zemin rrnerarui6i ve GEore xruix ruuhenoisrit6i DERNEci I l) onru -. -/ u!,5 ZEMIN MEKANIGI VE TEMEL MUHENDISLIGI 15. ULUSALKOI\GRESI t6-17 EKINI2014 ODTU, Kiiltiir ve Kongre Merkezi ANKARA
Zemin Mekaniği ve Temel Mühendisliği Onbeşinci Ulusal Kongresi 16-17 Ekim 2014, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara MERCAN FORMASYONUNDAKİ KAZIKLI TEMEL SİSTEMİNİN TASARIMI, İNŞAATI VE PERFORMANSI DESIGN, CONSTRUCTION AND PERFORMANCE OF PILE FOUNDATION SYSTEM IN CORAL Rasin DÜZCEER 1 Alp GÖKALP 2 Şenol ADATEPE 3 ABSTRACT This paper presents the design, construction and performance of large diameter bored piles constructed for the foundations of Lamar Towers in Jeddah, Saudi Arabia. The Lamar Towers consists of two towers of 74 and 68 floors. 74 story-tower which will soar 310 m is claimed to be the highest skyscraper in Jeddah when completed. A total of 364 no of 1500 mm diameter and 50 m deep cast in situ bored piles were implemented for the foundations of Towers. The subsoil consists of coralline limestone of varying strength, as well as silty sand derived from this formation. The coralline limestone has largely preserved the unique skeletal structure of coral reef and is therefore very erratic. Coralline sand at the project site introduced challenges to the design of piles due to its highly variable nature and engineering characteristics. Two preliminary and six working pile load tests with Osterberg Cell method were carried out to verify pile design. Keywords : Grouted Pile, Cavity Grouting, Osterberg Cell, Coral ÖZET Bu bildiride, Suudi Arabistan'ın Cidde şehrinde inşaatı halen devam etmekte olan Lamar Kuleleri projesi kapsamında imal edilen geniş çaplı fore kazıkların tasarımı, inşaatı ve performansı sunulmaktadır. Kızıldeniz sahiline, yaklaşık 50 metre uzaklıktaki Lamar Kuleleri projesi kapsamında 74 ve 68 katlı iki kule, ticaret merkezi, rezidans, ofis ve alışveriş merkezi yer almakta olup, 74 katlı kule inşaatı tamamlandığında 310 metreye ulaşan yüksekliği ile Cidde nin en yüksek binası olacaktır. Kule temellerinde 1500 mm çapında ve 50 m derinliğinde 364 adet yerinde dökme fore kazık imal edilmiştir. Zemin, değişen sertlik ve dayanımdaki mercanlı kireçtaşı ve mercanın ayrışmasından meydana gelen siltli kum tabakalarından oluşmaktadır. Mercanlı kireçtaşı oluşumu, mercan resiflerinin tipik boşluklu yapısını büyük ölçüde koruduğu için 1 Dr. İnş.Yük.Müh., KASKTAŞ, rasin@kasktas.com.tr 2 İnş. Yük. Müh., KASKTAŞ, alp@kasktas.com.tr 3 İnş. Yük.Müh., KASKTAŞ, adatepe@kasktas.com.tr
çok düzensiz ve belirsiz bir yapı sergilemektedir. Proje sahasında gözlemlenen mercanlı kum, son derece değişken yapısı ve belirsiz mühendislik özellikleri açısından kazık tasarımında pek çok zorluğu da beraberinde getirmiştir. Kazık tasarımını doğrulamak için Osterberg Cell yöntemi ile iki adet ön yükleme ve altı adet çalışan kazık yükleme testi yapılmıştır. Anahtar Kelimeler : Enjeksiyonlu Kazık, Boşluk Enjeksiyonu, Osterberg Deneyi, Mercan Formasyonu 1. GİRİŞ Suudi Arabistan ın Cidde şehrinde inşaatı devam etmekte olan Lamar Kuleleri, çok amaçlı kullanım için tasarlanmış; otopark amaçlı 3 bodrum kat ile birlikte 74 kat (310m) ve 68 katlı (285m) iki kuleden oluşmaktadır. Podyum yapısı; 13 kattan (61.5m) oluşmakta ve iki kuleyi birleştirmektedir. Saha, batı Corniche yolu ve Kızıldeniz'e cephelidir Oturum alanı 28,500 m2 olan proje sahasında