid 60/60 Q1 Tipi Geogridin Özellikleri. 96 Çizelge 3.7. Tenax LBO Samp 302 Tipi Geogridin Özellikleri. 97 Çizelge 3.8. Çevregrid UR45 Tipi Geogridin Özellikleri Çizelge 3.9. Lastik Parçacıkları Rölatif Sıkılık Deney Sonuçları Çizelge Kesme Kutusu Deney Programı Çizelge Kesme Kutusu Deney Sonuçları (D r =%65) 113 Çizelge Yük Hücresi Kalibrasyon Değerleri Çizelge I No lu Deplasman Transduseri Kalibrasyon Değerleri Çizelge II No lu Deplasman Transduseri Kalibrasyon Değerleri Çizelge Donatısız Deney Programı Çizelge Donatılı Deney Programı Çizelge Lastik Kum Karışımlı Deney Programı Çizelge 4.1. β=30 Đçin Deney Sonuçları (D r =%65, B=70mm) X

14 Çizelge 4.2. β=25 Đçin Deney Sonuçları (D r =%65, B=70mm) Çizelge 4.3. β=20 Đçin Deney Sonuçları (D r =%65, B=70mm) 139 Çizelge 4.4. Sıkılık Derecesi (D r ) Kayma Mukavemet Açısı (φ) Đlişkisi Çizelge 4.5. D r =%45 Đçin Deney Sonuçları (β=30, B=70mm) 147 Çizelge 4.6. D r =%85 Đçin Deney Sonuçları (β=30, B=70mm) 151 Çizelge 4.7. B=50mm Đçin Deney Sonuçları (β=30, D r =%65) 156 Çizelge 4.8. Donatısız Deney Sonuçları Çizelge 4.9. Đlk Donatı Tabakası Derinliği Đçin Deney Sonuçları (BCR). 162 Çizelge Đlk Donatı Tabakası Derinliği Đçin Deney Sonuçları (SRF) 165 Çizelge Farklı Şev Açıları Đçin Deney Sonuçları (BCR) (u/b=0.50) Çizelge Farklı Şev Açıları Đçin Deney Sonuçları (SRF) (u/b=0.50) 169 Çizelge Farklı Sıkılık Dereceleri Đçin Deney Sonuçları (BCR) (u/b=0.50). 172 Çizelge Farklı Sıkılık Dereceleri Đçin Deney Sonuçları (SRF) (u/b=0.50)..174 Çizelge Farklı Temel Genişlikleri Đçin Deney Sonuçları (BCR) (u/b=0.50) Çizelge Farklı Temel Genişlikleri Đçin Deney Sonuçları (SRF) (u/b=0.50) Çizelge Farklı Donatı Tipleri Đçin Deney Sonuçları (BCR) (u/b=0.50) Çizelge Farklı Donatı Tipleri Đçin Deney Sonuçları (SRF) (u/b=0.50) Çizelge Donatılar Arası Düşey Derinlik Đçin Deney Sonuçları (BCR) 185 Çizelge Donatılar Arası Düşey Derinlik Đçin Deney Sonuçları (SRF). 186 Çizelge Donatı Tabaka Sayısı Đçin Deney Sonuçları (BCR) Çizelge Donatı Tabaka Sayısı Đçin Deney Sonuçları (SRF). 190 Çizelge Farklı Donatı Tipleri Đçin Deney Sonuçları (BCR) (N=3) Çizelge Farklı Donatı Tipleri Đçin Deney Sonuçları (SRF) (N=3) Çizelge Donatı Tabaka Uzunluğu Đçin Deney Sonuçları (BCR) (N=1) Çizelge Donatı Tabaka Sayısı Đçin Deney Sonuçları (SRF) (N=1) Çizelge Donatılı Deney Sonuçları Çizelge Farklı Lastik Đçeriklerinde Deney Sonuçları (BCR) Çizelge Farklı Lastik Đçeriklerinde Deney Sonuçları (SRF).203 Çizelge Geogrid Donatılı Lastik Kum Karışımı Đçin Deney Sonuçları (BCR) XI

15 Çizelge Geogrid Donatılı Lastik Kum Karışımı Đçin Deney Sonuçları (SRF) 206 Çizelge 5.1. Model Zemin Đçin HS Model Parametreleri Çizelge 5.2. Analizlerde Kullanılan Geogrid Rijitlikleri Çizelge 5.3. Farklı Mesh Durumları Đçin Analiz Sonuçları Çizelge 6.1. β=30 Đçin Analiz Sonuçları (D r =%65, B=70mm) Çizelge 6.2. β=25 Đçin Analiz Sonuçları (D r =%65, B=70mm) Çizelge 6.3. β=20 Đçin Deney Sonuçları (D r =%65, B=70mm) 242 Çizelge 6.4. Analizlerde Kullanılan Model Parametreleri (Gevşek-Sıkı) Çizelge 6.5. D r =%45 Đçin Analiz Sonuçları (β=30, B=70mm) Çizelge 6.6. D r =%85 Đçin Analiz Sonuçları (β=30, B=70mm) Çizelge 6.7. B=50mm Đçin Analiz Sonuçları (β=30, D r =%65) Çizelge 6.8. Donatısız Analiz Sonuçları Çizelge 6.9. Đlk Donatı Tabakası Derinliği Đçin Analiz Sonuçları (BCR) Çizelge Đlk Donatı Tabakası Derinliği Đçin Analiz Sonuçları (SRF) Çizelge Farklı Şev Açıları Đçin Analiz Sonuçları (BCR) (u/b=0.50) Çizelge Farklı Şev Açıları Đçin Deney Sonuçları (SRF) (u/b=0.50) Çizelge Farklı Sıkılık Dereceleri Đçin Analiz Sonuçları (BCR) (u/b=0.50) Çizelge Farklı Sıkılık Dereceleri Đçin Deney Sonuçları (SRF) (u/b=0.50)..273 Çizelge Farklı Temel Genişlikleri Đçin Analiz Sonuçları (BCR) (u/b=0.50) Çizelge Farklı Temel Genişlikleri Đçin Analiz Sonuçları (SRF) (u/b=0.50) Çizelge Farklı Donatı Tipleri Đçin Analiz Sonuçları (u/b=0.50) Çizelge Farklı Donatı Tipleri Đçin Deney Sonuçları (SRF) (u/b=0.50) Çizelge Donatılar Arası Düşey Derinlik Đçin Analiz Sonuçları (BCR) Çizelge Donatılar Arası Düşey Derinlik Đçin Analiz Sonuçları (SRF) Çizelge Donatı Tabaka Sayısı Đçin Deney Sonuçları (BCR) Çizelge Donatı Tabaka Sayısı Đçin Analiz Sonuçları (SRF) Çizelge 6.23.Farklı Donatı Tipleri Đçin Analiz Sonuçları (BCR) (N=3) Çizelge Farklı Donatı Tipleri Đçin Analiz Sonuçları (SRF) Çizelge Donatı Tabaka Uzunluğu Đçin Analiz Sonuçları (BCR) XII

