YUMUŞAK ZEMİN ÜZERİNDE YER ALAN KÖPRÜ YAKLAŞIM DOLGULARI OTURMALARININ KAZIKLAR İLE AZALTILMASI

Benzer belgeler
Yatak Katsayısı Yaklaşımı

EK-2 BERGAMA OVACIK ALTIN İŞLETMESİ TÜBİTAK RAPORU ELEŞTİRİSİ NE İLİŞKİN GÖRÜŞLER

GEOTEKNİK VE SAYISAL MODELLEME

Geoteknik Mühendisliği

Zemin ve Asfalt Güçlendirme

Dolgu ve Yarmalarda Sondaj Çalışması ve Değerlendirmesi. HAZIRLAYAN Özgür SATICI Mad. Yük. Jeo. Müh. (MBA)

10. KONSOLİDASYON. Konsolidasyon. σ gerilmedeki artış zeminin boşluk oranında e azalma ve deformasyon yaratır (gözeneklerden su dışarı çıkar).

Yığma yapı elemanları ve bu elemanlardan temel taşıyıcı olan yığma duvarlar ve malzeme karakteristiklerinin araştırılması

AKADEMİK BİLİŞİM Şubat 2010 Muğla Üniversitesi GEOTEKNİK RAPORDA BULUNAN HESAPLARIN SPREADSHEET (MS EXCEL) İLE YAPILMASI

Ek-3-2: Örnek Tez 1. GİRİŞ

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜZ YARIYILI

TÜRKİYE BİNA DEPREM YÖNETMELİĞİ 2018 IŞIĞINDA YÜZEYSEL VE DERİN TEMELLERİN TASARIMINA KRİTİK BAKIŞ Prof. Dr. K. Önder ÇETİN

REZA SHIRZAD REZAEI 1

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

ÇEVRE GEOTEKNİĞİ DERSİ

Zeminlerin Sıkışması ve Konsolidasyon

BÖLÜM 6 - TEMEL ZEMİNİ VE TEMELLER İÇİN DEPREME DAYANIKLI TASARIM KURALLARI 6.1. KAPSAM

Üst yapı yüklerinin bir bölümü ya da tümünü zemin yüzünden daha derinlerdeki tabakalara aktaran

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜZ YARIYILI

KİLLİ ZEMİNLERE OTURAN MÜNFERİT KAZIKLARIN TAŞIMA GÜCÜNÜN MS EXCEL PROGRAMI KULLANILARAK HESAPLANMASI. Hanifi ÇANAKCI

ESKİŞEHİR-KÖSEKÖY HIZLI TREN HATTINDAKİ KÖPRÜ VE VİYADÜKLERİN ÜSTYAPILARININ TASARIMI

Saha Deneyleri. Saha Deneyleri. Geoteknik Mühendisliğinde. Prof. Dr. Ahmet Orhan EROL. A. Orhan EROL Zeynep ÇEKİNMEZ. Dr.

Kirişli Döşemeli Betonarme Yapılarda Döşeme Boşluklarının Kat Deplasmanlarına Etkisi. Giriş

KODU DERSİN ADI SORUMLUSU YER P.TESİ SALI ÇARŞ PERŞ CUMA Yüksek Lisans Tezi Doç. Dr. Tayfun DEDE

Anıl ERCAN 1 Özgür KURUOĞLU 2 M.Kemal AKMAN 3

9. TOPRAKTA GERİLME DAĞILIMI VE YANAL TOPRAK BASINCI

9. TOPRAKTA GERİLME DAĞILIMI VE YANAL TOPRAK BASINCI

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜZ YARIYILI

UZUN AÇIKLIKLI KÖPRÜLERDE HAREKETLİ YÜK TASARIM PARAMETRELERİNİN TÜRK LRFD METHODU İÇİN BELİRLENMESİ. Doç. Dr. Alp CANER & Yusuf DÖNMEZ

Seyrantepe Yaya Tünelleri Seyrantepe Pedestrian Tunnels

ATIK BARAJLARINDA UYGULANAN JEOTEKNİK ÇALIŞMALAR; GÜMÜŞTAŞ (GÜMÜŞHANE) ÖRNEĞİ SELÇUK ALEMDAĞ ERDAL GÜLDOĞAN UĞUR ÖLGEN

Prof. Dr. Osman SİVRİKAYA Zemin Mekaniği I Ders Notu

Çok Katlı Yapılarda Elverişsiz Deprem Doğrultuları

Kazıkların Yanal Yüklenmesi ve Deprem Etkisi

PERDELĠ BETONARME YAPILAR ĠÇĠN DOĞRUSAL OLMAYAN ANALĠZ METOTLARI

ÖN SÖZ... ix BÖLÜM 1: GİRİŞ Kaynaklar...6 BÖLÜM 2: TEMEL KAVRAMLAR... 7

Üstyapı Tasarımını Etkileyen Faktörler. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

BİNA VE BİNA TÜRÜ YAPILAR (KATEGORİ 2 ve 3) İÇİN PARSEL BAZINDA DÜZENLENECEK ZEMİN VE TEMEL ETÜDÜ (GEOTEKNİK) DEĞERLENDİRME RAPORU FORMATI

