5. Geoteknik Sempozyumu 5-7 Aralk 2013, ukurova niversitesi, Adana

YKSEK MUKAVEMETL TEL A LE YAPILAN EV STABLTES

SLOPE STABILIZATION MADE OF HIGH TENSILE WIRE MESH

Hakk ERATLI1 Volker LEONHARDT 2 Armin RODUNER 3

ABSTRACT

Flexible slope stabilization systems made from wire mesh in combination with nailing are widely used in practice to stabilize soil and rock slopes. They are economical solutions and a good alternative to measures based on rigid concrete liner walls or massive supporting structures. Apart from designs using conventional steel wire, mesh from high-tensile steel wire is now also available on the market. The latter can absorb substantially higher forces and transfer them into the nailing. Special concepts have been developed for the dimensioning of flexible slope stabilization systems for use on steep slopes in more or less homogeneous soil or heavily weathered loosened rock, as well as fissured and layered rock. In the latter instability is determined by the fissure and layer surfaces. Stabilizations implemented in soil and rock, with and without vegetated face, confirm that these measures are suitable for practical application. The system components, dimensioning concept, bearing resistances of the system and revegetation will be shown. Keywords: Ruvolum, Tecco, dimensioning, flexible slope stabilization system

ZET

Tel a ve ivilerden oluan esnek ev stabilizasyon sistemleri uygulamada, kaya ve toprak evlerin stabilizasyonu iin ok miktarda kullanlmaktadr. Bunlar ekonomik zmlerdir ve rijid beton duvar ve byk destekleme yaplar gibi nlemlere alternatif olabilir. Geleneksel elik tel rglerden ayr olarak imdi piyasada yksek mukavemetli teller de bulunmaktadr. Bunlar olduka byk kuvvetleri alabilir ve ivilere aktarr. Esnek ev stabilizasyonu sistemlerinin, yaklak homojen zeminde, ayrm kaya yzeylerde, atlakl ve tabakal kaya yzeyler iin dik evlerde kullanmnn boyutlandrlmasnda farkl kavramlar gelitirilmitir. Sonuncu da durayszlk, atlak ve tabaka yzeylerine gre belirlenir. Bu bildiride yksek mukavemetli alardan yaplan ev stabilite sisteminin bileenleri, boyutlandrma kavram, sistemin tama direnci ve bitkilendirilmesi ele alnacaktr. Anahtar kelimeler: Ruvolum, Tecco, Esnek ev stabilizasyon sistemi,

1 naat.Yk.Mh, Geobrugg AG Geohazard Solutions, hakki.eratli@geobrugg.com 2 Cografya, Yk.., Geobrugg AG Geohazard Solutions, volker.leonhardt@geobrugg.com 3 naat.Yk.Mh, Geobrugg AG Geohazard Solutions, armin.roduner@geobrugg.com

1. GR Esnek ev stabilitesi sistemleri, Dnya da birok yerde, Avrupa, Asya, Kuzey Amerika ve daha souk iklimlerde, stabilize eden yzeylerin donma/zlme dngsne maruz kald yerlerde uygunluunu kantlamlardr. Tarihsel olarak bu amalarda kullanlan tel alar ekme mukavemeti 400-500 N/mm2 olan yumuak elik tel kullanlarak retiliyordu. ekme mukavemeti en az 1770 N/mm2 olan tellerden yaplan alarn gelitirilmesi evlerin etkili ve ekonomik stabilizasyonu iin yeni olanaklar ortaya karmtr (Bkz.ekil 1). Gelimi boyutlandrma kavramlar bu tr ev stabilizasyon sistemlerini yzeysel durayszlklara kar toprak ve kaya statiini gznne alarak boyutlandrmaya yardm eder.

ekil 1. ev stabilizasyonu iin yksek mukavemetli tel a (solda) ve yksek mukavemetli tel a ev yzeyine bastrarak gerilme vermeye yardmc olan zel trnakl plaka (sada)

