4.Ulusal Kaya Mkaniği Smpozyumu Bildirilr Kitaı, -3 Ekim 1998, Zonguldak,Türkiy Procdings of th 4 th National Rock Mchanics Symposium,-3 Octor 1998, Zonguldak, Turky ÇELİK LİFLİ PÜSKÜRTME BETON KAPLAMA TASARIMI- KAYA PATLAMA OLAYINA MARUZ TÜNELLERDE KULLANIM DESIGN OF STEEL FIBER-REINFORCED SHOTCRETE TUNNEL LINING SUBJECTED TO HIGH STRESSES-ROCK BURST Ergin ARIOĞLU İ.T.Ü Madn Mühndisliği Bölümü, Maslak, İstanul Canan GİRGİN Yapı Mrkzi, AR-GE Bölümü, Çamlıca, 81180, İstanul ÖZET Bu çalışmada, çlik lifl güçlndirilmiş püskürtm ton kaplamasının tasarım sasları lirli ir ayrıntı içind inclnmiştir. Çlik lifli püskürtm ton kaplamasının lifsiz v tk adt çlik hasır içrn püskürtm ton kaplamalarına karşı ksit gomtrisi yönündn sağladığı yararlar açık içimd göstrilmiştir. Ayrıca, kaya patlaması v düşmsi olaylarına maruz kalacak tünllrd çlik lifli püskürtm ton kaplama kalınlığının hsaı ayrıntılı ir sayısal örnkl göstrilmiştir. ABSTRACT In this study, main dsign principls of stl fir-rinforcd shotcrt was invstigatd in considral dtail. Th comparisons wr carrid out twn stl fir-rinforcd shotcrt, plain shotcrt lining and wir-msh rinforcd shotcrt taking into account th nding momnt capacity of th lining. Estimating stl fir-rinforcd shotcrt thicknss was dmonstratd analytically y working out a numrical xampl daling with th opning sujctd to spalling or rock urst in massiv-continuous rock mass. 1. GİRİŞ Çlik lifl güçlndirilmiş püskürtm ton, tünl uygulamalarında gidrk çlik hasırlı püskürtm tonun yrini almaktadır. Bu olgunun tml nitliklri şöyl öztlnilir :
Çlik hasırlı kaplamada, hasırdan dolayı püskürtm tonun yapışma özlliğinin çok dğişkn olması v gri sıçramanın özllikl tavanda % 40 gii çok yüksk dğrlr ulaşması Çlik hasır ndni il, tünl cidarı il hasır arasında kalan oşluğun doldurulamaması v u ndnl kaplamanın nm-su gii dış tknlr açık olması, kısaca dayanıklılığın daha düşük olması Çlik hasırın tünl cidarlarına tspit dilmsi, yrlştirilmsi işlmlrind harcanan zaman v işçilik girdisinin tünl ilrlmsindki yüksk payı Kaya patlaması gii ani v tahripkar özllik srgilyn dinamik zorlamalarda, yaşamsal işlvi olan sünklilik özlliği nin çlik lifli püskürtm ton kaplamalarında daha iyi grçklştirilmsi Çlik lifli püskürtm tonun taşıyıcılık özlliklri ndni il kaplama kalınlığı nın hasırlı kaplamaya kıyasla daha küçük olması, öyllikl anlamlı oyutta kazı konomisi yaratılması Bu çalışmada, çlik lifli püskürtm ton il kaplamanın ana tasarım ilklri vrilmkt, kaplama kalınlığının çlik hasırlı sistm kıyasla taşıdığı üstünlüklr analitik açılımlar il göstrilmy çalışılmıştır. Ayrıca, inclnn konunun ütünslliğinin tmini akımından, kaya patlamasına maruz kalan tünllr için çlik lifl güçlndirilmiş püskürtm ton kaplamasının tasarımına ilişkin ayrıntılı ir sayısal örnk sunulmuştur.. ÇELİK LİFLİ PÜSKÜRTME BETON KAPLAMASININ TÜNEL PROJELERİNDE SAĞLADIĞI TAŞIYICILIK GEOMETRİK YARARLAR.1 Kaullr Analizd yapılan tml kaullr aşağıda lirtilmiştir : Uygulamada gnllikl püskürtm ton kaplaması kaya saplamaları il irlikt kullanılmaktadır. Kaya saplamalarının yrlşim düzni v tknik özlliklri önmli ölçüd, gçiln formasyonun jomkanik v proj üyüklüklrin (Q faktörü, tahkimat asıncı, kaya patlama olayının olası şiddti, tünl / galri nin kullanım sürsi) ağlıdır. Tünllrd, saplama yrlşim