Akdemik Bilişim 2013 XV Akdemik Bilişim Konfernı Bildirileri 23-25 Ock 2013 Akdeniz Üniveritei, Antly Kzık Temellerin Bilgiyr Detekli Anlizi Devrim Alky 1, Burk Yeşil 2 1 Yrd Doç Dr, Pmukkle Üniveritei, İnşt Mühendiliği Bölümü, Denizli 2 Öğretim Gör, Düzce Üniveritei, DMYO İnşt Tek Bölümü, Düzce devrimlky@hotmilcom, burkyeil@duzceedutr Özet: Bu çlışmd öncelikle geoteknik mühendiliğinin çeşitli uygulmlrınd günümüzdeki teknolojik gelişmelerin de bir onucu olrk giderek yygın üretim otniyeli kznn kzıklı temel itemlerinin genel olrk fonkiyonel özellikleri, kullnım mçlrın ve eçim kriterlerini oluşturn teknik-ekonomik ınır şrtlrın bğlı olrk kullnıldığı yerler kıc çıklnmış; litertürde mevcut çeşitli kriterlere göre ınıflndırıln kzıklı temeller özetlenmiştir Çlışm kmınd kzık temellerin hızlı, doğru ve güvenilir bir şekilde trımını ybilmek için bir bilgiyr rogrmı geliştirilmiştir Hzırlnn rogrmd üç frklı yöntemle tşım gücü nlizi yılbilmektedir Frklı yöntemlerin onuçlrı kullnılrk dh güvenilir ve hızlı çözüm yılmı mçlnmktdır Anhtr Sözcükler: Kzık Temeller, Yzılım, Geoteknik, Progrmlm Comuter Aided Anlyi of Pile Foundtion Abtrct: In thi tudy, geotechnicl engineering, rimrily reult of technologicl develoment in vriou liction, the current roduction otentil winner increingly common functionl roertie of ile foundtion ytem in generl, mke ue of election criteri, gol, nd due to the technicl-economic boundry condition re ued briefly exlined, ccording to vriou criteri vilble in the literture clified iled foundtion re ummrized Working under the ile foundtion re ft, ccurte nd relible wy to be ble to deign comuter rogrm h been develoed Anlyi of bering ccity of the rogrm cn be rered in three different wy Uing the reult of the different method i to give more relible nd fter olution Keyword: Pile Foundtion, Softwre, Geotechnic, Progrmming 1 Giriş Üt yı yüklerini kımen y d tmmen zemin yüzeyinden dh derinlerdeki tbklr ktrn temel derinliği ile temel genişliği ornı en z 5 ve dh büyük oln itemler derin temeller olrk triflenmektedir [1] Derin temeller rınd kzıklı temeller, yk-keon temeller ve derin kzılr içine yerleştirilen yı temelleri düşünülebilir Kzıklr çelik, beton vey hştn iml edilen bir tür yı elemnı olrk tnımlnbilirler Kzıklr yımı yüzeyel temellere kıyl dh hlı oln derin kzıklı temel inştı uygulmlrınd kullnılırlr Yüzeyel temel itemlerine göre dh hlı olmlrın krşın çeşitli nedenlerle kullnılmlrı oldukç gerekli ve htt vntjlı olbilmektedir Kzıklr, zemin yüzeyine ykın tbklrın üt yı yüklerini göçmeden vey üt yıd hr neden olck şekilde fzl oturmdn tşıybileceği bir yüzeyel temelin uygulmın uygun olmdığı hllerde, üt yı yüklerini zemin rofilinin derinliklerinde yer ln tşıyıcılık özelliği yükek tbklr ktrmk mcıyl kullnıln hş, beton, çelik vey komozit yı elemnlrıdır Kzıklr çoğunlukl düşey bınç yüklerini tşırlr Bununl birlikte kzıklrın, rüzgâr, derem ve dlg kuvvetleri gibi yty kuvvetlere, uyun kldırm etkii gibi çekme kuvvetlerine y d üt yıy gelen ynl kuvvetler nedeniyle döndürme momenti etkiine mruz kldığı kullnım lnlrı d vrdır Üt yı yüklerinin zemine emniyetli bir şekilde ktrılbilmei için rtikte en z 3 y d 4 kzıktn oluşn kzı grulrı teşkil edilir Bir kzıklı temelin