KAZIK TEMELLER. Kazık temeller, yapı yüklerini sağlam olmayan zeminlerde, sağlam olan alt tabakalara taşımak amacı ile yapılan derin temel çeşididir.

Transkript

1 KAZIK TEMELLER Y.Doç.Dr. Devrim ALKAYA Pamukkale Üniversitesi Kazık temeller, yapı yüklerini sağlam olmayan zeminlerde, sağlam olan alt tabakalara taşımak amacı ile yapılan derin temel çeşididir. Kazıklı (derin) temeller : Yeterli taşıma gücüne sahip zemin tabakalarının yüzeysel temel için ekonomik olmayacak kadar derinde olması, Yapının hemen altındaki zemin tabakalarının çok yumuşak veya gevşek olması, Yapının yer alacağı alandaki zemin tabakalarının büyük farklılıklar göstermesi, Zemin yüzeyi veya tabakalaşmanın çok eğimli olması, Üniform olmayan, küçük alanlara yoğunlaşmış yük aktaran yapılar, Büyük yatay veya eğimli yük aktaran yapılar, Statik sistemleri veya fonksiyonları bakımından toplam veya farklı oturmalara hassas yapılar (oturma) durumlarında gerekli olabilir. Kazık Temel Çeşitleri Kazık temeller kullanım amaçlarına göre beş gruba ayrılırlar. Bunlar; Uç kazığı Sürtünme kazığı Çekme kazığı Ankraj kazığı Kompaksiyon kazığı Kazıklar, imal edildiği malzemenin cinsine göre dört ana gruba ayırabilir. Bunlar ; Ahşap kazıklar Betonarme kazıklar Betonarme Çakma Kazıklar Betonarme Yerinde Dökme Kazıklar (Sondaj) Karmaşık kazıklar Çelik kazıklar

2 Betonarme kazıklarda günümüzde uygulaması genellikle yapılan kazık temellerden başlıcaları şöyle sıralanabilir; Vibreks kazık Süper vibreks kazık Fore kazık Mendeks kazık Vibreks kazık derin temel yapma aşamaları Ucu çelik tapa ile kapalı muhafaza borusu dizel veya hidrolik çekiç ile istenilen kazık boyunda çakılır. Donatı kafesi indirilir, Beton dökülür, Muhafaza borusu vibratörle çekilir. Süper vibreks kazık temel yapılma aşamaları Ucu çelik tapa ile kapalı muhafaza borusu dizel veya hidrolik çekiç ile istenilen kazık boyunda çakılır. Donatı kafesi indirilir. Beton dökülür. Vibratör ile muhafaza borusu 3 m kadar yukarı çekilir. Tekrar beton doldurulur, Tekrar çakılır ve beton basıncı ile soğan başı elde edilir. Muhafaza borusu vibratörle çekilir. Fore kazık yapım aşamaları Muhafaza borusu veya bentonit koruması altında foraj yapılması, Donatı kafesinin yerleştirilmesi, Beton dökülmesi ve bentonitin havuzuna pompalanması veya muhafaza borusunun çekilmesidir.

3 Mendeks kazık temel yapımı Ucu özel taban plakası ile kapatılmış muhafaza borusunun istenilen kazık boyunda çakılması Donatı kafesinin yerleştirilmesi Beton dökülmesi Delgi tablası vasıtasıyla muhafaza borusunun çekilmesidir. Jeolojik rapor doğrultusunda derin (kazık) temel uygulamasına gidilir. Yapılacak olan jeolojik raporun amacı, numunelerin hacimsel sıkışma katsayısı [Mv (cm/kg)], sıkışma sayısı [av (cm/kg)],kayma mukavemeti parametrelerinin belirlenmesi, zemin sınıfının ve zemin emniyet gerilmesinin tespit edilmesidir. Hazırlanan raporda, Radye Jeneral temel derinliği (Df) alındığında, üst yapıdan gelen yüke karşılık olan basınç kademesi için Hacimsel Sıkışma Katsayısı (Mv) değerleri yüksek olması durumunda ΔH = ΔMv x ΔP x H ΔH = Oturma değeri (ton/metre) ΔMv = Hacimsel sıkışma kat sayısı, ΔP = Üst yapıdan gelen yük (ton) H = Temel derinliği (metre)' dir. bağıntısından hesaplanan oturma değerleri müsaade edilen oturma değerlerinin çok üstünde çıkarsa ve yeraltı su seviyesinin oldukça yüksek olması durumunda derin temel yapılması gerekliliği ortaya çıkar. KAZIKLARIN TAŞIMA GÜCÜ Taşıma gücü formülleri Dinamik kazık formülleri 3