16 Çizelge Donatı Tabaka Sayısı Đçin Deney Sonuçları (SRF) Çizelge Donatılı Analiz Sonuçları Çizelge 7.1. b/b i β Đlişkisi (β=30 ) Çizelge 7.2. b/b i β Đlişkisi (β=20 ) Çizelge 7.3. (u/b) opt BCR Đlişkisi Çizelge 7.4. (h/b) opt BCR Đlişkisi Çizelge 7.5. L R /B BCR Đlişkisi Çizelge 8.1. Donatı ile Đlgili Optimum Değerler XIII

17 ŞEKĐLLER DĐZĐNĐ SAYFA NO Şekil 2.1. Yapı Temelleri Şekil 2.2. Terzaghi Tarafından Kabul Edilen Zemin Kırılma Yüzeyleri..6 Şekil 2.3. Dilim Metodu (a) Dilimlere ayrılmış şev (b) i dilimine etkiyen kuvvetler..9 Şekil 2.4. Ağırlık Arttırma Yöntemi Şekil 2.5. Mukavemet Azaltma Yöntemi Şekil 2.6. Şev Üzerine Oturan Temel (Das, 1999) Şekil 2.7. Şev Üzerine Oturan Sürekli Temellerde N γq Değerleri (Das, 1999) Şekil 2.8. Şev Yakınına Oturan Sürekli Temel (Das, 1999) Şekil 2.9. Şev Yakınına Oturan Sürekli Temellerde N γq Değerleri (Das, 1999)...17 Şekil Temel Derinliği ve Konumu Đçin Göçme Bölgesinin Şematik Gösterimi (a) D f /B>0 (b) b/b>0 20 Şekil Teorik N γq değerleri (D f / B=0) (Graham ve ark., 1988)...22 Şekil Teorik N γq değerleri (D f / B=0.5) (Graham ve ark., 1988) 22 Şekil Teorik N γq değerleri (D f / B=1) (Graham ve ark., 1988)...23 Şekil Geogridler (a) Tek Eksenli (b) Çift Eksenli..26 Şekil Donatılı Şevlerde Göçme Şekilleri Şekil Analiz Modeli Şekil Çok Tabaka Donatılı Şev Modeli Şekil Şev Geometrisi ve Tanımlar Şekil Donatı Kuvvet Katsayısı, K Şekil Donatı Uzunluk Oranları (L T, L B ).33 Şekil Deney Düzeneği (Selvedurai ve Gnanendran, 1989) Şekil Donatı Derinliği-Göçme Yüzeyi Değişimi (Selvedurai ve Gnanendran, 1989) 37 Şekil Donatı Şeritlerinin Yerleşim Düzeni (Huang ve ark., 1994) Şekil Model Deney Düzeneği (Lee ve Manjunath, 2000)..40 Şekil Deney Düzeneği (Yoo, 2001)...41 Şekil Model Şevde Gözlenen Göçme Yüzeyleri (Yoo, 2001) XIV

18 Şekil Deney Düzeneği (Bathurst ve ark., 2003).43 Şekil Donatılı Şev ve Tahmin Edilen Göçme Mekanizmaları (Bathurst ve ark., 2003).44 Şekil Deney Şevleri Đçin Yük-Deplasman Eğrileri (Bathurst ve ark., 2003)...45 Şekil Yumuşak Kil Üzerine Oturan Donatılı Kum Şevin Geometrik Parametreleri (Sawwaf, 2007)..47 Şekil Deney Düzeneği (Laman ve ark., 2007) Şekil Model Deneylerde Gözlenen Göçme Mekanizması (Huang ve Tatsuoka, 1994)...50 Şekil Dönüştürülmüş Janbu Metoduna Göre Şeve Etkiyen Kuvvetler (Huang ve Tatsuoka, 1994)...53 Şekil Đki Parçalı Kama Geometrisi ve Kuvvet Tanımları (Blatz ve Bathurst, 2003)..55 Şekil Zemin Ağırlığı ve Temel Yükünden Dolayı Kasa Đç Yüzeyinde Oluşan Sürtünme Kuvvetleri (Blatz ve Bathurst, 2003) 59 Şekil Donatısız Şev Modeli Đçin Analiz ve Deney Sonucunda Elde Edilen Göçme Geometrisi (Blatz ve Bathurst, 2003) 60 Şekil Donatılı Şev Modelleri Đçin Analiz ve Deney sonucu Elde Edilen Göçme Mekanizması (Blatz ve Bathurst, 2003) Şekil 3.1. Deney Düzeneği (a) kesit (b) plan Şekil 3.2. Deney Kasası Şekil 3.3. Yük Hücresi.. 78 Şekil 3.4. Düşey Deplasman Transduseri 80 Şekil 3.5. ADU Cihazı ve DIALOG Programı 81 Şekil 3.6. Titreşim Cihazı.. 82 Şekil 3.7. Donatılı Şevlerde Model Zeminin Oluşturulması (Lee ve Manjunath, 2001) Şekil 3.8. Şev Oluşturma Düzeneği (a) yan görünüş (b) plan Şekil 3.9. Şevli Yüzeyin Oluşturulması Şekil Deney Kumunun Kurutulması XV

