Basitleştirilmiş kazıklı radye hesabı

Benzer belgeler
Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ KAZIKLI RADYE TEMELLERİN TASARIMI. DOKTORA TEZİ Y. Müh. Sebahat GÖK

TABAKALI ZEMİNLERDE KAZIKLI RADYE TEMELLERİN OPTİMUM TASARIMI (OPTIMUM DESIGN OF PILED RAFT FOUNDATIONS ON LAYERED SOILS)

EKSENEL YÜKLÜ TEKİL KAZIĞIN FARKLI YÖNTEMLERLE SAYISAL ANALİZİ

Yatak Katsayısı Yaklaşımı

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

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜZ YARIYILI

Ek-3-2: Örnek Tez 1. GİRİŞ

UÇ KAZIKLARIN DEPREM KUVVETLERİ ALTINDA DAVRANIŞI ÜZERİNE BİR MODEL ÇALIŞMASI A MODEL STUDY ON BAHAVIOUR OF POINT BEARING PILES UNDER EARTQUAKE FORCES

8. TOPRAK ZEMİNLERİN TAŞIMA GÜCÜ (BEARING CAPACITY OF SOILS)

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

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

ZEMİNDE GERİLMELER ve DAĞILIŞI

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

İNM 415 GEOTEKNİK MÜHENDİSLİĞİNDE SAYISAL ÇÖZÜMLEMELER

Yanal yüklü kazıkların teorik yöntemler ve Plaxis 3D programı ile analizi

9. TOPRAKTA GERİLME DAĞILIMI VE YANAL TOPRAK BASINCI

Kohezyonsuz zeminlerdeki sığ temellerin taşıma gücünün deformasyon odaklı değerlendirmesi

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

Hafta_3. INM 405 Temeller. Temel Türleri-Yüzeysel temeller. Yrd.Doç.Dr. İnan KESKİN.

INM 308 Zemin Mekaniği

Zeminlerin Sıkışması ve Konsolidasyon

Fatma GÜNAY YÜKSEK LİSANS TEZİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AĞUSTOS 2013 ANKARA

TEORİK VE AMPİRİK YAKLAŞIMLARLA ELDE EDİLEN KAZIK OTURMA DEĞERLERİNİN ARAZİ YÜKLEME DENEYİ SONUÇLARI İLE KIYASLANMASI

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

İNM 305 ZEMİN MEKANİĞİ

INM 305 Zemin Mekaniği

Hafta_3. INM 405 Temeller. Temel Türleri-Yüzeysel temeller. Doç.Dr. İnan KESKİN.

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

DARBELİ KIRMATAŞ KOLON (DKK) UYGULAMASI VE YÜKLEME DENEYLERİNE İLİŞKİN BİR VAKA ANALİZİ

Konsol Duvar Tasarımı

9. TOPRAKTA GERİLME DAĞILIMI VE YANAL TOPRAK BASINCI

INM 305 Zemin Mekaniği

DERS BİLGİLERİ DERİN TEMELLER CE CE 441: Temel Mühendisliği. Prof. Dr. M. Murat Monkul. Bursiyer Arş. Gör.

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

ELASTİK ZEMİNE OTURAN SÜREKLİ TEMELLERİN KUVVET YÖNTEMİ İLE ANALİZİ VE SAYISAL HESABI İÇİN GELİŞTİRİLEN BİLGİSAYAR PROGRAMI

YTÜ İnşaat Fakültesi Geoteknik Anabilim Dalı. Ders 5: İÇTEN DESTEKLİ KAZILAR. Prof.Dr. Mehmet BERİLGEN

FRP KAZIKLI RADYE TEMELLERİN DAVRANIŞININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

Eğik Kısa Kazıkların Yanal Yük Taşıma Kapasitelerinin Deneysel Olarak İrdelenmesi *

Beton Yol Kalınlık Tasarımı. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

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

RİSKLİ YAPILARIN TESPİT EDİLMESİNE İLİŞKİN ESASLAR. 5- Risk Tespit Uygulaması: Betonarme Bina

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

T.C. NİĞDE ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANA BİLİM DALI

33. Üçgen levha-düzlem gerilme örnek çözümleri

NUMERICAL ANALYSIS USING FINITE ELEMENT METHOD; example OF

p 2 p Üçgen levha eleman, düzlem şekil değiştirme durumu

Sığ temellerin tasarımı ve oturmaların hesabı. Prof Dr Gökhan Baykal

GEOTEKNİK VE SAYISAL MODELLEME

Üstyapı Tasarımını Etkileyen Faktörler. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

SIĞ RİJİT TABAKA MEVCUDİYETİNİN KOHEZYONSUZ ZEMİNLER ÜZERİNDEKİ YÜZEYSEL TEMELLERİN TAŞIMA KAPASİTESİNE ETKİSİ

Ders Kodu Ders Adı İngilizce Ders Adı TE PR KR AKTS Ders Kodu Ders Adı İngilizce Ders Adı TE PR KR AKTS