kazı derinliği 9 metre, kazı çevresi 780 m dir. Proje kapsamında iksa, susuzlaştırma ve temel işleri kapsamında 20.000 m2 betonarme diyafram duvar ve bulamaç hendeği; 7,000 m öngermeli ankraj; 64,000 m değişik çap ve derinlikte temel altı kazığı; boşluk enjeksiyonu; tıkaç enjeksiyonu; 225,000 m3 kazı ve susuzlaştırma işleri gerçekleştirilmiştir. Lamar Kuleleri görünümü Şekil 1 de verilmektedir. Şekil 1. Kulelerin Görünümü Proje kapsamındaki yapıların temelleri, zemin seviyesinden yaklaşık 9 m derinlikteki mercanlı kireçtaşı tabakasına oturmaktadır. Kazı çukurunu desteklemek ve su sızdırmazlığını sağlamak amacıyla çukur çevresinde 80 cm kalınlığında ankrajlı betonarme diyafram duvar imal edilmiştir. Geçirimsiz bir tabaka bulunmaması nedeniyle diyafram duvar, zeminde borulanma meydana gelmesini önlemek ve duvar stabiletesini sağlamak üzere optimum derinlik olan 18 m derinliğe kadar imal edilmiştir. Temel kazısı
sırasında kazı çukuruna tabandan gelecek su miktarını azaltmak için kazı çukuru tabanı altında enjeksiyon tıkacı oluşturulmuştur. Bu bildiri kapsamında kazık tasarımı ve imalatına ait detaylar sunulmakta olup, derin kazı, temel altı tıkaç enjeksiyonu ve susuzlaştırma işleri yer almamaktadır. 2. GENEL JEOLOJİ Suudi Arabistan kıyı sahanlığı sınırını belirleyen Kızıldeniz, mercan resifleri ile kaplıdır (Hagenaar 1982; Hagenaar ve Van den Berg, 1981). Resifler arasındaki deniz tabanı, gevşek-orta sıkı karbonat kumu, silt ve mercan tabakaları ile karışmış kilden oluşan denizel çökeller ile kaplıdır. Kıyı şeridi, iç kısımlarda yakın çevredeki dağların aşınmasından oluşan çakıl, kum ve siltten oluşmaktadır. Bu aşınmış malzemeler; çok heterojen bir karışım oluşturmak üzere resif birikintilerinin altında uzanmak, denizel çökel ve resif birikintileriyle karışmak için kıyı şeridi dışına uzanma eğilimindedirler. Mercanların kalkerli dış iskeletlerinin birikimi ile oluşan mercan resifleri, oyuklarla ve değişen sıkılıkla karakterize edilmektedir. Mercan resiflerinden türeyen kaya ve zemin oluşumları; nispeten sert ve sıkı mercanlı kireç tabakaları, mercan resiflerinden meydana gelen kum ve silt birikintileri ve bu gevşek birikintilerin yeniden çimentolaşmasıyla oluşan mercanlı kireçtaşı şeklinde bulunabilirler. Cidde de kıyı şeridi yakınlarında, belirli bir bölgede bu üç tipin karmaşık bir kombinasyonunu bulmak mümkündür. Mercanlı zemin oluşumları büyük ölçüde mercan resiflerinin benzersiz iskelet yapısı korunmuşlardır ve bu nedenle çok düzensizdirler. Aşırı heterojen yapıları alışılagelmiş yöntemlerle yapılan zemin araştırmalarını ve temel zemini olarak değerlendirmelerini son derece zor hale getirmektedir. 3. ZEMİN ÖZELLİKLERİ Zemin araştırmaları için, 45m ile 100m arasında değişen derinliklerde 25 adet sondaj yapılmış ve Presiyometre ile Cross Hole Sismik testler gerçekleştirilmiştir. Yumuşak mercan resifi oluşumuna rastlanan derinliklerde karotlu sondaj gerçekleştirilmiştir. Çok yumuşak mercan resifiyle veya mercanlı zemin istifleriyle karşılaşıldığında ve karot ile numune almanın mümkün olamadığı durumlarda numune alabilmek için Standart Penetrasyon Testi (SPT) yapılmıştır. Kalkerli kumun gevrek ve kırılgan yapısı, saha araştırmalarını güçleştirmekte ve hem zemin etüdünü hem de elde edilen verilerle gerçek zemin özellikleri arasında yapılan korelasyonu zorlaştırmıştır. Zemin profili aşağıda özetlenmektedir: Üst örtü Tabakası: