İYİLEŞTİRME KAVRAMINA YAKLAŞIM

Transkript

1 T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ İYİLEŞTİRME KAVRAMINA YAKLAŞIM Oluşturulacak veya mevcut bir yamaçta duraysızlık gerçekte birbiriyle ilişkili başlıca beş etkenle belirebilir: Yamacın mevcut/planlanan yüksekliğini veya eğimini karşılamayacak ortamda bulunması Yamacı oluşturan zemin veya kaya ortamının dengeyi sağlayamaması Boşluk/çatlak suyu basınçlarının ortamda efektif gerilmeleri aşırı düşürmesi Ortamda zayıflık bölge veya düzlemlerinin bulunması Hesap dışı yükler (deprem vs.) Ertan BOL 1

2 Terzaghi nin konu hakkındaki görüşü: Eğer bir yamaç veya şev harekete geçmiş ise bunu kontrol etmek için olaya sebep olan neden ve süreci doğru anlamak ve önlemin de buna göre alınmasını sağlamak gerekmektedir. Örneğin; duraysızlık boşluk suyu basınçlarından kaynaklanıyorsa öncelikle drenaj yöntemleri düşünülmelidir. Böylelikle heyelanların işlem ve maliyet açısından daha verimli olarak kontrolü sağlanabilir. YAMAÇ VE ŞEVLERDE ALINAN ÖNLEMLERİN GENEL DEĞERLENDİRMESİ Birçok durumda kitle hareketi bölgesinden sakınmak mümkün olamadığından buralarda gerekli mühendislik önlemleri alınır: Bu önlemleri dengeyi bozmağa yönelik tüm etkenlerin kontrolü ve azaltılması; ve/veya Duraylılığı sağlamağa yönelik olarak direnen kuvvetlerin yükseltilmesi biçiminde özetlemek mümkündür. Etkinlik ve maliyet ön planda tutulmalı. Ertan BOL 2

3 Kitle Hareketi Tehdidinin Ayırımı Duraysızlıkların kökenini (a) yukarıdan (b) aşağıdan, gelen tehdit olarak ayırarak önlemleri buna göre daha etkin seçme olabileceği düşünülebilir Planlama Aşaması Projelendirme Aşaması Yapım Uygulama Aşaması Yamaç / Şev Duraylılığının Sağlanması için Çalışmalarda Akış Diyagramı Yamaç ve şevlerde güvenliğin sağlanması için projenin önemine bağlı olarak ayrıntısı artan bir çalışma akış diyagramı söz konusudur. Gerçekte bu diyagram her tür inşaat mühendisliği projesinde geçerli olabilir. Yamaç ve şevlerde uygulamanın özelliği yapılan proje ve çalışmaların her aşamada gözden geçirilmesi ve gerekirse stratejinin dahi değiştirilmesidir. Bakım/Koruma Aşaması Ertan BOL 3

4 Planlama Aşaması Masa başı Çalışması Proje seçeneklerinin ön planlaması Heyelanın Yeri, Tipi, derinliği, Yaygınlığı Jeolojik/Jeomorfolojik çalışmalar Heyelandan kaçmanın genel sonuçları güvenlik/maliyet vb. gibi etkenler açısından kabul edilebilir mi? EVET BİTİR EVET HAYIR Yamaçta Güveliği sağlamak için ilk tasarımlar Bu yamacı kontrol etmek için yapılacak gerekli tesisler için yeterli alan varmı? HAYIR Bunu kanıtlayacak arazi çalışmalarını planla ve uygula Maliyet, ekonomik etkenler, güvelik ve olası stabilizasyon çalışmalarının kapsamını göz önüne alarak alan seçimi yap Yamaç / Şev Duraylılığının Sağlanması için Çalışmalarda Akış Diyagramı Projelendirme Aşaması Seçilen alanda ayrıntılı zemin araştırmalarının planlanması ve icra edilmesi İlk projenin gözden geçirilmesi ve heyelanın kontrolü için optimum yöntemin seçilmesi Projelendirme Aşaması Seçilen alanda ayrıntılı zemin araştırmalarının planlanması ve icra edilmesi İlk projenin gözden geçirilmesi ve heyelanın kontrolü için optimum yöntemin seçilmesi Uygulamaya konacak son projenin seçilen yöntemleri de belirleyerek hazırlanması. (Kazı, dolgu, drenaj, yapısal) Yamaç / Şev Duraylılığının Sağlanması için Çalışmalarda Akış Diyagramı Kısa ve uzun vadede yapılması gerekli ölçüm sistemlerinin proj. Heyelanlı alanda alınması gereken özel önlemlerin belirlenmesi Yapım Uygulama Aşaması Ölçümleri Yap Ölçüm aletlerinin yerleştirilmesi Ertan BOL 4