19 Şekil Deneylerde Kullanılan Kumun Dane Çapı Dağılım Eğrisi Şekil Rölatif Sıkılık Deneyleri (a) gevşek durum (b) sıkı durum Şekil Deney Kumuna Ait Kesme Kutusu Deney Sonuçları (a) Gerilme-Deformasyon Eğrileri (b) Kırılma Zarfı Şekil Deney Kumuna Ait CD-Üç Eksenli Basınç Deneyi Sonuçları (a) Gerilme-Deformasyon Eğrileri (b) τ-σ Eğrisi..94 Şekil Secugrid 60/60 Q1 (Đki Eksenli Geogrid).. 95 Şekil Combigrid 60/60 Q1 (Đki Eksenli Kompozit Geogrid-Geotekstil) 96 Şekil Tenax LBO Samp 302 (Đki Eksenli Geogrid) Şekil Çevregrid UR45 (Tek Eksenli Geogrid) Şekil Öğütülmüş Atık Lastik Parçacıkları Şekil Atık Lastik Parçacıklarının Boyutları Şekil Atık Lastik Parçacıklarının Kuru Birim Hacim Ağırlığının Belirlenmesi. 101 Şekil Karışımın Kesme Kutusuna Yerleştirilmesi Şekil Gerilme Deplasman Eğrisi (%95 kum+%5 lastik) Şekil Kırılma Zarfı (%95 kum+%5 lastik) Şekil Gerilme Deplasman Eğrisi (%90 kum+%10 lastik) Şekil Kırılma Zarfı (%90 kum+%10 lastik) Şekil Gerilme Deplasman Eğrisi (%85 kum+%15 lastik) Şekil Kırılma Zarfı (%85 kum+%15 lastik) Şekil Gerilme Deplasman Eğrisi (%80 kum+%20 lastik) Şekil Kırılma Zarfı (%80 kum+%20 lastik) Şekil Gerilme Deplasman Eğrisi (%70 kum+%30 lastik) Şekil Kırılma Zarfı (%70 kum+%30 lastik) Şekil Gerilme Deplasman Eğrisi (%60 kum+%40 lastik) Şekil Kırılma Zarfı (%60 kum+%40 lastik) Şekil Gerilme Deplasman Eğrisi (%50 kum+%50 lastik) Şekil Kırılma Zarfı (%50 kum+%50 lastik) Şekil Kırılma Zarfları XVI

20 Şekil φ - χ Đlişkisi Şekil c - χ Đlişkisi Şekil Yük Hücresi Kalibrasyon Eğrisi Şekil I No lu Deplasman Transduseri Kalibrasyon Eğrisi Şekil II No lu Deplasman Transduseri Kalibrasyon Eğrisi Şekil Donatısız Deney Düzeneğinin Hazırlanması Şekil Donatı Tabakalarının Yerleştirilmesi Şekil Karışımın Deney Kasasına Yerleştirilmesi Şekil Donatısız Deney Düzeneği Şekil Donatılı Deney Düzeneği Şekil q u Değerinin Farklı Yöntemlerle Elde Edilmesi (Cerato, 2005) Şekil Lastik Kum Karışımlı Deney Düzeneği Şekil 4.1. Temelin Şev Tepesine Farklı Mesafeleri Đçin Yük Oturma Eğrileri (β=30 ) Şekil 4.2. β=30 Đçin b/b i β Đlişkisi Şekil 4.3. Temelin Şev Tepesine Farklı Mesafeleri Đçin Yük Oturma Eğrileri (β=25 ) Şekil 4.4. β=25 Đçin b/b i β Đlişkisi Şekil 4.5. Temelin Şev Tepesine Farklı Mesafeleri Đçin Yük Oturma Eğrileri (β=20 ) Şekil 4.6. β=20 Đçin b/b i β Đlişkisi Şekil 4.7. Şev Açısının Taşıma Kapasitesi Üzerindeki Etkisi Şekil 4.8. Şev Açısının q u Değerlerine Etkisi Şekil 4.9. Şev Açısının i β Değerlerine Etkisi Şekil Kesme Kutusu Deney Sonuçları Şekil Farklı Sıkılıktaki Kumların Mukavemet Zarfları Şekil Sıkılık Derecesi Kayma Mukavemet Açısı Đlişkisi Şekil Temelin Şev Tepesine Farklı Mesafeleri Đçin Yük Oturma Eğrileri (D r = %45) Şekil D r =%45 Đçin b/b i β Đlişkisi XVII

21 Şekil Temelin Şev Tepesine Farklı Mesafeleri Đçin Yük Oturma Eğrileri (D r = %85)..150 Şekil D r =%85 Đçin b/b i β Đlişkisi Şekil Sıkılık Derecesinin Taşıma Kapasitesi Üzerindeki Etkisi Şekil Sıkılık Derecesinin q u Değerlerine Etkisi Şekil Sıkılık Derecesinin i β Değerlerine Etkisi Şekil Temelin Şev Tepesine Farklı Mesafeleri Đçin Yük Oturma Eğrileri (B=50mm) Şekil B=50mm Đçin b/b i β Đlişkisi Şekil Temel Boyutunun Taşıma Kapasitesi Üzerindeki Etkisi Şekil Temel Boyutunun q u Değerlerine Etkisi Şekil Temel Boyutunun i β Değerlerine Etkisi Şekil Đlk Donatı Tabakasının Farklı Derinlikleri Đçin Yük-Oturma Eğrileri Şekil u/b BCR Đlişkisi Şekil u/b SRF Đlişkisi Şekil Farklı Şev Açılarında Yük Oturma Eğrileri (u/b=0.50) Şekil β q u Đlişkisi Şekil β BCR Đlişkisi Şekil β SRF Đlişkisi Şekil Farklı Sıkılık Derecelerinde Yük Oturma Eğrileri (u/b=0.50)..171 Şekil D r q u Đlişkisi Şekil D r BCR Đlişkisi Şekil D r SRF Đlişkisi Şekil B q u Đlişkisi Şekil Farklı Temel Genişliklerinde Yük Oturma Eğrileri (u/b=0.50) Şekil B BCR Đlişkisi Şekil B SRF Đlişkisi Şekil Farklı Donatı Tiplerinde Yük Oturma Eğrileri (u/b=0.50) Şekil Farklı Donatı q u Đlişkisi (u/b=0.50) Şekil Farklı Donatı BCR Đlişkisi (u/b=0.50) XVIII