trımınd, zemin rofilinin yıln ondjlrl h olrk belirlenmei ve zemin rofilindeki çeşitli tbklrın mühendilik krkteritiklerinin bilinmei ve böylelikle genel htlrı ile zemine yük ktrm mekânizmın göre kullnılck kzığın tiine krr verilmelidir Ketirilen zemin rofili ve kzık tiine bğlı olrk, tek kzığın vey kzık grulrının emniyetle tşıybileceği yükler helnmlıdır Anck bir kzık grubunun tşım kiteinin belirlenmei mcıyl yılck yükleme deneyleri çok fzl yük gerektirdiği ve hlı olduğu için, uygulmd çoğu kez tek bir kzığın tşım kitei belirlenerek, kzık gurubunun tşım kiteinin thmin edilmeine çlışılır Bu thminlerde gerilme lnlrının girişim ymı nedeniyle bir kzık grubunun tşım kitei bulunurken, tek bir kzığın tşım kitei ile grutki kzık yıının çrımı onucund elde edilen değer nıln girişim etkiini orty koyn bir gru fktörü ile çrılmktdır Kzıklı temellerin rojelendirilmeinde, oturmlr genellikle önemli bir roje kriteri olrk göz önünde tutulmz Bununl birlikte, göçmeye krşı güvenliğin bulunduğunun ynı ır, ervi yüklerinin meydn 371
Kzık Temellerin Bilgiyr Detekli Anlizi Devrim Alky, Burk Yeşil getireceği oturmlrın izin verilebilir ınırlrı şmdığı göterilmelidir 2 Kzıklrın Fonkiyonlrı Kzıklrın n fonkiyonu yı temelinden zemine intikl eden yükleri gevşek ve yumuşk zemin tbklrının ltınd yerln tşım gücü yükek, ıkışbilirliği z ğlm zemin tbklrın ktrmktır Anck kzıklr etrol ltformu gibi deniz yılrınd ve yty yük etkiine mruz yılrd doğrudn üt yı yüklerini tşımk mcıyl d kullnılbilirler Düşey yüklere mruz kln bir kzığın nihi tşım gücü, kımen kzık ucund oluşn noktl direncin, kımen de kzık şftı ile tem hlinde oln zemin yüzeyi ile kzık yüzeyi rınd gelişen dernl ilişkilendirilen yüzeyel ürtünme direniminin bileşkei olmktdır [8] Ortm koşullrın bğlı olrk uç tşım ve yüzeyel ürtünme kuvvetlerinin nihi tşım gücü içindeki ylrı değişkendir Bu değişkenliği kontrol eden fktörler, kzığın içine yerleştirildiği jeolojik ortmın geoteknik özellikleri, kzığın geometrik koşullrı, nrinliği ve uygulnn yüklerin büyüklüğüdür Düşey yüklere mruz kzıklrl yty yük etkiinde kln kzıklrı krşılştırırken zemin yüzeyinin ykınlrınd orty çıkn değişimleri de dikkte lmk gerekir Zemin yüzeyine ykın bölümlerde etkili oln mevimel nem frklılıklrı kzık dvrnışınd önemli değişikliklere yol çbilmektedir Bu yüzden kzıklrın yty yük etkiindeki dvrnışlrının thmin edilmei, düşey yük etkiindeki dvrnışlrının thmin edilmeinden rtik olrk dh zordur [6] Kzıklr, üt yı yüklerini çoğu kez ekenel bınçl tşımkl birlikte, çık deniz ltformlrı, rıhtım, şev ve ik yıln gibi mühendilik uygulmlrınd orty çıkn derem, dlg, drbe kldırm, ynl tork itkii ve çekme türü kuvvetlerin krşılnmı gibi görevleri de gerektiğinde ütlenebilmektedir 3 Kzıklrın Kullnım Amçlrı Kzıklr şğıd belirtilen bşlıc mçlr hizmet etmek üzere inş edilmektedirler [12]; 5 Ütyı yüklerinin zemin yüzeyinden derinlerde bulunn ve tşım krkteritikleri yükek oln ğlm tbklr güvenilir biçimde ktrılbilmei Uygulmd uç kzıklrı olrk dlndırıln itemdir 6 Üt yı yüklerinin kımen yumuşk ve gevşek zemin tbklrın, ürtünme rekiyonlrının yrdımıyl güvenilir biçimde ktrılmı Bu kzıklr ürtünme kzığı dı verilmektedir 7 Gevşek-Grnüler zeminlerin tşım kiteini rtırmk gyei ile komkiyon ğlmk üzere dı geçen