Çukurova Ün İvers İtes İ fen b İlİmler İ enst İtÜsÜ … · sayısal ve teorik...

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YÜKSEK LİSANS TEZİ Ahmet DEMİR

TEMEL MÜHENDİSLİĞİNDE ÇEKME DAYANIMININ İRDELENMESİ VE KAZIKLI TEMELLERİN ÇEKME DAYANIMININ ANALİZİ

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ADANA, 2006

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Ahmet DEMİR

YÜKSEK LİSANS TEZİ


Bu tez / / 2006 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği/Oyçokluğu İle Kabul Edilmiştir. İmza:..................................... İmza:............................................ İmza:........................................... Prof. Dr. Mustafa LAMAN Prof. Dr. M. Arslan TEKİNSOY Yrd. Doç. Dr. Hakan GÜNEYLİ DANIŞMAN ÜYE ÜYE

Bu tez Enstitümüz İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır.

Kod No:

Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü İmza ve Mühür

Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların

kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere

tabidir.

TEMEL MÜHENDİSLİĞİNDE ÇEKME DAYANIMININ İRDELENMESİ VE KAZIKLI TEMELLERİN ÇEKME DAYANIMININ ANALİZİ

I

ÖZ

YÜKSEK LİSANS TEZİ

TEMEL MÜHENDİSLİĞİNDE ÇEKME DAYANIMININ

İRDELENMESİ VE KAZIKLI TEMELLERİN ÇEKME

DAYANIMININ ANALİZİ

Ahmet DEMİR

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ


Danışman : Prof. Dr. Mustafa LAMAN

Yıl : 2006, Sayfa : 110

Jüri : Prof. Dr. Mustafa LAMAN

: Prof. Dr. M. Arslan TEKİNSOY

: Yrd. Doç. Dr. Hakan GÜNEYLİ

Bu çalışmada, kum zeminlere inşa edilen kazık temellerin çekme kapasitesi

laboratuvar ortamında model deneyler yapılarak araştırılmıştır. Kazık temel olarak 17mm ve 34 mm çapında iki farklı metal kazık kullanılmıştır. Model deneylerde, temel boyutu, gömülme oranı, kum sıkılığı ve kum-kazık arasındaki yüzey sürtünmesinin kazık temellerin çekme kapasiteleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Gömülme oranı, temel boyutu, kum sıkılığı ve yüzey sürtünmesiyle kazık temelin çekme kapasitesinin arttığı görülmüştür.

Ayrıca, model deney düzeneği, sonlu elemanlar yöntemi kullanan PLAXIS bilgisayar programı ile modellenip analiz edilmiştir. Elde edilen deney sonuçları sayısal ve teorik sonuçlarla karşılaştırılmış ve gerekli öneriler yapılmıştır. Anahtar kelimeler: Kazık temel, yüzey pürüzlülüğü, çekme kapasitesi, zemin sıkılığı

II

ABSTRACT

MSc THESIS

AN INVESTIGATION OF UPLIFT RESISTANCE IN

FOUNDATION ENGINEERING AND THE ANALYSES OF

UPLIFT RESISTANCE OF PILE FOUNDATIONS

Ahmet DEMİR

DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING

INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES

UNIVERSITY OF ÇUKUROVA

Supervisor : Prof. Dr. Mustafa LAMAN

Year : 2006, Page : 110

Jury : Prof. Dr. Mustafa LAMAN

: Prof. Dr. M. Arslan TEKİNSOY

: Assist. Prof. Dr. Hakan GÜNEYLİ

In this study, uplift capacity of pile foundations embedded in sand was investigated by conducting laboratory model tests. Model pile foundations with 17mm and 34mm diameters were used in the tests. The parameters investigated for the uplift capacity of pile foundations include the length, diameter, embedment ratio and surface roughness of pile foundations and density of sand. It was observed that uplift capacity of pile foundation increased with increasing the embeddment ratio, dimensions of foundation, density of sand and surface roughness of pile foundations. On the other hand, the tests were modelled by using the finite element program PLAXIS. The experimental results were compared with the numerical and theoretical results and finally, some necessary suggestions for continuation of this work were put forward. Keywords: Pile foundation, surface roughness, uplift capacity, density of sand.

III

TEŞEKKÜR

Öncelikle, yüksek lisans tez konumun belirlenmesinde ve çalışmalarımda

beni yönlendiren ve benden yardımlarını esirgemeyen, danışman hocam sayın

Prof. Dr. Mustafa LAMAN’a teşekkürlerimi sunarım.

Ayrıca Yrd. Doç. Dr. Cafer KAYADELEN hocama ve Arş. Gör. Ali

DOĞAN olmak üzere diğer tüm araştırma görevlisi arkadaşlara teşekkür ederim.

Çalışmalarımda beni teknik yönden yalnız bırakmayan, İnşaat Mühendisliği

Laboratuvarı, Dekanlık Atölyesi ve Makine Mühendisliği Laboratuvarı personeline

teşekkür ederim.

Son olarak, her zaman bana destek olan ve yardımlarını esirgemeyen özellikle

dedem, babaannem ve aileme özel teşekkürlerimi sunarım.

IV

İÇİNDEKİLER SAYFA

ÖZ ................................................................................................................................. I

ABSTRACT................................................................................................................. II

TEŞEKKÜR................................................................................................................III

İÇİNDEKİLER .......................................................................................................... IV

SİMGELER VE KISALTMALAR...........................................................................VII

ÇİZELGELER DİZİNİ .............................................................................................. IX

ŞEKİLLER DİZİNİ..................................................................................................... X

1. GİRİŞ ....................................................................................................................... 1

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR........................................................................................ 4

2.1. Giriş................................................................................................................... 4

2.2. Sığ Temellerin Çekme Kapasitesi..................................................................... 4

2.2.1. Giriş ........................................................................................................ 4

2.2.2. Kum Zeminlerde İnşa Edilen Temeller .................................................. 5

2.2.2.1. Balla (1961) Teorisi................................................................... 5

2.2.2.2. Meyerhof ve Adams (1968) Teorisi .......................................... 8

2.2.2.3. Vesic (1965) ve Vesic (1971) Teorileri................................... 10

2.2.2.4. Saeedy (1965) Teorisi ............................................................. 13

2.2.3. Suya Doygun Kil Zeminlerde İnşa Edilen Temeller ............................ 15

2.2.3.1. Vesic (1971) Teorisi ................................................................ 16

2.2.2.2. Meyerhof (1973) Teorisi ......................................................... 17

2.2.2.3. Das (1978) Teorisi................................................................... 18

2.3. Çekme Kapasitesi Üzerinde Dolgunun Etkisi................................................. 18

2.4. Kazık Temellerin Çekme Kapasitesi .............................................................. 20

2.5. Zemin Çivilerinin Çekme Kapasitesi.............................................................. 33

3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR ................................................................................ 36

3.1. Giriş ................................................................................................................ 36

3.2. Deney Düzeneği ............................................................................................. 36

3.2.1. Deney Kasası........................................................................................ 36

3.2.2. Model Kazık Temel.............................................................................. 36

V

3.2.3. Yükleme Sistemi .................................................................................. 38

3.2.4. Yük Halkası.......................................................................................... 38

3.2.5. Düşey Deplasman Transduceri............................................................. 40

3.2.6. ADU (Data Kaydetme Ünitesi) ............................................................ 41

3.2.7. Titreşim Cihazı ..................................................................................... 41

3.3. Zemin Özellikleri ........................................................................................... 41

3.4. Deney Yöntemi............................................................................................... 43

3.4.1. Aletlerin Kalibrasyonu ......................................................................... 43

3.4.2. Deneyin Yapılışı................................................................................... 46

3.5. Deney Programı.............................................................................................. 46

3.6. Deney Sonuçları ............................................................................................. 47

3.6.1. Sıkılığın Kazık Çekme Kapasitesi Üzerindeki Etkisi........................... 47

3.6.2. Pürüzlülüğün Kazık Çekme Kapasitesi Üzerindeki Etkisi................... 50

3.6.3. Gömülme Oranının Kazık Çekme Kapasitesi Üzerindeki Etkisi ......... 52

3.6.4. Kazık Boyutunun Kazık Çekme Kapasitesi Üzerindeki Etkisi ............ 53

3.6.5. Sürşarj Yükünün Kazık Çekme Kapasitesi Üzerindeki Etkisi ............. 57

3.6.6. Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması................................................... 60

4. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE ANALİZ .............................................. 62

4.1. Giriş ................................................................................................................ 62

4.2. Sonlu Elemanlar Yöntemi .............................................................................. 62

4.3. PLAXIS Bilgisayar Programı......................................................................... 63

4.3.1. Zemin Modelleri................................................................................... 63

4.3.1.1. Lineer Elastik (LE) Zemin Modeli .......................................... 63

4.3.1.2. Mohr-Coulomb (MC) Zemin Modeli ...................................... 64

4.3.1.3. Hardening-Zemin (HZ) Modeli............................................... 64

4.3.1.4. Soft-Soil-Crep (SSC) Modeli .................................................. 64

4.4. Sonlu Elemanlar Analizi ................................................................................ 65

4.5. PLAXIS Bilgisayar Programı İle Analiz Sonuçları ....................................... 67

4.5.1. Hardening-Soil Zemin Modeli, (HZ) İle Analiz .................................. 67

4.5.2. Mohr-Coulomb Zemin Modeli, (MC) İle Analiz ................................. 69

4.5.3. Lineer Elastik Zemin Modeli, (LE) İle Analiz ..................................... 69

VI

4.6. PLAXIS Bilgisayar Programı İle Yapılan Analiz Sonuçlarının

Karşılaştırılması ............................................................................................. 72

5. TEORİK VE DENEY SONUÇLARININ KARŞILAŞTIRILMASI .................... 76

5.1. Giriş ................................................................................................................ 76

5.2. Pürüzsüz Model Kazık Çekme Kapasitesinin Deneysel ve Teorik olarak


5.3. Pürüzlü Model Kazık Çekme Kapasitesinin Deneysel ve Teorik olarak


5.4. Teorik Yaklaşım ve Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması ............................ 80

5.4.1. Pürüzsüz Model Kazık Çekme Kapasitesinin Deneysel ve Teorik

Olarak Karşılaştırılması........................................................................ 80

5.4.2. Pürüzlü Model Kazık Çekme Kapasitesinin Deneysel ve Teorik Olarak

Karşılaştırılması.................................................................................... 84

6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER ............................................................................... 89

6.1. Sonuçlar.......................................................................................................... 89

6.2. Öneriler........................................................................................................... 90

KAYNAKLAR .......................................................................................................... 92

ÖZGEÇMİŞ ............................................................................................................... 95

EKLER....................................................................................................................... 96

VII

SİMGELER VE KISALTMALAR

A : Temel alanı

As : Kazık gövdesinin yüzey alanı

A1 : Kazığın net çekme kapasite faktörü

B : Sığ dairesel temel çapı

c : Kohezyon

cu : Zemin drenajsız kayma mukavemeti

D : Kazık taban çapı

Df : Sığ temel gömülme derinliği

Dr : Kumun rölatif sıkılığı

DR : Geogrid çapı

Df/B : Sığ temel gömülme oranı

(Df/B)cr : Sığ temel kritik gömülme oranı

Es : Zeminin elastisite modülü

Eoed : Odometre yükleme rijitliği

Eur : Üç eksenli boşaltma-yükleme rijitliği

E50 : Üç eksenli yükleme rijitliği

Fc : Kil zeminlerin kopma faktörü

Fq : Kopma faktörü

fs : Kazık ortalama birim yüzey sürtünmesi

Ku : Nominal çekme katsayısı

Ka : Aktif zemin basınç katsayısı

Kp : Pasif zemin basınç katsayısı

Kb : Zemin sürtünme açısı ve gömülme oranına bağlı bir katsayı

Ko : Zemin basınç katsayısı

L : Kazık gömülme boyu

L/D : Kazık gömülme oranı

m : Zemin sürtünme açısına bağlı bir katsayı

m : Gerilme seviyesine bağlı üs değeri

n : Kopma faktörü sabiti

VIII

n : Kazık guruplarındaki kazık sayısı

p : Kazık kesitinin çevresi

Po : Vesic (1965) önerdiği temel çekme kapasitesi

P1 : İlave zemin basıncı

Pu(Net) : Düz bir kazığın net çekme kapasitesi

Pref : Referans basınç değeri

Qo : Kazığın net çekme kapasitesi

Qnet : Kazık net çekme kapasitesi

Qog : Kazık gurubundaki her bir kazığın net çekme kapasitesi

Qu : Temel çekme yükü

Qu : Kazık nihai çekme kapasitesi

Qug : Kazık guruplarının nihai çekme kapasitesi

R : Pürüzlülük faktörü

Rf : Göçme oranı

r : Yenilme yayının yarıçapı

W : Temel ve zemin ağırlığı

W : Kasa genişliği

Wg : Kazık gurubunun ağırlığı

W3 : Küresel boşluktaki zemin ağırlığı

α : Yenilme eğrisinin zemin yüzeyi ile yapmış olduğu açı

∆ : Düşey yer değiştirme

δ : Zemin ile kazık arasındaki sürtünme açısı

φ : Zemin içsel sürtünme açısı

γ : Zemin birim hacim ağırlığı

γk : Zemin kuru birim hacim ağırlığı

η : Kazık gurup etkisi

µ : Sıkışma faktörü

σv’ : Ortalama efektif gerilme

ψ : Dilatasyon açısı

ν : Zeminin poisson oranı

IX

ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA

Çizelge 3.1. Yük Halkası ........................................................................................... 39

Çizelge 3.2. Elek Analizi Sonuçları ........................................................................... 42

Çizelge 3.3. Yük Halkası Kalibrasyon Tablosu ......................................................... 44

Çizelge 3.4. Transducerlerin Kalibrasyon Tablosu.................................................... 45

Çizelge 3.5. Kazık Çekme Kapasitesinin Sıkılık, Pürüzlülük, Gömülme Oranı

ve Kazık Boyutu ile Değişimi................................................................ 54

Çizelge 3.6. Sürşarj Yükü, Sıkılık ve Gömülme Oranı Parametrelerinin Kazık

Çekme Kapasitesi Üzerindeki Etkileri ................................................... 59

Çizelge 4.1. Deney Kumu İçin Model Parametreler .................................................. 66

Çizelge 4.2. Pürüzlü ve Pürüzsüz Kazıkta Gevşek-Sıkı Kum İçin

HZ Analiz Sonuçları .............................................................................. 67

Çizelge 4.3. Pürüzlü ve Pürüzsüz Kazıkta Gevşek-Sıkı Kum İçin

MC Analiz Sonuçları ............................................................................. 69

Çizelge 4.4. Model Kazığın, ∆=0.03mm Deplasman Değeri İçin, Gevşek-Sıkı

Kum Koşulundaki LE Analiz Sonuçları ................................................ 71

Çizelge 4.5. Deney ile HZ ve MC Analiz Sonuçlarının Karşılaştırılması ................. 75

Çizelge 5.1. Pürüzsüz Kazıkta PLAXIS ve Deney

Sonuçlarının Karşılaştırılması................................................................ 76

Çizelge 5.2. Pürüzlü Model Kazıkta PLAXIS ve Deney

Sonuçlarının Karşılaştırılması ................................................................ 78

Çizelge 5.3. Pürüzsüz Model Kazıkta Chattopadhyay ve Pise (1986) Teorisi

ile Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması ................................................ 81

Çizelge 5.4. Pürüzsüz Model Kazıkta Chattopadhyay ve Pise (1986) Teorisi

ile Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması.................... ............................83

Çizelge 5.5. Pürüzlü Model Kazıkta Chattopadhyay ve Pise (1986) Teorisi

ile Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması................................................ 85

Çizelge 5.6. Pürüzlü Model Kazıkta Chattopadhyay ve Pise (1986) Teorisi

ile Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması ............................................... 87

X

ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA

Şekil 1.1. Yüksek Gerilim Hattı................................................................................... 1

Şekil 2.1. Çekmeye Maruz Sığ Temel (Das, 1999)...................................................... 5

Şekil 2.2. Sığ Dairesel Temeller İçin Balla (1961) Teori (Das, 1999)......................... 6

Şekil 2.3. F1+F3 Fonksiyonunun φ ve Df/B’ye Bağlı Olarak Değişimi

(Das, 1999)................................................................................................... 7

Şekil 2.4. Df/B ile Fq’nun Doğal Değişimi (Das, 1999) .............................................. 8