T.C. Adalet Bakanlığı Balıkesir/Kepsut Cezaevi inşaat sahasındaki presiyometre deney sonuçlarının incelenmesi

16.6 DEPREM ETKİSİ ALTINDAKİ ZEMİNLERDE SIVILAŞMA RİSKİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

ZEMİN TAŞIMA GÜCÜNÜN BELİRLENMESİ İÇİN BİR YAKLAŞIM

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

Kuma Oturan Yüzeysel Temellerde Temel Boyutunun Taşıma Kapasitesine Etkisi

YAPI MÜHENDİSLİĞİ BİLGİSAYAR UYGULAMALARI

Arch Dams. Prof. Dr. Recep YURTAL (Ç.Ü.) Translated from the slides of. by his kind courtesy. ercan kahya

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

KAYAYA SOKETLİ FORE BİR KAZIĞIN TAŞIMA GÜCÜ

A UNIFIED APPROACH IN GPS ACCURACY DETERMINATION STUDIES

ELASTİSİTE TEORİSİ I. Yrd. Doç Dr. Eray Arslan

YAPI ELEMANLARI DERS SUNUMLARI 5. HAFTA

Sedat SERT-Aşkın ÖZOCAK-Ertan BOL 1

Mukavemet. Betonarme Yapılar. İç Kuvvet Diyagramları. Dr. Haluk Sesigür İ.T.Ü. Mimarlık Fakültesi Yapı ve Deprem Mühendisliği

Geoteknik Mühendisliği

Makine Mühendisliği Bölümü Department of Mechanical Engineering MAK 303 MAKİNE TASARIMI I ME 303 MACHINE DESIGN I

NUMERICAL ANALYSES OF ANCHORED SHORING SYSTEMS

DEPREM ETKİSİ ALTINDA TEK KATLI ÇELİK YAPILARIN TEMEL SİSTEMİ İÇİN MODEL ÇALIŞMASI

SONSUZ DÜZENDEKİ YÜZER TAŞ KOLONLARDA KOMPOZİT MALZEME YAKLAŞIMI İLE OTURMA DAVRANIŞI

Kumlu şevlere oturan şerit temellerin analizi

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

ZEMİNLERİN KAYMA DİRENCİ

Yüz Tanımaya Dayalı Uygulamalar. (Özet)

BİR ASANSÖR KABİNİ SÜSPANSİYONU İÇİN DÜŞME ANALİZİ

TAŞIMA GÜCÜ. γn = 18 kn/m m YASD. G s = 3 c= 10 kn/m 2 φ= 32 o γd = 20 kn/m3. γn = 17 kn/m3. 1 m N k. 0.5 m. 0.5 m. W t YASD. φ= 28 o. G s = 2.

KUMLU ZEMİNLERE OTURAN KARE TEMELLER ALTINDA DÜŞEY GERİLME ANALİZİ

DERİN YUMUŞAK KİL ÜZERİNDE KÖPRÜ AYAĞI TEMELİ

ihmal edilmeyecektir.

BASİT YÖNTEMLERLE YANAL YÜKLENMİŞ TEKİL KAZIK VE KAZIK GRUPLARININ TASARLANMASI

DERİN (KAZIKLI) TEMELLERİN TASARIMI

5. KONSOLİDAS YON DENEYİ:

DÜŞÜK PLASTĐSĐTELĐ KĐLLERĐN ÖNKONSOLĐDASYON BASINCININ ÇEŞĐTLĐ YÖNTEMLERLE BELĐRLENMESĐ

ZEMİN GERİLMELERİNİN SAYISAL GERİLME ÇÖZÜMLEMESİ YÖNTEMİYLE TAHMİNİ PREDICTION WITH NUMERICAL STRESS ANALYSIS METHOD OF SOIL STRESSES

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

DERİN KAZILARDA YANAL YÜKE MARUZ İKSA SİSTEMLERİNİN PARAMETRİK ANALİZİ

YÜZEYSEL TEMEL GEOMETRİSİNİN ZEMİNLERDE OLUŞAN GERİLMELERE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

MODEL TAŞ KOLONLARIN SAYISAL ANALİZİ

Artan İnce Kum Oranının Silt Zeminin Sıkışabilirliğine ve Dayanımına Etkisi

ZEMİNLERDE GERİLME ARTIMININ K 0 KOŞULLARINA BAĞLI OLARAK İNCELENMESİ. Cafer KAYADELEN, M. Arslan TEKİNSOY, Mustafa LAMAN, M.