aralığı 5-3 m arasında dğişir. Analizd kaya saplamalarının ksnl - msnt raksiyonlarına çalıştığı, çlik lifl güçlndirilmiş kaplamanın is ğilm grilmsin çalıştığı kaulü yapılmıştır. Kaplamanın ğilm açıklığı saplama aralığı olarak alınmıştır. Analizd sadc ğilm zorlaması dikkat alınmıştır. Diğr ir dyişl, yapışma v doğrudan kayma kırılma modları kritik olmayıp vriln gomtri v yüklm koşullarında önclikli olarak ğilm grilmsi n lvrişsiz zorlamayı oluşturmaktadır. İnclnn konunun ütünslliğinin tmini açısından yapışma a v doğrudan kayma k kapasitlri sırası il a = 4 f a. l s. l a (1) k = 4 τ k. l s. d () ağıntılarından hsaplanailir (Barrtt v McCrath, 1995). Burada, 8 günlük püskürtm tonun yapışma dayanımı f a, üyük ölçüd püskürtüln kaya yüzyinin pürüzlülüğün ağlıdır. Örnğin yapılan ir çalışmada f a dğri olarak inc tanli
kumtaşı için > 1.8 MPa, inc tanli kalkr için 1.58 ± 1 MPa, şist için 4 ± 18 MPa dğrlri alınmıştır (Norwgian Concrt Association, 1993). l s = Saplama aralığı, l a = Yapışma yapışma uzunluğu, uygulamada 3-5 cm alınmakadır. τ k = Doğrudan kayma dayanımı 1, d = Kaplama kalınlığı Özllikl kaya patlama olayına maruz kalan tünl / galrilrd açığa çıkan dinamik yüklmyi yutması akımından, püskürtm ton kaplamasının sünk özllik taşıması grkmktdir. Diğr ir dyişl, kaplama kırılma noktasından sonra da n azından taşıma kapasitsini koruyarak ytrli sünklilik kapasitsin sahip olmalıdır. Bu özlliğin sağlanailmsi için çlik lifin uzunluğu l l, kritik lif uzunluğundan l k küçük olmalıdır. Böyllikl, liflrin üyük çoğunluğunun yapışma kırılması sonucunda kırılması tmin dililir. Trsi durumda, liflr üyük çkm grilmlrin maruz kalacak v u durumda ksitin olası kırılma şkli çok ani v tahripkar olacaktır. Kısaca, kırılmanın çok yavaş v sünk şkild oluşması akımından (lif uzunluğu / lif ll çapı) > 100 olmamalıdır. Ayrıca artan oranı v lif içriğin ağlı olarak, karışımda dl işlnilirlik sorunları gözlnmktdir. (d l = Lif çapı) Püskürtm ton kaplamasında üzülm harktindn, patlayıcı madd kullanımından v kaya patlamasının dinamik tkisindn kaynaklanacak çatlakların tkin kontrolü akımından şu koşulların yrin gtirilmsi grkmktdir : 1) Çlik lifin uzunluğu 3 x maks.agrga çapı olmalıdır. (Gri sıçrama miktarını da azaltmak akımından maks. agrga çapı 10-1 mm alınmalıdır.) ) Çlik liflrin aralığı 45 x lif uzunluğu olmalıdır (Vandwall, 1996). (Çlik lif aralığı arttıkça lifli ton kaplamasının çkm dayanımı vriln hacimsl lif içriğind azalacaktır). Taşıyıcı sistmin sünklilik üyüklüğü nü karaktriz dn tokluk faktörü f R = x100 (3) f şklind ifad dilmiştir (Moyson 1994, Vandwall, 1997). f üyüklüğü is Japon çlik lif standardına gör (JSCE-SF4, 1984) D l f = [MPa] (4) d olarak lirtilmiştir. Burada D, xd (150x150 mm) ksitli, l=450 mm ğilm açıklığına 1 1 1 Mohr-kırılma hipotzin gör, tonun kayma dayanımı τ k = f f ç,d = f ( 1 f ) 16f şklind ifad dililir. f ç,d = Doğrudan çkm dayanımı, f = Basınç dayanımı nı göstrmktdir. Arıoğlu (198), Birön v Arıoğlu (1983) kaynağında 16 çarpanı yrin 0 alınmıştır. Örnğin, 8 saatlik püskürtm tonun tk ksnli asınç dayanımı 5 MPa is, doğrudan kayma dayanımı τ k =8-1MPa ; 8 günlük asınç dayanımı 40 MPa is sözü diln dayanım 6.4-8 MPa mrtlrinddir. Bu hsaplanan üyüklüklr Barrtt v McCrath (1995) d rapor diln dğrlrl çok iyi uyum içinddir.