zeminlere kzık çkılmı Uygulmd komkiyon kzıklrı olrk dlndırılır 8 İleri derecede hidrottik bınc vey döndürme momentine mruz yılrın tbiliteini rtırmk ve bu nedenle doğbilecek yı hrlrının önüne geçmek mcıyl kzıklrın uygun eğimlerde zemine çkılmı Uygulmd çekme kzıklrı dı verilmektedir 9 Erozyon mruz zeminlerde (körü kenr ve ort yklrı vb) üt yı yükünün erozyondn etkilenmeyen derinliklerdeki tbklr tşıtılmı 10 Shile ykın yılrın gemi vb diğer yüzen ciimlerin drbelerine krşı bu drbeleri önümlendirerek korumk mcıyl tmon kzıklr ık yerleşimde inş edilebilmektedir 11 Çeşitli nedenlerle üt yıdn zemine ktrıln çekme krkterli yüklerin tşınmı mcıyl zeminde çekme yüküne mruz bölümlerde nkrj kzıklrı tei edilebilir 12 Büyük hcimli yty vey eğik kuvvetlerin zemine güvenilir biçimde ktrılmını temin etmek mcıyl eğik kzıklr inş edilebilir 13 Kuleler deniz ltformu gibi deniz yılrı ve yerltı uyu ltınd kln rdye temellerin mruz kldığı kldırm kuvvetlerinin etkiini krşılmk mcıyl uzun kzıklr teşkil edilebilir 4 Kzıklrın Kullnıldığı Yerler Kzıklı temel itemlerinin kullnımını zorunlu kıln durumlr d göz önünde tutulrk kzıklrın uygulmd kullnıldığı bşlıc yerler mddeler hlinde şğıd ırlnmıştır [2] 14 Zemin trüktürünün yüzeye yln tbklrım oluşturn üt ktmnlr, üt yı yüklerinin yüzeyel temel itemleri ile güvenilir bir şekilde zemine ktrılmın elverişli geoteknik koşullr hi değile, dh çık bir nltıml tşım güçleri zyıf, ıkışbilme nitelikleri de fzl ie; yüklerin tşıyıcılık özelliği yükek oln ve zemin rofilinde zemin yüzeyinden dh derinlerde yer ln dh ğlm zemin y d kyçlr ktrılmı zorunluluğunu orty çıkrn koşullrd, öz konuu edilen üt yı yükleri çeşitli kzıklı temel itemleri kullnılrk tşıyıcı zemin ktmnlr dğıtılbilir 15 Suyl tem edince kbrm y d ni çökme göteren zeminlerde üt yı yüklerinin ktif zon diye triflenen bölgenin dışın kzıklr rcılığıyl ktrılmı en iyi çözümdür 16 Erozyon hreketleri onucund körü ve viydük yklrınd temel ltının oyulmın engel olmk için dı geçen elemnlr kzıklı olrk trlnı düzenlenebilir 372
Akdemik Bilişim 2013 XV Akdemik Bilişim Konfernı Bildirileri 23-25 Ock 2013 Akdeniz Üniveritei, Antly 52 İml Edildiği Mlzemenin Cinine Göre Kzıklr İmltınd kullnıln hmmddenin cinine bğlı olrk kzıklr; hş, beton, çelik ve komozit(krmşık) olmk üzere dört n grub yırrk incelenebilir [14] Beton kzıklr bşlıc iki temel grut incelenebilmektedirler [2]; ön dökümlü (rekt) beton kzıklr ve yerinde dökülen beton kzıklr 53 Yım Şekillerine Göre Kzıklr Uygulmd kullnıln yım teknolojileri dikkte lındığınd, genel bkış çııyl kzıklr yım şekillerine göre bşlıc iki grut tolnbilmektedir Bunlr ırıyl zemine büyük y d küçük ölçekte yer değiştirme hreketi ytırn çkm kzıklr ile zemine yer değiştirme hreketi ytırmyn ondj kzıklrı olrk dlndırılmktdır Şekil 1 Kullnılm mcın uygun olrk kzıklrın uygulm hlrındn bzı örnekler 17 Açık deniz etrol ltformlrı, kuleler, rıhtım yndlrı gibi deniz yılrınd, hv meydnlrınd yer ln irtibt kulelerinde ürekli y d rlıklı ik duvrlrı ve şev tbilitei gibi bzı mühendilik uygulmlrınd dlg, derem ve uyun kldırm kuvvetleri ile ynl tork bınçlrının krşılnmınd kzıklr geniş kullnım otniyeline hitir 18 Nehir ve göl çevrelerindeki yumuşk dokulu gevşek ve h zeminlerin mühendilik özelliklerinin