Sahada yer alan üst zemin tabakası; rengi açık kahverengiden koyu griye değişen, çakıl-kırılmış taş ve midye kabukları parçalarıyla karışmış kum/siltli kumdan oluşmaktadır. zemin yüzeyinden itibaren 1.3 ila 3.5m arasında değişen derinliğe kadar bu tabakayla, karşılaşılmaktadır. Mercan çökelleriyle karışmış/tabakalanmış mercan resifleri: Mercan resifi tabakalarına farklı kalınlıklarda farklı derinliklerde rastlanmıştır. Midye kabukları içermekte olup, bazen farklı derinliklerde konglomeratik yapıya sahip olduğu gözlemiştir. Standart penetrasyon deneyinden elde edilen sonuçlara göre, zemin tabakalarının bağıl yoğunlukları yumuşak-çok yumuşak, mercan resifi tabakaları ise orta sıkı ve çok sıkı olduğunu göstermektedir.
Genelde, TCR değerleri çok yumuşak/ayrışmış ana kaya için 0 ila %100 arasında değişirken; RQD değerleri zayıf ile sağlam değeri ifade eden 0 ila %65 arasında değişmektedir. TCR ve RQD değerlerindeki bu tür değişiklikler, mercanlı birikintilerin başlıca özelliklerinden biri olarak farklı derinliklerde gözlemlenmektedir. Örselenmemiş mercan resifi numunelerinin basınç dayanımları oldukça fazla değişkenlik göstermektedir. Değerler, zayıf ve orta sağlam kaya değerini ifade eden 0.3 ila 36 MPa arasında değişmektedir. Bazı sondajlarda, farklı derinliklerde, mercanlı sedimanlarla dolmuş oyuk olduğu tahmin edilen ve kalınlıkları 0.5m ila 0.25m arasında değişen gevşek kum cepleri bulunmaktadır. Bu tür cepler, çözünme hareketleri ve mercan resiflerinin ayrışması nedeniyle oluşmaktadırlar. Mercan numunelerin boşluklu yapısı Şekil 2 de gösterilmektedir. SPT, RQD ve UCS (Serbest Basınç Dayanımı) ve Menard Modülünün (Em) derinlikle değişimleri Şekil 3, 4, ve 5 de verilmiştir. 4. YERALTI SUYU DURUMU Yer altı suyu tablası zemin yüzeyinden 3.30m derinlikte gözlemlenmiştir. Kulelerin ve podyumun bulunduğu bölgelerde saha permeabilite testleri yapılmıştır. Saha ölçüm sonuçlarından elde edilen permeabilite değerleri 3.5x 10-4 m/s to 8 x10-4 m/s arasında değişmektedir. Saha permeabilite test sonuçları, mercanlı kireçtaşının boşluklu yapısını ortaya koymaktadır. 5. DEPREMSELLİK Suudi Arabistan ın batı bölgesi orta dereceli aktif deprem bölgesi olarak tanımlanmaktadır. Ülkenin sismik bölgeleme haritasına göre maksimum yer ivmesi amax 0.10g ile 0.15g arasında yer almaktadır. Zeminin dinamik özelliklerini belirlemek üzere sahada cross hole sismik testleri yapılmıştır. Kayma dalgası hızları 120 m/s ile 370m/s arasında elde edilmiştir. Şekil 2. Mercanın Boşluklu Yapısı
SPT 0 50 100 150 200 0 20 40 DERİNLİK(m) 60 80 100 120 RQD RQD Şekil 3. RQD ve SPT Değerlerinin Derinlikle Değişimi (Kule 1 ve Kule 2) 0 Serbest Basınç Mukavemeti (MPa) 0 10 20 30 40 5 10 15 Derinlik (m) 20 25 30 35 40 45 Şekil 4. Serbest Basınç Dayanımının Derinlikle Değişimi
Derinlik (m) Em (MPa) 0 20 40 60 80 100 120 0 10 20 30 40 50 60 70 Şekil 5. Menard Modülünün Derinlikle Değişimi 6. MERCANIN MÜHENDİSLİK ÖZELLİKLERİ Kalkerli zeminler kazık tasarımı ve imalatı için en zorlu zemin türlerinden biri olarak bilinmektedir. Değişken ve karmaşık yapıları nedeniyle, mühendislik özellikleri açısından diğer zemin türleri gibi tanımlanamamaktadır. Mercan istifleri; yeraltı suyunda çözünmeye karşı hassasiyetleri ve gevrek yapıları nedeniyle genellikle zayıf temel malzemesi olarak nitelendirilirler. Gevrek karbonat daneleri basınç gerilmesi altında kırılarak konsolide oldukça, önemli