5 Yamaç / Şev Duraylılığının Sağlanması için Çalışmalarda Akış Diyagramı Yapım Uygulama Aşaması Ölçümleri Yap Ölçüm aletlerinin yerleştirilmesi İnşaat ve imalata geç Alınan önlemler amaca ulaştı mı? HAYIR Projeyi Gözden Geçir EVET Periyodik ölçüm ve gözleme devam Bakım/Koruma Aşaması Kozmetik yöntemler Yüzeyi Örtme, Çatlakları Doldurma, Dondurma 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 5

6 Kozmetik yöntemler Yüzeyi Örtme, Çatlakları Doldurma, Dondurma 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 Kozmetik yöntemler Yüzeyi Örtme Ertan BOL 6

7 Kozmetik yöntemler Dondurma Kozmetik yöntemler Yüzeyi Örtme, Çatlakları Doldurma, Dondurma 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 7

8 Kazı, Dolgu Yamaç geometrisini değiştirme işlemleri kazı, dolgu veya her ikisini de uygulayarak, yamaç veya şevin eğimini düşürme yoluyla, özel durumlarda da yamaç yüksekliğini azaltarak yapılır. İşlemin temel amacı sürücü kuvvetleri istenen düzeye indirmektir. ŞEV DÜZENLEMESİ (eğimi azaltma) Bir yamacı duraylı hale getirmek ve eğimini düşürmek amacıyla kullanılan yaygın bir yöntem, kazı-doldur yöntemidir. Burada eğim açısını düşürmek için yamacın daha dik üst kısmından malzeme alınarak tabanı doldurmakta kullanılır. Ertan BOL 8

9 Kazı, Dolgu Dolgu sığ kayma yüzeyini kontrol etmede yarar sağlıyor Kayma dairesi sığ tip,ya da yamaç dairesi tipi ise eğimi azaltmanın yararlı olması mümkündür Kazı, Dolgu Derin kayma yüzeyini kontrol için topukta dolgu (berm) daha etkin Kayma dairesi topuk veya taban tipi ise bu durumda eğimi azaltmak olumlu sonuç vermeyeceğinden topuğa dolgu yapma (berm) önerilmektedir (Bromhead, 1992). Bu uygulamada dolgunun kitlesi direnen kuvvetlere katkıda bulunduğundan kaya dolgu gibi ağır gereçlerin kullanımı uygun görünebilirse de bu bölgede taşıma gücünün aşılmaması da gözetilmelidir. Ertan BOL 9

10 Berm Kazı, Dolgu Yamaç yüksekliğini azaltmak genellikle derin kayma yüzeylerinde etkili olur Şev yüksekliğini azaltma cazip bir yol olarak görülebilirse de bu her zaman uygun bir seçim olmayabilir. Örneğin bir köprü yaklaşım dolgusunun yüksekliğini azaltma, ya da üzerinde yapılar bulunan bir alanda kazı yapma olanağı bulunamayabilir. Ayrıca, geçmişte yapılan incelemeler yüksekliği azaltmanın olası sığ kaymalara hiçbir katkısı olmayacağını, sadece taban dairelerinin bundan yararlanabileceğini göstermiştir. Ertan BOL 10