Şekil 2.5. Çekmeye Maruz Sürekli Temel (Das, 1999) ............................................... 9

Şekil 2.6. Vesic (1965)’in Genişleyen Boşluk Teorisi (Das, 1999)........................... 11

Şekil 2.7. Dairesel Temelde Vesic (1971)’in Genişleyen Boşluk Teorisi

(Das,1999) .................................................................................................. 12

Şekil 2.8. Saeedy’nin Dairesel Temeller İçin Önermiş Olduğu Kopma Faktörü,

Fq (Das, 1999) ............................................................................................ 14

Şekil 2.9. Çekmeye Maruz Suya Doygun Kil İçerisindeki Sığ Temel (Das, 1999)... 16

Şekil 2.10. Vesic (1971)’in Önerdiği Kopma Faktörü, Fc (Das, 1999)...................... 17

Şekil 2.11. Kum Dolgu İçerisinde Çekmeye Maruz Sığ Temeldeki

Yüzeysel Yenilme Mekanizması (Das, 1999).......................................... 19

Şekil 2.12. Kum Dolgu İçerisinde Çekmeye Maruz Sığ Temeldeki

Kama veya Birleşik Kayma Yenilme Mekanizması (Das, 1999) ............ 20

Şekil 2.13. Deneysel Düzenek (Ilamparuthi ve Dickin, 2001) .................................. 22

Şekil 2.14. Değişik Güçlendirme Düzenlemeleri ile Çekme davranışındaki

Değişim (Ilamparuthi ve Dickin, 2001) ................................................... 23

Şekil 2.15. Gurup Kazık Çekme Deney Sisteminin Şematik Diyagramı

(Das, 1986) ............................................................................................... 26

Şekil 2.16. Çekmeye Maruz Sığ Temel (Das, 1999).................................................. 28

Şekil 3.1. Deney Düzeneği......................................................................................... 37

Şekil 3.2. Deney Kasası ............................................................................................. 38

Şekil 3.3. Yük Halkası ............................................................................................... 39

Şekil 3.4. Düşey Deplasman Transducerleri .............................................................. 40

Şekil 3.5. ADU Cihazı ve Bilgisayar Data Logger Sistemi ....................................... 42

XI

Şekil 3.6. Titreşim Cihazı .......................................................................................... 43

Şekil 3.7. Yük Halkası Kalibrasyon Eğrisi ................................................................ 44

Şekil 3.8. Transducerlerin Kalibrasyon Grafikleri ..................................................... 45

Şekil 3.9. Kum Dolguların Kasa İçerisine Yerleştirilmesi......................................... 48

Şekil 3.10. D=17mm Çaplı Kazığın Sıkı ve Gevşek Kum Ortamında

Yük-Deplasman Eğrilerinin Karşılaştırılması.......................................... 49

Şekil 3.11. D=34mm Çaplı Kazığın Pürüzlülük Durumuna Bağlı

Çekme Kapasitesinin Değişimi ................................................................ 51

Şekil 3.12. D=34mm Çaplı Kazığın Gömülme Oranı (L/D) ile Çekme

Kapasitesinin Değişimi............................................................................. 52

Şekil 3.13. Çekme Kazıkların Nihai Taşıma Kapasitesi ile Kazık Temel

Boyutu Arasındaki İlişki ......................................................................... 53

Şekil 3.14. Pürüzlü Kazıkların Çekme Kapasitelerinin Kazık Çapı ve

Gömülme Oranı ile Değişimi................................................................... 55

Şekil 3.15. Pürüzsüz Kazıkların Çekme Kapasitelerinin Kazık Çapı ve

Gömülme Oranı ile Değişimi ................................................................... 55

Şekil 3.16. Pürüzlü Kazıkların Çekme Kapasitelerinin Kazık Çapı ve


Şekil 3.17. Pürüzsüz Kazıkların Çekme Kapasitelerinin Kazık Çapı ve


Şekil 3.18. Sürşarj Yükü Altındaki Model Çekme Kazığı......................................... 57

Şekil 3.19. Kazıkların Çekme Kapasiteleri ile Sürşarj Yükü Arasındaki İlişki ......... 58

Şekil 3.20. Gevşek Kumda ve Farklı Sürşarj Yükleri Altında Kazık

Çekme Kapasitesinin Gömülme Oranına Bağlı Olarak Değişimi ........... 59

Şekil 3.21. Sıkı Kumda Sürşarj Yükü Altındaki Model Kazığın

Çekme Kapasitesinin Gömülme Oranına Bağlı Olarak Değişimi ........... 60

Şekil 4.1. Model Zemin Ortamının Sonlu Elemanlar Ağı ......................................... 66

Şekil 4.2. Gevşek Kum İçin Kazık Çekme Kapasitesinin Gömülme Oranı

L/D ile Değişimi ........................................................................................ 68

Şekil 4.3. Sıkı Kum İçin Kazık Çekme Kapasitesinin Gömülme Oranı

L/D ile Değişimi ........................................................................................ 68

XII

Şekil 4.4. Gevşek Kum İçin Kazık Çekme Kapasitesinin Gömülme Oranı

L/D ile Değişimi ........................................................................................ 70

Şekil 4.5. Sıkı Kum İçin Kazık Çekme Kapasitesinin Gömülme Oranı

L/D ile Değişimi ........................................................................................ 70

Şekil 4.6. Gevşek Kum İçin Kum Sıkılığına Bağlı Kazık Çekme

Kapasitesinin Gömülme Oranı L/D ile Değişimi....................................... 71

Şekil 4.7. Gevşek kumdaki Pürüzlü Kazık Çekme Kapasitesinin, Farklı

Modellerle Karşılaştırılması....................................................................... 72

Şekil 4.8. Sıkı Kumdaki Pürüzlü Kazık Çekme Kapasitesinin, Farklı


Şekil 4.9. Gevşek Kumdaki Pürüzsüz Kazık Çekme Kapasitesinin, Farklı


Şekil 4.10. Sıkı Kumdaki Pürüzsüz Kazık Çekme Kapasitesinin, Farklı

Modellerle Karşılaştırılması .................................................................... 74

Şekil 4.11. Deney ile HZ ve MC Analiz Sonuçlarının Gömülme Oranı (L/D)

ile Değişimi.............................................................................................. 75

Şekil 5.1. Sıkı Kum İçin PLAXIS ve Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması............. 77

Şekil 5.2. Gevşek Kum İçin PLAXIS ve Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması ....... 77

Şekil 5.3. Sıkı Kum İçin PLAXIS ve Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması............. 79

Şekil 5.4. Gevşek Kum İçin PLAXIS ve Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması ....... 79

Şekil 5.5. Chattopadhyay ve Pise (1986) Teorisi ile Deney

Sonuçlarının Karşılaştırılması.................................................................... 81









XIII


Sonuçlarının Karşılaştırılması.................................................................. 86


Sonuçlarının Karşılaştırılması.................................................................. 87


Sonuçlarının Karşılaştırılması ................................................................. 88

1. GİRİŞ Ahmet DEMİR

1

1. GİRİŞ

Günümüzde teknolojik gelişmeye paralel olarak, büyük ölçekli yapıların inşa

edilebilecek duruma gelmesi ile, temel sistemlerinin yeniden değerlendirilmesi

ortaya çıkmaktadır. Bu tip yapılarda, yapıdan zemine aktarılacak yüklerin çok büyük

değerlere ulaşması nedeniyle çoğu zaman, yüzeysel temeller ile temel sisteminin

çözümü mümkün olmamakta ve böyle durumlarda kazık temel sisteminin seçilmesi

zorunluluğu ortaya çıkmaktadır.

Kazık temeller genellikle basınç yükleri altında çalışırlar. Bazı durumlarda da

çekme kuvvetine maruz kalmaktadırlar. Bu durum özellikle yüksek gerilim hatları

(Şekil 1.1), haberleşme kuleleri (radyo ve televizyon kuleleri vb.), uzun fabrika

bacaları, deniz platformları (deniz yüzeyinde yapılmış rıhtım yapıları, su altındaki

platformlar ve dalgakıran yapıları gibi yapılar), otoban ve demiryollarındaki işaret

levhaları ve reklam panolarını taşıyan direkler ve boru hatları gibi özel yapıların

tasarımını yakından ilgilendirmektedir.