mertebelerde oturmaya neden olurlar. Kalkerli kumların boşluk oranları 0.8 ila 1.4 arasında değişirken; karbonatlı olmayan kumlar için bu oran 0.4 ile 0.9 arasında değişmektedir. Her boyutta boşlukların oluşma eğilimi, kalkerli kumlarda karşılaşılan en büyük sorunlardan biridir. Bu tür zeminlerde özgül ağırlıklar, 2.75 ile 2.85 arasında değişmektedir. Sürtünme açısı genellikle 35 dereceden daha fazla, 50 dereceden daha büyük olabilir. Sürtünme açısı, artan çevresel basınç ile azalabilirken; yüzey sürtünme açısı, yüzey sertliği ile azalabilmektedir. 7. TEMEL TASARIMI Her iki kule planda üçgen şeklinde bir geometriye sahip olup, taban alanları 2200 m²ve 1800 m² dir. 74 katlı 1.Kule zemin seviyesinden 322m, 2. Kule ise 293m yüksekliğe ulaşmaktadır. Yapı temelleri zemin seviyesinden yaklaşık 9 m aşağıda yeralan mercanlı kireçtaşına oturmaktadır. Kazı çukuru çevresi boyunca 80 cm kalınlığında ankrajlı betonarme diyafram duvar imal edilmiştir. Saha genelinde geçirimsiz bir tabakaya rastlanmaması nedeniyle, diyafram duvar alt kotu zemin seviyesinden 18m derinlikte olacak şekilde projelendirilmiştir, Kazı öncesi yapılan pompaj deneylerinden elde edilen permeabilite katsayısının k=3x10-4 m/sn gibi yüksek geçirimliliğe işaret etmesi, boşluklu mercan tabakasında kazı ve inşaat aşamalarında geçirimsizliği sağlamak üzere kazı tabanında önlem alınmasını gerekli kılmıştır. Bu amaçla nihai kazı kotunun 4 m altında 6 m kalınlığında bir tıkaç enjeksiyonu oluşturulmuştur (Şekil 6).
-1.25 Y.S.S -3.50-3.50 ANKRAJ, L=15.00m -9.60 DIYAFRAM DUVAR (D=80cm) -13.25-18.25 ENJEKSIYON ÖRTÜSÜ Ø70-90-100mm PODYUM KAZIKLARI -19.25 Ø1500mm KULE KAZIKLARI Şekil 6. Temel Sistemi Kesit Görünüşü Cidde deki yüksek yapıların çoğu erratik zemin yapısı nedeniyle kazıklı temellere taşıtılmaktadır. Mercan formasyonun aşırı değişken özellikleri nedeniyle, tipik mühendislik parametreleriyle kazık tasarımı yapmak doğru bir yaklaşım olarak görülmemektedir. Kalkerli kumların doğal yapısının ve mühendislik özelliklerinin tanımlanması için çok sayıda araştırma yapılmasına rağmen, bu tür zeminde imal edilen fore kazıkların kapasite tayini oldukça spekülatiftir (Murf 1987; Akili, 2002). Geleneksel zemin etüt yöntemleri ile mercanın mühendislik özelliklerinin belirlenememesi, kazık tasarımının, sahaya özgü kazık yükleme testi yapılarak doğrulanmasını gerektirmiştir. Zeminde rastlanan oyuklar ve gevşek kum ceplerinin varlığı, kazıklarda taşıma kapasitesinin azalmasına ve kontrol edilemeyen oturmalara neden olduğu bilinmektedir. Bu nedenle her bir kazığın ucunun orta sıkı - sıkı ve daha da önemlisi boşluksuz bir zemine oturduğunun ve kazık çevresinin de boşluklardan arındırılmış olduğunu, gerekmesi durumunda çimento enjeksiyonu ile iyileştirilmesine karar verilmiştir. Ayrıca kazık aralarına boşluk enjeksiyonu yapılarak kazıkların çevresinde değişik derinlik ve ebatlardaki muhtemel boşluk ve gevşek zemin katmanlarının iyileştirilmesi hedeflenmiştir. Cidde deki yüksek yapıların temellerinde genel olarak fore kazık ve enjeksiyonlu fore kazık uygulanmaktadır. Diğer yandan, Lamar Kuleleri nin temel tasarımı sırasında Cidde de yüksek kapasiteli kazıklı temellerin kapasite tayiniyle ilgili bir deneyim bulunmamaktaydı. Cidde şehrinde benzer zemin koşullarında yazarların şirketi tarafından yapılmış ve iyi bir şekilde belgelendirilmiş kazık yükleme testi sonuçları Tablo 1 de özetlenmektedir.