11 Yansız Nokta (Neutral Point) Kavramı Momentlerin alındığı Dönme Noktası başlamış veya başlamak üzere olan bir kayma Burada dolgular her zaman olumlu etki yapar Buraya yapılacak dolgu kısa vadede olumsuz, uzun vadede yararlıdır Burada dolgu olumsuz etki yapar Burası heyelanın drenajlı tarafsız noktası mob Heyelanın drenajsız tarafsız noktası, kayma dairesi merkezinin tam altında yer alır. 0 Dairesel kayma yüzeyli kesit olağan biçimde dilimlere ayrılsa ve bu dilimlerden herhangi birinin üzerine yük konulsa iki farklı sonuç belirecektir: Yük sürücü kuvvetler tarafında ise, devirici moment ya da sürücü kuvvetleri arttırır Kayma yüzeyinde etkiyen gerilmeleri yükselterek kayma direncini arttırır, dolayısı ile direnen momentleri arttırır Yük bu anlayışla dilimden dilime dolaştırılarak durum araştırılacak olursa önceleri bu etki olumlu olacaktır. Bir aşamaya gelindiğinde belirli bir etkisi görülmeyecek, yamaç başına daha da yaklaştığında bu aşamada dengeyi bozucu etkisi olacaktır. Ancak her konumda kayma yüzeyindeki efektif gerilmeler yükün uygulaması nedeniyle yükselecektir. Yansız Nokta (Neutral Point) Kavramı GS1 GS 0 Yansız nokta 1 x ANİMASYON Slayt gösterisi moduna geçip tuşa basınız Zararlı yükleme Yararlı yükleme Bir yamaçta yansız nokta (neutral point), yükü hareket ettirmenin sisteme olumlu veya olumsuz etki yapmadığı konum olarak tanımlanmıştır. Ertan BOL 11

12 YÜKLEME (FILL) Yansız Nokta (Neutral Point) Kavramı N d N u GS1 GS 0 B=0 N i 0 <B< 1 B=1 N d : Drenajlı yansız nokta N u : Drenajsız yansız nokta N i : Ortaç yansız nokta Drenajsız 1 x GS1 GS 0 Drenajlı 1 x Yansız nokta için yüklemenin drenajsız (B=1) ve drenajlı (B=0) koşullarına göre iki uç nokta bulunur. Bunlar sırasıyla N u ve N d noktalarıdır. YÜKLEME (FILL) Yansız Nokta (Neutral Point) Kavramı N d Nu GS1 GS 0 N i Drenajlı 1 x İşlem yamaç uzunluğu boyunca farklı kesitler için yinelenirse bulunacak tarafsız noktaların birleşimi yansız çizgi yi verir (neutral line ). Drenajsız A B C 0 <B< 1 B=0 B=1 YÜKLEME: A: Her zaman zararlı, B: Kısa vadede zararlı uzun vadede yararlı, C: Her zaman yararlı Ertan BOL 12

13 Yansız noktayı bulmak için: dw i i mob N d N u Kesit İçin Güvenlik Sayısı GS b 0 M M direnen Dilimin üzerine küçük bir yük dw uygulanırsa Güvenlik Sayısının yeni değeri: Mdir ( dw cos dpb) tan i GS1 Msür dw sin Burada dp dilimin yüzeyine uygulanan dw' den dolayı dilim tabanındaki sürücü kayma yüzeyinde beliren hidrostatik kuvvettir. Boşluk suyu basıncının B parametresi ile gösterilmesi durumunda: dp B dw sec b Yansız noktaya gelindiğinde: 2 tan i t an (1 Bsec ) GS 0 Dilim analizinde değerleri olağan koşullarda her zaman ölçüldüğünden yansız noktanın yeri kolayca saptanabilir. KAZI (CUT) Yansız Nokta (Neutral Point) Kavramı N d N u Drenajsız GS1 GS 0 GS1 GS 1 x 0 N i Benzer etkiye: yapılacak kazının yamaç boyunca gezdirilmesi ile de karşılaşılır. Drenajlı 1 x Ertan BOL 13