l 450 sahip, lifli püskürtm ton kirişin orta noktasındaki = = = 3mm shim 150 150 (çökm) karşı gln ortalama (yük x shim) alanı (Nmm)dır. Daha açık ir anlatımla, ğilm dnyind lifli ton kiriş tarafından yutulan nrji üyüklüğüdür. =3 mm lik shim üyüklüğü ASTM C 1018-89 a gör yaklaşık olarak 15.5 ç karşı glmktdir. ç, ğilm dnyind kirişt gözlnn ilk çatlak oluşumunda ölçüln shimi göstrmktdir. (İlk çatlak oluşumuna ndn olan ğilm grilmsi düzyi is lifli / lifsiz kirişin ğilm dayanımı olarak kaul dililir). =3 mm shim dğrin kadar kiriş tarafından yutulan nrji miktarı şu faktörlr ağlıdır (Lanu, 1995, Maidl, 1995, Nawy,1996) : 1) Lif malzm türü v gomtrik formu ) Lifin kritik oyu d l fç l k = (5) τ 0 f ç = Lifin çkm dayanımı τ 0 = Ortalama yapışma dayanımı 3) Lif oyu / lif nominal çap oranı (l l / d l ) 4) Lif içriği 5) Güçlndirm faktörü 3 l l Yrind çlik lif dozajı,kg / m G = V, V = x100 (6) 3 dl Lif yoğunluğu,kg / m 6) Lif ortalama aralığı 1 π d S = 13. 8 d l, (inç) vya 3 l l l S = V 4 V V = Hacimsl lif içriği (%) 7) Püskürtm tonun ğilm, çkm dayanımı 8) Ksit oyutu, formu, karışımın hazırlanması v yrlştirm türü. Bu faktörlr özllikl liflrin yönlim v yapışma tkinliğin tki drlr. Tasarımı daha kolaylaştırmak amacı il u çalışmanın yazarları tarafından, Dramix l l marka çşitli çlik lif gomtrik oranları için tokluk faktörü R, yrind lif dl dozajı m l nin ir fonksiyonu olarak, R =f(m l ), rgrsyon ifadlri R = Aml + Bm l + C tarzında ld dilmiştir (Çizlg 1). Burada A, B, C rgrsyon katsayılarını, r korlasyon katsayısını ifad tmktdir. Sözkonusu analiz konu olan işlnmmiş vrilr is, Vandwall (1997, s-80) kaynağından alınmıştır. Çizlg 1 Dramix marka çlik liflr ait tokluk faktörülif kullanım dozajı ifadlri Lif türü A B C r RC 65/30-06 3.0548-15 996 RC 65/35-0167.0881 14.571 999 ZP 305-071 3.15-17 998
Lifsiz püskürtm tonun 8 günlük ğilm dayanımı 666 f = 4 (MPa) (7) f,k olarak alınmıştır (Vandwall, 1997). f,k = 8 günlük küp asınç dayanımı Eğr φ 150x300 mm 8 günlük silindir asınç dayanımı f,s dğri vrilmiş is ğilm 1 dayanımı, f,k = f,s = 1. 5 f, s numun şkil düzltm faktörü dikkat alınarak, 8 yaklaşık olarak 666 f 464 (8) f,s ifadsindn kstirililir. Kaya patlama olayı çok ani olarak glişn v kısa sür içind d sönümlnn ir dinamik yüklm dir. Örnğin, patlayıcı madd kullanımında ortaya çıkan dnotasyonun dformasyon hızı 10-10 3 sn -1 düzyind olup olaya maruz kalan tonun dinamik çkm dayanımı, statik çkm dayanımından daha üyüktür. Özllikl nmli v dayanımı düşük tonlarda, dinamik çkm dayanımının artışı çok daha anlamlı düzyddir (Toutlmond, 1995). % 10-5 düzyindki u dayanım artışı tasarımda daha mniytli tarafta kalmak amacı il dikkat