Tablo 1. Cidde de mercanlı Kireçtaşında gerçekleştirilen kazık yükleme testi sonuçları Özet tablosu Proje Cidde Limanı Kontrol Kulesi (Candogan,1985) Hilton Otel ve Kompleksi (Savaskan and Gokalp,1998) Al Farsi Kuleleri (2004) Konum İslamik Port Corniche Road, Corniche Road, Kazık Tipi Fore Kazıkboşluk enjeksiyo nlu, Fore kazık- Çevre ve taban enjeksiyo nu Fore Kazık Kazık Çapı (m) Kazık Boyu (m) Tasarım Yükü (MN) Test Yükü (MN) Test Sayısı Maksimum Oturma (mm) 1.0 52 6.5 13 4 8 1.0 20 3.75 7.5 9 2.2 1.2 21.50 6.35 12.7 1 1.9 Jawharah Kulesi (2009) Corniche Road Fore Kazık 1.20 22 5.50 11 1 1.2 Kulelerden temellere aktarılacak 1,3 MPa mertebesindeki yüksek gerilmeleri boşluklu ve kırılgan mercan kireçtaşına ve mercanın ayrışmasından oluşan kumlu, siltli-kumlu formasyona güvenli bir şekilde aktarabilmesi için Kulelerin altında 1500 mm çapında, 50 m boyunda ve 15 MN basınç, 5 MN çekme yükünü emniyetle taşımak üzere yerinde dökme betonarme fore kazıklar projelendirilmiştir. Anılan kazık yükleri bu güne kadar Cidde de Mercan formasyonunda inşa edilen yapılardaki emniyetli kazık kapasitelerinin yaklaşık 2.5 katıdır. Kazık imalatına başlamadan önce tasarımın doğrulanması amacıyla kule lokasyonlarında imal edilen 2 adet test kazığı üzerinde Osterberg Yöntemi ile 30-45 MN test yüküne kadar ön yükleme deneyleri yapılmasına karar verilmiştir. Podyum kazıkları, tasarım yüküne bağlı olarak değişken uzunluk ve çaplarda seçilmiştir. Kule ve podyum kazıkları Tablo 2 de özetlenmektedir. Tablo 2. Kule ve podyum kazıkları Kazık Çapı (mm) Toplam Kazık Sayısı Kazık Boyu (m) Tasarım Yükü (Basınç) MN Tasarım Yükü (Çekme) MN 700 164 15 1.2 0.3 900 311 25 3 1.23 1000 716 35 5 2.24 1500 364 50 15 5 8. KAZIK TASARIMI Mercan resifi içeren zeminlerdeki kazık tasarımda kazık kapasitesinin genellikle sınırlayıcı çevre sürtünmesi ile kontrol edildiği, çakma kazıklar için 10 kpa mertebesinde düşük çevre sürtünmesi alınması genel olarak kabul gören bir uygulamadır. Bazı yazarlar karbonat miktarına ve mercanın çimentolaşma derecesine bağlı olarak sınırlayıcı çevre sürtünmesini 20-55 kpa arasında alınmasını önermektedir (Kolk, 2000). Mercan formasyonunda yapılan
fore kazıklar için çevre sürtünmesi değeri genellikle 100 kpa mertebesinde sabit bir değer seçilmektedir (Murff, 1987). Kazıklar, ortalama nihai çevre sürtünme değeri 150 kpa olarak tasarlanmıştır. Cidde mercan formasyonunda imal edilen kazıklarda yapılan yükleme deneylerinde 150 kpa dan daha büyük sürtünme kapasiteleri ölçülmesine rağmen (Candogan, 1988); nihai sürtünme kapasitesinin, mercanın uzun dönemde kırılgan yapısı nedeniyle 150 kpa ile sınırlandırılmasına karar verilmiştir. 