Şekil 1.1 Yüksek Gerilim Hattı


2

Söz konusu yapıların temelleri, suyun kaldırma kuvveti, kablo yükleri ya da

rüzgar kuvveti gibi dış etkilerden dolayı çekme kuvvetlerine maruz kaldığından, bu

tür yapıların temelleri çekme kapasitesi yönünden de irdelenmelidir.

Temel Mühendisliği, zemin mekaniği ve zemin dinamiği bölümlerine ayrılan

geoteknik mühendisliğinde, son 45 yıldır temellerin çekme (uplift) kuvvetleri ile

ilgili çalışmalar yer almakta olup, konu ile ilgili dizayn kriterleri geliştirilmektedir.

Çekme kazık temel sistemleri üzerine yapılan çalışmalar, basınç kazıkları üzerine

yapılan çalışmalara kıyasla oldukça azdır.

Bir gömülü ankraj veya çan kazığın çekme kapasitesi, genellikle temelin

kendi ağırlığı, serbest yüzey boyunca sürtünme direnci ve çan eğrisi üzerindeki

serbest bölge içerisinde kalan zeminin ağırlığından oluşmaktadır. Gerekli olan çekme

kapasitesi ancak temel boyutu, gömülme derinliği ve dolgu sıkılığı artırılarak elde

edilebilir.

Bir ankraj davranışının daha iyi anlaşılmasını sağlamak amacıyla bu

parametrelerin, kum içerisindeki temellerin çekme kapasitesi üzerindeki etkileri bir

çok araştırmacı tarafından incelenmiştir.

Giffels ve ark. (1960), Ireland (1963) ve Adams ve Hayes (1967) yayın hattı

kuleleri inşaatı için, ankrajlar üzerinde geniş ölçekli arazi deneyleri yapmışlardır.

Ankrajların davranışlarını daha iyi anlamak amacıyla Majer (1955), Balla (1961),

Downs ve Chieurzzi (1966), Baker ve Kondner (1966), Meyerhof ve Adams (1968),

Hanna ve Carr (1971), Hanna ve Sparks (1973), Das ve Seeley (1975a, b), Clemence

ve Veesaert (1977), Andreadis ve ark. (1981), Sutherland ve ark. (1982), Murray ve

Geddes (1987) ve Ghaly ve ark. (1991a, b) geleneksel olarak laboratuarda küçük

ölçekli model çalışmalar yapmışlardır. Ayrıca diğer araştırmacılardan Ovesen

(1981), Tagaya ve ark. (1983, 1988), Dickin (1988) ve Dickin ve Leung (1990, 1992)

santrifüj modelleme tekniğini geliştirerek tam ölçekli prototipler üzerinde istenilen

gerilme durumları için gerekli verileri elde etmişlerdir.

Teorik analizler ise, Vesic (1971)’in boşluk genişleme teorisini,

Chattopadhyay ve Pise (1986), Saran ve ark. (1986)’in sınır denge analizini ve Rowe

ve Davis (1982)’in elastoplastik sonlu eleman analizlerini içermektedir. Bu geniş

araştırma kaçınılmaz olarak farklı dizayn metotlarını ortaya çıkarmıştır. Dickin


3

(1988) ve Dickin ve Leung (1990) kum içerindeki ankraj plakalarının çekme

kapasitesini veren mevcut dizayn metotlarının büyük bir kısmını özetlemişlerdir.

Çekme ile ilgili ankraj davranışı üzerinde yeterince çalışma yapılmıştır

(Hanna ve ark., 1972; Khadilkar ve Gokhale, 1972; Radhakrishna, 1976; Das ve Jin,

1987; Ghaly ve Hanna, 1994; Hanna ve Ghaly, 1994).

Ancak güçlendirilmiş bir zemin yatağındaki ankrajların davranışı hakkında

daha az bilgi mevcuttur. Johnston (1986) TENSAR geogridlerinin çekme dayanımı

üzerinde, Subbarao ve arkadaşları (1988) ise, kuma gömülmüş ankrajları sabitlemek

için geotextil kullanarak, ankrajların çekme kapasitesindeki iyileşme üzerine

çalışmışlardır.

Bu çalışmada, kum zeminlere gömülü kazık temellerin çekme kapasitesi

model deneyler yapılarak araştırılmıştır. Kazık temel olarak D=17mm ve 34mm

çapındaki iki farklı metal kazık kullanılmıştır. Model deneylerde temel boyutu,

gömülme derinliği, kum sıkılığı ve kum-kazık arasındaki ara yüzey sürtünme açısının

kazık temellerin çekme kapasitesi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Ayrıca, model

deney düzeneği, sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak modellenip, kum zeminlere

gömülü kazık temellerin çekme kapasitesi PLAXIS bilgisayar programı kullanılarak

analiz edilmiştir. Sonuç olarak deney sonuçları, hem kaynaklarda belirtilen teorik

yaklaşımlar ile hem de PLAXIS sonuçları ile karşılaştırılmıştır.

2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Ahmet DEMİR

4

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR

2.1. Giriş

Bu bölümde, temellerin çekme (uplift) kapasitesi ile ilgili önceki çalışmalar

yer almaktadır. Öncelikle sığ temellerin çekme kapasitesi üzerinde yapılmış olan

çalışmalara yer verilip, daha sonra, mevcut çalışmanın konusunu da içerisine alan,

kazık temellerin çekme kapasitesinin belirlenmesine yönelik deneysel ve teorik

çalışmalar sunulmuştur.

2.2. Sığ Temellerin Çekme Kapasitesi

2.2.1. Giriş

Temeller ve diğer yapılar özel koşullar altında çekme kuvvetlerine maruz

kalabilirler. Temellerin tasarımında, çekmeye karşı da yeterince güvenli tarafta

kalacak, güvenlik faktörlerinin seçilmesi gerekmektedir.

Günümüze kadar, kum ve kil zeminlere gömülü temellerin nihai çekme

kapasitesini tahmin etmek için, bir çok teori geliştirilmiş olup bu teorilerden

başlıcaları bu bölümde incelenmiştir. Çalışmalar iki ana başlık altında toplanacaktır.

1. Granüler zeminlerdeki temeller

2. Doymuş kil (φ=0) zeminlerdeki temeller

Genişliği B, gömülme derinliği Df olan bir sığ temelin nihai çekme kapasitesi

Qu, yenilme yüzeyi boyunca zeminin sürtünme dayanımı ile yenilme bölgesindeki

zeminin ve temelin ağırlığının toplamından oluşmaktadır.

Eğer temel, çekme yüküne (Qu) maruz kalırsa, küçük Df/B değerlerinde,

zemindeki yenilme yüzeyinin tipik şekli Şekil 2.1’de gösterildiği gibi kabul edilir.


5

Burada, zemin seviyesiyle yenilme yüzeyinin kesişimi yatayla bir α açısı

yapmaktadır. α’nın büyüklüğü kumlu zeminlerde sıkılığa, killi zeminlerde ise

kıvama bağlı olarak değişmektedir.

Eğer zemindeki yenilme eğrisi, çekme yükü altında zemin yüzeyine kadar

uzuyorsa, bu tür temeller, çekme altındaki bir “sığ temel” olarak tanımlanır. Df/B’nin

daha büyük değerleri için, yenilme temel etrafında oluşur ve yenilme yüzeyi zemin

yüzeyine kadar uzamaz. Bu temeller ise, çekme altındaki “derin temeller” olarak

adlandırılırlar. Bir temelin sığ durumdan derin duruma geçtiği andaki gömülme oranı

(Df/B), kritik gömülme oranı (Df/B)cr olarak ifade edilir. Kritik gömülme oranının

büyüklüğü; kumlarda 3-11 arasında, suya doygun kilde ise 3-7 arasında değişebilir

(Das, 1999).

2.2.2. Kum Zeminlerde İnşa Edilen Temeller

2.2.2.1. Balla (1961) Teorisi

Sıkı kum zemin içerisinde yapılan çok sayıdaki model ve arazi deney

sonuçlarına dayanarak, Balla (1961) dairesel temeller için, zemindeki yenilme

yüzeyini Şekil 2.2’deki gibi önermektedir.