İÇİNDEKİLER. Sayfa ÖNSÖZ... II ÖZET... VIII SUMMARY...IX ŞEKİL LİSTESİ... X TABLO LİSTESİ...XIX SEMBOL LİSTESİ...XX

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

TEMEL İNŞAATI TAŞIMA GÜCÜ

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

Fotoğraf Albümü. Zeliha Kuyumcu. Mesnetlerinden Farklı Yer Hareketlerine Maruz Kablolu Köprülerin Stokastik Analizi

İNM 440 ŞEV STABİLİTESİ T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ DERSİN AMACI

Malzemelerin Mekanik Özellikleri

Sıvılaşma hangi ortamlarda gerçekleşir? Sıvılaşmaya etki eden faktörler nelerdir? Arazide tahkik; SPT, CPT, Vs çalışmaları

Transkript:

itüdergisi/d mühendislik Cilt:8, Sayı: 5, 149-156 Ekim 2009 Basitleştirilmiş kazıklı radye hesabı Özet Sebahat GÖK *, Ergün TOĞROL İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Geoteknik Mühendisliği Programı, 34469, Ayazağa, İstanbul Özet Birçok projede, taşıma gücü problemi sebebiyle değil oturma miktarları kabul edilebilir sınır değerleri aştığı için radye temelin altında oturmayı azaltıcı kazıklar kullanmak ekonomik bir gereklilik haline gelmiştir. Bu sistemlerin sık kullanılır olması, zamanla oturmayı azaltıcı kazıklar tanımlamasının kazıklı radye temel gibi daha geniş bir tanımlamaya dönüşmesine neden olmuştur. Klasik yöntemlerde, kazıklı temel hesabı, yapı yükünün tamamının kazıklar tarafından taşındığı kabulüne göre yapılmaktadır; fakat radyenin zemine temas ettiği durumda, yapı yükü radye ve kazık grubu arasında paylaşılarak zemine aktarılır. Kazıklı radye temel, radye (veya kazık başlığı) ve kazıklardan oluşan iki sistemin birleştirilmesi ile oluşmaktadır. Bu çalışmada önerilen hesap yönteminde, yapı yükünün, radye ve kazıklar tarafından paylaşılarak taşınacağı kabul edilmekte, farklı paylaşım oranlarına göre radyenin ve kazık grubunun oturmaları ayrı ayrı hesaplanmaktadır. Kazık grubunun oturma hesabında eşdeğer radye yönteminden yararlanılmaktadır. Kazık boyu, eşdeğer radye seviyesindeki gerilmenin jeolojik yükün % 20 sinden küçük veya eşit olması şartına bağlı elde edilmektedir. Çeşitli Q kazık /Q toplam oranları için elde edilen oturma miktarları karşılaştırılarak, radye ve kazık grubunun oturmalarının eşit olduğu paylaşım oranı belirlenmektedir. Elde edilen sonuç, bir yandan oturma miktarını vermekte, öte yandan kazık boyunun belirlenmesini sağlamaktadır. Önerilen hesap yöntemi 2 farklı örnekte uygulanmış ve Plaxis 3D Foundation yazılımı ile de sonlu eleman çözümleri yapılmıştır. Basitleştirilmiş kazıklı radye hesabının, oturma analizi için uygun sonuçlar verdiği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Kazıklı radye temel, basit hesap yöntemi, eşdeğer radye yöntemi. * Yazışmaların yapılacağı yazar: Sebahat GÖK, sgok@ins.itu.edu.tr; Tel: (212) 285 68 67. Bu makale, birinci yazar tarafından İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Geoteknik Mühendisliği Programı nda tamamlanmış olan "Kazıklı radye temellerin analizi" adlı doktora tezinden hazırlanmıştır. Makale metni 18.09.2007 tarihinde dergiye ulaşmış, 15.11.2007 tarihinde basım kararı alınmıştır. Makale ile ilgili tartışmalar 31.01.2010 tarihine kadar dergiye gönderilmelidir.