4 Statik Taşıma Gücü Formülleri QF = Qb + Qs = qbab + fsas QF : Nihai taşıma gücü Qb : Uç taşıma gücü Qs: Toplam çevre sürtünmesi Ab: Uç kesit alanı As : Çevre qb : Kazık ucunun oturduğu zeminin birim alanına gelen taşıma gücü, fs :kazık birim çevre alanına etkiyen sürtünme gerilmesi, Ayrık Daneli Zemin İçindeki Kazıklar Çevre Sürtünmesi fs = σ v Ks tan δ Ko = - sinø Kazık imal şekli K s /K Çakma kazıklar, büyük sıkıştırma etkili ~ Çakma kazıklar, küçük sıkıştırma etkili.75~.5 Yerinde dökme betonarme sondaj kazıkları.75~. Su jeti kullanılarak imal edilmiş kazıklar.5~.7 İzafi sıkılık K Gevşek.5 Orta sıkı.45 Sıkı.35 Ayrık Daneli Zemin İçindeki Kazıklar Killi Zeminler İçindeki Kazıklar Ø( ) Uç direnci 5 qb = σ v Nc α Su Çevre sürtünmesi fs = α*su : adezyon katsayısı, : zeminin drenajsız kayma mukavemeti N q Çakma kazık N q Fore kazık α =.45 fs kn/m Burland( 973) kil zeminlerin çevre sürtünmesinin fs = Ks* σv * tan δ = βσv Normal konsolide kile çakılan kazıklar için; β nc = ( - sin Ø ) tan Ø Meyerhof (97), aşırı konsolide killer için; β = β nc OCR Killi Zeminler İçindeki Kazıklar Uç direnci qb = SuNc Zemin suya doygun kil ise Su = Cu Nc= Taşıma gücü faktörü değeri Kazığın taşıyıcı zemine en az 5D kadar girmesi halinde Nc= 9, aksi durumda Nc= Standart Penetrasyon Deneyi SPT QF = m*n*ab+ n*n*d*as QF : kazık taşıma gücü, m : deneysel katsayı, çakma kazıklar için 4, fore kazıklar için, N : kazık uç seviyesinde SPT sayısı, A b : kazık uç kesit alanı, n : deneysel katsayı, çakma kazıklar için, fore kazıklar için, N : kazık boyunca ortalama SPT sayısı, D : kazık çapı, : kazık çevre alanı, A s 4