9. ÖN YÜKLEME KAZIK DENEYİ SONUÇLARI Mercan resif içeren zeminlerde emniyetli kapasitesi 15000 KN mertebesindeki yüksek kapasiteli, kazıklar için tasarımın yapıldığı tarihe kadar Cidde de gerçekleştirilen herhangi bir örnek uygulama bulunmadığından, kazıkların kapasitelerini doğrulamak ve yük-oturma davranışlarını değerlendirmek için statik yükleme testleri gerçekleştirilmiştir. Hedeflenen deney yüklerinin büyüklüğü nedeniyle Osterberg-Cell (O-cell) test yöntemi seçilmiştir. Her iki kulenin temelleri altında, tasarlanan kazıklarla aynı çap ve boylarda kazıkların kullanıldığı ön yükleme testleri gerçekleştirilmiştir. O-cell yükleme sistemi kazık tabanından 25.85 metre yukarıda yer alan, 540 mm çapında iki adet kriko ve düşey yöndeki hareketi ölçmek için krikoların alt ve üst plakaları arasına yerleştirilen 4 adet doğrusal titreşen telli deplasman çeviriciden (LVDT) oluşmaktadır O-cell düzeneğinin üst ve alt kotlarında kazık sürtünme transferini değerlendirmek için gerinim ölçerler kullanılmıştır. O-cell düzeneğinin altında aynı kesitte çapraz olarak karşılıklı gelecek şekilde 7 kademe; üstünde ise 5 kademe titreşen telli gerinim ölçerler yerleştirilmiştir. 9.1 Kule 1 (TP 1) Kazığa maksimum çift yönlü yük olarak 15 MN uygulanmıştır. Maksimum yüklemede, O- cell düzeneğinin üstünde ve altındaki deplasmanlar, sırasıyla 1.0 mm ve 3.1 mm olarak kaydedilmiştir, (Şekil-7). Uygulanan yükten hesaplanan birim kesme verileri, O-cell ile betonun üst kısmı arasındaki ortalama birim yüzey sürtünmesini 113.5 kpa olarak göstermiştir. 9.1.1 Kazığa Etkiyen Eşdeğer Üst Yük Test kazığının davranışdan, çevre sürtünmesi ve uç taşıma kapasitesi toplamı 29.3 MN olarak hesaplanmıştır. 15 MN yüklemenin kazık başlığından uygulanması durumunda düzeltilmiş test verileri kazığın, 5.6 mm si elastik olmak üzere toplam 6.1mm oturabileceğini; 30 MN yüklemenin kazık başlığından uygulanması durumunda ise 10.4 mm si elastik olarak tahmin edilen toplam 11.9 mm lik bir oturma yapabileceğini göstermiştir. 9.1.2 Uç Kapasitesi ve Çevre Sürtünmesi Toplamı Düşey yönde uygulanan maksimum yük 15 MN dir. Bu yükleme kademesinde O-Cell tabanının aşağı yöndeki hareketi ortalama 3.1 mm olarak kaydedilmiştir. Yük dağılımının grafiksel ekstrapolasyonu, uygulanan yükün yukarıda belirtilen deplasman değerinde kazık ucuna aktarılmadığını göstermektedir. 9.1.3 Üst Kısım Çevre Sürtünmesi Üst kısımdaki çevre sürtünmesinde yukarı doğrultuda uygulanan maksimum net yük 14.27 MN dir
1.5 1.0 Deplasman (mm) 0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 O cell üst taban O cell alt taban 2.5 3.0 3.5 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 O cell Yükü (MN) Şekil 7. TP-1 için O-cell Yük-Deplasman Eğrisi 9.2 Kule 2 (TP2) Kazığa maksimum çift yönlü yük olarak 15 MN uygulanmıştır. Maksimum yüklemede, O- cell düzeneğinin üstünde ve altındaki deplasmanlar, sırasıyla 16.2 mm ve 1.0 mm olarak kaydedilmiştir, (Şekil-8). 9.2.1 Kazığa Etkiyen Eşdeğer Üst Yük Test kazığının davranışdan, çevre sürtünmesi ve uç taşıma kapasitesi toplamı 32.5 MN olarak hesaplanmıştır. 