alınmamıştır.. Çlik Lifli Püskürtm Bton Kaplamasının Lifsiz v Tk Hasırlı Püskürtm Bton Kaplamasına Karşı Kaplama Kalınlığı Bazında Üstünlüğü Analizd kullanılan ifadlr toplu hald Çizlg d grkli açıklamaları il irlikt lirtilmiştir. Şkil 1 d çlik lifli püskürtm ton kaplama kalınlığı / lifsiz ton kaplama kalınlığı d/d 0 oranı v tokluk faktörü R nin Dramix marka çşitli lif gomtrisi için lif içriği m l ağlı dğişimlri göstrilmiştir. (Püskürtm ton taakasının düzlm dik doğrultudaki oyutu a=1000 mm alınmıştır). Kullanılan çlik liflrin tokluk faktörlri, lif içriğin ağlı rgrsyon ifadlri cinsindn Çizlg 1 d vrilmiştir. Şkil 1 d, a indisi il ZP 305, indisi il RC 65/30, c indisi il d RC 65/35 tipi çlik liflrin davranışı ifad dilmktdir. I ölgsi lifsiz püskürtm ton kaplamanın konomik yarar sağladığı, II ölgsi is lifli püskürtm ton kaplamanın konomik olduğu alanı göstrmktdir. Dğişimlr yakından inclndiğind şu pratik sonuçlar ürtililmktdir : Tokluk faktörü R yi dntlyn ana faktörlr, lif içriği m l il lif uzunluğu / çapı l l / d l oranıdır. Lifli püskürtm ton kaplamasının kalınlık yönündn yarar sağlayan kritik ir tokluk dğri R v una ağlı kritik ir lif içriği m l mvcuttur. Buna gör, R 35 v ZP305 çlik lif için, kritik lif içriği m l = 0 kg/m 3 0 ( x 100 = 56%% 7800 hacimsl lif içriği) olmaktadır. Artan R dğrlrind kaplamanın kalınlığı d önmli ölçüd azalmaktadır.
R Çlik Lifli Püskürtm Bton Taakası Kalınlığı (d) f = MPa f =3 MPa f =4 MPa f =5 MPa 1.5 d d 0 30 104.0 35 d > d h 96.30 40 107 908 50 104.0 908 857 60 94.96 8.4 73.55 70 87.91 76.14 68.10 80 107 8.4 71. 63.70 I 1.00 0 d/d II 75 3 Lif içriği (kg/m ) 500 10 0 30 40 50 30 40 50 60 70 80 R a c 60 Şkil 1 Çlik lifli püskürtm ton kaplama kalınlığı / lifsiz püskürtm ton kaplama kalınlığı nın tokluk faktörü R v çlik lif dozajı m l y gör dğişimlri-(a) ZP305, () RC 65/30, (c) RC 65/35 için ld diln rgrsyon ifadlrini ifad tmktdir. Şkil, çlik lifli ton kaplaması il tk hasır içrn püskürtm ton kaplaması arasında kalınlık akımından yapılan karşılaştırmanın sonuçlarını göstrmktdir. Burada, 1 indisi il f = MPa, f,k = 11. MPa, indisi il f = 3 MPa, f,k = 5 MPa, 3 indisi il f = 4 MPa, f,k = 31.6 MPa, 4 indisi il f = 5 MPa, f,k = 44. MPa ğrilri göstrilmiştir. a,,c indislri Şkil 1 d lirtiln özlliklrin aynısıdır. I ölgsi çlik hasırlı püskürtm ton kaplamanın konomik yarar sağladığı, II ölgsi is lifli püskürtm ton kaplamanın konomik olduğu alanı ifad tmktdir. Şkil dn açıkça görülmktdir ki çlik lifli püskürtm ton hassas ir içimd tokluk faktörü R il kullanılan püskürtm tonun ğilm dayanımı f nin ir fonksiyonudur. Artan R v f dğrlrind lifli püskürtm ton kaplama kalınlığı lirgin ölçüd azalmaktadır.