22 Şekil Farklı Donatı SRF Đlişkisi (u/b=0.50) Şekil Donatılar Arası Farklı Düşey Derinliklerde Yük Oturma Eğrileri Şekil h/b BCR Đlişkisi Şekil h/b SRF Đlişkisi Şekil Farklı Donatı Sayılarında Yük Oturma Eğrileri Şekil N BCR Đlişkisi Şekil N SRF Đlişkisi Şekil Farklı Donatı Tiplerinde Yük-Oturma Eğrileri (N=3) Şekil Farklı Donatı q u Đlişkisi Şekil Farklı Donatı BCR Đlişkisi (N=3) Şekil Farklı Donatı SRF Đlişkisi (N=3) Şekil Farklı Donatı Uzunluklarında Yük Oturma Eğrileri (N=1) Şekil L R /B BCR Đlişkisi.197 Şekil L R /B SRF Đlişkisi..198 Şekil Farklı Lastik Đçeriklerinde Yük Oturma Eğrileri Şekil χ BCR Đlişkisi Şekil χ SRF Đlişkisi 204 Şekil Geogrid Donatılı Lastik-Kum Karışımı Đçin Yük-Oturma Eğrisi Şekil Geogrid Donatılı Lastik-Kum Karışımı Đçin BCR Değerleri Şekil Geogrid Donatılı Lastik-Kum Karışımı Đçin SRF Değerleri Şekil 5.1. Sürekli Bir Sistemin Sonlu Elemanlara Ayrılması Şekil 5.2. Tipik 2 Boyutlu Elemanlar Şekil 5.3. Hiperbolik Model (Potts ve Zdravković, 1999) 215 Şekil 5.4. (a)düzlem Şekil Değiştirme (b) Eksenel Simetrik Problem (PLAXIS Manual, 2002) Şekil 5.5. Zemin Elemanlarındaki Düğüm ve Gerilme Noktalarının Pozisyonu Şekil 5.6. Kiriş Elemanları Şekil 5.7. Geogrid Elemanları Şekil 5.8. Ara Yüzey Elemanlarının Zemin Elemanlarına Bağlanması Şekil 5.9. Standart Bir Drenajlı Üç Eksenli Basınç Deneyinde Hiperbolik XIX

23 Gerilme-Şekil Değiştirme Đlişkisi Şekil Geometrik Modelin Oluşturulması (a) Donatısız (b) Donatılı Model Şekil Farklı Mesh Durumlarında Yük Oturma Eğrileri Şekil q u Sonlu Eleman Sayısı Đlişkisi Şekil Donatılı Model Şekil Ağırlık Yüklemesinin Geçerli Olduğu Durumlar Şekil Zemin Ağırlığından Dolayı Oluşan Başlangıç Gerilmeleri Đçin Hesap Şeması Şekil 6.1. Temelin Şev Tepesine Farklı Mesafeleri Đçin Yük Oturma Eğrileri (β=30 ) Şekil 6.2. β=30 Đçin b/b i β Đlişkisi Şekil 6.3. Temelin Şev Tepesine Farklı Mesafeleri Đçin Yük Oturma Eğrileri (β=25 )..239 Şekil 6.4. β=25 Đçin b/b i β Đlişkisi Şekil 6.5. Temelin Şev Tepesine Farklı Mesafeleri Đçin Yük Oturma Eğrileri (β=20 )..241 Şekil 6.6. β=20 Đçin b/b i β Đlişkisi Şekil 6.7. Şev Açısının q u Değerlerine Etkisi Şekil 6.8. Şev Açısının Taşıma Kapasitesi Üzerindeki Etkisi Şekil 6.9. Şev Açısının i β Değerlerine Etkisi Şekil Temelin Şev Tepesine Farklı Mesafeleri ĐçinYük Oturma Eğrileri (D r = %45) Şekil D r =%45 Đçin b/b i β Đlişkisi Şekil Temelin Şev Tepesine Farklı Mesafeleri Đçin Yük Oturma Eğrileri (D r = %85) Şekil D r = %85 Đçin b/b i β Đlişkisi Şekil Sıkılık Derecesinin Taşıma Kapasitesi Üzerindeki Etkisi Şekil Sıkılık Derecesinin q u Değerlerine Etkisi Şekil Sıkılık Derecesinin i β Değerlerine Etkisi XX

24 Şekil Temelin Şev Tepesine Farklı Mesafeleri Đçin Yük Oturma Eğrileri (B=50mm) Şekil B=50mm Đçin b/b i β Đlişkisi Şekil Temel Boyutunun Taşıma Kapasitesi Üzerindeki Etkisi Şekil Temel Boyutunun q u Değerlerine Etkisi Şekil Temel Boyutunun i β Değerlerine Etkisi Şekil Đlk Donatı Tabakasının Farklı Derinlikleri Đçin Yük Oturma Eğrileri Şekil u/b BCR Đlişkisi Şekil u/b SRF Đlişkisi 264 Şekil Farklı Şev Açılarında Yük Oturma Eğrileri (u/b=0.50) Şekil β q u Đlişkisi Şekil β - BCR Đlişkisi Şekil β - SRF Đlişkisi 269 Şekil Farklı Sıkılık Derecelerinde Yük Oturma Eğrileri (u/b=0.50) Şekil Dr q u Đlişkisi Şekil D r BCR Đlişkisi Şekil D r SRF Đlişkisi..273 Şekil B q u Đlişkisi Şekil Farklı Temel Genişliklerinde Yük Oturma Eğrileri (u/b=0.50) Şekil B BCR Đlişkisi Şekil B SRF Đlişkisi Şekil Farklı Donatı Tiplerinde Yük Oturma Eğrileri (u/b=0.50) Şekil Farklı Donatı q u Đlişkisi Şekil Farklı Donatı BCR Đlişkisi Şekil Farklı Donatı SRF Đlişkisi Şekil Donatılar Arası Farklı Düşey Derinliklerde Yük Oturma Eğrileri Şekil h/b - BCR Đlişkisi Şekil h/b SRF Đlişkisi Şekil Farklı Donatı Sayılarında Yük Oturma Eğrileri XXI