15 MN yüklemenin kazık başlığından uygulanması durumunda düzeltilmiş test verileri kazığın, 3.1 mm si elastik olmak üzere toplam 5.6mm oturabileceğini; 30 MN yüklemenin kazık başlığından uygulanması durumunda ise 5.8 mm si elastik olarak tahmin edilen toplam 13.4 mm lik bir oturma yapabileceğini göstermiştir. 9.2.2 Uç Kapasitesi ve Çevre Sürtünmesi Toplamı Düşey yönde uygulanan maksimum yük 15 MN dir. Bu yüklemede, O-Cell tabanının aşağı yöndeki hareketi ortalama 16.2 mm dir. Yük dağılımının grafiksel ekstrapolasyonu, uygulanan yükün yukarıda belirtilen deplasman değerinde kazık ucuna aktarılmadığını göstermektedir. 9.2.3 Üst Kısım Çevre Sürtünmesi Üst kısımdaki çevre sürtünmesinde yukarı doğrultuda uygulanan maksimum net yük 14.25 MN dir 5.0 0.0 O cell üst tabanı Deplasman (mm) 5.0 10.0 Downward O cell alt tabanı Base of O cell 15.0 20.0 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00 O cell Yükü (MN) Şekil 8. TP2 için O-cell Yük-Deplasman Eğrisi
10. SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ TP1 ve TP2 test kazıkları 15 MN çalışma yükünün iki katına test edilmişlerdir. 15 MN luk maksimum iki yönlü test yükünde nihai kayma direncine, ve nihai uç kapasitesine ulaşmak mümkün olmamıştır. Uygulanan test yükünde kazık ucuna önemli mertebede yük aktarılmadığı belirlenmiştir. Kazık çevre sürtünmesinin 15 MN luk çalışma yükünden fazlasını taşıyacak kapasitede olduğu görülmüştür. Bu nedenle, kazık uç kapasitesi hakkında herhangi bir yorum yapabilmek mümkün olmamaktadır. Mercan formasyonundaki yüksek kapasiteli kazık tasarımında, zeminin uzun vadeli taşıma kapasitesi ve oturması önem kazanmaktadır. Tek bir kazık veya kazık grubu altındaki zayıf ve boşluklu yapının kısmi göçmesi durumunda bu kazıklarda taşıma gücü kaybı mümkün olmaktadır. Bu nedenle, ön yükleme testlerinin sonuçlarına dayanarak gerek kazık çap ve boyunda bir azaltılmaya gerekse kazık kapasitesinde bir artışa gidilmemiştir. Nihai kazık tasarımında, kule kazıkları, temel altından itibaren 50 m derinlikte ve emniyetli kapasiteleri 15 MN olmak üzere başlangıçtaki değerlerini korumuştur. 11. KAZIK İMALATI VE KALİTE KONTROL Kule temellerinde, toplam 364 adet, 1500 mm çapında ve 50 metre boyunda fore kazık imal edilmiştir. Tüm kazıklarda çevre enjeksiyonu yapılmıştır. Her bir kazık altında kireçtaşında rastlanması muhtemel oyuklar ve boşluklar için kazık alt kotundan 8 m derinliğe kadar delgi yapılmış ve basınçlı enjeksiyon uygulanmıştır. Tasarlanan yapının önemi ve mercanın kendine özgü bol boşluklu, kırılgan ve homojen olmayan yapısı göz önünde bulundurularak oldukça sıkı bir kalite programı takip edilmiştir. Bu programa göre kazık imalatı sırasında 6 adet kule kazığı üzerinde Osterberg Yöntemi yükleme deneyleri yapılmış, ve ayrıca her bir kazık üzerinde, kazık kesitinde veya sürekliliğinde olumsuz bir durum olup olmadığını saptamak amacıyla, PIT ve sonic coring yöntemiyle kazık süreklilik deneyleri yapılmıştır. 