iyileştirilmei ve ğlmlştırılmınd kzıklr kullnılbilmektedirler 19 Sıvılşm otniyeli bulunn bölgelerde üt yı yüklerinin ıvılşm zonunun ltınd kln tbklr emniyetle ktrılbilmei gerekliliği öz konuu olduğund yine kzıklrdn yrrlnılmktdır 5 Kzıklrın Sınıflndırılmı Günümüz litertüründe kzıklrın çeşitli kriterlere göre ınıflndırılmlrının yılmı mümkündür Yygın olrk kzıklr şğıdki gibi dört grub yrılrk ınıflndırılbilmektedir [7] 20 Zemine yük ktrm meknizmın göre kzıklr 21 İml edildiği mlzemenin cinine göre kzıklr 22 Yım şekillerine göre kzıklr 23 Zemine yerleşim özelliklerine göre kzıklr 51 Zemine Yük Aktrm Meknizmın Göre Kzıklr Zemine yük ktrm meknizmın göre kzıklr ltı grub yrılbilirler(uç kzıklrı, ürtünme kzıklrı, çekme kzıklrı, nkrj kzıklrı, komkiyon kzıklrı ve eğik kzıklr) Tblo 1 Çkm kzıklrın tiik özellikleri ve uygulmlrı [4] Tblo 2 Değişik keit çlrın hi bzı çkm kzıklrın uygulmd tşıybildikleri işletme yükleri [4] 54 Zemine Yerleşim Özelliklerine Göre Kzıklr Bzı yönetmelikler ve rştırmcılr kzıklrın zemine yerleştirilmeleri ırınd zeminde oluşn yer değiştirme hreketlerinin düzeyine göre kzıklrı üç ınıft tolmktdırlr; 24 Büyük yer değiştirme kzıklrı 25 Küçük yer değiştirme kzıklrı 26 Zeminde yer değiştirmeye yol çmyn kzıklr 373
Kzık Temellerin Bilgiyr Detekli Anlizi Devrim Alky, Burk Yeşil 6 Kzıklrın Zemine Yük Aktrm Meknizmı () (b) Kzıktn zemine yük ktrm meknizmı oldukç krmşıktır Bu olyı yorumlmk için Şekil 2 d göterilen kzık uzunluğu L boyunc yük dğılımının irdelenmei lzımdır Kzık üzerindeki yük Q w zemin yüzeyinden bşlyrk derinlikle tedricen zlmktdır Bu yükün bir kımı kzık gövdei boyunc çeeçevre gelişen yüzey ürtünmei ile krşılnn Q w ve kzık ucunun ltınd kln zemin trfındn krşılnn Q w dir Yük ktrm meknizmı tolm yükün ne kdrlık kımının yüzey ürtünmeine kdrlık kımının uç mukvemeti ile krşılncğını belirlemektedir Eğer herhngi bir z derinliğinde kzık şftı trfındn tşınck [Q z ] yükünün belirlenmei için ölçümler yılır Q w yükünün şft boyunc dğılımı Şekil 2b de görüldüğü gibi olmktdır Herhngi bir z derinliğinde "birim şft lnın ibet eden yüzeyel ürtünme direnimi", şğıdki gibi helnbilir (Şekil 2c), [2] f z Qz P z (1) Bu bğıntıd; P: Kzık en keitinin çevre uzunluğunu götermektedir Eğer kzık üzerindeki Q w yükü tedricen rtırılır kzık şftı boyunc oluşn yüzeyel ürtünme direnimi kzığın çevre zeminine krşı göreceli hreketi 5-10 mm ye ulştığınd mkimum derecede mobilize olmuş olcktır Bun krşın tbnd tşınbilecek yükün mkimum değerine ulşbilmei için kzık tbnının, çkm kzıklrd çın %10 u, fore kzıklrd %25 il %30 u kdr hreket etmei gerekecektir Kzık teeine etkiyen yükün göçme yükü nihi yük tşım kitei Q u değerine ulşmı hlinde gerek çevrede ve gereke de uçt tşınbilecek mkimum kitelere erişilmiş olcktır Nihi yük kzığ uygulndığınd (Şekil 2d) tşım kitei mkimum değere ulştığı için kzığın uç bölgeinde Şekil 2e de triflenen zonlrd çtlklr oluşur Dh büyük şiddetteki yüklerde zeminde keme mklmı etkiinde oluşbilen göçmeler nedeniyle kzıklr zemine gömülürler Sonuçt ie frklı derinlikte frklı zemin koşullrınd yeni bir kzık oluşmuş olur Kzıklı temel ve diğer derin temel inştlrınd en fzl çtlğın zımblm etkiinin oluştuğu keimlerde meydn geldiği görülmüştür (c) (d) (e) Şekil 2 