2. KAYA VE TOPRAK YZEYLERN STABLZASYONU N YKSEK MUKAVEMETL TEL A ekme mukavemeti en dk 1770 N/mm2 olan elik telden yaplan yksek mukavemetli tel a piyasada TECCO ad ile bulunmaktadr. Standard olarak paslanmaya kar alminyum-inko kaplama korumal 3mm apnda elik tellerden yaplmtr. An baklama biimli yani ekenar drtgen ve 83mm x 143mm boyutlarndaki gzleri tek bkm ile retilir. elik a 150 kN/m ekme mukavemeti salar. Bu deer minimum garanti edilen yk veya tama kapasitesini gsterir. Tel a boyutlu yaps ile eve tutunur ve evin yeillendirilmesine de yardmc olur. Bu yksek mukavemetli tel alar ile, geleneksel yaklak gz boyutlarnda ve benzer tel aplarnda, uzunlamasna dorultuda 45-50 kN/m ekme mukavemetine sahip alara gre ok daha byk ykler alnabilmektedir.

ekil 2. ivi dzenlemesi ile genel profil (solda) ve artmal dzen ile ivi montaj

yerleimi Dongcheon Projesi, Kore (sa).

Aa uygun dizayn ile zel karo eklindeki trnakl plakalar, an toprak veya kayaya sabitlenmesine yardmc olur. iviye gerilme vererek ve ve mmknse trnakl plakay zemine hafife bastrarak stabilize edilir, a yzey eklini takip eder ve olabildii kadar gerilir. Bu ev stabilizasyonu sisteminde ivi sralar aralarnda mesafenin yars kadar artmal yerletirilir. Bu iviler arasndaki olabilecek klar azaltr ve iviler aras mesafeler enine a boyuna ise 2 x b olur (Bkz. ekil 2, sol). artmal yerleim ekil 2 de (sa) Kore Dongcheon projesinden bir fotograf ile gsterilmitir. 3. AYRIMI KAYA VE TOPRAK ZEMN N BOYUTLANDIRMA KAVRAMI RUVOLUM yazlm kullanlan an yksek mukavemetli telden yapldn kabul ederek ivi apn ve aralklarn, yerleimini hesaplamaya yardmc olur. Yazlm prensipte yatay ve ev dogrultusunda ayarlanabilen ivi mesafesine izin veren tm ev stabilizasyon sistemlerine uygulanabilir. Regger vd. (2002) .

ekil 3. Boyutlandrma konsepti eve paralel (solda) yzeysel (genellikle 2m den az) durayszlk aratrmalarna ve iviler arasndaki (sada) blgesel durayszlklarn

aratrlmasna dayanr. Yaklam yzeysel eve paralel durayszlklar hem de her bir ivi arasndaki blgesel durayszlklar aratrr. Bu ekil 3 te gsterilmitir ve takibeden blmlerde aklanacaktr fakat basitletirme amac ile fazla hidrostatik basn, evden aa ak basnc ve sismik kuvvetler, vb. burada ihmal edilmitir. 3.1 Yzeysel, eve paralel durayszlklarn aratrlmas eve paralel yzeysel durayszlklarda ilk aratrma st kaplayc tabakadr ki bu salam alt toprak tabakasnn kaymasnda da tehdit oluturur. ivilendirme stabil olmayan st tabakann btn olarak stabilize edilmesine yneliktir. Burada a geniliinde, b uzunluunda ve t kalnlnda bir hacm her bir iviye belli bir emniyet ile balanmtr. ekil 4 te solda hacme etkiyen ve patlamasna/kmasna yol aabilecek gz nne alnan kuvvetler gsterilmitir. Kuvvet G, o zemin gvde parasnn l arln temsil etmektedir. c x A terimi kohezyonun yatay dzleme gre as eimindeki kayma yzeyinde tutma etkisini tanmlamaktadr. Ayrca c x A terimi ile, korunacak olan yzey