00 180 d d h =100 mm 160 d (mm) 140 10 100 1 I 80 60 3 4 II 40 Lif içriği (kg/m ) 3 10 0 30 40 50 30 40 50 60 70 80 a c R 60 Şkil Çlik lifli püskürtm ton kaplama kalınlığının tokluk faktörü R v çlik lif dozajı m l y ağlı dğişimlri (tk hasır içrn püskürtm ton kaplama kalınlığı d h =100 mm alınmıştır). Çizlg Çlik lifli püskürtm ton kaplamasının sağladığı taşıyıcılık v gomtrik yararlar Düz (lifsiz) v Çlik lifli püskürtm ton kaplamalarının karşılaştırması Düz (lifsiz) püskürtm ton kaplamasının mniytl taşıdığı ğilm momnti, M 0 f f = W F şartından harktl d W = 0 6 (8) f d 0 M 0 = F 6 (9) ulunur. Çlik lifli püskürtm ton kaplamasının mniytl taşıdığı ğilm momnti,
d M l = f W = f (10) 6 M 0 M l şartından harktl f d = d 0 (11) f F R f 100 100 1 5 d =. d0 = 5. 77 R d0 (F=3 alındı) v F R = f (Moyson,1994) (1) d d 0 5 R = 5. 77 (13) ifadsi ld dilir (Şkil 1). Hasırlı v Çlik lifli püskürtm ton kaplamasının karşılaştırması Tk adt hasırlı püskürtm ton kaplamasının mniytl taşıdığı ğilm momnti, dh M h = 9 Ahfh = 45 dhahfh (14) M l M h şartından harktl dhah fh d = 519, (mm) ( =1000 mm) (15) R f d h = 100 mm, A h = 131 mm /m, f h = 460 MPa alınırsa (Vandwall,1997) d = 174 (R.f ) -5, (mm) (16) ifadsi ld dilir (Şkil ). f = Lifsiz püskürtm tonun ğilm dayanımı, (N/mm, MPa) f = Lifli püskürtm tonun Japon Standardına dayandırılmış, şdğr ğilm dayanımı- Çatlak sonrası ortalama dayanım, (N/mm, MPa) f h = Hasırın nihai çkm dayanımı, (N/mm,MPa) M = Eğilm momnti, (Nm/m) M l = Lifli püskürtm ton kaplamasının taşıdığı ğilm momnti, (Nm/m) M h = Hasırlı püskürtm ton kaplamasının taşıdığı ğilm momnti, (Nm/m) d 0 = Lifsiz püskürtm ton kaplama kalınlığı, (mm) d = Lifli, (mm) d h = Hasırlı, (mm) A h = Hasırın ksit alanı, mm /m = Kaplama ksitinin gnişliği, (mm) F = Emniyt katsayısı f R = Tokluk faktörü, R =100 f
3. KAYA PATLAMA OLAYLARINA MARUZ TÜNELLERDE OLASI TAHKİMAT BASINCININ KESTİRİLMESİ Kaya patlama olaylarına [EK-1] maruz kalan tünllrd uygulanan tahkimat sistmlrin tki dn kaya asıncının dağılımını v şiddtini ksin ir şkild lirlmk oldukça zordur. Tahkimat tasarımında kaya asıncı P t nin kstirilmsi için 5 333 0 J n Q Pt =, (t / m ), 0- adt çatlak sistmi için J n < 6 3J r 5 333 n Q J Pt =, (MPa) (17) 30 J r ağıntısı kullanılmıştır (Grimstad v Barton, 1993). Q üyüklüğü is RQD J r J w Q =.. (18) J n J a SRF il lirlnmktdir (Barton, Lin v Lund, 1974). Burada, RQD = Kaya kalit drcsi, % J n = Çatlak sistmi il ilintili sayı J r = Çatlak pürüzlülük sayısı J a = Çatlak ayrışma sayısı J w = Çatlak su azaltım sayısı SRF = Grilm azaltım faktörü Kaya patlaması gnld masif-çatlaksız formasyonlarda gözlndiğindn jomkanik üyüklüklr için şu kaullr rahatlıkla yazılailir : RQD = 80-100 % ; RQD = 90 % J n = 5-6, J n,ort = 3 J r = 1.5 (Pürüzlü) J a = 1 (Ayrışma yok) J w = 1 (Kuru-su gliri yok) SRF = 50-00 Hafif kaya patlaması cidarlarda plaklanmalar SRF = 00-400 Ağır kaya patlaması (Grimstad v Barton, 1993) Q faktörü : 90 1. 5 1 1 Q = x x = 45 (SRF) 3 1 SRF (19) Tahkimat asıncı : P 1 333 [ 45 ] 0. (SRF) 0 333 5 ( 3) t =. 17 (SRF) 0. 3x1. 5 (t/m ), 017 (MPa) (0) Ağır kaya patlama olayına karşı gln olası tahkimat asıncının P t dğişim aralığı is 17-16 MPa olarak hsaplanailir. Buna karşın gnllikl stailit prolmlrinin gözlnmdiği yüksk grilm altında ulunan tünllrd SRF faktörü 5- aralığında önrilmktdir. Yukarıdaki ağıntıdan olası tahkimat asıncı 017-073 MPa mrtlrind hsaplanmaktadır. Bu kısa sayısal dğrlndirmlrdn açıkça görülilcği üzr kaya patlama olayının gözlncği jotknik koşullarda tahkimat asıncı P t artan SRF faktörü ndni il çok daha üyüktür. Nitkim, Kaisr, Tannart