DERİN YUMUŞAK KİL ÜZERİNDE KÖPRÜ AYAĞI TEMELİ

Ders Notları 2. Kompaksiyon Zeminlerin Sıkıştırılması

MEVCUT KÖPRÜLERİN DEPREME KARŞI DEĞERLENDİRME VE GÜÇLENDİRME UYGULAMALARI. M. Cem Dönmez, Mehmet Erinçer Şefika Caculi, Necdet Çilingir

YOL İNŞAATINDA GEOSENTETİKLERİN KULLANIMI

16.6 DEPREM ETKİSİ ALTINDAKİ ZEMİNLERDE SIVILAŞMA RİSKİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

İNŞAAT MÜHENDİSLERİ ODASI- İZMİR ŞUBESİ

Yapı veya dolgu yüklerinin neden olduğu gerilme artışı, zemin tabakalarını sıkıştırır.

DOKUZ KATLI TÜNEL KALIP BİNA SONLU ELEMAN MODELİNİN ZORLAMALI TİTREŞİM TEST VERİLERİ İLE GÜNCELLENMESİ

İzmir Körfez Geçişi Projesi Ardgermeli Kavşak Köprüleri Tasarım Esasları

KÖPRÜ SARSMA DENEYLERİYLE ARAÇLARIN KÖPRÜ DEPREM DAVRANIŞI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ

RÜZGAR YÜKÜNÜN BİR TİCARİ ARAÇ SERVİS KAPISINA OLAN ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

VAKA ANALİZİ: BİR METRO İSTASYONU VİYADÜK GEÇİŞ PROJESİNİN SİSMİK ZEMİN - KAZIKLI RADYE TEMEL ETKİLEŞİMİ DEĞERLENDİRMESİ

34. Dörtgen plak örnek çözümleri

KÖPRÜLERİN EKONOMİK TASARIMINDA TEMEL ZEMİNİ GEOTEKNİK ÖZELLİKLERİNİN ÖNEMİ ve BİR VAKA ÖRNEĞİ

KAZIK GRUPLARININ SİSMİK ETKİ ALTINDAKİ PERFORMANSI PERFORMANCE OF PILE GROUPS UNDER SEISMIC EXCITATIONS

R d N 1 N 2 N 3 N 4 /2 /2

DARBELİ KIRMATAŞ KOLONLAR (DKK) İLE İYİLEŞTİRİLEN BİR SAHADA OTURMA DAVRANIŞININ GÖZLEMLENMESİNE İLİŞKİN BİR VAKA ANALİZİ

7.3 ELASTĐK ZEMĐNE OTURAN PLAKLARIN DAVRANIŞI (BTÜ DE YAPILAN DENEYLER) BTÜ de Yapılan Deneyler

ZEMİNLERİN KAYMA DİRENCİ

Sıvılaşan zeminlerde kazıklı temellerin davranışını

GEOGRİD DONATILI STABİLİZE DOLGU TABAKASI İLE KİL ZEMİNLERİN İYİLEŞTİRİLMESİ* Improvement of Clay Soil with Geogrid Reinforced Stabilized Fill Layers

2004 Üniversitesi Y. Lisans İnşaat Mühendisliği İzmir Yüksek 2008 Teknoloji Enstitüsü Doktora İnşaat Mühendisliği Ege Üniversitesi 2015

INM 305 Zemin Mekaniği

BİR ASANSÖR KABİNİ SÜSPANSİYONU İÇİN DÜŞME ANALİZİ

Dairesel Temellerde Taban Gerilmelerinin ve Kesit Zorlarının Hesabı

Momente Maruz Kazıkların Nümerik Olarak İncelenmesi

KARAYOLU ESNEK ÜSTYAPISININ PROJELENDĐRĐLMESĐ; D KARAYOLU ÖRNEĞĐ

Sığ temellerin tasarımı ve oturmaların hesabı. Prof Dr Gökhan Baykal

GÜLBURNU KÖPRÜSÜ GENEL BİLGİLER

5. KONSOLİDAS YON DENEYİ:

INM 308 Zemin Mekaniği

Bir pasif kazık laboratuvar model çalışmasının üç boyutlu sonlu eleman simülasyonu. 3-D finite element simulation of a passive pile laboratory model

Laboratuar Kayma Mukavemeti Deneyleri

INM 308 Zemin Mekaniği

İNM 415 GEOTEKNİK MÜHENDİSLİĞİNDE SAYISAL ÇÖZÜMLEMELER

Beton Yol Kalınlık Tasarımı. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

KESME BAKIMINDAN DOĞRU TASARLANMAMIŞ BETONARME PERDE DUVARLI YÜKSEK BİNALARIN DEPREM PERFORMANSI

1. GİRİŞ 2. ETÜT ALANI JEOLOJİSİ

BETONARME YAPILARDA BETON SINIFININ TAŞIYICI SİSTEM DAVRANIŞINA ETKİSİ

Kompozit Malzemeler ve Mekaniği. Yrd.Doç.Dr. Akın Ataş

TEMEL İNŞAATI ŞERİT TEMELLER

GAZİANTEP KİLLERİNİN DİSPERSİBİLİTE ÖZELLİĞİNİN BELİRLENMESİ

Dersin Adı Dersin İngilizce Adi Seçmeli / Zorunlu. Tez Çalışması Thesis Zorunlu Computer Applications in Civil Engineering

10 - BETONARME TEMELLER ( TS 500)

KAYIT FORMU TEL : 0 (354) FAKS :. 0 (354) E-MAİL 1 : zbabayev@erciyes.edu.tr E-MAİL 2 :...