tabaka ve salam tabaka arasndaki ya da st tabakann kendi iindeki kilitlenme etkisi hesaba katlabilir. Kuvvet V a ev yzeyine doru geren ivi dorultusundaki kuvvettir. Bulonu sknca ivi zerindeki trnakl plaka ve a zemine doru baslr. V yatay dzleme gre as kadar eimlidir. evin hareketi olumadan nce ivideki ngerilme alm olmas gerekmektedir. S deikeni, ivide tarafndan alnan ve salam zemine aktarlan kesme kuvvetini temsil ediyor. Alt zemin tabakasndan gelen N ve T reaksiyon kuvvetleri normal ve kayma yzeyi dorultusunda etki eder. ekil 4 sadaki resim plan grnnde yerleim gstermektedir.

ekil 4. Paraya etki eden kuvvetler (solda) ve genel artmal ivi dzeni (sada)

Denge denklemi, geoteknik, geometrik parametreler (Mohr-Coulomb) ve ngerme kuvveti V ve model belirsizlik dzeltme faktr mod kullanlarak, kesme kuvveti S denklem 1 de gsterildii gibi belirlenebilir.

tan)sin(VcosG-Ac-)cos(sin/1 modmodmod VGS (1) RUVOLUM yazlm EUROCODE 7 de yaynlanan ksmi gvenlik faktrleri kavramlarn kullanmaktadr. Srtnme as k, kohezyon ck ve hacim arl k srasyla ile/birlikte kar gelen ksmi gvenlik dzeltme deerleri , c ve ile azaltlmal ya da arplmaldr (srtnme as k, tanjant ile azaltlyor). Yzeysel, eve paralel durayszlklarn aratrlmasnda aadaki durum salamas yaplmaldr.

Yzey tabakann kaymaya kar tahkiki Tel an delinmeye kar tahkiki ivinin kesme ve gerilmeye kar dayanmasnn tahkiki

3.2 Her bir ivi arasnda blgesel durayszlklarn aratrlmas kinci aratrma iviler arasndaki parann ekil 5 te gsterildii gibi yerel olarak kmaya almasn incelemektir. Burada aktif kamann arl GI ve pasif kamann GII olarak adlandrlmtr. Yzey stabilizasyon sistemi kmak isteyen tm ktleler tutulacak, ortaya kan ykler emilip sistem trnakl plakalar ile ivilere sonu olarak stabil zemine iletilecek ekilde boyutlandrlmaldr. Her bir ivinin zerinde a eninde ve 2.b uzunluunda blgesel durayszlk asndan emniyete alnmas gereken bir alan vardr. Bu alandan balayarak 2.b maksimum uzunluuna varan uzunluklarda kmaya meyilli ktleler olabilir. kmaya meyilli kamann enkesiti mevcut koruma metodundan etkilenir. A, ivi kafasna yani bulonun

trnakl plakay iterek zemine dogru bastrd noktaya dogru V kuvveti ile gerilir. Bylece alt zemin zerindeki ivi evresindeki yzeysel alan stabilize edilir. Hesap yntemi bu olay gznne alr. Basitletirme iin her bir u trnakl plakann ve yanndaki an altnda oluan basn konileri incelenen kayan ktlenin dnda yer ald kabul edilir. Sonuta krmz yaklak olarak yamuk eklindeki alan eit alandaki genilii ared ve kalnl t olan dikdrtgene dntrlebilir. (ekil 5 sa)

ekil 5. iviler arasndaki blgesel durayszlk (solda) ve t kalnlnda maksimum

mmkn olabilen kmaya meyilli ktle enkesiti; aktif olarak stabilize edilmi basn kesik konileri

(2) ve (3) numaral denklemlerde belirtilen ilikiler, ekil 5 teki ift gvde kayma mekanizmasndan doan denge kabullerinin sonucudur ve Mohr-Coulomb krlma durumunu hem de mod model belirsizlik faktrn hesaba katar. ivi dorultusunda etkiyen maksimum kuvvet P aada gsterilen (2) ve (3) numaral denklemler ile kayan yzeyin eimi ve kalnlk t nin varyasyonlarna gre belirlenir. II cGX Atancossin/1 modmod (2)

tansincostansincostancossin

mod

modmod IIII AcZXGP (3)

iviler arasndaki yerel durayszlklarn incelenmesi dnldnde aadaki iki kontrol ele alnmaldr.