v McCrath (1996) in ciddi hasar drcsi 1 n karşı gln kaya patlama olaylarında önrdiklri tahkimat asıncının üyüklüğü 15 t/m düzyinddir. Bu durumda tahkimat sistminin 300 mm yrdğiştirm kapasitsind olması istnmktdir. 4. ÇELİK LİFLİ PÜSKÜRTME BETON KAPLAMASININ TASARIMI Tasarım sayısal ir örnk yardımı il açıklanacaktır. Örnk : Vrilr : Galri drinliği H = 100 m Tk ksnli asınç dayanımı (laoratuvar) la, = 75 MPa kumtaşı Kumtaşı-yrind-masif-çatlaksız Galri ksiti dairsl-kazı çapı D k = 6.5 m Kullanılacak püskürtm tonunun 8 günlük asınç dayanımı f,k = 40 MPa (küp numun) Çözüm : y Stailit sayısı ( K = = 1 için) [EK-1] F = 756x D k z = 756x( 6. 5) 5 t = ( B K) z = ( 3 1)x 05 x100 = 60 MPa F la, 5x75 S = = = 65 t 60 5 < S=65 < 1 [EK-1] olduğundan vriln şartlarda galrid hafif kaya patlama olayı söz konusudur. Olası Tahkimat Basıncının Kstirilmsi Hafif kaya patlama durumunda SRF= 50-00 olarak önrilmktdir. Burada SRF ort. = 15 dğri gözönünd tutulmuştur. Nitkim u dğr Grimstad v Barton (1993) kaynağında vriln, masif kaya kütllrin ait RQD / J n SRF dğişimlrindn RQD / J n = 90 / 3 = 30 için n kritik dğr olarak SRF= 15 ld dilmktdir. Çlik Lifli Püskürtm Bton Kalınlığının Hsaplanması l s xa = 1.0x1.0 kar planda kaya saplamaları kullanılacaktır. 1) Maksimum ğilm momnti 3 ls 1. 0, x = = = 5m d, (Şkil 3) 1 P t =.17 (SRF) 333 =.17 (15) 333 18 t/m. Eğr Q-1974 dğrlndirmsin gör grilm azaltım la, 75 faktörü SRF sçilmiş olsa idi = =. 5 için SRF 15 olacaktır. Bu dğr z 05x100 karşı gln tahkimat asıncı is 0535 MPa dir. Açıktır ki yni Q-1993 dğrlndirmsin gör tahkimat asıncındaki fark yaklaşık %100 dir. Bu ndnl, kaya patlama olasılığı yüksk formasyonlarda SRF faktörünün Q-1993 gör düzltilmsi grkmktdir. Kaya saplamasının oyutlandırması ildiri hacminin dışında kaldığından anılan konu urada inclnmmiştir. Sadc kaya saplamasının gomtrik oyutlarının hsaı vrilmiştir. 3 Aslında, kaya saplamaları il sürkli içimd msntlnn püskürtm ton kaplamasında maks. ğilm momntinin şiddti analizd idallştiriln asit kirişin maks. ğilm momntindn daha küçüktür.
M maks = 15q ls = 15Pta ls M maks = 15x18x1.0x1.0 = 1.35 tm 666 666 ) Lifsiz püskürtm tonun ğilm dayanımı f = 4,k = 4x( 40) = 4.66 MPa = 466 t/m 3) Tokluk faktörü- RC 65/35 Dramix çlik lif- lif içriği m l = 40 kg/m 3 R 7 4) Eşdğr ğilm dayanımı f = f = x 466 = 335. 5 t / m (3.35 MPa) 100 100 5) Çlik lifli püskürtm ton kaplama kalınlığı M maks M maks 1. 35 f d =. 45 =. 45 15m d f 1x335. 