25 Şekil N BCR Đlişkisi Şekil N SRF Đlişkisi Şekil Farklı Donatı Tiplerinde Yük Oturma Eğrileri Şekil Farklı Donatı q u Đlişkisi (N=3) Şekil Farklı Donatı - BCR Đlişkisi Şekil Farklı Donatı SRF Đlişkisi Şekil Farklı Donatı Uzunluklarında Yük-Oturma Eğrileri Şekil L R /B BCR Đlişkisi Şekil L R /B SRF Đlişkisi Şekil 7.1. Farklı Şev Tepesi Mesafelerinde Deneysel ve Sayısal Yük-Oturma Eğrileri (β=30 ) Şekil 7.2. b/b i β Đlişkisi (β=30 ) Şekil 7.3. b/b i β Đlişkisi (β=30 ) Şekil 7.4. Deneysel ve Sayısal Yük Oturma Eğrileri (β=25 ) Şekil 7.5. b/b i β Đlişkisi (β=25 ) Şekil 7.6. Deneysel ve Sayısal Yük Oturma Eğrileri (β=20 ) Şekil 7.7. b/b i β Đlişkisi (β=20 ) Şekil 7.8. b/b i β Đlişkisinin Şev Açısıyla Değişimi Şekil 7.9. b/b i β Đlişkisi (β=20 ) Şekil Deneysel ve Sayısal Yük Oturma Eğrileri (D r =%45) Şekil b/b i β Đlişkisi (D r =%45) Şekil Deneysel ve Sayısal Yük Oturma Eğrileri (D r =%65) Şekil b/b i β Đlişkisi (D r =%65) Şekil Deneysel ve Sayısal Yük Oturma Eğrileri (D r =%85) Şekil b/b i β Đlişkisi (D r =%85) Şekil b/b i β Đlişkisinin Sıkılık Derecesiyle Değişimi Şekil Deneysel ve Sayısal Yük Oturma Eğrileri (B=50mm) Şekil b/b i β Đlişkisi (B=50mm) Şekil Deneysel ve Sayısal Yük Oturma Eğrileri (B=70mm) XXII

26 Şekil b/b i β Đlişkisi (B=70mm) Şekil b/b i β Đlişkisinin Temel Genişliğiyle Değişimi Şekil Farklı u/b Değerlerinde Deneysel ve Sayısal Yük-Oturma Eğrileri (N=1) Şekil u/b ile BCR Arasındaki Đlişki Şekil u/b ile BCR Arasındaki Đlişki Şekil Deneysel ve Sayısal Yük-Oturma Eğrileri (β=25 ) Şekil Deneysel ve Sayısal Yük-Oturma Eğrileri (β=20 ) Şekil BCR ile β Arasındaki Đlişki Şekil Deneysel ve Sayısal Yük-Oturma Eğrileri (D r =%45) Şekil Deneysel ve Sayısal Yük-Oturma Eğrileri (D r =%85) Şekil BCR ile D r Arasındaki Đlişki Şekil Deneysel ve Sayısal Yük-Oturma Eğrileri (B=50mm) Şekil BCR ile B Arasındaki Đlişki Şekil Deneysel ve Sayısal Yük Oturma Eğrileri (Combigrid, N=1) Şekil Deneysel ve Sayısal Yük Oturma Eğrileri (Tenax, N=1) Şekil Deneysel ve Sayısal Yük Oturma Oturma Eğrileri (Çevregrid, N=1)..331 Şekil Farklı Donatılar Đçin BCR Değerleri Şekil Farklı h/b Değerlerinde Deneysel ve Sayısal Yük-Oturma Eğrileri (N=2)..333 Şekil h/b ile BCR Arasındaki Đlişki Şekil h/b ile BCR Arasındaki Đlişki Şekil Deneysel ve Sayısal Yük Oturma Eğrileri (N=3) Şekil Deneysel ve Sayısal Yük Oturma Eğrileri (N=4) Şekil N ile BCR Arasındaki Đlişki Şekil Deneysel ve Sayısal Yük-Oturma Eğrileri (Combigrid, N=3) Şekil Deneysel ve Sayısal Yük-Oturma Eğrileri (Tenax, N=3) Şekil Deneysel ve Sayısal Yük-Oturma Eğrileri (Çevregrid, N=3) Şekil Farklı Donatılar Đçin BCR Değerleri (N=3) XXIII

27 Şekil Farklı L R /B Değerlerinde Deneysel ve Sayısal Yük-Oturma Eğrileri.342 Şekil BCR ile Donatı Tabaka Uzunluğu Arasındaki Đlişki Şekil L R /B ile BCR Arasındaki Đlişki Şekil Farklı Lastik Đçeriklerinde Yük Oturma Eğrileri Şekil Lastik Karışımlı ve Geogrid Donatılı Deneylerden Elde Edilen Yük Oturma Eğrileri. 346 Şekil Lastik Karışımlı ve Geogrid Donatılı Deneylerden Elde Edilen BCR Değerleri.347 Şekil Yük Oturma Eğrilerinin Karşılaştırılması Şekil BCR Değerlerinin Karşılaştırılması XXIV