11.1 Kazık Yükleme Testleri Kule temellerinin altında 6 adet kazık üzerinde O-cell metodu ile, proje yükünün 1.50 katında kanıtlama deneyleri yapılmıştır. Kule kazıkları üzerinde yapılan kanıtlama test sonuçları Tablo 5 de özetlenmiştir.. Tablo 5. Kule kazıkları kazık yükleme testleri özet tablosu Kazık No Kazık Çalışma Boyu (m) yükü (MN) Oturma (mm) Test Yükü (MN) Oturma (mm) A26 50.4 15.2 6.9 22.4 10.7 A114 50 15.2 7.4 22.4 11.1 A196 50 15.2 8.7 22.4 13.2 B65 51.6 15.2 9.1 22.4 13.8 B76 50.8 15.2 8.7 22.4 12.8 B156 50.7 15.2 8.3 22.4 12.7
12. SONUÇLAR Mercan kum ve kalkerli zeminlerde gerçekleştirilen kazık tasarım ve uygulamasına yönelik özel ve önemli bir vaka analizi sunulmuştur. Kazık tasarımını doğrulamak için Osterberg Cell yöntemi ile Cidde de ilk kez 30 MN yüke karşılık gelen 15 MN çift yönlü yük altında iki adet ön yükleme testi yapılmıştır. Yükleme testleri sonuçları, yüksek kapasiteli fore kazıkların Cidde ve benzer mercan formasyonuna sahip bölgelerde potansiyel problemlerin belirlenmesine yönelik gerekli zemin araştırmalarının yapılması, gerekli olması durumunda boşluk ve cidar enjeksiyonuyla zeminin iyileştirilmesi sağlanması kaydıyla ağır ve yüksek yapıların temellerinde güvenle uygulanabileceğini göstermiştir Kule inşaatları halen 35. kata ulaşmış olup, bu aşamada yapıda gözlenen oturmaların ihmal edilebilir mertebede olduğu kaydedilmiştir. Projede gerçekleştirilen imalatlar süresince kapsamlı kalite kontrol ve doğrulama test programı uygulanmıştır. Proje ve uygulama detayları verilen Lamar Kuleleri yüksek kapasiteli kazıkların tasarımı ve uygulaması mercan formasyonundaki gerçekleştirilen ilk uygulama olması nedeniyle önem arz etmektedir. KAYNAKLAR Akili, W. (2002) Pile Driving in Coral Deposits: A Case Study along the Red Sea. Deep Foundations 2002: pp. 604-618. Candogan A., 1988., Load Testing of the deep bored piles under the Jeddah port tower, Deep foundations on Bored and Auger piles, Van impe ed. Balkema, Rotterdam Fouad M. Ghazali, Elias Sotiropoulos, Osama A. Mansour,1988., Large-diameter bored and grouted piles in marine sediments of the Red Sea Canadian Geotechnical Journal, 1988, 25(4): 826-831, 10 Gokalp, A. & Savaskan, E., 1998: Bored Piles in Jeddah Coral Formation. Seventh International Conference & Exhibition on Piling and Deep Foundations, DFI, 15-17 June 1998, Vienn.a Harry J. Kolk 1999. Engineering for Calcareous Sediments: Proceedings of the Second International Conference on Engineering for Calcareous Sediments, Bahrain, 21-24 February 1999. Load Test Int. Inc. 2008, Report on drilled pile load testing (Osterberg Method). Unpublished Report no LTI 2565-1 and LTI 2565-2 Murff, J. (1987). Pile Capacity in Calcareous Sands: State if the Art. ASCE, Journal of Geotechnical Engineering., 113(5), 490 507. Geotechnical Properties, Behavior, and Performance of Calcareous Soils, 1982 ASTM, STP 777. Editors: K. R. Demars,Ronald C. Chaney.