5 6 = ksit gnişliği (=1.0 m) A I B A P t l s B a Şkil 3 İki kaya saplamasının arasındaki püskürtm ton taakasının statik modli Q faktörü Q 45 (SRF) -1 = 45 (15) -1 = 36 olup (Grimstad v Barton, 1993) kaynağında rapor diln (Q-d) dğişimin gör çlik lifli püskürtm tonun kalınlık aralığı 7.5-18 cm dir. Analitik olarak yukarıda hsaplanan d=15 cm kalınlık dğri sözkonusu aralığın içinddir. Saplama aralığı l s is 1 1 l s = = = 1. m.. ( 7lnQ 839) ( 7ln( 36) 839) 03 0 5 0 5 + + ampirik ifadsi il tahkik dilmiştir, (Choqut v Chartt,1988). Ayrıca, Grimstad v Barton (1993) d vriln kaya saplama aralığı l s -Q faktörü dğrlndirmsind Q=36 için l s nin dğişim aralığı 1.0-.0 m ulunmaktadır. Kısaca, vriln saplama aralığının uygun olduğu anlaşılmaktadır. (Eğr vriln saplama aralığı l s kaya sınıflandırma yöntmlrin gör uygun dğil is jomkanik koşullara uygun ir aralık lirlnir. Bu dğr gör ğilm momnti v kaplama ksit gomtrisi tkrar hsaplanmalıdır.) Kaya saplamasının uzunluğu is L s = 67 (D k ) 67 =67 (6x5) 67.35 m olarak lirtililir, (Hutchinson v Didrichs, 1996). Bulunan dğr + 15Dk + 15x6. 5 Ls = = 1. 86m ESR 1. 6 I dtayı
ampirik ağıntısı il (Barton, Lin v Lund, 1974) tahkik dililir. ESR, galrinin görcği fonksiyon il ilintili sayısal faktör olup dvamlı madn açıklıkları için ESR = 1.6 dğri alınmaktadır. Hr iki yaklaşımın ortalaması olan L s m nin alınması uygundur. Nitkim, u üyüklük L s,min = = = m ampirik kuralını da l s 1 sağlamaktadır. 5. SONUÇLAR Bu çalışma çrçvsind inclnn konulardan ld diln lli aşlı sonuçlar şöyl sıralanailir : Çlik lifli püskürtm ton kaplaması, kırılma sonrası nrji yutma kapasitsinin yüksk olması ndni il özllikl ani v tahripkar dformasyon modunun önm kazandığı (örnğin, kaya patlama olayı) tünllrdki çalışma koşullarında lifsiz-hasırlı püskürtm ton kaplamalarına kıyasla lirgin ir üstünlük sağlar. Buna k olarak, aynı ğilm momnti kapasitlrind çlik lifli ton kaplaması, artan lif içriği il irlikt artan tokluk faktörün ağlı olarak tünl projlrind lifsiz-hasırlı püskürtm ton kaplamalarına nazaran çok anlamlı olailck oyutta kalınlık akımından konomi sağlamaktadır. Bu hususlar Şkil 1 v d analitik formda göstrilmiştir. Sünk özlliği ndni il üyük kullanımı ulunan çlik lifli püskürtm tonun kaya patlamalarına (EK-1) maruz tünllrd izlnck tasarım ilklri ir sayısal örnk il lirtilmiştir. TEŞEKKÜR Yazarlar, çalışmanın yapılması v yayınlanmasını tşvik dn Yapı Mrkzi A.Ş Yöntim Kurulu Başkanı Dr.Yük.Müh. Sn. Ersin ARIOĞLU na v rfranslarını cömrtç açarak ilgisini göstrn Bksa A.Ş firmasından Sn. Mhmt YERLİKAYA ya tşkkür drlr. Çalışmada ilri sürüln sonuçlar sadc yazarlara aittir. KAYNAKLAR Arıoğlu, E. (198) Ocak Dolgu Malzmsi Olarak Uludağ Volfram Artığının İnclnmsi, Doçntlik tzi, İ.T.Ü Madn Fakültsi, Mart, 185 s. Barrtt, S.V.L, McCrath, D.R (1995) Shotcrt support dsign in locky ground : Towards a dtrministic approach. Tunnlling and Undrground Spac Tchnology, Vol. 10, No.1, pp.79-89. Barton, N., Lin, R., Lund, J. (1974) Enginring classification of rock masss for th dsign of rock support. Rock Mchanics, 6, pp.189-36. Birön, C., Arıoğlu, E. (1980) Madnlrd Tahkimat İşlri v Tasarımı,Birsn Kitavi, İstanul, 748 p. Birön, C., Arıoğlu, E. (1983) Dsign of Supports in Mins. John Wily&Sons, Nw York, 84 p. Choqut, P., Chartt, F. (1988) Applicaility of rock mass classifications in th dsign of rock support in mins. Proc.15 th Int.Can. Symp.Rock Mch.,Toronto,pp.39-48. Grimstad, E. Barton, N. (1993) Updating th Q-systm for NMT. Proc.1 th Int. Symp. on Sprayd Concrt, Norway Norwgian Concrt Association, Fagrns, Norway.