ANKARA ŞUBESİ PERŞEMBE SEMİNERLERİ

Temel sistemi seçimi;

Zemin Gerilmeleri. Zemindeki gerilmelerin: 1- Zeminin kendi ağırlığından (geostatik gerilme),

Konsol Duvar Tasarımı

Şev Stabilitesi I. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

1. Temel zemini olarak. 2. İnşaat malzemesi olarak. Zeminlerin İnşaat Mühendisliğinde Kullanımı

İNM Ders 2.2 YER HAREKETİ PARAMETRELERİNİN HESAPLANMASI. Yrd. Doç. Dr. Pelin ÖZENER İnşaat Mühendisliği Bölümü Geoteknik Anabilim Dalı

Bir esnek üstyapı projesi hazırlanırken değerlendirilmesi gereken faktörler: - Trafik hacmi, - Dingil yükü, - Dingil yüklerinin tekrarlanma sayısı -

İNM 305 ZEMİN MEKANİĞİ

SIVILAŞMA POTANSİYELİNİN BELİRLENMESİNDE BASİTLEŞTİRİLMİŞ YAKLAŞIMLA YAPI ETKİSİ ANALİZİ

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

Yrd.Doç.Dr Muhammet Vefa AKPINAR, PhD, P.E.

(z) = Zemin kütlesinden oluşan dinamik aktif basıncın derinliğe göre değişim fonksiyonu p pd

TEMEL İNŞAATI ZEMİN İNCELEMESİ

YAPAN: ESKISEHIR G TIPI LOJMAN TARİH: REVİZYON: Hakan Şahin - ideyapi Bilgisayar Destekli Tasarım

Prof. Dr. Osman SİVRİKAYA Zemin Mekaniği I Ders Notu

Transkript:

Zemin Mekaniği ve Temel Mühendisliği Onbeşinci Ulusal Kongresi 16-17 Ekim 2014, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara YUMUŞAK ZEMİN ÜZERİNDE YER ALAN KÖPRÜ YAKLAŞIM DOLGULARI OTURMALARININ KAZIKLAR İLE AZALTILMASI MITIGATION OF BRIDGE APPROACH EMBANKMENT SETTLEMENTS ON SOFT SOILS Özgen KÖKTEN 1 Sami Oğuzhan AKBAŞ 2 ABSTRACT For transportation routes on soft soils, occurrence of significant differential settlements between approach embankments and piled superstructures frequently results in the reduction of the comfort of the vehicle ride and even occasionally in bridge distress. Along with the usual methods of ground improvement and utilization of a concrete cushion slab, the use of settlement-reduction piles has recently been increasingly popular in practice for the mitigation of this problem. Within this context, this study focuses on the estimation of the effectiveness of settlement-reduction piles for the mitigation of differential settlements between approach embankments and piled bridge piers through the analytical evaluation of a case history. The results are presented in the form of design recommendations. Keywords: Approach embankments, differential settlements, consolidation settlements, settlement-reduction piles. ÖZET Yumuşak zeminlerin geçildiği güzergâhlarda, yaklaşım dolguları ve genellikle kazıklı olarak projelendirilen köprü kenar ayakları arasında ortaya çıkabilen ciddi boyuttaki farklı oturmalar sürüş kalitesini olumsuz etkilemekte ve bazı durumlarda köprü üst yapısında onarım veya yenileme ihtiyacı doğurabilen hasarlara yol açabilmektedir. Söz konusu problemin dolgu temel zemininin iyileştirilmesi veya betonarme plakların kullanılması gibi klasik yöntemler haricinde oturma azaltıcı kazıklar vasıtası ile çözümü uygulamada yaygınlaşmaktadır. Bu çalışmada, oturma azaltıcı kazıkların köprü yaklaşım dolgularının geoteknik tasarımında kullanımının etkinliği bir vaka analizi çerçevesinde analitik olarak değerlendirilmiş ve sonuçlar tasarıma yönelik öneriler şeklinde sunulmuştur. Anahtar Kelimeler: Yaklaşım dolguları, farklı oturmalar, konsolidasyon oturması, oturma azaltıcı kazıklar 1 İnşaat Yük. Müh., Temelsu Uluslararası Mühendislik Hizmetleri A.Ş., ozgen.kokten@temelsu.com.tr 2 Doç. Dr., Gazi Üniversitesi, soakbas@gazi.edu.tr