28 SĐMGELER VE KISALTMALAR b b i B BCR [B] c C c C ds C i C u CR d da d ts {d} {d} e D 10 D 30 D 60 D f D r [D] e e maks e min E EA EI : temelin şev tepesine olan mesafesi : dilim genişliği : temel genişliği : taşıma kapasitesi oranı : eleman şekil değiştirme matrisi : kohezyon : derecelenme katsayısı : düz kayma katsayısı : çekilme etkileşim katsayısı : üniformluk katsayısı : kaplama oranı : donatı derinliği : birim alan : karışım derinliği : sistem deplasman vektörü : elemanın düğüm noktasındaki deplasmanları : efektif dane çapı : granülometri eğrisinde %30 a karşılık gelen dane çapı : granülometri eğrisinde %60 a karşılık gelen dane çapı : temel derinliği : sıkılık derecesi : elastisite matrisi : boşluk oranı : maksimum boşluk oranı : minimum boşluk oranı : elastisite modülü : eksenel rijitlik. eğilme rijitliği XXV

29 E i E i E i, T i E 50 ref E 50 E oed ref E oed E ur ref E ur F {f} {F} g g true GS h H : başlangıç teğet elastisite modülü : dilim birincil efektif kuvveti : dilim ara yüzeyinin sol tarafındaki normal ve kayma gerilmeleri : üç eksenli yükleme rijitliği : referans basınç değerindeki üç eksenli yükleme rijitliği : ödometre yükleme rijitliği : referans basınç değerindeki ödometre yükleme rijitliği : üç eksenli boşaltma-yükleme rijitliği : referans basınç değerindeki üç eksenli boşaltma-yükleme rijitliği : güvenlik sayısı : eleman yük vektörü : sistem yük vektörü : yerçekimi ivmesi : gerçek gravite : güvenlik sayısı : donatı tabakaları arasındaki düşey mesafe : şev yüksekliği H : modifiye şev yüksekliği HS. hardening soil model i β J i JR k K 0 K 1, K 2 K sw [k] [K] L L B : taşıma kapasitesi azaltma katsayısı : dilim sızma kuvveti : jointed-rock model : yatay sismik katsayısı : zemin basıncı katsayısı : temel şekil katsayıları : yan yüzey toprak basınç katsayısı : eleman rijitlik matrisi : sistem rijitlik matrisi : temel uzunluğu : şev tabanında donatı uzunluğu XXVI

30 L e LE L R L T m MAF MC M D M G M R N N c, N q, N γ N cq, N γq N i N j N γqr [N] P i, Q i q q a q emin q u q u (β=0) q ur q zemn r R R f RF CR RF D : donatı tabakasının gerekli gömülme derinliği : lineer elastik model : donatı uzunluğu : şev tepesinde donatı uzunluğu : üs sabiti : mukavemet azaltma faktörü : mohr-coulomb model : döndüren moment : donatıdan dolayı oluşan direnen moment : direnen moment : donatı tabaka sayısı : taşıma gücü katsayıları : Meyerhof taşıma gücü faktörleri : dilim tabanındaki kayma kuvveti : kayma yüzeyi üzerindeki normal efektif kuvvet : yatay zemin yüzeyine oturan referans sürekli temel için N γq değeri şekil fonksiyonu : dilim üzerindeki yatay ve düşey dış yükler : üniform sürşarj yükü : akma anındaki taban basıncı : emin taşıma gücü : nihai taşıma kapasitesi : şevsiz durum için nihai taşıma kapasitesi : donatılı durumda nihai taşıma kapasitesi : zemin emniyet gerilmesi : dilim taban merkezinin o noktasına olan uzaklığı. donatılı model deney : göçme oranı : donatının yük altındaki sünmesi için mukavemet azaltma faktörü : donatının uzun süreli kullanımı için mukavemet azaltma faktörü XXVII

31 R-FEA RF ID R inter R po s u SEY SRF SS SSC T Bi T i T j T max T max T si TSM TSMG T ult T yatay u u x, u y U i UR UR-FEA V s V ts W i x X j X sw1, X sw2 : donatılı sonlu eleman analizi : donatının yerleştirme hasarı için mukavemet azaltma faktörü : ara yüzey elemanı için mukavemet azaltma faktörü : çekilme (pull-out) direnci : göçme anındaki oturma miktarı : sonlu elemanlar yöntemi : oturma azaltma faktörü : soft soil model : soft soil creep model : dilim alt kısmındaki donatı kuvveti : donatı kuvveti : kayma yüzeyindeki hareketli kayma mukavemeti : donatının maximum çekme kuvveti : toplam donatı kuvveti : dilim ara yüzeyinin sol tarafındaki donatı kuvveti : lastik parçacıkları model deney : lastik parçacıkları-geogrid model deney : donatının nihai çekme mukavemeti : donatı kuvveti : ilk donatı tabakası derinliği : x ve y yönündeki serbestlik dereceleri : boşluk suyu basıncından dolayı oluşan up-lift kuvveti : donatısız model deney : donatısız sonlu eleman analizi : kum hacmi : lastik parçacıklarının hacmi : dilime etkiyen toplam ağırlık : donatının şev yüzeyinden şev tepesine kadar olan yatay uzunluğu : dilimler arası kayma kuvveti : sürtünme kuvvetleri XXVIII

32 Y base Y i α α i β χ {δ} l i σ v ε ε 1 φ : MAF yönteminde gerçek mukavemet parametreleri : donatı kuvvetlerinin kayma dairesinin merkezine olan uzaklığı : kırılma açısı : dilim taban merkezinin yatayla yaptığı açı : şev açısı : hacim cinsinden lastik yüzdesi : elemanın herhangi bir noktasındaki deplasman bileşenleri : dilim kayma yüzeyi uzunluğu : temel yükünden dolayı oluşan ilave düşey gerilme : birim deformasyon : eksenel deformasyon : kayma mukavemeti açısı φ : efektif kayma mukavemeti açısı φ f : faktörlenmiş kayma mukavemeti açısı φ d, c d : drenajlı durumda kayma mukavemeti parametreleri φ sw γ γ k γ kmaks γ kmin γ s η κ λ λ cβ, λ qβ, λ γβ λ : yüzey sürtünme açısı : birim hacim ağırlığı : zeminin kuru birim hacim ağırlığı : maksimum kuru birim hacim ağırlığı : minimum kuru birim hacim ağırlığı : dane birim hacim ağırlığı : logaritmik spiralin eğriliği : modifiye şişme indeksi : kayma mobilizasyon oranı : şev katsayıları : modifiye sıkışma indeksi µ : modifiye sünme indeksi ν : poisson oranı θ B : temel topuğundan başlayan düz göçme yüzeyinin yönlenmesi XXIX