Şekil 2.1. Çekmeye Maruz Sığ Temel (Das, 1999)

α QU

B

Zemin γ φ c

Df


6

Balla (1961)’nın yaklaşımına göre, yenilme yüzeyleri daire yayları şeklinde

olduğu, yenilme yüzeyinin ise, zemin yüzeyi ile, α=45-φ/2’lik bir açı yaptığı ve bu

dairenin yarıçapının,

φ+

=

245Sin

Dr f ’e eşit olduğu kabul edilmektedir. Temelin

nihai çekme kapasitesinin, yenilme bölgesindeki temel ve zemin ağırlığı ile yenilme

yüzeyi boyunca oluşan kayma dayanımının toplamından oluştuğu varsayılmaktadır.

Temel malzemesinin birim hacim ağırlığı ile zemin birim hacim ağırlıklarının

yaklaşık aynı olduğu varsayılarak, dairesel bir temelin nihai çekme kapasitesi

aşağıdaki denklemle ifade edilmiştir.

φ+

φ=

B

D,F

B

D,Fγ*DQ f

3f

1

3

fu (2.1)

Burada, γ, zemin birim hacim ağırlığını, φ, zemin içsel sürtünme açısını, Df,

temel gömülme derinliğini ve B, dairesel temelin çapını ifade etmektedir.

α=45-φ/2 a′ b′

Şekil 2.2. Sığ Dairesel Temeller İçin Balla Teori

QU

B

Kum γ φ Df

a b r=yarıçap

Şekil 2.2. Sığ Dairesel Temeller İçin Balla (1961) Teori (Das, 1999)


7

Balla (1961) tarafından önerilen F1 ve F3 fonksiyonları, φ’nin ve Df/B’nin çeşitli

değerleri için Şekil 2.3’te gösterilmiştir.

Şekil 2.3. F1+F3 Fonksiyonunun φ ve Df/B’ye Bağlı Olarak Değişimi (Das, 1999)


8

Ayrıca, dairesel bir temelin nihai çekme kapasitesi için boyutsuz formdaki kopma

faktörü olarak aşağıdaki ifadeyi vermiştir.

f

uq

D*A*

QF

γ= (2.2)

Bu denklemdeki A temel alanı, Fq kopma faktörü, Qu çekme yükü ve γ zemin birim

hacim ağırlığı olarak ifade edilmektedir. Fq’nun Df/B’ye bağlı olarak değişimi Şekil

2.4’te görülmektedir.

2.2.2.2. Meyerhof ve Adams (1968) Teorisi

Bir sığ temelin nihai çekme kapasitesinin tahmini için en rasyonel

metotlardan biri, Meyerhof ve Adams (1968) tarafından önerilmiştir. Bu yöntemde,

öncelikle çekme kuvvetine maruz B genişlikte sürekli bir temel tanımlanmaktadır

(Şekil 2.5). α açısının 90°-(2/3)φ ile 90°-(1/3)φ aralığında değiştiği önerilmiştir.

cr

f

B

D

Derin Koşullardaki Çekme

Sığ Koşullardaki Çekme

Fq′

Şekil 2.4. Df/B ile Fq’nun Doğal Değişimi (Das, 1999)

Df/B

Fq=

(Qu/

γ*A

*Df)


9

Şekil 2.5’teki bütün kuvvetlerin düşey bileşenlerinin dengede olması

gerektiği koşuluna göre, B genişliğindeki sürekli temelin nihai çekme kapasitesi için

aşağıdaki eşitlik elde edilmiştir.

φγ+= tan*D**KWQ 2

fuu (2.3)

Burada Ku nominal (itibari) çekme katsayısı olup, φ’nin 30° ile 48° arasındaki tüm

değerleri için 0,95’e eşit olarak alınabileceği ifade edilmektedir. Eşitlik (2.2), sürekli

bir temel için yeniden ifade edilecek olursa, kopma faktörü;

φ

+= tan*

B

DK1F f

uq (2.4)

c d

b a

Kum γ φ

Df

P′P P′

P

δ δ

W/2 W/2

Şekil 2.5. Çekmeye Maruz Sürekli Temel (Das, 1999)

α

QU

B


10

dairesel temellerin nihai çekme kapasitesi,

φ

++= tan*K*D*B*γ*

B

Dm1

2

πD*B*γ*

4

πQ u

2

ff

f2

u (2.5)

olup kopma faktörü Fq ise,

φ

++= tan*K

B

D

B

Dm121F u

ffq (2.6)

Benzer şekilde, BxL ölçülerindeki dikdörtgen temellerin nihai çekme kapasitesi,

φ

−+

+γ+γ= tan*K*BLB*

B

Dm12D*D*L*B*Q u

f2

ffu (2.7)

olup kopma faktörü Fq ise,

φ

+

++= tan*K

B

D1

L

B

B

Dm211F u

ffq (2.8)

Meyerhof ve Adams (1968) m katsayısını, φ’ye bağlı parabolik olarak değiştiğini

ifade etmiştir.

2.2.2.3. Vesic (1965) ve Vesic (1971) Teorileri

Vesic (1965) yarı sonsuz, homojen izotropik bir katı cismin (zemin) yüzeyine

yakın, küresel bir boşluğun genişlemesi-göçme yükü problemi üzerine çalışmıştır.

Şekil 2.6’da görüldüğü üzere, eğer Df ölçüsü yeterince küçükse boşluk üzerinde

bulunan zemini kesecek nihai bir Po basıncı olacaktır.


11

Vesic (1965) bir c-φ zemini için; Po basıncının aşağıdaki gibi hesaplanabileceğini

önermiştir.

qfco F*D*F*cP γ+= (2.9)

Buradaki,

2

f2

f1

f

q

2

B

DA

2

B

DA

D

2

B

3

20.1F

+

+

−= (2.10)

+

=

2

B

DA

2

B

DAF f

4f

3c (2.11)

A1, A2, A3, A4 zeminin içsel sürtünme açısı φ’nin fonksiyonlarıdır. Granüler zeminler

için c=0 olduğundan Po aşağıdaki şekilde ifade edilmiştir.

qfo F*D*P γ= (2.12)

b d

γ c φ

c a

45-φ/2 45-φ/2 W1 W2/2 W2/2

Po

B/2

Df

Fv

Şekil 2.6. Vesic (1965)’in Genişleyen Boşluk Teorisi (Das, 1999)


12

Vesic (1971) sığ dairesel temellerin nihai çekme kapasitesini hesaplamak için

1965’teki çalışmasını temel alarak, Şekil 2.7’de zemin yüzeyi altında, Df derinliğinde

yer alan B çapındaki dairesel bir temeli ele alarak, zeminin birim ağırlığı ile temelin

birim ağırlığının yaklaşık aynı olduğunu kabul etmiştir. Eğer, temelin üzerindeki

yarı-küresel boşluk zeminle doldurulursa, W3 gibi ağırlığa sahip olacaktır.

γ

π=γ

π=

3

33

2

B

3

2r

3

4

2

1W (2.13)

Bu zeminin ağırlığı P1 gibi bir basınç artışına sebep olacaktır.

γ

=

π

γ

π

=

π

=2

B

3

2

2

B

2

B

3

2

2

B

WP

2

3

23

1

Eğer, temel kohezyonsuz (c=0) bir zemine gömülü ise, Vesic (1971) tüm çekme

durumlarını göz önüne alarak her bir birim ankraj alanına karşılık gelen (qu)

kuvvetini elde etmek için P1 basıncının, Eşitlik (2.12)’ye eklenmesi gerektiğini ifade

etmiştir.

Df

QU

Kum γ φ

W3

R=B

Şekil 2.7. Dairesel Temelde Vesic (1971)’in Genişleyen Boşluk Teorisi (Das,1999)


13

Böylece qu ifadesi,

γ

+γ=+=π

== *2

B*

3

2F*D*PP

B*2

Q

A

Qq qf10

2

UUu

Fq*D*

2

BD

A

2

BD

A1D*A

Qq f

2

f2

f1f

Uu γ=

+

+γ== (2.14)

olarak elde edilmiştir.

Dairesel ve sürekli sığ temeller için kopma faktörü Fq’nun değişimi Vesic (1971)

tarafından verilmiştir.