1. GİRİŞ Köprülerin ulaşıma uzun süreler hizmet verebilmesinde, köprü ayaklarının rölatif oturmalarının ve dönmelerinin, açıklık miktarı ve mesnetlenme koşullarına bağlı olarak ön görülen sınırlar içinde kalması önemli etkenlerin başında gelmektedir. Bu nedenle genel yaklaşım, köprü ayak temellerinin yüzeysel veya derin temeller ile sağlam zeminler üzerinde tasarlanarak, toplam oturmaların proje kriterlerine uygun olarak azaltılması ve sınırlandırılmasıdır (Briaud vd.,1997). Ancak, yol güzergâhının fiziki ve kamusal sınır şartları nedeni ile değiştirilemediği bazı hallerde, köprü kenar ayakları ve yaklaşım dolgularının yumuşak zeminler üzerinde projelendirilmesi gerekmektedir. Yumuşak zeminler üzerinde yer alan yaklaşım dolguları ile söz konusu koşullarda genellikle kazıklar üzerinde imal edilen köprü kenar ayakları arasında, kalıcı ve hareketli trafik yüklerinin tesiri altında önemli miktarda farklı oturmaların ortaya çıkması kaçınılmaz hale gelebilmektedir. Bu da sürüş kalitesinin düşmesine, yol üst yapısında hasarlar oluşmasına, köprü bakım masraflarının artmasına ve köprü hizmet süresinin olumsuz olarak etkilenmesine yol açmaktadır (Stark vd.,1995). Yaklaşım dolguları temel zemini oturmalarının engellenmesinde, dolgu temel zemininin ön yükleme gibi uygun yöntemlerle iyileştirilmesi ve betonarme köprü yaklaşım plaklarının kullanılması yaygın olarak seçilen yöntemleri teşkil etmektedir. Söz konusu yöntemler ile birlikte dolgu temel zeminlerinde oturmaları azaltıcı kazıkların teşkil edilmesi de son dönemde artan sıklıkla uygulanan başka bir alternatifi oluşturmaktadır. Yukarıda özetlenen noktalardan hareket ile bu çalışmada yumuşak kil zemin üzerine oturan bir köprü kenar ayağı ve yaklaşım dolgusu taban zemini için, dolgu temel zeminlerinde oturmaları azaltıcı kazıkların kullanılmasının farklı oturmalar üzerindeki etkinliği üç boyutlu sonlu elemanlar analizleri vasıtası ile incelenmiştir. Bu maksatla, İngiltere de Tees Nehri üzerinde 1981 yılında inşa edilmiş olan ve farklı oturmalar sebebi ile hasar görmüş bulunan Surtees Köprüsü bir vaka analizi olarak ele alınmıştır. Söz konusu köprünün seçilmesindeki ana sebep köprüde meydana gelen performans eksikliği sebebinin belirlenmesi amacı ile sahanın geoteknik açıdan son derece detaylı biçimde incelenmiş olmasıdır (Jones vd., 2008). Mevcut çalışmada, seçilen geoteknik parametrelerin uygun olarak seçilip seçilmediği ve bununla bağlantılı olarak kullanılan sonlu eleman analizlerinin yapı-zemin etkileşimini ne derece doğru biçimde benzeştirdiği ancak saha ölçümleri ve analitik çözümden elde edilen sonuçların karşılaştırılması yolu ile belirlenebileceğinden, uygun bir vaka analizinin seçilmesinin büyük önem taşıdığı açıktır. Analizlerde özellikle iki önemli tasarım parametresi olan kazık boyu ve bu boyun köprü ayağına olan mesafe ile değişimi üzerinde durulmuş olup, elde edilen sonuçların tasarımda kullanılabilecek öneriler şeklinde sunulması hedeflenmiştir. 2. VAKA ANALİZİNE DAİR BİLGİLER Tees Nehri üzerinde bulunan ve A66 otoyolunun bir parçası olan dört ayaklı ve 125 m toplam açıklığa sahip Surtees Köprüsü nün inşaatı 1980-1982 yılları arasında gerçekleştirilmiş, fakat batı yaklaşım dolgusu, ön yükleme de uygulanarak köprü inşaatından iki yıl önce tamamlanmıştır. 1982 de gerçekleştirilen ilk incelemeden itibaren,