Kzıklrd yük ktrm meknizmı [2] 7 Düşey Yükler Altınd Kzık Tşım Gücü Hebı Kullnılm mçlrı çok çeşitli olbilen kzıklrın rojede öngörülen ervi yüklerini güvenlikle tşımlrı beklenir Kzıklı temeller en z 3-4 kzıktn oluşn kzık grulrındn teşkil edilirler Bu bkımdn rtik çıdn önemli oln kzık grulrının tşım gücünün teit edilmeidir Kzık grulrının tşım gücünün belirlenebilmei için de tek bir kzığın tşım gücüne etkiyen fktörlerin bilinmei gereklidir Kzık tşım gücü, kzığın göçmeden ve şın oturmlr götermeden tşıybileceği en büyük yük olrk tnımlnmktdır Kzık yükleme deneylerine ilişkin olrk tşım gücüne nihi-ınır yük de denilebilir Proje yükü nihi yükün bir güvenlik yışm bölünmei ile bulunbilir Servi yükü ie tekil bir kzık için bulunn roje yükünün kzıklrın gru etkii göz önüne lınrk küçültülmei ile elde edilmektedir Düşey yükler etkiinde kln bir kzığın düşey tşım kitei vey kzık tşım gücü kzığı oluşturn mddenin mlzeme özelliklerine ve kzığın içinde buluncğı zeminin çeşitli mühendilik özelliklerine bğlı olrk helnbilir Tşım kitei olrk bu değerlerden küçük oln eçilir Ekenel yüklü kzıklrın kzık tşım gücü büyüklüğü şğıd ırlnn yöntemlerle belirlenebilmektedir; 27 Sttik yöntemler 28 Dinmik yöntemler 29 Arzi deneylerinin onuçlrın dylı mrik yöntemler 30 Kzık yükleme deneyi onuçlrın dylı mrik yöntemler 8 Sttik Yöntemlerle Kzık Tşım Gücü Hebı Bir kzığın göçme olmkızın ve şırı oturmlr mruz klmkızın tşıybileceği mkimum yük oln nihi tşım kitei (kzık tşım gücü), kzığın iml edili yerleştirilmeinden önce çoğu kez lborturd belirlenen kohezyon ve kym mukvemeti çıı gibi örelenmemiş kym mukvemeti rmetrelerinin kullnıldığı ttik formüllerle helnbilmektedir 374
Akdemik Bilişim 2013 XV Akdemik Bilişim Konfernı Bildirileri 23-25 Ock 2013 Akdeniz Üniveritei, Antly Ekenel yüke mruz kln bir kzık bu yükü kımen kzık şftı boyunc meydn gelen çevre ürtünmei ve kımen de kzık ucund oluşn uç mukvemeti ile tşıycktır Alın bkıldığınd çevre ürtünmei ve uç direncinin yrı yrı tnmı görüşü tüm ttik formüllerin temelini oluşturmktdır Yukrıd d ifde edildiği üzere bir kzığın ekenel yüklere mruz klmı durumund nihi tşım kitei y d kzık tşım gücü; Q Q Q (2) u bğıntıı ile çıklnbilir Kzığın kendi ğırlığını düşürerek kzığın net tşım gücü büyüklüğü elde edilebilir Q u Q Q W (3) Q u : Kzığın nihi tşım gücü, Q : Kzığın uç mukvemeti ile tşıdığı nihi yük, Q : Kzığın çevre ürtünmei ile tşıdığı nihi yük, W : Kzık ğırlığı Genellikle kzık ğırlığı, kzığın nihi tşım gücüne kıyl oldukç küçüktür ve bu terim çoğu kez ihml edilebilir Anck bu ihml deniz ve limn yılrının inştlrınd yıln kzık trımlrınd l yılmmlıdır Zir bu tür inştlrd kzık uzunluğu, dolyııyl ğırlığı yıl değer itibrıyl ihml edilemeyecek boyutlr ulşbilmektedir Kzığın çevre ürtünmei ile tşıdığı nihi yük, kzık şftının teşkil ettiği yüzey lnı boyunc kzıkl zemin rınd gelişen kym direnimlerinin entegryonu onucu belirlenebilir Söz konuu kym gerilmeleri ifde edilen Coulomb teorii ile çıklnmktdır [8] c tn n (4) Burd; τ : Şft boyunc kzığ etkiyen kym gerilmei, c : Adezyon, σ n : Şft boyunc kzığ etkiyen norml gerilme, φ : Kzıkl zemin rınd kln zonun ürtünme çııdır Q zl P dz zl z0 z0 P c K v tn dz (7) Burd; P: Kzığın çevrei, L: Kzığın uzunluğu, z: Kzık uzunluğu