S. Gök, E. Toğrol A simplified solution to piled raft problem Extended abstract In many cases it has become an economic necessity to install piles beneath a raft not because a lack of bearing capacity of the foundation but because the settlement of the raft is excessive. Such usage of piles was first termed by Broms (1976) as settlement reducing piles. Wide use of pile foundations all over the world has made piling an important branch of geotechnical engineering. Gradually, the concept and usage which was coined as settlement reducing piles transformed into a much wider definition of piled rafts where load sharing between piles and raft has become as important as limiting settlements. Several methods of analysis of piled raft foundations have also been introduced by several authors, but it appears that predicting foundation behaviour is still an area worth to study. It should be pointed out that the behaviour of piled raft foundations differs significantly from that of a single pile and from that of group of piles. The ultimate shaft friction developed by piles within a piled raft can be significantly greater than that for a single pile or a pile in a group of piles. When piles are driven into sand, the soil adjacent to piles is compacted to a distance of a 3 to 6 pile diameters. The ultimate bearing capacity increases by the compaction of the soil between the piles in sand and gravel. The ultimate shaft load of a goup of piles driven in sand or stiff clay may be larger than the sum of individual piles carrying the same load per pile (Vesic, 1981). Such findings have led to the introduction of equivalent raft method for pile groups. In this method the load of a group of friction piles is usually assumed to be acting on the soil at an effective depth (equivalent raft) of two-thirds of the pile embedment in the bearing stratum, while for a group of end bearing piles the equivalent raft is taken at the elevation of the pile points. Various methods of analysis of piled raft foundations exist where the piles are considered primarily as friction piles, rather than end bearing piles. As with any foundation system, a design of a piled raft foundation required the consideration of a number of issues, including: - ultimate load capacity for vertical, lateral and moments loadings, - value of the maximum settlement, - value of the maximum differential settlement, - raft moments and shears for the structural design of the raft, - pile loads and moments for the structural design of the piles (Poulos, 2001). The first step in the analysis is to determine the dimensions of the piled raft system to satisfy structural requirements. The deformation properties of the soil beneath the pile group in homogeneous sand deposit not underlain by more compressible soil at greater depth can be made directly from the results of soil tests. In the proposed method, settlements of the raft and the pile group are separately calculated, employing the classical formula. The first consideration in calculating the magnitude of settlements is the distribution of effective vertical pressure beneath the equivalent raft. In case of deep compressible soils the lowest level considered in the settlement analysis is the point where the vertical stress is not more than 20 per cent of the overburden. The length of piles is then determined by considering that the stress at the equivalent raft level is equal or smaller than 20 per cent of the effective overburden stress. In the proposed method, it is assumed that the structural loads will be carried by piles and the raft in a shared basis. Settlements of piles and raft are calculated for various load sharing ratios, separately. Firstly it is considered that load is carried by the raft only (Q piles /Q total =0). Then it is considered that the load is carried by the pile group only (Q piles /Q total =1). Calculation is continued for various load sharing ratios. And a diagram showing the load sharing between piles and raft is drawn and the ratio which represents the same amount of settlement both for the raft and pile group is determined.. To illustrate the method by the approach outlined above, two examples are given. The examples are also calculated by a computer analysis and the results are compared with those obtained by the proposed method. Keywords: Piled raft foundation, simple design method, equivalent raft method. 150

Kazıklı radye temel tasarımı Giriş Yapı temellerinin tasarımında, temel zemininin taşıma gücünün yeterli olmasının yanında meydana gelecek oturmaların kabul edilebilir sınırlar içinde kalması şartı da aranır. Taşıma gücünün yeterli olması ancak oturmaların kabul edilebilir değerleri aşması halinde, yüzeysel temelin altında oturmayı azaltıcı eleman olarak kazıklar kullanılmıştır (Broms, 1976). Kazıklı radye olarak adlandırılan temel sistemleri böyle bir gereksinimden doğmuştur. Klasik yöntemlerde kazıklı temel hesabı, yapı yükünün tamamen kazıklar tarafından taşındığı kabulüne göre yapılmaktadır. Fakat radyenin zemine temas ettiği durumda, yapı yükü radye ve kazık grubu arasında paylaşılarak zemine aktarılır. Temel sisteminin tasarımında bu nokta dikkate alındığı takdirde, daha ekonomik bir çözüm elde etmek olasıdır. Kazıklı radyenin bir elemanı olarak kazıkların yük-oturma davranışı tekil kazığın davranışından farklı olmaktadır (Katzenbach ve Moorman, 2001). Kazıklı radye hesabında kullanılmakta olan yöntemler 3 grupta toplanabilir (Poulos, 2001): 1. Basitleştirilmiş hesap yöntemleri, 2. Yaklaşık sayısal analiz yöntemleri, 3. İleri sayısal analiz yöntemleri. Kazıklı radye probleminin çözümünde elastik hesap yöntemlerinden yararlanıldığında, çok sayıda değişken ve çözülmesi gereken çok sayıda ifade ortaya çıkmaktadır. Bu ifadelerdeki parametrelerin arazideki değerleri belli olmadıkça yapılan hesapların fazla bir yararı olmamaktadır. Bu yüzden karmaşık hesap yöntemleri yerine, zemin parametrelerinin değişiminin izlenebildiği ve bu parametrelerin arazide sağlıklı bir şekilde belirlenebilen değerlerine bağlı, daha sade yöntemlere gereksinim vardır. Horikoshi (1995) e göre, üniform yüklü kazıklı radyede oluşacak farklı oturmaları azaltmak için tasarımda dikkat edilecek noktalar şunlardır: 1. Kazıklar radyenin orta kısmında yer almalı ve kazık grup alanı radye alanının % 16-25 ini kaplamalıdır, 2. Kazık grubunun (eşdeğer ayak) rijitliği, radyenin rijitliğine eşit olmalıdır, 3. Zeminin Poisson oranı ve kazık grup alanı oranına bağlı olarak toplam kazık kapasitesi, tasarım yükünün % 40-70 i arasında olmalıdır. Basit hesap yöntemi Kazıklı radye temel, radye (veya kazık başlığı) ve kazıklardan oluşan iki sistemin birleştirilmesi ile oluşmaktadır. Bu çalışmada önerilen hesap yönteminde, yapı yükünün radye ve kazıklar tarafından paylaşılarak taşınacağı kabul edilerek yük paylaşım oranına göre radyenin ve kazık grubunun oturmaları hesaplanmaktadır. Önce, radye kendi başına (Q kazık /Q toplam =0) ele alınır ve temas ettiği zeminin özelliklerine bağlı olarak ne kadar oturacağı hesaplanır. Sonra, radyenin zemine temas etmediği, yükün tamamen kazıklar tarafından taşındığı kabul edilerek (Q kazık /Q toplam =1), kazık grubunun ne kadar oturacağı hesaplanır. Hesaba yükün farklı oranlarda radye ve kazık grubu tarafından taşınması hallerinde, radyenin ve kazık grubunun oturması ayrı ayrı hesaplanarak devam edilir. Çeşitli Q kazık /Q toplam oranları için elde edilen oturmalar karşılaştırılarak, radye ve kazık grubunun oturmalarının eşit olduğu paylaşım oranı belirlenir. Bu durumda her iki sistem birlikte çalışacaktır. Elde edilen sonuç, bir yandan oturma miktarını vermekte, öte yandan kazık boyunun belirlenmesini sağlamaktadır. Oturmaların hesabı Kazık grubunun oturma hesabında, belirli bir derinlikte oluştuğu varsayılan eşdeğer radye den zemine aktarılan gerilme dikkate alınmaktadır (Meyerhof, 1976; Tomlinson, 2001) (Şekil 1.). Kum veya katı kil içindeki kazık grubunun son çevre sürtünmesi, kazıkların teker teker çevre sürtünmelerinin toplamından daha büyüktür (Vesic, 1981). Öte yandan, kum ve çakıllar içindeki kazık gruplarında, kazıklar arasında kalan zeminin sıkışması sonucu, son taşıma gücü değeri artmaktadır. Bu sonuçlar, kazık grubunun bir blok olarak göze alınması ve hesaplanması gerekliliğini doğurmuş, böylece eşdeğer radye kavramı ortaya çıkmıştır (Meyerhof, 1976). 151