köprüde beklenenin üstünde zemin deformasyonlarından bahsedildiği bilinmekle birlikte, 1992 yılında, köprü ile eş zamanlı inşa edilen doğu yaklaşım dolgusundaki deformasyonların yeni bir zemin araştırması gerçekleştirilmesine karar verilmesine sebep olacak seviyeye yükseldiği anlaşılmaktadır (Jones vd., 2008). Köprünün, hasarın yoğunlaştığı doğu yönündeki ayağı üç sırada toplam 51 adet Herkules 800 tipi çakma kazık üzerinde yer almakta olup, üç sıranın ikisindeki kazıklar eğimli (1Y:3D) olarak inşa edilmiştir. Kazıklar 30 m ve 33 m uzunlukta ve ana kayaya soketlidir. 2005 yılında yapılan bir gözlem çalışmasında, söz konusu deformasyonların yaya yolu ile köprü arasında 0.2 m yükseklikte bir basamak meydana getirdiği, en doğuda yer alan mesnetin yaklaşık 100-150 mm yanal deplasmana uğradığı ve yol yüzeyinde, defalarca tekrar asfaltlama gerçekleştirildiği halde çekme çatlaklarının artan sıklıkla gözlendiği bildirilmiştir. Bu durum, yumuşak zemin üzerine oturan yaklaşım dolgularında kenar ayak kazıklarına, taban zemininde iki boyutta oluşan düşey oturmaların yanında yanal itkilerin ve deplasmanların etkidiğini göstermektedir. Ancak bu çalışmada, yumuşak taban zemininde eski ve yeni çalışmalarda elde edilen verilerin tek boyutlu konsolidasyona ait olması ve çoğunlukla düşey oturmaların izlenmiş olması nedeni ile yalnızca düşey oturmalar irdelenmiştir. 1973 yılından itibaren Surtees Köprüsü sahasında, toplam 49 sondaj gerçekleştirilirken, CPT ve SPT saha deneylerinin uygulandığı, en az altı farklı zemin araştırma çalışması yapıldığı kayıtlıdır. Bunlardan iki adedi inşaat öncesi rutin araştırmalar olmakla birlikte, diğer dördü yaklaşım dolgusunda beklenmedik şekilde ortaya çıkan ve sürmekte olan oturmaların incelenmesine yönelik biçimde planlanmıştır. Saha, genel itibariye, buzul devri sonrası erozyonu ile Devensian dönemi buzul çökelleri içerisinde oluşan bir vadiyi dolduran alüvyal tabakalardan - kahverengi ve gri alüvyondanmeydana gelmektedir. Buzul çökelleri orta ve çok sıkı kum çakıl tabaksından oluşmaktadır. Alivyon tabakaları genel olarak yumuşak ve orta katı kıvamda bulunan siltli kumlu kilden müteşekkildir. Hemen hemen tüm sahada ana kaya olan Sherwood kumtaşına 22 m derinlikte rastlanılmaktadır. Kaya tabakası çok zayıf ve orta dayanımlıdır. Her iki yaklaşım dolgusu altında da, demiryolu inşaat atığını da içeren dolgu tabakaları bulunmaktadır. Bu araştırmalar sonucu ortaya çıkarılan zemin profili Şekil 1 de gösterilmektedir.

Şekil 1. Ortaya çıkarılan zemin profili (Jones vd., 2008 den değiştirilerek) On adet sondaja dayalı inşaat öncesi zemin mekaniği raporu (Soil Mechanics, 1976), doğu ve batı yaklaşım dolguları altında, sırası ile yaklaşık 12 m ve 14 m kalınlıkta alüvyal kil tabakalarını işaret etmekte olup, tabaka kalınlıklarındaki bu önemli farkın batı yaklaşım dolgusunun köprü inşaatından önce imal edilmesini açıkladığı düşünülebilir. Sahada doğu yaklaşım dolgusu deformasyonlarına yol açan en önemli sıkışabilir tabaka olan gri alüvyon tabakasına ait inşaat öncesi (iki konsolidasyon deneyi) ve sonrası (51 konsolidasyon deneyi) zemin etütleri sonucu elde edilen konsolidasyon parametreleri Çizelge 1 de karşılaştırmalı olarak gösterilmektedir. Çizelge 1. Konsolidasyon parametreleri İnşaat Öncesi Data Tüm Data Ortalama Ortalama Medyan m v (m 2 /MN) 0.08 0.22 0.22 c v (m 2 /yıl) 10.90 12.31 2.74 C c 0.22 0.29 0.26 C r 0.03 0.04 0.03 Burada dikkat edilmesi gereken bir husus, herhangi bir geoteknik parametre için ortalama ve medyan değerleri arasındaki önemli derecedeki farkın, simetriklikten uzak bir veri setini temsil ettiği ve bu durumda tasarım parametresi seçiminde medyanın daha doğru bir tercih olacağıdır. Çizelge 1 de hacimsel sıkışma katsayısı (m v ) değerlerinde açıkça görülen büyük farklılığın, inşaat öncesi laboratuar serisinde kullanılan gerilme artışı değerinin, hafifçe ön konsolide olan gri alüvyal kilin ön konsolidasyon basıncını aşmayacak biçimde seçilmesi kaynaklı olduğu anlaşılmaktadır (Jones vd., 2008). Sıkışma ve yeniden sıkışma indisleri, inşaat öncesi ve sonrası araştırmalarda benzer değerler almakla birlikte, konsolidasyon katsayısının (c v ) medyan değerinin, tasarımda kullanılan, fakat temsil yeteneği sınırlı ortalama değerin yaklaşık dörtte biri olduğu görülmektedir.