boyunc herhngi bir derinlik olrk triflenmektedir Kzığın uç mukvemeti ile tşıdığı nihi yük Q ie kzığın lt ucund yer ln zeminin kzık boyunc düşey yönde ktrıln gerilmelere krşı koyduğu rekiyonun bir ölçütü olrk uç bölgedeki keit lnın şğıdn yukrıy doğru etkiyen tşım gücü bileşenidir Uç mukvemeti ile tşınn tolm nihi bileşeni Q ttik olrk Terzghi'nin yüzeyel temellerin tşım gücü hebı için önerdiği yklşıml belirlenebilmektedir [8] Q cn c N 0 5DN vl q A (8) Burd; c: Zeminin kohezyonu, γ: Zeminin birim hcim ğırlığı, D: Kzığın çı, σ vl : Kzık ucunun bulunduğu eviyede etkiyen düşey gerilme, N c, N q ve N γ : Kzık ucunun yer ldığı zond zeminin içel ürtünme çıın bğlı oln, yrıc şekil ve derinlik fktörlerinin etkiini de heb ktn boyutuz tşım gücü fktörleri, A : Kzık ucunun keit lnı şeklinde tnımlnmktdır Bu çıklmlr göre yeniden düzenlenire; u c vl q zl Q cn N 05DN A P c K tn dz W z0 (9) genel bğıntıı elde edilebilir Bu d tek kzığın nihi yük tşım kiteini götermektedir Tblo 3 Çeşitli rştırmcılr trfındn önerilen K, φ ve c u rmetreleri [3] v Şft boyunc kzığ etkiyen norml gerilme çoğu kez düşey gerilme σ v cininden şğıdki gibi ifde edilmektedir (5) K n v Burd; K : Yty tork bınç ktyıı olrk triflenmektedir Böylece eşitlik yeniden düzenlenerek; c K tn (6) v biçiminde ifde edilebilir Kym gerilmelerinin yukrıd d çıklndığı gibi şft boyunc entegryonu yıldığınd kzığın çevre ürtünmei ile tşıdığı nihi yük ifde edilebilmektedir Eğer nlizlerde drenjız ve kı üreli yükleme koşulln göz önüne lınrk nihi tşım kitei helnck; drenjız koşullr krşılık gelen zemin rmetreleri oln c, φ, c ve γ değerleri kullnılmlı, σ vl ve σ v gerilmeleri ie tolm gerilme yklşımın göre belirlenmelidir Anck özellikle kumlu zeminlerde yrln kzıklr için uzun üreli yükleme koşullrın göre nliz yılmı gerektiğinde, drenjlı koşullr krşılık gelen efektif zemin rmetreleri ve efektif gerilme yklşımın göre belirlenen σ vl ve σ v efektif gerilmeleri helrd kullnılmlıdır 375
Kzık Temellerin Bilgiyr Detekli Anlizi Devrim Alky, Burk Yeşil 9 Arzi Deneylerinin Sonuçlrındn Yrrlnrk Kzık Tşım Gücünün Helnmı Bzı rzi deneylerinin onuçlrındn yrrlnılmı çok lışılgelmiş ve ttik nlizlere göre yıln helrın thkikinde özellikle en çok bşvuruln yöntem olmuştur Günümüz uygulmlrınd onuçlrı üzerinde en fzl mrik bğıntılr geliştirilen ve tşım gücü hebınd en çok kullnıln deneyler; 31 Stndrt enetryon deneyi 32 Koni enetryon deneyi 33 Preiometre deneyi olrk bilinen deneylerdir Tblo 4 Kzık birim uç mukvemeti ile SPT drbe yıı rındki ilişkiler [9] 10 Düşey Yükler Altınd Kzıklrd Oturm Hebı Zemine yerleştirmenin neden olduğu örelenme ile kzıktn zemine ktrıln gerilmenin dğılışı ve yerinin belirizliği ekenel yükler ltınd kzığın ycğı oturmlrı krmşık bir hle getirmektedir ZEMİN CİNSİ ELASTİSİTE (MN/m 2 ) POİSSON ORANI Gevşek Kum 1035-2415 020-040 Ort ıkı Kum 1725-2760 025-040 Sıkı Kum 3450-5520 030-045 Siltli Kum 1035-1725 020-040 Çkıllı Kum 6900-17250 015-035 Yumuşk Kil 207-518 - Ktı Kil 518-1035 020-050 Çok Ktı Kil 1035-2415 - Tblo 5 Çeşitli zemin türleri için "μ" oion yılrı [2] Veic [14], Shrm ve Johi [11] kzığın yklşık 1 cm lik bir delmn ybilmei için mobilize olmı gereken çevre ürtünmei değerinin gerçekte küçük olduğunu ve kzık çı, zemin