S. Gök, E. Toğrol eşdeğer radyenin derinliğini belirlerken, bu şartın ( σ A-A 0.20σ 0 ) sağlanmasına dikkat edilir. Böylece bu seviyeden daha derinde olan zemin, eşdeğer radyeden aktarılan gerilmelerden etkilenmeyecektir. Şekil 2. Zeminde jeolojik yük ve gerilme artışı dağılımı (Tomlinson, 2001) Kazık grubunun oturmasının hesaplanmasında, Tomlinson (2001) tarafından sürtünme kazıkları için önerilen gerilme yayılışı kullanılmıştır. Bu yöntemde, kazık grubunun taşıdığı yükün, kazık boyunun 2/3 ü derinliğine kadar 4 düşey/1 yatay eğimle yayıldığı kabul edilmekte ve bu seviyede oluşacak gerilme yayılışı (eşdeğer radye) dikkate alınarak kazık grubunun oturması hesaplanmaktadır (Şekil 1a). Bununla birlikte, önerilen yöntem, kazık grubunun yumuşak kil tabakasından geçerek ayrık daneli tabakaya girmesi (Şekil 1b) veya uç kazığı özelliği taşıması (Şekil 1c) durumlarında da kullanılabilir. Radye ve eşdeğer radyeye (kazık grubuna) etkiyen gerilmeler belirlendikten sonra her iki sistemin oturmaları: Şekil 1. Eşdeğer radye yöntemi (Tomlinson, 2001) Oturma hesabında dikkate alınacak derinlik, ilave gerilmenin düşey jeolojik gerilmenin % 20 sinden küçük kaldığı seviyedir (Şekil 2) (Tomlinson, 2001). Önerilen hesap yönteminde, qb( 1 ν ze min ) S = I (1) E ze min 2 formülü ile hesaplanır. Burada S: Oturma, q: Yapıdan gelen düşey gerilme, B: Radye kısa kenar uzunluğu, ν zemin : Zeminin Poisson s oranı, I: Katsayı (rijit kare temel için 0.82, esnek kare temel için ortalama 0.95 (Saran, 1996)), E zemin : Zeminin elastisite modülüdür. 152