33 σ : normal gerilme σ 3 : hücre basıncı (σ 1 -σ 3 ) : deviatör gerilme τ : kayma gerilmesi ψ : dilatasyon açısı XXX

34 1.GĐRĐŞ M. Salih KESKĐN 1. GĐRĐŞ Günümüzde hızlı nüfus artışı ve kentleşme nedeniyle, yapı alanları daralmakta ve uygun yerleşim bölgeleri azalmaktadır. Bu nedenle, taşıma gücü ve oturma kriterleri bakımından yapı için istenmeyen zeminlerin de inşaat alanı olarak kullanılması zorunlu hale gelmektedir. Mühendislik yapılarının temel sistemlerinin tasarımında, zeminde taşıma gücü ve oturma koşullarının sağlanması durumunda genellikle yüzeysel temeller kullanılarak çözüme gidilmektedir. Temel zeminlerinin problemli olması halinde ise, en genel çözüm derin temel (kazıklı temel) seçilerek yapı temellerinin tasarlanmasıdır. Fakat bu çözümün pahalı olması ve inşaat teknolojisindeki hızlı ilerleme, problemli zeminlerde yeni çözümler elde edilmesini zorunlu hale getirmiştir li yıllardan beri geliştirilen birçok yöntem kullanılarak problemli zeminlerin oturma ve taşıma gücü özellikleri iyileştirilmekte ve bu yöntemlerle bazı durumlarda derin temel sistemlerine göre oldukça ekonomik çözümler yapılabilmektedir. Uygulamada sıklıkla kullanılan geoteknik çözümlerden birisi donatılı zemin uygulamasıdır. Donatılı zemin uygulaması, çekmeye dayanıklı çeşitli donatı elemanlarının zemin içerisine yerleştirilmesi ve bu şekilde zemin ile donatıdan oluşan kompozit bir malzeme elde edilmesi esasına dayanmaktadır. Donatılı zemin kavramı ilk olarak Fransız mühendis Vidal tarafından 1968 yılında ortaya atılmış ve daha sonra geoteknik mühendisliğinde birçok teorik ve deneysel araştırmalara konu olmuştur. Vidal (1968) tarafından gerçekleştirilen uygulamada donatı malzemesi olarak metal şeritler kullanılmış, 1980 li yıllardan sonra ise, teknolojideki gelişmelere paralel olarak, kullanılan metal şeritlerin yerini sentetik polimer hammaddesinden üretilen geotekstil ve geogrid gibi malzemeler almıştır. Son yıllarda, geoteknik mühendisliğinde, kolay uygulanabilir ve ekonomik bir yapı malzemesi olması nedeniyle, geosentetiklerin kullanımı, baraj, yol, dolgu, şev, dayanma yapıları gibi birçok uygulamada gittikçe yaygınlaşmaktadır. Geotekstiller ve geogridler, geoteknik uygulamalarda en çok kullanılan geosentetik malzemelerdir. Geotekstiller daha çok ayırma, filtrasyon ve drenaj amacıyla kullanılırken, geogridler zeminin taşıma gücünü arttırmada ve beklenen oturmaları azaltmakta kullanılmaktadır. Geogridler, metallerden daha düşük rijitliğe 1

35 1.GĐRĐŞ M. Salih KESKĐN sahip olmalarına karşın ızgara şeklindeki açıklıkları sayesinde kenetlenme etkisiyle zemin ile daha efektif çalışarak daha iyi performans göstermektedir. Düz yüzeyli zeminlere oturan temellerin taşıma kapasitesi ve oturma davranışlarının geogrid donatı kullanılarak iyileştirilmesiyle ilgili birçok çalışma gerçekleştirilmiştir [Binquet ve Lee (1975a), Akinmusuru ve Akinbolade (1981), Fragaszy ve Lawton (1984), Guido ve ark. (1985), Huang ve Tatsuoka (1990), Mandal ve Sah (1992), Dixit ve Mandal (1993), Khing ve ark. (1993), Yetimoğlu ve ark. (1994), Adams ve Collin (1997), Laman ve Yıldız (2003), Kumar ve Saran (2003), Michalowski (2004), Kumar ve Walia (2006)]. Ancak, temellerin şev üzerine veya yakınına inşa edilmeleri gereken bazı durumlar mevcuttur (köprü ayakları, elektrik direkleri ve bazı bina yapıları gibi). Bu gibi durumlarda taşıma kapasitesi eğimli olmayan zemine göre önemli miktarlarda azalabilmektedir. Temelin şev üzerine inşa edildiği durumlarda, taşıma gücünün arttırılması için uygulanabilecek çözümlerden bir tanesi, temelin şev tepesine yeterince uzak bir mesafeye yerleştirilerek, şevin taşıma kapasitesi üzerindeki etkisinin azaltılmasıdır. Ekonomik olmayan bu çözüm yerine kullanılabilecek yöntemlerden birisi, taşıma kapasitesinin geogrid donatı kullanılarak arttırılmasıdır. Literatür incelendiğinde konu ile ilgili çalışmaların sınırlı sayıda olduğu görülmektedir [Selvedurai ve Gnanendran (1989), Lee ve Manjunath (2000), Yoo (2001), Bathurst ve ark. (2003), Sawwaf (2007), Laman ve ark. (2007)]. Selvedurai ve Gnanendran (1989) ve Lee ve Manjunath (2000) tek bir donatı tabakasının şerit temelin taşıma kapasitesi üzerindeki etkisini incelemiş, Yoo (2001) ve Laman ve ark. (2007) çok tabakalı durum için deneysel çalışmalar gerçekleştirmişlerdir. Bathurst ve ark. (2003) tarafından gerçekleştirilen büyük ölçekli deneysel çalışmada göçme mekanizması üzerinde durulmuş, Sawwaf (2007) ise, kile oturan şevli bir kum dolgu için donatı parametrelerini araştırmıştır. Çalışmalar incelendiğinde, deneysel çalışmaların, genellikle tek bir şev açısı, sıkılık, temel genişliği ve tek tip geogrid donatı kullanılarak gerçekleştirildiği görülmektedir. Son yıllarda, atık malzemelerin değerlendirilip yeni ürünlerin elde edilmesi veya mevcut ürünlerde katkı malzemesi olarak kullanılabilmesi amacıyla çeşitli çalışmalar yürütülmektedir. Atık malzemelerin değerlendirilmesi, kısıtlı olan doğal malzemelerin kullanımını azaltmakta, atık malzemelere ekonomik bir değer 2