ve kzık cininden bğımız olcğım vunmkt; ynı delmnın oluşmı için mobilize olmı gereken uç direncinin ie kzık çı, zemin ve kzık cinine bğlı olrk dh büyük değerler lcğım öne ürmektedirler Bu durumd nihi çevre ürtünmei ekenel yükler ltınd iken nihi uç direncine kıyl dh çbuk tümüyle mobilize olbilmektedir Bununl berber kzığın uzunluğun ve zeminin cinine bğlı olrk kzığ ktrıln üt yı yüklerinin zemine dğılışı ve kzık çevreindeki yyılışınd frklılık olmı kçınılmzdır 11 Düşey Yükler Altınd Kzık Grulrının Dvrnışı Uygulmd çoğu hllerde, üt yı yüklerini tşıyıcı zemin tbklrın ktrmk mcıyl zemine yerleştirilen kzıklr grulr hlinde inş edilirler Genellikle kzık grulrının üzerinde betonrme olrk bir kzık bşlığı d inş edilmektedir Söz konuu kzık grubund yer ln tüm kzıklrın üt ucu dı geçen bşlığın içine gömülüdür Kzıklı temel rojelerinin büyük bir çoğunluğund kzık bşlığı hemen zemin eviyeinde yer lmkt, özel rojelerde ie yerltınd vey yerütünde bulunbilmektedir Gru kzıklrının bileşik tşım gücü olrk triflenen kzık grubunun tşım gücünün tek kzığın tşım gücünden z olmmı için rtikte gru içindeki kzıklr uygun mefelerde birbirlerinden yrık olrk zemine yerleştirilmelidir Uygulmlrd öz konuu kzık rlığı (üt yı yüklerinin şiddeti ve geoteknik ortm koşullrın d bğlı olmk üzere gru içindeki kzık çının en z 25 ktı olmlıdır Bunun ynıır emniyetli trft klmk düşüncei ile dı geçen mefe 3D-7D rınd eçilmektedir [2] Bir gru kzığının yük tşım kiteinde gru etkii şğıdki gibi ifde edilebilir Q gu Q u (10) Burd; η: Gru etkii, Q gu : Kzık grubunun nihi yük tşım kitei, Q u : Gru etkii olmkızın her bir kzığın nihi yük tşım kitei olrk triflenmektedir 12 Kzıklrın Yty Yük Etkii Altındki Dvrnışlrı Kzıklr çoğu kez düşey doğrultud etkiyen üt yı yüklerine ilveten yty yükler ve momentler de etkiyebilmektedir Bu gibi durumlr d kzığın yty yüklere emniyetle krşı koybilmei için yılmı gereken nlizler birz krmşıktır Çünkü zemin ile kzık rındki dvrnış biçimi, yty yük ve momentlerin etkimei durumund nonlineerdir Yty yüklere göre kzıklrın nlizinde günümüzde kbul edilen çözümler, zemin koşulln ve yüklerin 376
Akdemik Bilişim 2013 XV Akdemik Bilişim Konfernı Bildirileri 23-25 Ock 2013 Akdeniz Üniveritei, Antly uygulnm biçimine göre kzık üt ucunun tutulu (bit) y d erbet dvrnış göterebilmei kriterine dylıdır [10] Bu kritere göre iki durum öz konuu olbilmektedir Bunlrdn ilki izin verilebilir yty yük nihi-göçme yükünün uygun bir emniyet fktörüne bölünmeiyle elde edilebilir Diğeri izin verilebilir yty yük kbul edilebilir bir yty delmn oluşturmlıdır Yukrıd çıklnn iki durumun dikktle değerlendirilmei onucu bulunck yty yük değerlerinden en küçük olnı uygulm yükü olrk trımd yer lmlıdır Şekil 3 Kzık yükleme deneyi onuçlrındn tşım gücünün belirlenmei Tblo 6 Zemin cinine bğlı olrk tiik eltiite modülü değerleri [1] Zemin Cini E, [kn/m 2 ] KİLLER 300-3000 Çok Yumuşk Killer Yumuşk Killer Ort Ktı Killer Ktı Killer Kumlu Killer 2000-4000 4500-9000 7000-20000 30000-42500 KUMLAR 5000-20000 Siltli Kumlr Gevşek Kumlr Sıkı Kumlr 10000-25000 50000-100000 Şekil 4 Direel kzık nlizi KUM ve ÇAKILLAR 80000-200000 Sıkı Kumlu Çkıl Gevşek Kumlu Çkıl Şiltler Şeyl 50000-140000 2000-20000 1400-140000 Düşey kzıklrın yty yüklere