Kazıklı radye temel tasarımı Örnek çözümler Önerilen hesap yöntemi iki farklı probleme uygulanmıştır. Her iki örnekte zemin özellikleri, kazık sayısı ve yerleşimi aynıdır. Kumda teşkil edilen kazıklı radye temel, eksenden eksene 4D aralığında yerleştirilmiş, çapları D olan 4 adet kazık ve kenar uzunluğu 8D olan kare radye temelden oluşmaktadır (Şekil 3). Kum zeminin birim hacim ağırlığı, γ kum, 18kN/m 3 ; kayma mukavemeti açısı, φ, 35 ; elastisite modülü, E zemin, 30MPa ve Poisson s oranı, ν, 0.40 tır. Örnek 1 İlk örnekte, kazık çapı 1.0m, radye kenar uzunluğu 8 m, radyeye etkiyen yayılı yük 100 kn/m 2 dir. Radyenin toplam alanı, A r, 64 m 2 ve net radye alanı, A rnet, 39 m 2 dir. Çeşitli yük paylaşım oranlarına göre, kazık grubu ve radyenin oturma değerleri ile eşdeğer radye gerilmesinin jeolojik yükün % 20 sinden küçük olması şartını sağlayan kazık boyları Tablo 1 de verilmiştir. Yük paylaşım oranı-oturma grafiği çizilerek radye ve kazık grubunun oturmalarının eşitlendiği yük paylaşım oranı belirlenmiştir (Şekil 4). Bu durumda radye ve kazık grubunun hesaplanan oturma miktarı 10.4 mm ve kazık boyu 16.5 m dir. Yük paylaşım oranı % 66, buna bağlı olarak kazık grubu ve radyenin taşıdıkları yük miktarları sırasıyla 4201 kn ve 2199 kn dur. Elde edilen değerlere göre sistem elemanlarının taşıma gücü tahkik edilebilir. Kum zemine oturan kare temel için taşıma gücü ifadesi, q d = 0. 4γBN γ (3) 0 ve φ = 35 için N γ = 42. 4 değeri kullanılarak kazık grubu dışında kalan radye temelin taşıma gücü 916 kpa bulunur. Bu durumda güvenlik sayısı G s, 16.2 olur. Kazık grubuna etkiyen birim çevre sürtümesi, f = σ tanδ (4) s K s v Şekil 3. Örnek çözümlerde kazık yerleşimi L kazığın toplam boyunu göstermek üzere, kazık grubunun oturma hesabında yararlanılan eşdeğer radye seviyesindeki gerilme alanı: 2 2L 1 L deg erradye 2 + 5D = + 5 Aes = 3 4 D 3 (2) ifadesiyle hesaplanır. 2 ifadesi ile hesaplanır. Burada K s /K 0 =1, K 0 =1-sinφ ve δ=φ değerleri alınarak ortalama birim çevre sürtünmesi f s, 44.3 kpa hesaplanır. Kazık grubunun blok hareket ettiği kabulüyle toplam çevre sürtünmesi fs, 14632 kn bulunur. Güvenlik sayısı Gs, 3.5 olur. Kazık grubunun taşıma gücü, tekil kazıkların taşıma güçlerinin toplamı olarak da tahkik edilebilir. Bu durumda toplam taşıma gücü, 9194 kn ve güvenlik sayısı 2.2 dir. Örnek 2 İkinci örnekte, kazık çapı 0.60 m, radye kenar uzunluğu 4.8 m ve radyeye etkiyen yayılı yük 200 kn/m 2 dir. Radye temelin toplam alanı A r, 23.04 m 2 ve net radye alanı, A rnet, 14.04 m 2 dir. 153