Yukarıda özetlenen hususlar göz önünde bulundurularak ve zemin tabakaları idealize edilerek gerçekleştirilen bir boyutlu konsolidasyon hesaplarında, inşaat öncesi ve sonrası (daha kalın kil tabakası, daha yüksek m v, daha düşük c v ) yapılan zemin etüt çalışmalarından elde edilen parametreler (Çizelge 1) kullanıldığında sırası ile 0.28 m ve 0.71 m konsolidasyon oturması değerleri ortaya çıkmaktadır. Ayrıca, oturmaların %95 inin yine sırası ile 1.5 ve 28 yıl gibi oldukça farklı iki zaman diliminde tamamlanacağı öngörülmektedir. Bu değerler, doğu yaklaşım dolgusunda beklenmeyen büyüklükte ve süre boyunca gözlenen oturmaları ve deformasyon kaynaklı hasarları büyük oranda açıklamaktadır. 3. MODELLEME VE PARAMETRİK ÇALIŞMA Surtees Köprüsü doğu yaklaşım dolgusu ve kazık ayağı, mevcut bilgiler dahilinde sonlu elemanlar yöntemi ile modellenerek, öncelikle mevcut halde gözlenmiş olan davranış, ardından da yukarıda belirtilmiş olan hasara yol açan deformasyonların oturma azaltıcı kazıklar vasıtası ile kabul edilebilir seviyelere çekilebilmesi için uygun tasarım parametreleri irdelenmiştir. Midas GTS 3D programı kullanılarak yapılan sonlu elemanlar analizlerinde, kenar ayak ve yaklaşım dolgusu temel zeminine ait parametreler, köprünün yapımı öncesinde ve sonrasında rehabilitasyonu kapsamında gerçekleştirilen sondaja dayalı saha araştırmalarından elde edilen veriler kullanılarak belirlenmiş olup, bu parametreler Çizelge 2 de özetlenmektedir. Sonlu elemanlar analizlerinde kil, çökel ve dolgu tabakaları için, konsolidasyon deneyi kullanılarak elde edilen hacimsel sıkışma modülü değerleri esas alınmış, elastisite teorisi kullanılarak deney sonucu elde edilen rijitlik modülüne karşılık gelen elastisite modülü ve Poisson Oranı değerleri hesaplanmıştır. Kil tabakası için Poisson Oranı ν, sıfır olarak kabül edilmiştir. Bu durum, rijitlik modülü ve elastisite modülü arasındaki bağıntının özel bir hali olup, bu durumda zemin elastisite modülü, zemin rijitlik modülüne eşit olmaktadır (Poulos ve Mayne, 1999). Böylelikle tek boyutlu konsolidasyon teorisi kullanılarak hesaplanan kil tabakası oturmaları ile sonlu elemanlar analizlerinden elde edilen kil tabakası oturmaları karşılaştırılabilmiştir. Sonlu elamanlar analizlerinin yapıldığı program kapsamında zemin, Mohr Coulomb, Modifiye Mohr Coulomb, Von Misses, Cam Clay gibi elastoplastik ve / veya plastik malzeme modelleri ile modellenebilmektedir. Ancak bu çalışma kapsamında, yalnızca dolgu tabanında yer alan kil tabakasında oluşacak tek boyutlu düşey konsolidasyon oturmaları incelendiğinden, toplam oturmalar kapsamında plastik itkiler göz ardı edilerek zemin Doğrusal Elastik olarak modellenmiştir. Çizelge 2. Sonlu eleman analizi parametreleri Kil Çökel Kumtaşı Malzeme Tipi Doğrusal Elastik Doğrusal Elastik Doğrusal Elastik Elastisite Modülü(MPa) 4.5 9.0 100 Poisson Oranı 0 0.35 0.30 Doğal Birim Hacim Ağırlık, kn/m 3 18 20 22 Analizlerde, köprü kenar ayak ve yaklaşım dolgusu temel zemini basitleştirilerek, yüzeyden itibaren 15 m kalınlıkta alüvyal yumuşak kil tabakası, bu tabakanın altında buzul

kaynaklı 3 m kalınlıkta çakıllı kum ve en altta ise ayrışmış kumtaşı tabakaları ile idealize edilmiştir. Yapılan sonlu eleman analizlerinde, mevcut kazıklı köprü kenar ayağı, 51 adet Herkules 800 tipi kazık göz önünde bulundurularak modellenmiştir. Köprünün mevcut hali için gerçekleştirilen analizler aşamalı olarak Midas GTS 3D sonlu elemanlar programı kullanılarak modellenmiştir. Mevcut kenar ayak temelinde yer alan kazıklar, kazık elemanları olarak modele dahil edilmiştir. Nihai model aşamasında dolgu yüklemesi nedeni ile kenar ayak temel zemini ve yaklaşım dolgusu zemininde oluşan deplasmanlar hesaplanarak karşılaştırılmıştır. Hazırlanan sonlu elemanlar modeli aşamaları ile birlikte aşağıda Şekil 2 de sunulmuştur. Şekil 2. Sonlu elemanlar modeli aşamaları Mevcut durum için sonlu elemanlar analizleri sonuçlarına göre, yaklaşım dolgusu temel zemininde hesaplanan maksimum oturma miktarı olan 0.74 m, Jones vd. (2008) de sunulan 0.71 m konsolidasyon oturması ile önemli ölçüde uyum içerisindedir. Analiz sonuçlarına göre, kenar ayak temelinde yer alan ana kaya tabakasına soketli kazıklar kenar ayak temel zemini oturmalarını sınırlamaktadır. Ancak, dolgu yüklemesi nedeni ile yumuşak kil tabakasında oluşan önemli büyüklükteki oturmalar nedeni ile kazıklar ciddi yanal yüklere de maruz kalmaktadır. Bu nedenle, kazıklı köprü kenar ayağı ile doğu yaklaşım dolgusu arasında belirlenen yaklaşık 35 cm mertebesindeki farklı oturma, gözlenen hasarları da açıklayıcı niteliktedir. Sonuçlar, hazırlanan sonlu eleman modelinin köprü-dolgu-zemin etkileşimini yeterince başarılı biçimde temsil ettiğini göstermektedir. Analizlerin ikinci kısmında, güvenilir sonuçlara ulaşılmasını sağladığı ispatlanan sonlu eleman modeli kullanılarak, Surtees Köprüsü doğu yaklaşım dolgusu ile kazıklı köprü kenar ayağı arasında ortaya çıkan farklı deformasyonların, oturma azaltıcı (basp) kazıklar yardımı ile kabul edilebilir seviyelere indirilmesi hususu parametrik olarak irdelenmiştir. Söz konusu kazıkların tasarımında Shen vd. (2007) tarafından önerilen kolon yaklaşımı yöntemi kullanılmıştır. Söz konusu yöntemde, köprü ayağından itibaren yaklaşım dolgusu boyunca kazık yerleştirilmesi planlanan uzunluk, L a, sadece kazıksız haldeki dolgu farklı oturması miktarına bağlı olan ampirik formül ile belirlenmektedir Shen vd. (2007).