krşı direncini helm yöntemleri litertürlerde genelde iki ınıft tolnmktdır; nihi yty yöndeki dynımın helndığı metotlr ve işletmedeki yty yükler ltınd kbul edilebilir (izin verilebilir) delmnlrın helndığı metotlr 13 Kzıklrın Bilgiyr İle Anlizi Çlışm kmınd kzık temellerin trımı, kzık tşım gücünü helyn bir bilgiyr rogrmı hzırlnmıştır Sttik formüller [5] yükleme deneyi [13] ve SPT deneyi verilerini Meyerhof [6] onuçlrını kullnrk üç frklı yöntemle kzık tşım gücü helnbilmektedir Progrm frklı yöntemler kullnrk onuçlrın krşılştırılmını ve en uygun trımın yılmını ğlmktdır Şekil 5 SPT onuçlrındn kzık tşım gücünün belirlenmei 14 Sonuçlr ve Öneriler Tşım gücü, oturm ve ıvılşm roblemi ile krşılşıln zeminlerde zemin iyileştirme yöntemleri vey derin temeller kullnılmı gerekli olmktdır Derin temel türleri içeriinde en çok kullnıln kzık temellerin kullnımı teknolojik gelişmelerin onucu olrk giderek yygınlşmktdır Kzıklı temel itemlerinin kullnım mçlrın ve eçim kriterlerini oluşturn teknik ekonomik ınır şrtlrın bğlı olrk kullnıldığı yerler kıc çıklnmış; litertürde 377
Kzık Temellerin Bilgiyr Detekli Anlizi Devrim Alky, Burk Yeşil mevcut çeşitli kriterlere göre ınıflndırıln kzıklı temeller hkkınd bilgi verilmiştir Çlışm kmınd kzık temellerin hızlı, doğru ve güvenilir bir şekilde trımını ybilmek için bir bilgiyr rogrmı geliştirilmiştir Hzırlnn rogrmd üç frklı yöntemle tşım gücü nlizi yılbilmektedir Frklı yöntemlerin onuçlrı kullnılrk dh güvenilir ve hızlı çözüm yılmı mçlnmktdır Progrm çlışmı oturm nlizi, kzık temel ln ve keitlerin rogrmd göterilmei ile onuçlndırılcktır Hlen üzerinde çlışmlr devm etmektedir 15 Kynklr Geotechnicl, Volume: 25, No: 2, : 222 232, (1988) [12] Teng, WC, Foundtion Deign, Prentice Hil, Inc, Englewood Cliff, New Jerey, : 193 255, (1962) [13] TSE 3167, Kzık Temellerin He ve Düzenlemeinde Genel Kurllr Ankr, (1978) [14] Veic, AS, Deign of Pile Foundtion, Ntionl Reerch Progrm Synthei of Prctice, Whin, No: 42, Trnorttion, Reerch Bord, (1977) [1] Bowle, JE, Foundtion Anlyi And Deign, Mc Grw-Hill Book Comny, Newyork, 816, (1982) [2] D, BM, Princile of Foundtion Engineering, PWS-Kent Publihing Comny, Mchuett, : 422 521, (1990) [3] Finno, RJ, Predicted nd Oberved Axil Behviour of Pile, Reult of Pile Prediction Symoium, ASCE Geotechnicl Secil Public, No: 23, New York, 888, (1989) [4] Hunt, RE, Geotechnicl Engineering Technique nd Prctie, Mc Grw - Hill Book Comny, New York, : 331-443, (1986) [5] Kumbr N, Ki F, Zemin Mekniği Problemleri, Çğlyn Kitbevi, 671, İtnbul, (1999) [6] Meyerhof, GG, Bering Ccity nd Settlement of Pile Foundtion, Journl of the Geotechnicl Engineering Diviion, ASCE Proceeding, Volume: 102, No: GT3, : 197, (1976) [7] Nvl Fcilitie Eng ineering Commnd, Foundtion nd Erth Structure, Deign Mnul Dm 72, Dertment of the Nvy, Alexndri, (1982) [8] Poulo, HG, Dvi, EH, Pile Foundtion Anlyi nd Deign, John Wiley nd Son, Inc, New York, 397, (1980) [9] Poulo, HG, Pile Behviour - Theory nd Aliction, Geotechnique 39, No: 3, : 365 415, (1989) [10] Prkh, S, Shrm, HD, Pile Foundtion in Engineering Prctice, John Wiley nd Son, Inc, New York, 734, (1990) [11] Shrm, HD, Johi, RC, Drilled Pile Behviour in Grnülr Deoit, Journl of Cndin 378