S. Gök, E. Toğrol Tablo 1. Çeşitli yük paylaşım oranlarına göre oturma miktarları ve kazık boyları, Örnek 1 Q kazık /Q toplam Q kazık Q radye σ' A-A 0.20σ v0 S kazık S radye L (%) (kn) (kn) (kn/m 2 ) (kn/m 2 ) (mm) (mm) (mm) 100 6400-47.54 47.54 14.67-19.81 90 5760 640 45.24 45.24 13.58 3.01 18.85 80 5120 1280 42.75 42.79 12.45 6.03 17.83 70 4480 1920 40.10 40.10 11.27 9.04 16.71 60 3840 2560 37.18 37.18 10.05 12.06 15.49 50 3200 3200 33.92 33.94 8.76 15.07 14.14 40 2560 3840 30.22 30.26 7.40 18.09 12.61 30 1920 4480 25.94 25.94 5.94 21.10 10.81 20 1280 5120 20.65 20.69 4.32 24.11 8.62 10 640 5760 13.52 13.54 2.47 27.13 5.64 - - 6400 - - - 18.37 - Oturma (mm) 30 25 20 15 10 5 Q k /Q kr =% 66, S kr =10.4 mm, L=16.5 m y = 0.158x R 2 = 0.949 y = -0.301x + 30.142 R 2 = 1.000 Kazık grubuna etkiyen ortalama birim çevre sürtünmesi 48.4 kn/m 2 dir. Kazık grubunun bir blok şeklinde hareket ettiği düşünülerek toplam çevre sürtünmesi f s, 10448kN bulunur. Güvenlik sayısı G s, 3.1 olur. Kazık grubunun taşıma gücü, tekil kazıkların taşıma güçleri toplamı olarak tahkik edildiğinde toplam taşıma gücü 6565 kn ve güvenlik sayısı 2.0 dir. 0 0 20 40 60 80 100 Q k /Q kr Kazık grubu Radye Şekil 4. Yük paylaşım oranı-oturma grafiği, Örnek 1 Çeşitli yük paylaşım oranlarına göre radye ve kazık grubunun oturmaları ile kazık boyları Tablo 2 de verilmiştir. Yük paylaşım oranı-oturma grafiği çizilerek radye ve kazık grubunun oturmalarının eşitlendiği yük paylaşım oranı belirlenmiştir (Şekil 5). Bu durumda radyenin ve kazık grubunun hesaplanan oturma miktarı 9.9 mm ve kazık boyu 18.0 m dir. Yük paylaşım oranı % 72, kazık grubu ve radyenin taşıdıkları yük miktarları sırasıyla 3340 kn ve 1268 kn dur. Elde edilen değerlere göre sistem elemanlarının taşıma gücü tahkiki yapıldığında, kazık grubu dışında kalan radye temelin taşıma gücü, 550 kn/m 2 olarak hesaplanır. Bu durumda güvenlik sayısı, G s, 6.1 olur. Plaxis 3D Foundation yazılımı ile tahkik Plaxis 3D Foundation yazılımı, özellikle temellerin analizi için hazırlanmış ticari bir 3 boyutlu sonlu eleman programıdır (Brinkgreve ve Broere, 2006). İleri bir sayısal analiz yöntemi olan bu metotta, sonlu elemanlara bölünen sürekli ortamın tek bir elemanı için yazılan denklem integre edilerek tüm sistemin davranışı elde edilir. Birçok karmaşık geometri, yükleme, sınır koşulları ve malzeme durumu dikkate alınabilir. Ancak bu tür çözümlerde çok fazla zamana ve yüksek bilgisayar kapasitelerine gereksinim duyulabilmektedir. Bazen daha basit analiz yöntemleri ile de çok uygun sonuçlar elde etmek mümkündür. Kazıklı radyedeki kazıklar, radye ve zemin arasındaki etkileşimi dikkate alan Plaxis 3D Foundation yazılımı; geometri, sınır şartları ve malzeme özelliklerinin tanımlandığı giriş, yapım aşamalarının belirlenip analiz edildiği hesap, sonuçların görülebildiği çıkış ve bu sonuçların grafiklerinin elde edilebildiği grafik alt bö- 154

Kazıklı radye temel tasarımı Tablo 2. Çeşitli yük paylaşım oranlarına göre oturma miktarları ve kazık boyları, Örnek 2 Q kazık /Q toplam Q kazık Q radye σ' A-A 0.20σ v0 S kazık S radye L (%) (kn) (kn) (kn/m 2 ) (kn/m 2 ) (mm) (mm) (mm) 100 4608-48.54 48.55 12.58-20.23 90 4147 461 46.44 46.44 11.67 3.62 19.35 80 3686 922 44.16 44.18 10.73 7.23 18.41 70 3226 1382 41.68 41.74 9.75 10.85 17.39 60 2765 1843 39.00 39.02 8.73 14.47 16.26 50 2304 2304 36.00 36.00 7.66 18.09 15.00 40 1843 2765 32.57 32.57 6.52 21.70 13.57 30 1382 3226 28.51 28.54 5.28 25.32 11.89 20 922 3686 23.49 23.50 3.91 28.94 9.79 10 461 4147 16.47 16.49 2.32 32.55 6.87 - - 4608 - - - 22.04 - Oturma (mm) 35 30 25 20 15 10 5 0 Q k/q kr=% 72, S kr=9.9 mm, L=18.0 m y = -0.362x + 36.171 R 2 = 1.000 y = 0.137x R 2 = 0.929 0 20 40 60 80 100 Q k/q kr Kazık grubu Radye Şekil 5. Yük paylaşım oranı-oturma grafiği, Örnek 2 lümlerinden oluşmaktadır. Program, önerilen hesap yöntemiyle incelenen iki problemin çözümlerinin tahkikinde kullanılmıştır (Tablo 3 ve 4). Tablo 3. Plaxis çözümleri, Örnek 1 L Q kazık Q radye S kazıklıradye Q kazık /Q toplam (mm) (kn) (kn) (mm) (%) 20.0 5033 1367 9.24 78.6 19.0 4968 1432 9.53 77.6 18.0 4901 1499 9.82 76.6 17.0 4825 1575 10.15 75.4 16.5 4785 1615 10.32 74.8 15.5 4700 1700 10.67 73.4 14.5 4604 1796 11.06 71.9 13.0 4449 1951 11.69 69.5 11.0 4182 2218 12.68 65.3 9.0 3830 2570 13.90 59.8 6.0 2961 3439 16.51 46.3 - - 6400 19.35 - Tablo 4. Plaxis çözümleri, Örnek 2 L Q kazık Q radye S kazıklıradye Q kazık /Q toplam (mm) (kn) (kn) (mm) (%) 20.5 3766 842 8.82 81.7 19.5 3736 872 9.08 81.1 18.5 3704 904 9.35 80.4 18.0 3689 919 9.48 80.1 17.5 3670 938 9.64 79.6 16.5 3631 977 10.00 78.8 15.0 3571 1037 10.51 77.5 14.0 3520 1089 10.93 76.4 12.0 3396 1212 11.93 73.7 10.0 3221 1387 13.31 69.9 7.0 2514 2094 18.37 54.6 - - 4608 25.44 - Sonuçlar Bu çalışmada önerilen hesap yönteminde, yapı yükünün, radye ve kazıklar tarafından paylaşılarak taşınacağı kabul edilmekte, farklı paylaşım oranlarına göre radyenin ve kazık grubunun oturmaları ayrı ayrı hesaplanmaktadır. Çeşitli Q kazık /Q toplam oranları için elde edilen oturma miktarları karşılaştırılarak, radye ve kazık grubunun oturmalarının eşit olduğu paylaşım oranı belirlenmektedir. Elde edilen sonuç, bir yandan oturma miktarını vermekte, öte yandan kazık boyunun belirlenmesini sağlamaktadır. Kazıklı radye temel radyedeki oturma ve/veya farklı oturmaları azaltmak amacıyla kullanılmaktadır. Taşıma gücü yeterli ancak oturmaları, özellikle de farklı oturmaları kabul edilebilir değerleri aşan büyük boyutlu radyelerde 155