Sonlu elemanlar analizleri ile elde edilen farklı oturma miktarı yaklaşık 0.50 m olarak kabul edilerek, oturma azaltıcı kazıkların (basp) yaklaşım dolgusunda, kenar ayaktan itibaren 14 m boyunca oluşturulması gerektiği belirlenmiştir. Ardından basp kazıklarının kare paternde yerleştirilmesi ve kenar ayak temelinde kullanılan 0.50 m çapındaki Herkules 800 tipi kazıkların burada da kullanılacağı kabulü ile, birim hücre yaklaşımı kullanılarak merkezden merkeze 1.5 m kazık aralığına uygun basp kazık plakası kalınlığı, Shen vd. (2007) tarafından sunulan abaklar yardımı ile 0.50 m olarak tasarlanmıştır. Kazık başlık plakasının kalınlığının belirlenmesinde basp kazıklarını yüzen ya da ana kayaya soketli olması ve dolgu yüksekliği belirleyici rol oynamaktadır. Oturma azaltıcı kazıkların (basp) yaklaşım dolgusunda, kenar ayaktan itibaren L a = 14 m boyunca oluşturulması gerektiğinin hesaplanmasının ardından, oluşturulan sonlu elemanlar modellerinde dolgunun boyuna yöndeki uzunluğu başlık plakası uzunluğu L a ile aynı olacak şekilde model revize edilmiştir. Bu durumda başlangıç analizlerinde elde edilen basp kazıksız durumdaki yaklaşım dolgusu düşey oturması yaklaşık 0.70 m değerinden 0.50 m değerlerine inmektedir. Ortaya çıkan bu fark, dolguların üç boyutlu olarak modellenmesinde dolgunun uzun yöndeki boyutunun sınır şartlarından etkilenmeyecek mertebede seçilmesi gerektiğini göstermektedir. Farklı oturmaların yumuşak bir geçişle azaltılması ve ekonomik açıdan yarar sağlaması sebebi ile, köprü yaklaşım dolgularında oturma azaltımı amaçlı kullanılan kazıkların boyları genellikle köprü ayağından son kazık sırasına dek doğrusal biçimde azaltılmaktadır. Bu noktadan hareket ile, daha önce belirlenmiş olan temel tasarım parametrelerinin seçilmesinin ardından, her birinde merkezden merkeze 1.5 m aralıklı 231 adet basp kazığı yer alan, fakat kazık maksimum ve minimum boylarının değişken olduğu dört farklı tasarım için değerlendirilmiştir. Dört farklı tasarım için belirlenen maksimum ve minimum basp kazığı boyutları Çizelge 3 te özetlenmiştir. Farklı tasarımlar için oluşturulan sonlu elemanlar modeli ve düşey oturmaların kenar ayak ile yaklaşım dolgusu temel zemininde yer alan kil tabakası üzerindeki dağılımı ise Şekil 3 te gösterilmektedir. a) Mevut kenar ayak b) Basp kazıklı-1

c) Basp kazıklı-2 d) Basp kazıklı-3 e) Basp kazıklı-4 Şekil 3. Sonlu elemanlar modeli ve düşey oturmaların dağılımı Çizelge 3. Parametrik analiz için seçilen maksimum ve minimum basp kazığı boyları Tasarım L min L max (m) (m) Basp Kazıklı-1 2 12 Basp Kazıklı-2 6 16 Basp Kazıklı-3 12 16 Basp Kazıklı-4 20 20 Farklı tasarım tipleri için yapılan sonlu elemanlar analizlerinin sonuçlarına göre, elde edilen kenar ayak ve yaklaşım dolgusu oturmaları ile farklı oturmalar Çizelge 4 te özetlenmiştir.