14 KAZI (CUT) Yansız Nokta (Neutral Point) Kavramı N d Nu GS1 GS 0 Drenajsız 1 x Drenajlı A B C KAZI: A: Her zaman yararlı, B: Kısa vadede yararlı uzun vadede zararlı, C: Her zaman zararlı 0 <B< 1 B=0 B=1 YÜK ve KAZI Yansız Nokta (Neutral Point) Kavramı N d : Drenajlı yansız nokta N u : Drenajsız yansız nokta N i : Ortaç yansız nokta N d N u GS1 GS 0 Drenajsız N i Drenajlı +dw i Dolgu 1 x Drenajsız Drenajlı -dw i Kazı A B C 0 <B< 1 B=0 B=1 Ertan BOL 14

15 Dikkat: N N Topuktaki yükleme sığ kayma yüzeyleri için güvenlikte yükselmelere sebep olurken, derin kayma yüzeylerine sahip şevlerde güvenlikte azalmaya sebep olabilir. Ertan BOL 15

16 Şevlerin Kademelendirilmesi (palye) Yamaçlarda güvenliği sağlamanın bir yolu da kademelendirmedir. Yüksek yamacın tümünün eğimini değiştirme yerine bunu birkaç küçük şeve dönüştürerek güvenlik sayısı arttırılabilir. Ertan BOL 16

17 Şevlerin Kademelendirilmesi (palye) böylece güvenlik sayısını artırma yanında erozyon etkisini azaltma ve ağaçlandırma için ortam hazırlama hedeflerine de ulaşılabilir. Ayrıca tek tek şev yenilmelerinin büyüklüğü sınırlı olup malzeme teraslarda toplanır. Şevlerin Kademelendirilmesi (palye) Ertan BOL 17

18 Kaya Yamaçlar Kaya yamaçlarda duraylılık kaybı kayma olayı kadar düşme ve devrilme ile de oluştuğundan bu ikinci gurubu kontrol şevin geometrisinin değiştirilmesi ile başarılabilir. Kaya Yamaçlar kayan blokların gün yüzü görmesi önlenerek güvenlik sayısı artırılabilir. Ertan BOL 18

19 Hendek ve Engelli Yöntemler Kaya Düşmelerinin Kontrolu için Alınacak Pasif Önlemler (a) Hendek (b) Çit ve Hendek (c) Hendek ve Sandık Duvar Kaya düşmelerine karşı hendek yapımı pasif bir önlemdir. Ancak özellikle ulaşım yollarında ucuzluğu nedeniyle sıkça başvurulur ve yararlı olur. Hendek kazma yanında hareket eden kitlenin enerjisini düşürmek için de yukarıda gösterilen önlemler alındığında sistem daha güvenle hizmet vermektedir. Hendek ve Engelli Yöntemler Hendeklerin güvenli olarak boyutlandırılması için yandaki çizge kullanılabilir. Buradan çıkan sonuçlar uygun olmazsa diğer iki yola, hatta yamaç yüzünün çelik ağla kaplanması seçeneğine başvurulabilir. Burada B hendeğin (kapan) genişliğini, D ise derinliğini göstermektedir Ertan BOL 19

20 Hendek ve Engelli Yöntemler, Problem Eğimi 60 derece yüksekliği 25m olan bir kaya yamaçta,eteğinde bulunan binayı düşebilecek bloklardan korumak için hendeği boyutlandırınız. b =60 ile düşeyden, ve H = 25 ile yataydan girerek D=2m ve B=6m okunur. Yükseklik 40m olsa idi hendek genişliği B=7.5 derinliği ise 2.4m olacaktı. Bu boyutların uygun olmaması durumunda çelik çit,veya şev yüzünü çelik ağla kaplanması seçeneklerine başvurulması gerekecekti. Ertan BOL 20