2.2.2.4. Saeedy (1965) Teorisi

Kum içerisine gömülmüş olan dairesel temellerin nihai çekme kapasitesini

belirlemek için Saeedy (1987) bir teori ortaya koymuştur. Bu teoride, yenilme yüzeyi

logaritmik bir eğri yayı olarak kabul edilmektedir. Bu teoriye göre, sığ temeller için

yenilme yüzeyi zemin yüzeyine kadar uzamakta iken, derin temeller için (Df>Df(cr))

yenilme yüzeyi yalnızca temel üzerindeki Df(cr) mesafesine kadar uzar. Saeedy

(1987) temel olarak bu analizde, Df/B oranı ve Qu’nun değişik değerleri için nihai

çekme kapasitesini, kopma faktörü ile ifade etmiştir. Sonuç olarak dairesel temel için

elde edilen kopma faktörünün zeminin sürtünme açısı ve gömülme oranıyla artmakta

olduğu görülmüştür.

Saeedy’e göre, temelin çekilmesi sırasında ankraj (tutunma) bölgesi üstünde

yer alan zemin yavaş yavaş sıkışmaya başlar. Bu arada zeminin kayma dayanımı

artarak nihai çekme kapasitesine ulaşır. Sonuç olarak Saeedy (1987), aşağıdaki

formda bir ampirik sıkışma faktörü (µ) ortaya koymuştur.

44.0Dr*044.1 +=µ (2.15)


14

Dr, kumun rölatif sıkılığı olmak üzere, dairesel temelin gerçek nihai çekme

kapasitesi aşağıdaki gibi hesaplanabilir.

( ) µγ= *D*A**FQ fq)actual(u (2.16)

Yukarıda bahsedilen teorilerden genel bir gözlem yapılacak olursa;

1. Dikdörtgen temellerin problemi hakkında sadece Meyerhof ve Adams (1968)

çözüm teorisi ortaya koymuşlardır.

Fq

Zeminin Sürtünme Açısı, φ (°)

Şekil 2.8. Saeedy’nin Dairesel Temeller İçin Önermiş Olduğu Kopma Faktörü, Fq

(Das, 1999)


15

2. Bir çok teori; sığ temel durumunu Df/B ≤ 5 olarak kabul etmektedir.

Meyerhof ve Adams (1968)’in ileri sürdüğü teoride ise, kare ve dairesel temeller için

kritik gömülme oranını (Df/B)cr zeminin içsel sürtünme açısı φ’nin bir fonksiyonu

olarak tanımlamaktadırlar.

3. Genellikle deneysel gözlemler gösteriyor ki, Balla (1961)’in ortaya koyduğu

teori, sığ temellerin nihai çekme kapasitesini gevşek kumda olduğundan çok daha

büyük gösterirken, sıkı kumda iyi sonuçlar elde edilmiştir.

4. Vesic’in teorisi (1971) ise, genelde gevşek kumdaki sığ temellerin nihai

çekme kapasitesinin tahmininde daha kesin sonuç vermektedir. Ancak laboratuarda

deneysel gözlemler göstermiştir ki, sıkı kumdaki sığ temeller için bu teori, gerçek

çekme kapasitesi değerinden çok düşük değerler verebilmektedir.

5. Gevşek kum (φ=30°) ve sıkı kum (φ=45°) içerisine gömülmüş olan sığ

dairesel temellerin nihai çekme kapasiteleri için Balla (1961), Vesic (1971) ve

Meyerhof ve Adams (1968)’in önermiş olduğu teoriler ile bulunan sonuçlar, bazı

laboratuar deneysel sonuçlarla karşılaştırıldığında, Meyerhof ve Adams (1968)’ın

teorisi geniş ölçekli temeller için hem daha uygulanabilir, hem de çekme kapasitesi

için daha iyi sonuçlar vermektedir.

2.2.3. Suya Doygun Kil Zeminlerde İnşa Edilen Temeller

Suya doygun kil zeminler içerisine gömülü temellerin, nihai çekme

kapasitesinin tasarımı için, mevcut teorik ve deneysel araştırmalar oldukça sınırlıdır.

Drenajsız kayma mukavemeti cu ve dane birim hacim ağırlığı γ olan, suya doygun bir

kil içerisindeki temel derinliği, Df ve temel genişliği, B olan bir sığ temel, Şekil

2.9’da görülmektedir. Burada temel malzemesinin birim ağırlığı ile kil zeminin birim

ağırlığı yaklaşık olarak aynı kabul edilirse, kil zemindeki temelin nihai çekme

kapasitesi aşağıdaki gibi ifade edilebilir.

)F*cD*(*AQ cufu +γ= (2.17)


16

bu ifadede A, temel alanı Fc, kopma faktörü cu, zemin drenajsız kayma mukavemeti

ve γ zemin suya doygun birim hacim ağırlığı’dır.

2.2.3.1. Vesic (1971) Teorisi

Vesic (1971) yapmış olduğu çalışmalarda, genişleyen boşluklar analojisini

kullanarak gömülme oranı (Df/B) ile teorik olarak kopma faktörünün değişimini φ=0

koşulu için ifade etmiştir. Bu değerler daha açık bir ifade ile Şekil 2.10’da

verilmiştir.

Suya Doygun Kil γ cu

Df

Şekil 2.9. Çekmeye Maruz Suya Doygun Kil İçerisindeki Sığ Temel (Das, 1999)

QU

B


17

2.2.3.2. Meyerhof (1973) Teorisi

Meyerhof (1973) yapmış olduğu deneysel çalışmalar sonucunda, bir sığ

temelin nihai çekme kapasitesi için aşağıdaki ifadeyi önermiştir.

)c*FD*(*AQ ucfu +γ=

bu ifadede yer alan kopma faktörünü kare ve dairesel temeller için,

9B

D*2.1F f

c ≤

= (2.18)

0,1

1

10

100

0 1,5 3 4,5

Df/B

Log

(Fc)

Dairesel Temel

Sürekli Temel

Şekil 2.10. Vesic (1971)’in Önerdiği Kopma Faktörü, Fc (Das, 1999)


18

şerit temeller için ise,

8B

D*6.0F f

c ≤

= (2.19)

şeklinde ifade etmiştir. (2.18) ve (2.19) eşitliği, kritik gömülme oranının (Df/B)cr

yaklaşık olarak; kare ve dairesel temeller için 7.5 ve şerit temeller için ise, 13.5

olduğunu göstermektedir.

2.2.3.3. Das (1978) Teorisi

Das (1978) yapmış olduğu benzer bir çalışma ile önerilen amprik ifadeleri

daha da geliştirerek, serbest basınç mukavemeti, cu=5.18-172.50 kN/m2 arasında

değişen, doymuş kil içerisindeki dairesel temeller üzerinde, çok sayıda laboratuar

model deneyler yapmıştır. Bu deney sonuçlarına göre, kritik gömülme oranları

boyunca bu çalışmalardan elde edilen Df/B’ye karşı, ortalama Fc eğrileri elde

edilmiştir. Sığ temeller için elde edilen Fc değerleri aşağıdaki bağıntıyla ifade

edilmektedir.

98B

DnF f

c −≤

≅ (2.20)

Bu ifadedeki n sabit olup, büyüklüğü 2.0-5.9 arasında değişmektedir ve drenajsız

kohezyonun (cu) bir fonksiyonudur. Das (1978) ayrıca kare ve dikdörtgen temeller

için bazı model deneyler yapmıştır. Bu deney sonuçlarına dayanarak, kare (veya

dairesel) ve dikdörtgen temeller için kritik gömülme oranlarının ifadelerini de elde

etmiştir.


19

2.3. Çekme Kapasitesi Üzerinde Dolgunun Etkisi

Elektrik iletim kulelerinin inşaatı için kullanılan ayrık temeller genellikle

çekme kuvvetlerine maruz kalırlar. İşte bu tür temellerin çekme kapasitesi, önceki

bölümlerde ifade edilen, benzer denklemler kullanılarak hesaplanabilir. Bu tür

temellerin inşası sırasında, gömülme oranı (Df/B) genellikle 3 veya daha küçük

seçilmektedir. Temel inşaatı için, öncelikle doğal zemin kazılır ve daha sonra temel

inşaatı yapılarak tekrar uygun bir malzeme ile kontrollü bir şekilde doldurulup

sıkıştırılır. Kulhawy ve ark. (1987), doğal zemin ile dolgunun sıkışma derecesinin

etkisini gözlemlemek amacıyla çok sayıda laboratuar model deneyler yapmışlardır.

Bu gözlemlere göre, çoğu durumda zemindeki yenilme, Şekil 2.11’de gösterilen

yüzey kayması şeklinde olmaktadır. Ancak, orta sıkı ile sıkı arasındaki doğal

zeminlerde, gömülme oranı yaklaşık Df/B<2 olan temellerde ise zemin kaması veya

birleşik kayma yenilmesi oluşmaktadır (Şekil 2.12).