Tasarım Çizelge 4.Analiz sonuçları L min L max S v-ayak S v-dolgu (m) (m) (mm) (mm) S v-diff (mm) S v-dolgu /S v-ayak Mevcut Kazıklı Kenar Ayak - - 402 740 338 3.86 Basp Kazıklı-1 2 12 102 277 175 2.72 Basp Kazıklı-2 6 16 91 211 120 2.32 Basp Kazıklı-3 12 16 78 156 78 2.00 Basp Kazıklı-4 20 20 51 62 11 1.22 Analiz sonuçlarına göre hazırlanan tablodan görülebileceği üzere, mevcut geoteknik koşullar altında, kabul edilebilir farklı oturmalar (WSDOT, 2013), ancak tüm kazıkların 20.0 m boyda imal edildiği dördüncü yerleşimde elde edilebilmektedir. 4. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Bu çalışmada yumuşak kil zemin üzerine oturan bir köprü kenar ayağı ve yaklaşım dolgusu taban zemini için, dolgu temel zeminlerinde oturmaları azaltıcı kazıkların teşkil edilmesinin farklı oturmalar üzerindeki etkinliği üç boyutlu sonlu elemanlar analizleri ile yapılan parametrik çalışma ile incelenmiştir. Yaklaşım dolgusu oturma azaltıcı kazıklarının tasarlanmasında kazıkların temel zemini özellikleri göz önüne alınarak yüzen ya da ana kayaya soketli uç kazığı olarak tasarlanmasının seçimi başlık plakasının kalınlığının belirlenmesinde ve oturmaların doğru olarak sınırlandırılmasında etkin rol oynamaktadır. Basp kazıklarının başlık plakalarının tasarımında, geosentetik donatılar da kullanılabileceği gibi bu bildiride kabul edildiği üzere betonarme plaklarda kullanılabilmektedir. Analiz sonuçlarına göre, bu bildiriye vaka analizi olarak esas teşkil eden Surtees Köprüsü doğu tarafı kenar ayağı için yapılan öncül nümerik analizlerle elde edilen ve yaklaşım dolgusunda yerinde ölçülen yaklaşık 0.7 m mertebelerindeki düşey deplasmanın oldukça uyumlu olduğu anlaşılmaktadır. Sonlu elemanlar analizi sonuçları, tamamı yüzen kazık tipindeki oturma azaltıcı kazıklarının boyunun sabit olarak 20 m uygulanması durumunda yaklaşım dolgusu oturmaları ve kenar ayak oturmaları arasındaki farkın kabul edilebilir sınırlar içerisine girdiğini göstermektedir. Seçilen vaka analizine uygun geoteknik parametreler çerçevesinde, Shen vd. (2007) tarafından önerilen tasarım basamakları kullanılarak belirlenen değişken boydaki kazıkların deformasyonları yeterince düşük seviyelere indiremediği anlaşılmıştır. Söz konusu tasarım basamaklarının, yapılacak çalışmalar ile basp kazıklarını bir kısmının ya da tamamının ana kayaya soketli olması durumunda ne ölçüde geçerli olduğu araştırılması gereken bir konudur. Burada not edilmesi gereken bir husus, Shen vd. (2007) yönteminin spesifik olarak yüzen ya da kayaya soketli kazıklar için geliştirilmemiş olduğudur.

KAYNAKLAR American Association of Highway and Transportation, AASHTO (2007), Standart Specifications for Highway Bridges. Briaud, J.L., James, R.W., Hoffman, S.B. (1997), Settlement of Bridge Approaches (The Bump at the End of the Bridge), NCHRP Synthesis of Highway Practice 234, Transportation Research Board, Washington, DC. Jones, C.A., Stewart, D.I., Danilewicz, C.J. (2008), Bridge Distress Caused By Approach Embankment Settlement, Proceedings of the Institution of Civil Engineers Geotechnical Engineering 161, Issue GE2, 63-74. Soil Mechanics, (1976). Site Investigation T.R. A66 Stockton Thornaby By-pass. Soil Mechanics, Bracknell, Report, No. 6627. Stark, T.D., Olson, S.M., Long, J.H. (1995), Differential Movement at the Embankment/Structure Interface: Mitigation and Rehabilitation, Report No. IAB-H1, FY 93, Illinois Department of Transportation, Springfield. Shen, S.L., Hong, Z.S., Xu,Y.S. (2007), Reducing Differential Settlements of Approach Embankments, Proceedings of the Institution of Civil Engineers Geotechnical Engineering 160, Issue GE2, 215-226. Wahls, H.E. (1990), Design and Construction of Bridge Approaches, NCHRP Synthesis of Highway Practice 159. Transportation Research Board, Washington, DC. Washington State Department of Transportation, WSDOT (2013), Geotechnical Design Manual, M 46-03.09. U.S. Department of Transportation, FHWA (1985), Tolerable Movement Criteria For Highway Bridges, Report No: FHWA/RD-85/107. U.S. Department of Transportation, FHWA (2010), Drilled Shafts: Construction Procedures and LRFD Design Methods, Publication No. FHWA-NHI-10-016.