S. Gök, E. Toğrol (B>15m) kazıklar farklı oturmaları azaltmak amacıyla yükleme durumuna uygun bölgelere yerleştirilirler. Ancak bu kazıkların toplam oturmaya etkisi çok fazla olmayabilir. Ancak daha küçük boyutlu radyelerde (5m<B<15m) kazık grup alanı/radye alanı ve kazık boyu/radye kenar uzunluğu oranlarına bağlı olarak toplam oturmalarda önemli azalmalar elde edilebilir (Viggiani, 2001). Bu anlamda basitleştirilmiş kazıklı radye hesabının, özellikle ikinci grupta yer alan kazıklı radye temellerin oturma analizi için uygun sonuçlar verdiği görülmüştür. Önerilen yöntemde, kazıklı radye sistemlerin hesaplanması için arazide belirlenen zemin özelliklerinin değişiminin izlenebilmektedir. Bu amaçla yararlanılan kavramlar ve hesap esaslarının, teker teker bakıldığında, zemin mekaniğinde esasen yaygın olarak kullanıldığı görülür. Kazıklı radye sistemlerin hesaplanmasında güncel olan sorunlardan birisi, yanal yükler etkisinde kazıklı radye davranışıdır. Kazık gruplarının yanal yükler etkisindeki davranışı tam anlaşılmamışken kazıklı radyenin yanal yükler etkisindeki davranışına hemen bir çözüm bulunabileceği düşünülmemektedir. Bu bakımdan, çalışmamızda kazıklı radyenin yanal yükler etkisindeki davranışı dikkate alınmamıştır. Kaynaklar Broms, B.B., (1976). Pile foundations-pile groups, Proceedings, 6 th ECSMFE, Vienne, Austria, Volume 2.1, 103-132 Brinkgreve, R.B.J. ve Broere, W., (2006). Plaxis 3D Foundation v1.6 Manual. Horikoshi, K., (1995). Optimum design of pile raft foundations, PhD thesis, University of Western Australia, Perth. Katzenbach, R. ve Moorman, Chr., (2001). Recommendations for the design and construction of pile rafts, Proceedings, 15 th ICSMFE, Istanbul, Turkey, 2, 927-930. Meyerhof, G.G., (1976). Bearing capacity and settlement of pile foundations, ASCE Journal of the Geotechnical Engineering Division, 102, GT3, 195-228. Poulos, H.G., eds. (2001). Methods of analysis of piled raft foundations, ISSMGE TC18 Subcommittee 1 Report. Saran, S., (1996). Analysis and design of substructures, limit state design, Balkema. Tomlinson, M.J., (2001). Foundation design and construction, 569, 7 th edition, Prentice Hall. Vesic, A.S., (1981). Behaviour of pile groups, Proceedings, 10 th ICSMFE, Stockholm, Sweden, Volume 4, 808-811. Viggiani, C., (2001). Analysis and design of piled foundations, Proceedings, 1 st Arrigo Croce Lecture, Napoli, Italy, 47-75. 156