Kulhawy ve ark. (1987) dolgu malzemesine ait sıkışma yüzdesinin kopma

faktörü Fq’nun üzerindeki etkisini incelemiştir. Bu çalışma dolgunun sıkışma

yüzdesinin temelin kopma faktörü, Fq’nun üzerinde çok önemli bir etkisinin

Kum Dolgusu

Kayma Yüzeyi

Kum γ φ

Df

Şekil 2.11. Kum Dolgu İçerisinde Çekmeye Maruz Sığ Temeldeki Yüzeysel Yenilme Mekanizması (Das, 1999)

QU

B

Doğal Zemin


20

olduğunu ve temelin nihai çekme kapasitesinin, dolgunun sıkışma yüzdesiyle önemli

derecede arttığını göstermektedir.

2.4. Kazık Temellerin Çekme Kapasitesi

Gömülü bir kazığın çekme kapasitesi, genellikle temelin kendi ağırlığı,

serbest yüzey boyunca sürtünme direnci ve kazık tabanı üzerindeki serbest bölge

içerisinde kalan zemininin ağırlığından oluşmaktadır. Gerekli olan çekme kapasitesi,

ancak temelin boyutu, gömülme derinliği ve dolgu yoğunluğu artırılarak elde

edilebilir.

Johnston (1986), TENSAR geogridlerinin çekme dayanımı üzerinde

çalışırken Subbarao ve arkadaşları (1988) ise, kuma gömülmüş ankraj kazıklarını

sabitlemek için geotekstil kullanarak, kazıkların çekme kapasitesindeki iyileşme

üzerine çalışmışlardır. Bu çalışmada deneyler, 55mm genişliğinde ve 0.72mm

kalınlığındaki Polipropilen güçlendirme elemanları ile güçlendirilmiş, silindirik ve

çan şeklindeki model beton ankraj kazıkları üzerinde yapılmıştır. Silindirik ve çan

kazıklar için güçlendirme elemanlarından biri 650mm, diğeri ise, 350mm

uzunluğunda olup birkaç tabaka için, çelik mengene kullanılarak tutturulmuştur.

Kum Dolgusu

Kayma Yüzeyi

Doğal Zemin

Kum γ φ

Df

Şekil 2.12. Kum Dolgu İçerisinde Çekmeye Maruz Sığ Temeldeki Kama veya Birleşik Kayma Yenilme Mekanizması (Das, 1999)

QU

B


21

Ayrıca her bir tabakadaki altı şerit, aralarında 60°’lik bir açıyla uzatılıp modelle

birleştirilmiştir. Bu çalışmada, geotekstil ile güçlendirilmiş model ankraj kazıkların,

güçlendirilmemiş olanlara göre çok daha yüksek çekme dayanımı verdiği gözlenmiş

olup ayrıca, kazığa yakın olan tek tabakalı güçlendirme kullanımının, çok

tabakalılara göre daha etkili olacağı ifade edilmektedir.

Krishnaswamy ve Parashar (1991)’de su altında geosentetikle güçlendirilmiş

bir kum yatağına gömülü ankraj plakalarının çekme davranışı üzerinde

çalışmışlardır. Ayrıca Krishnaswamy ve Parashar (1994)’te güçlendirilmiş ve

güçlendirilmemiş kohezyonlu ve kohezyonsuz zeminlere gömülü 60mm çapındaki

dairesel plakalar ile genişliği 53mm uzunluğu ise, 23.8-53.0mm arasında değişen

dikdörtgen plakaların çekme davranışı üzerinde araştırmalar yapmışlardır. Sonuçta

geokompozitle güçlendirme, geogrid ve geotekstil ile güçlendirmeden daha yüksek

çekme dayanımı vermiştir. Ayrıca ankraj plakasının çekme kapasitesi, güçlendirme

elemanının ankraj plakasının tam üzerinde olması durumu ile, diğer seviyelerdeki ve

herhangi bir seviyeye ilave bir güçlendirme elemanının konması durumu açısından

karşılaştırıldığında, güçlendirme elemanının ankraj plakasının hemen üzerinde

olduğu durumda elde edilen çekme kapasitesi diğer koşullardakinden çok daha

büyük bulunmuştur.

Ilamparuthi ve Dickin (2001) kenetlenmeyi artırma yolunun, güçlendirme ile

kazığın hemen çevresine önemli derecede büyük boyuttaki granüler malzemenin

kullanılmasıyla sağlanacağını düşünmüşlerdir. Yapmış oldukları çalışmada,

güçlendirilmiş ve güçlendirilmemiş kum zemine gömülü kazık temeller üzerinde

geniş kapsamlı deneyler yapmışlardır. Kazık temel olarak değişik geometrilerdeki

silindirik çan kazıklar kullanılmıştır. Yürütülen deneylerde silindirik çan kazıkların

çekme davranışı üzerinde, temel çapının, gömülme derinliği ve zemin yoğunluğunun

etkileri ayrıntılı bir şekilde araştırılmıştır.

Yapılan bu araştırmalarda kullanılan deney düzeneği, 30 kN’luk düşey çekme

yüküne güvenli şekilde karşı koyacak şekilde tasarlanmış bir yükleme çubuğu ile,

fabrikada üretilmiş iki çelik kolonla zemine tutturulmuştur. Deney düzeneğinin

şematik diyagramı Şekil 2.13’te gösterilmektedir. Deneyler, 2.54cm kalınlıklı,

76cm×76cm×90cm ölçülerindeki ahşap bir kare tankta yapılmıştır.


22

Bu çalışmada, ayrıntılı araştırma yapılark en uygun bir güçlendirme

düzenlemesini seçmek için, değişik güçlendirme düzenlemesiyle taban çapı (D) 100

mm ve gömülme derinliği (L) 300 mm olan, orta sıkı kum içerisine gömülü bir

model ankraj kazığı üzerinde beş pilot deney yapılmıştır. Bu deneylerle ilgili

düzenlemeler Şekil 2.14’te gösterilmektedir.

Hem geogrid hücresiyle güçlendirilmiş hem de güçlendirilmemiş 3 farklı kum

sıkılığında, farklı gömülme oranlarında hazırlanan 3 farklı taban çaplı, model çan

kazıkları üzerinde yapılmış olan laboratuar araştırmalarına dayanarak aşağıdaki bazı

önemli sonuçlar çıkartılmıştır;

1. Geogrid hücresiyle güçlendirme düzenlemesinin, özellikle sığ derinliklerde

gömülü olan çan tipi kısa kazıkların, çekme davranışını iyileştirmede çok etkili

olduğu görülmüştür. Ayrıca, güçlendirme elemanında, önemli ölçüde kenetlenmeyi

sağlayacak şekilde, geogrid hücresini uygun bir malzeme sınıfından seçmenin çok

önemli olduğu anlaşılmıştır.

Syscon Dijital Gerilme İndikatörü

Model Çan Kazığı Geogrid Güçlendirmesi Kum Ahşap Kasa (76cmx76cmx90cm)

90 cm

76 cm

DR

L

3kN Kapasiteli Yük Halkası

Hareket EttirecekYükleme Sistemi

Çelik Halat Makara

Deplasman Ölçer

Destek Çubuğu

Şekil 2.13. Deneysel Düzenek (Ilamparuthi ve Dickin, 2001)


23

2. Çan kazıkların çekme kapasitesi, kazık tabanının çevresi geogrid hücresi ile

güçlendirilerek önemli ölçüde artırılmıştır. Kapasitedeki bu artışlar, gevşek kum ve

en sığ derinlikteki kazık için, güçlendirilmemiş koşula göre 7 kat daha fazladır ki bu

durum geogrid hücresiyle güçlendirmenin ne kadar etkili olduğunu ortaya

koymaktadır. Sıkı kumda daha derin gömülmüş kazıkların çekme kapasitesinde ise,

%25’ten daha fazla bir artış gözlenmiştir.

Kazık temeller ile desteklenen kıyı yapıları bazen rüzgar, dalga ve buz

hareketlerinden dolayı, çekme kuvvetlerine maruz kalırlar. Ancak düşey çekme

yüküne maruz kalmış kazıkların; çekme kapasitesiyle ilgili çalışmalar kaynaklarda

yeterince bulunmamaktadır. Das (1986) yapmış olduğu çalışmada, doymuş orta ve

sıkı kum içerisine gömülmüş olan tekil ve grup metal kazıkların, nihai çekme

kapasiteleri için, laboratuvarda yapılmış olan model deney sonuçlarını sunmuştur.