36 1.GĐRĐŞ M. Salih KESKĐN kazandırmakta ve bu malzemelerin depolanması durumunda çevrede oluşacak problemleri aza indirmektedir. Bu nedenle endüstriyel atıkların çeşitli kullanım alanlarında değerlendirilerek ülke ekonomisine kazandırılması gerekmektedir. Yapılan çalışmalar, işlenmiş atık lastiklerin önemli mühendislik özelliklerine sahip olduğunu göstermiştir. Literatürde atık lastik-kum karışımlarının mühendislik özelliklerinin belirlenmesi ile ilgili birçok deneysel çalışma mevcuttur [Ahmed (1993), Foose ve ark. (1996), Tatlisoz ve ark. (1998), Edincliler ve ark. (2004), Zornberg ve ark. (2004), Attom (2006), Çetin ve ark. (2006)]. Bu çalışmalar, genellikle karışımın kayma mukavemet özellikleri üzerine yoğunlaşmaktadır. Atık lastik-zemin karışımları ile oluşturulan dolgular üzerinde temel olması durumuyla ilgili literatürde çok az sayıda laboratuar çalışması bulunmaktadır [Abdrabbo ve ark. (2005), Hataf ve Rahimi (2006)]. Bu çalışmalarda temelin oturduğu zemin yüzeyinin düz olması halinde taşıma kapasitesi davranışı araştırılmıştır. Zemin yüzeyinin şevli olması durumuyla ilgili bir çalışmaya ise şu ana kadar rastlanmamıştır. Bu çalışmada, donatısız, geogrid donatılı ve lastik kum karışımlı (donatısız donatılı) kumlu şevlere oturan şerit temellerin taşıma kapasitesi ve oturma davranışı, laboratuar model deneyleri yapılarak araştırılmıştır. Model deneylerde, ilk olarak donatısız durumda, temelin şev tepesine olan uzaklığı, şev açısı, sıkılık derecesi ve temel boyutu parametrelerinin taşıma kapasitesi davranışına etkisi incelenmiştir. Donatılı durumda ise, geogrid donatı tabakalarının yerleşim düzeni, miktarı ve boyutuyla ilgili parametrelerin taşıma kapasitesi ile oturma davranışına etkisi ve davranışın, şev açısı, sıkılık derecesi, temel boyutu ve farklı donatı tiplerinden nasıl etkilendiği araştırılarak, optimum donatı parametreleri elde edilmiştir. Çalışmada ayrıca, kum numuneler lastik parçacıklarıyla karıştırılarak, karışımın kayma mukavemeti parametreleri belirlenmiş ve lastik parçacıklarının şevli dolgularda kullanılabilirliği model deneylerle donatısız ve geogrid donatılı durumlar için araştırılarak en büyük taşıma kapasitesi değerini veren optimum karışım oranı belirlenmiştir. Çalışmada, donatısız ve donatılı kum şevlere oturan temellerin, PLAXIS bilgisayar yazılımı kullanılarak, 2 boyutlu ve düzlem şekil değiştirme koşullarında sonlu elemanlar yöntemi ile sayısal çözümü yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar deneysel bulgularla karşılaştırılmıştır. 3

37 2. ÖNCEKĐ ÇALIŞMALAR M. Salih KESKĐN 2. ÖNCEKĐ ÇALIŞMALAR 2.1. Giriş Bu bölümde, donatısız ve donatılı şevlere oturan yüzeysel temellerin taşıma kapasitesi ve atık lastik parçacıkları-kum karışımları ile ilgili önceki çalışmalar özetlenmiştir. Önceki çalışmalar, deneysel ve teorik olmak üzere iki grupta toplanmıştır Donatısız Şevlere Oturan Yüzeysel Temeller Bu bölümde donatısız şevlere oturan yüzeysel temellerle ilgili önceki çalışmalar özetlenmiştir. Konunun daha iyi anlaşılabilmesi için öncelikle yüzeysel temellerin taşıma gücü ve şev stabilitesi hakkında bilgi verilmiş daha sonra donatısız kumlu şevlere oturan yüzeysel temellerin taşıma kapasitesi ve oturma davranışını konu alan araştırmalar sunulmuştur Yüzeysel Temellerin Taşıma Kapasitesi Temeller, yapı yüklerini zemine aktaran yapı elemanlarıdır (Şekil 2.1). Temeller yardımıyla aktarılan yapı yüklerinden etkilenen ve yapı yüklerini taşıyan zemin ortamına ise, temel zemini denir. Yapı temelleri, D f temel derinliği, B temel genişliği olmak üzere, D f /B oranına göre temel mühendisliğinde genel olarak iki ana gruba ayrılır. Bunlar, yüzeysel temeller (D f /B 1) ve derin temellerdir (D f /B>1). Yüzeysel temellerde zemin cinsine bağlı olarak üç farklı türde göçme oluşmaktadır. Bunlar; genel kayma göçmesi, bölgesel kayma göçmesi ve zımbalama kayma göçmesidir. Genel kayma göçmesi, genellikle sıkı kum veya sert killerde görülür, kırılma yüzeyleri belirgindir ve zemin yüzeyine kadar uzanırlar. Yük oturma eğrisinden kırılma noktası net olarak belirlenebilir. Yanlarda kabarma görülür. Bölgesel kayma göçmesi, genellikle orta sıkı kum veya orta sertlikteki kil zeminlerde görülmektedir. Bu tip göçme durumunda, kırılma yüzeyleri belirgin değildir. Yük- 4