Hutchinson, D.J., Didrichs, M.S. (1996) Calolting in Undrground Mins. Bitch Pulishrs Ltd., Canada, 406 p. Kaisr, P.K., Tannant, D.D., McCrath, D.R. (1996) Drift support in urst-pron ground, CIM Bulltin, Vol. 189, No.998, pp.131-138. Kim, K., Gua.,H. (1995) Proailistic approachs to stimating variation in th mchanical proprtis of rock masss. Int.Journal Rock mch.min. Sci.& Gomch. Astr. Vol. 3, No., pp.111-1 JSCE-SF 4 (1984) Mthod of Tsts for Stl Fir Rinforcd Concrt. Concrt Lirary of th Japans Socity of Civil Enginrs. Lanu, M. (1995) Tsting Fir-Rinforcd Concrt in Som Structural Applications, VTT Tchnical Rsarch Cntr Pulications, Finland. Maidl, B.R. (1995) Stl Fir Rinforcd Concrt, Ernst & Sohn. Moyson, D. (1994) Stl fir rinforcd concrt (SFRC) for tunnl linings :A tchnical approach. Tunnling and Ground Conditions, Balkma, pp.673-679. Nawy, E.G. (1996) Fundamntals of High Strngth High Prformanc Concrt, Longman Group Ltd. Essx, 340 p. Norwgian Concrt Association-Committ Sprayd Concrt (1993) Sprayd Concrt for Rock Support- Tchnical Spcification and Guidlins, No 7,Oslo, Norwy Palmström, A. (1995) Charactrizing rock urst and squzing y rock mass indx, Dsign and Construction of Undrground Structurs, Nw Dlhi, Fruary, pp. 1-1 Palmström, A. (1996) Charactrizing rock masss y th RMi for us in practical rock nginring, Part : Som practical applications of th rock mass indx (RMi) Tunnlling and Undrground Spac Tchnology, Vol. 11, No.3, pp.87-303. Toutlmond, F. (1995) Dynamic haviour of concrt : tsts of slas with a shock tu RILEM Matrials and Structurs, 8, pp. 93-98. Vandwall, M. (1996) Spcifying stl fir rinforcd shotcrt. Proc. th Int. Symp. on Sprayd Concrt, Norwgian Concrt Association, Norway, pp 149-154. Vandwall, M. (1997) DRAMIX Tunnling th World, N.V.Bkart S.A. EK-1 Kaya Patlatma Olayının Gözlnm Sınır Koşullarının Analitik Olarak Blirlnmsi 1) Masif-Az çatlaksız kaya kütlsinin yrind asınç dayanımı ) Blok oyutu sürkli ortam koşulundan harktl D 1. 18 Ak D = 6 5 5 Boyut faktörü (Palmström, 1995) A k (1) F d = ( d la y ) = 0. 05 = 758D D 5 () y, = F. la, = 758 D la, 53 la, (3)
7 3) Protodyakonov formülü (Birön v Arıoğlu,1980) y, la, 5 d la + 1 = = d + m y, = la, 05 + 1 60 1. 083 = 5 05. 083 + 60 (4) la, D 1 4) y, = = ( 1 + 7 ln ) la, (Kim v Gua,1995) (5) D 1 + Cln 40-50 Kaya Patlama Olayının Sınır Dğrlrinin Blirlnmsi S = F = y,. t la, t = F la, (AK 1) z Tünl tavanında F la, Tünl cidarında (B K) z Dairsl ksit için A=3 B=3 Atnalı ksit için A=3. B=.3 Kar ksit için A=1.9 B=1.9 y K = = 1 dairsl tünl ksiti v ortalama oyut faktörü F =5 için stailit sayısı z S (yan cidar için) F la, 5la, S = = 9. 6 x 07 x H H z la,, la, [MPa], H [m] olarak asitlştirililir. Palmström (1996) kaynağına gör, Stailit sayısı S Gözlnn Olası Kırılma Modları >.5 Hrhangi ir stailit sorunu sözkonusu dğil.5-1 Yüksk grilm mvcut-hafif gvşm var 1-5 Hafif kaya patlama vya yan cidarlarda plaka halind lirgin kırılmalar <5 Ciddi-ağır kaya patlaması sözkonusu Hafif kaya patlama olayı Grimstad v Barton (1993) kaynağına gör la, / t = 1.5-1 karşı glmktdir. Ağır kaya patlama olayı is aynı sınıflandırmaya gör la, / t <1 durumuna dnk glmktdir.
y, = Kaya kütlsinin yrind asınç dayanımı la, = Laoratuvar asınç dayanımı d la = Laoratuvar numunsinin çapı (d la =05 m) D = Kaya kütlsinin ortalama oyutu D = Eşdğr tünl kazı çapı A k = Tünl kazı alanı F = Boyut faktörü = Ortalama çatlak aralığı m = Ampirik faktör, asınç grilmsi için m = alınmıştır C = Ampirik faktör, C = 7 z = Düşy drinlik asıncı y = Yatay drinlik asıncı t =Tünl tavan v yan cidarındaki tğtsl grilmlrin üyüklüğü S = Stailit sayısı