5 Standart Penetrasyon Deneyi SPT Dinamik Kazık Formülleri L : kazık çakma boyu, D : kazık çapı Kazık-Zemin cinsi Çakma kazıklarkum Çakma kazıklarsilt Fore kazıklarkum Fore kazıklarsilt Çevre Sürtünmesi f s (kpa) N' N' N' N' Uç Direnci q b (kpa) 4(L/N)N 4N 3(L/N)N 3N 3(L/N)N 3N (L/N)N N QF W H S n ΔE c W*H = QF*s + ΔE = kazık taşıma gücü ( dinamik) = tokmak ağırlığı = tokmağın düşüş yüksekliği = refü, darbe başına giriş miktarı = verim katsayısı = enerji kayıpları = kazığın elastik(geri dönen) boy değiştirmesidir. n* W * H QF = s + c / SAMSUN ORDU DEVLET YOLU TABAKHANE KÖPRÜSÜ ARAŞTIRMA RAPORU Projenin Yeri Proje Samsun Çevre yolu başlangıcı Km:+ la başlar,km: de Çalışlar Köprüsünde son bulur -7 Kontrol Kesim Numaralı güzergah üzerinde yapılacak olan Tabakhane köprüsü, Karayolları 7 Bölge müdürlüğü sınırları içinde yer almaktadır. Projenin Özelikleri Mevcut köprü boyu :4.m. Mevcut köprü eni :.8+8.±.8 m. Mevcut köprü başlangıç Km.si : Mevcut köprü bitiş Km.si :97+3. Düşünülen köprü boyu : x. m. Düşünülen köprü eni :.+.+.m. Düşünülen köprü baş. Kilometresi: Düşünülen köprü bitiş kilometresi :97+3, Köprü yeri ve yakın çevresi incelendiğinde iki farklı jeolojik birim görülür. Neojen flişleri, ve kuvaterner (alüvyon)dir. Topoğrafyanın düzleştiği yerde kum silt ve kil boyutundaki malzemeler mevcuttur. Bu birikim dere ağızlarında kum çakıl olarak ta görülür. Bölgede görülen flişler marn,kumtaşı,silttaşı,kiltaşı ve kumlu kalker olarak görülür. Köprü yeri ve yakın çevresinde alüvyon birikim görülür. Ağırlıklı olarak kil,silt,ince kum olmakla birlikte üst seviyelerde kum çakılda görmek mümkündür. Yapılan iki adet sondajda geçilen alüvyon birimler tesbit edilmiştir. İnceleme alanı Türkiye Deprem haritasına göre 3.derecede deprem kuşağı içinde kalmaktadır. 5

6 Sondaj No Num.N o Sonuç Derin M,-,,-7, 7,-,,-5, 5,-3, 3,-38,,-,,-5, 5,-8, 8,-33, 33,-38, SPT L.L P.İ % % SW- CH CH SW- Yapılan sondaj verileri göre köprü ayak temelleri alüvyon içerisinde olacaktır Yapılan sondajlarda S de 3.m, S de 3.3m yer altı suyu tespit edilmiştir CH CH Taşıma Gücü Hesabı Seçilen Fore Kazık: Ф cm. çapında, L= m boyunda. SPT değerlerine göre QT = (4 * N * Ap +, * N * Af ) / 4 N=37 (Kazık ucundaki ortalama SPT-Değeri) N = (Kazık boyunca ortalama SPT-Değeri) QT = (4*37*,785+**,8)/4 QT = 35 ton Zemin Parametrelerine Göre (Kohezyonlu Zemin) Uç Mukavemeti: QP = (cu * Nc + qo) * Ap cu = t/m (Drenajsız kayma mukavemeti) Nc =7 (Kazak çapı 5 cm< 4 8 cm< cm için) qo = (..) t/m3 *. m (γ = t/m3, Y.A.S.S = +.85 m ) qo = t/m QP = 7. ton Sürtünme Mukavemeti: QS = β * cu * As β =.4 (Aderans gerilmesine geçiş katsayısı, Katı killer için) QS = 4 ton QT = QP / 3 + QS / QT = 34 ton Zemin Parametreleri Göre (Granüler Zemin) Uç Mukavemeti: QP = qo * Nq * Ap Nq = 4 (Taşıma gücü katsayısı, φ = 8 için qo = t/m QP = 37 ton Sürtünme Mukavemeti: Qs = ( Σk * σv * tanφ * z ) * C k =.5 (Kazık sürtünme azaltma faktörü) σv = t/m φ = 8 (Ortalama zemin içsel sürtünme açısı) z = m (Kazık boyu) C =. * П = 3.4 m (Kazık enkesit çevresi) Qs = (.5 * tan8 * )*3.4 Qs= 334 ton QT = QP / 3 + QS / QT = 9 ton FORE KAZIK UYGULAMASI FORE KAZIK NEDİR? Emniyetli Kazık Taşıma Gücü Qort = ( ) / 3 Qort = 95 ton BAŞTA AKARSU YATAKLARI OLMAK ÜZERE ZEMİNİ SAĞLAM OLMAYAN BÖLGELERDE YÜKLERİ SAĞLAM ZEMİNE ULAŞTIRMAK İÇİN UYGULANAN TEMEL BİÇİMİDİR.