Trnakl plakann st ev ksmnda an yrtlmayacann tahkiki An eve paralel kuvvet Z yi st iviye iletebileceinin tahkiki

4. GENEL STABLTE NCELEMES Yzeye yakn durayszlklarn RUVOLUM metodu ile incelenmesine ek olarak eitli stabilite durumlar gznne alnarak alt ana zemine gre derin kayma yzeyleri ve genel stabilite durumlar da ayrca incelenmelidir. lgili hesaplamalar geleneksel stabilite analizi metodlarna gre yaplr rnein zeminde ya da kayada kayma yzeyleri veya katmanlar ile belirlenmi kayma yzeyleri, atlaklar gznne alnr. ivileme her tahkik gznne alnarak optimize edilebilir.

Tel a

Gvde I

Gvde II

ivi

5. SSTEMN DAYANMA GCN BELRLEMEK N TESTLER Yzeysel olarak ayrm ve gevemi kaya ve toprak evlere destek iin yukardaki denklemlerin dizayn yaparken kullanlabilmesi iin tel an aadaki yk tama kapasitesi veya dayanma direncini bilmek gerekir :

ZR : Tel an seilen eve paralel ekme gerilmesine dayanma direnci DR : Tel an ivi ynnde delinme direnci PR : An trnakl plakalarn kenarnda evden dar kmak isteyen gvde etkisi

ile oluan kesmeye kar dayanma direnci Yksek mukavemetli elik tel an dayanma direnci ekil 6 da gsterilen test aletleri ile ve Landesgewerbeanstalt (LGA) Nrnberg, Germany (Brndlein, 2004) gzetiminde belirlenmitir. Bu aletler Regger and Flum AG (Regger, vd. 2006) ve Geobrugg AG ibirlii ile gelitirilmitir.

ekil 6. An eve paralel seilmi ekme gerilmesine kar dayanma direncini belirlemek

iin test dzenei (solda) ve an ivi ynnde delinmeye kar dayanma direncini belirlemek iin test dzenei (sada)

6. TEKRAR BTKLENDRME / EROZYON KONTROL RTS

LE EROZYON NLEME Ince daneli, kohezyonsuz gevek kaya veya ok ayrm kaya zeminlerden onluan dik evlerin yzeylerinde erozyon tehlikesi vardr. Byle ince malzeme yksek mukavemetli an adan kabilir ve an altnda boluklar ve kanallar brakarak akabilir. Buna tepeden, tabakalardan, atlaklardan gelen sular veya kuru yzeylerde iddetli yamurlardaki yzey suyu aklar neden olabilir. Zemin suyu basnc genellikle toplanp drenaj yaplr. Srekli su klar her zaman probleme yol aabilir dolays ile stabilizasyon nlemlerinen nce baa klmaldr, sonra dzeltme ok zor olabilir. ev st ksmndan eve byk miktarlarda su akn nlemeye zel nem verilmelidir. Eer uygunsa evin st ksmna uygun drenaj kanallar yaplarak su yanlara doru kontrollu bir ekilde aktarlabilir. Geriye eve direkt olarak den su kalyor. Yksek iddette ve uzun sreli yalar da erozyona yol aabilir. Yamur damlalarnn arpmas ve yzey suyunun drenaj da zemin hareketine, bozulmalara ve genel erozyona yol aabilir. Bu problem ile genellikle tm yzeyin bitkilendirilmesi ile baa klabilir. Kkler yzey tabakasn stabilize eder ve nemli miktarda su akmaya balamadan nce bitkilendirilmi tabakada tutulur.