7 Fore Kazık Makineleri Forekazık makineleri HİDROLİK ve MEKANİK olarak ayrılır. Makinede kullanılan aparatlar Adaptör : Makinanın ekipmanları (çift cidarlı/tek cidarlı borular) arasında bağlantıyı sağlar. Boru Sürme Boruları - Tek cidarlı / Çift cidarlı : Fore kazık aplikasyonunda özellikle gevşek zeminlerde kalıp görevi görürken delinen zeminde meydana gelebilecek çöküntüleri de engellemektedir. Çarık : Kılıf borularının alt kısmında elmas uçlu yapıya sahip, zemini delen kısım. Oger : Augerlerin genellikle kil ve kaya olmak üzere çeşitli tipleri olup zeminin kazılması ve malzemenin tahliyesi için kullanılmaktadır. Baget : Balçık ve kumlu zeminlerde malzemenin tahliyesi için kullanılmaktadır: Korbaril : Zeminde karşılaşılan kaya bloğunu kesmeye yarar. Tremi takımı : Açılan kuyuya sağlıklı bir şekilde beton dökülmesini sağlar. Kısaca Yapım Aşamaları.Zeminin istenilen kota kadar istenilen çapta açılması..demir donatının kuyuya indirilmesi. 3.Beton dökmek için hazırlık amaçlı Tiremie borusunun (Aşağıda bahsedeceğim) indirilmesi 4.Betonun tiremie borusu aracılığı ile dökülmesi 5.Tiremie borusunun ve varsa kılıf borusunun(keson, casing) çekilmesi. FOREKAZIK İMALATI FORAJ ÇALIŞMASI 7

8 AUGER İLE MALZEME ALIMI İMALATTA ZORLUKLAR FORAJ YAPILIRKEN ZEMİN KENDİNİ TUTUTORSA FOREKAZIK İŞLEMİ RAHATLIKLA YAPILABİLİR. MUHAFAZA BORUSUNUN İNDİRİLMESİ ZEMİN KENDİNİ TUTAMIYORSA ÇEŞİTLİ ÖNLEMLER ALMAK GEREKİR!. ZEMİNE SU BASMAK. BENTONİT KULLANIMI 3. BORU SÜRMEK DONATI İNDİRİLMESİ BETON DÖKÜMÜ DONATI YERLEŞTİRİLDİKTEN SONRA BETON DÖKÜMÜ İÇİN TİREMİE DENİLEN BORUYA İHTİYAÇ VARDIR. TİREMİE YARDIMIYLA KUYU İÇİNDE BİRİKEN SU BETONLA KARIŞMADAN YÜZEYE ÇIKAR VE AGREGALARIN DÜŞME SIRASINDA AYRIŞMASI ÖNLENİR.BÖYLECE BETONUN MUKAVEMETİ KORUNMUŞ OLUR. 8

9 FORAJ İŞLEMLERİ BİTTİKTEN SONRA MAKİNELERİN YÜRÜMESİNDEN DOLAYI YAMULAN DONATILAR DÜZELTİLİR. FOREKAZIK BETONU TEMEL KOTUNA KADAR KIRILIR.BÖYLECE SU İLE KARIŞMIŞ MUKAVEMETSİZ BETON ORTADAN KALKAR. FOREKAZIK SON HALİ KAZIK YÜKLEME DENEYİ Sabit Yükleme Deneyi Sabit Hızlı Yükleme Deneyi Kazık yükleme deneyleri Projenin bütününe başlanılmadan veya sonuçlarından tasarımda faydalanılmak üzere yapılır (deneme kazığı), veya kazıklar teşkil edildikten sonra kontrol amacı ile yapılır (kontrol kazığı). Nihai Yük Değeri, Yük Oturma Eğrisi Deneme kazığı üzerinde deney yapılırken; Kazık başına maksimum deney yükü (QL) tatbik edilir, Kazık başının bu yüke karşı gelen oturması ölçülür. Kontrol kazıkları üzerinde deney yapılırken Tasarım yükünün (QD) emniyetle taşındığı, Tasarım yüküne karşı gelen oturmaların kabul edilebilir sınırlar içinde kaldığı Skriter > SA gösterilir. Kazık yükleme deneyi yapılmasında esas amaç, kazığın göçmesine yol açan yüke, bir başka deyişle nihai yüke (QF) erişilmesidir. 9