Fakat, etkili bir bitkilendirmenin olumas ve kararl bir zemin ortamnn olmas zaman alr. Harekete ve erozyona maruz bir evde bitkilerin gelimesi zordur. An serilmesinden hemen sonra erozyona dayankl bitkilendirme ve tohum pskrtme her zaman mmkn olmayabilir. Bu yzden genellikle tel a ile birlikte erozyon nleme de yaparak zeminin ykanp gitmesini nlemek ve daha sonraki yeillendirmeye n koullar salamak gerekebilir.

ekil 7. Yksek mukavemetli tel a ve erozyon kontrol rts (solda) ve erozyon kontrol

mat (sada) Maalesef, her zaman jt, hindistan cevizi lifi gibi doal elyaflardan yaplan erozyon kontrol rtleri ile istenilen sonuca ulalamyor, nk dzgn olmayan yzeylerde zeminle temas salanamayan yerler olabiliyor. Bu rtler genellikle bitkilendirme ve tohumlama pskrtmesi iin ok dar gzenekli olabiliyor. Dolays ile grntde plak kalm dolays ile yine erozyona maruz alanlar olabiliyor. Uzun vadede bu ksmlar rtnn de yrtlmas ile birlikte erozyona devam ediyor. Dolays ile aranan esnek, boyutlu ak gzenekli yapda ve erozyona kar iyi koruma salayabilecek bir rt idi. rt bitkilendirme iin gerekli tutunma ve stabilizasyon tabakasn salayacakt. Ayrca rgnn gze arpmayan rnein yzeyinrengine uyumlu olmas da nemlidir. Deiik rnler zerinde, kuru ve slak koullarda ve zor lokasyonlarda yaplan birok uygunluk testinden sonra boyutlu, polipropilen rastgele serilmi elyaflardan oluan rt, erozyon nleme ve bitkilendirilmi yzey iin artlar en optimum ekilde karlyordu. Bu ekil 7 de gsterilen erozyon kontrol rts zellikle TECCO stabilizasyon sistemi ile kullanm iin gelitirilmitir ve TECMAT ticari ismi ile mevcuttur. 7. SONU Yksek mukavemetli tel a ve zel trnakl plakalar kullanlarak sunulan yksek mukavemetli a sistemi zel saha koullarna ve statik koullara kolaylkla adapte edilebilir. Yaklam, byk yklerin alnarak ve transfer ederek ivilerin daha ekonomik kullanlarak uygun bir zm sunar. Bu da ivilerin delinmesi olduka nemli maliyet getirdii iin daha ekonomik zm salar. TECCO ile stabilize edilmi evler uygun erozyon kontrol mat ile birletirilirse tekrar doal yeil ve bitkilendirilmi grntye kavuur, bu da gze ho gelen bir grnt salar.

Zemin ivilerinin yksek mukavemetli tel a ile birlikte kullanm iin burada aklanan konsepte gre, evdeki yzeysel durayszlklar iin dizayn edilebilir ve boyutlandrlabilir. Bu, esnek yzey nlemlerinin ilk dzgn dizayndr. Derin yerleimli gme mekanizmalar iin geleneksel dizayn metodlarna halen ihtiya duyulmaktadr. KAYNAKLAR Brndlein P, LGA Nuremberg, Germany, Monitoring and supervision of laboratory testing

of the TECCO slope stabilization system, Test report BPI 0400046/1, 2004. Regger, R.; Flum, D.: Anforderungen an flexible Bschungsstabilisierungssysteme bei

der Anwendung in Boden und Fels. Technische Akademie Esslingen, Beitrag fr 4. Kolloquium Bauen in Boden und Fels, January 2006.

Regger, R.; Flum, D.; Haller, B.: Hochfeste Geflechte aus Stahldraht fr die Oberflchensicherung in Kombination mit Vernagelungen und Verankerungen. Technische Akademie Esslingen, Beitrag fr 2. Kolloquium Bauen in Boden und Fels, Januar 2002.