Deney sonuçlarını mevcut teorilerle de karşılaştırmıştır.

Geogridler

Çakıl

Kum (Güçlendirmesiz)

Şekil 2.14. Değişik Güçlendirme Düzenlemeleri ile Çekme davranışındaki Değişim (Ilamparuthi ve Dickin, 2001)

Orta sıkı kum φ=39.5° D=100 mm L/D=3

600

0 5 10 15 20 25 30 35 40

500

400

300

200

100

0

Düşey Yerdeğiştirme, ∆(mm)

Çek

me

Yük

ü, Q

(N

)


24

Das (1986), tekil bir kazığın nihai çekme kapasitesini aşağıdaki denklemle ifade

etmektedir.

WQQ ou += (2.21)

Burada, Qu kazığın nihai çekme kapasitesin, Qo kazığın net çekme kapasitesini, W

ise kazık ağırlığını ifade etmektedir.

Ireland (1957), kum içerisinde ucu kesik koni kazıklar üzerinde yapmış

olduğu 6 adet arazi çekme deney sonuçlarına dayanarak, tekil bir kazığın net çekme

kapasitesi için aşağıdaki şekilde bir bağıntı ileri sürmüştür.

φσ= tan.p.L..KQ 'vo (2.22)

Burada, K yanal zemin basınç katsayısını; 'v

σ ortalama düşey efektif gerilmeyi; L

kazığın gömülme boyunu; p kazık kesitinin çevresini ve φ zemin içsel sürtünme

açısını ifade etmektedir.

Ancak çoğu durumda, kum içerisindeki kazıkların net çekme kapasitesi, aşağıdaki

şekilde genel bir formda ifade edilmektedir.

sso A.fQ = (2.23)

Burada, fs ortalama birim yüzey sürtünmesi, As ise gömülü kazık kısmının yüzey

alanı olarak tanımlanmıştır.

Ortalama birim yüzey sürtünmesi fs aşağıdaki gibi hesaplanabilir.

δγ′

= tan2

L**Kf us (2.24)


25

Eşitlik (2.24)’te yer alan Ku yanal zemin basınç katsayısı, δ ise zemin-kazık ara

yüzeyindeki sürtünme açısıdır.

Meyerhof (1973), gömülü model kazıklar için zeminin sürtünme açısı φ ile

Ku’nun değişimini içeren teorik bir yaklaşım elde etmiştir. Bu yaklaşımdaki Ku

değerlerinin Rankine’nin teorik olarak ifade ettiği aktif zemin basınç katsayısı

Ka=tg2(45-φ/2) ile pasif zemin basınç katsayısı Kp=tg2(45+φ/2) arasında değiştiği

ifade edilmiştir. Ayrıca, kum içerisine gömülmüş olan üniform dairesel kesitli

kazıkların net çekme kapasitesi için aşağıdaki formda başka bir ifade elde etmiştir.

d.L..K.2

1Q 2'

bo γ= (2.25)

Bu ifadede, Kb zemin sürtünme açısı (φ) ve gömülme oranı (L/D)’nin bir

fonksiyonudur.

Kazık guruplarının çekme kapasitesi ise, basınç kuvveti altındaki, kazık guruplarında

olduğu gibi hesaplanabilir.

)Q*n(*Q oog η= (2.26)

bu ifadedeki η gurup etkisini; n guruptaki kazık sayısını; Qo her bir kazığın net

çekme kapasitesini; Qog ise kazığın net gurup çekme kapasitesini ifade etmektedir.

Bu ifade, deneysel olarak aşağıdaki gibi önerilmiştir.

gugog WQQ −= (2.27)

Burada, Qug kazık guruplarının nihai çekme kapasitesini, Wg ise kazık guruplarının

ağırlığını ifade etmektedir. Gurup etkisi (η) kazığın gömülme derinliği (L),

kazıkların merkezleri arasındaki mesafe ve kumun sıkılığı gibi parametrelere bağlı

olarak değişim gösterecektir.


26

Das (1986), tekil kazıkların çekme kapasitesinin laboratuarda belirlenmesi

amacıyla, 0.61m×0.61m×0.91m (yükseklik) ölçülerindeki gurup kazıkların çekme

kapasitesinin belirlenmesi için, 1.52m×1.52m×0.91m boyutlarındaki çelik bir kasa

içerisinde model deneyler yapmıştır (Şekil 2.15).

Tekil model kazık deneylerinden elde edilen Qo (net çekme kapasitesi)

kullanılarak, bütün deneyler için, ortalama birim yüzey sürtünmeleri (fs)

hesaplanmıştır. Orta sıkı kumdaki deneylerde fs’nin büyüklüğü, pratik olarak

yaklaşık gömme oranı L/D=12’ye kadar lineer olarak artmaktadır. L/D oranı 12’den

büyük durumlar için fs değeri, yaklaşık olarak sabit kalmaktadır. Sonuçta, orta-sıkı

kumda kritik gömülme oranı (L/D)cr 12 olarak tespit edilmiştir. Bu değer, Chaudhuri

ve Symons (1983) tarafından bulunan bulgularla da tutarlılık göstermektedir. Bu

mekanizmanın geçmişte çok sayıda araştırmacı tarafından da eğrisel olduğu

vurgulanmıştır.

Ancak sıkı kumdaki deneylerde fs büyüklüğü, deneysel sınırlar içerisinde,

L/D oranıyla artış göstermektedir. Sonuçta L/D ≥ 20 durumu için, kritik gömülme

oranı tam olarak gözlemlenememiştir.

91 cm

Su

152 cm

Şekil 2.15. Gurup Kazık Çekme Deney Sisteminin Şematik Diyagramı (Das, 1986)

L

D


27

Das (1986) ayrıca kazık guruplarının çekme kapasitesini ve kazık gurup

etkisini araştırmak amacıyla, kazıklar arasında farklı gurup konfigürasyonları ile,

kazıkların merkezleri arasındaki farklı boşluklar için gömülme oranlarını L/D = 12

ve 20 alarak çekme deneyleri yapmıştır. Sonuç olarak,

• Verilen bir kazık konfigürasyonu ve L/D oranı için, gurup etkisi η, kazıkların

merkezler arasındaki boşluk oranının artmasıyla artmaktadır.

• Verilen s (kazık merkezleri arası mesafe), L/D ve φ değeri için, gurup etkisi,

bir guruptaki kazık sayısıyla azalmaktadır.

• Benzer olarak, aynı s değerleri, gurup konfigürasyonu ve L/D oranı için,

gurup etkisi, zeminin sıkılığının artmasıyla beraber azalmaktadır.

• Gurup etkisinin (η), s’nin yaklaşık olarak (4-5)D olduğu ve kazık

guruplarının da 2x1, 3x1 ve 3x2 olduğu konfigürasyonlarda, %100 olduğu

gözlemlenmiştir.

• Diğer faktörler sabit kaldığı zaman, gurup etkisi L/D oranının artmasıyla

azalmaktadır.

Dash ve Pise (2003) günümüze kadar yapılan çalışmaların temelinde, kazık

temelin çekme kapasitesinin özellikle kazık ile zemin arasındaki yüzey sürtünmesine

bağlı olduğunu vurgulamışlardır. Kazıkların üst yapıdan dolayı eş zamanlı olarak

ilave basınç yüklerine maruz kaldıkları için, kazığın çekme kapasitesi üzerinde bu

ilave yüklerin nasıl bir etki yaptığı konusunda çok az çalışma olduğunu

vurgulamışlardır. Dolayısıyla, basınç yükünün büyüklüğünün etkisi ve basınç

altındaki kazıkların nihai kapasitelerinin % 0, 25, 50, 75 ve 100 basınç yük

kademelerinin, eş zamanlı olarak yüklenerek basınç yüklerinin, model kazıkların

çekme dayanımı üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla laboratuarda ölçüleri

620mm×600mm×760mm olan kasa içerisinde, değişik gömülme oranları L/D için,

gevşek ve sıkı kum içerisinde model deneyler yapılmıştır (Şekil 2.16).

• Kum sıkılığının; model kazığın çekme kapasitesi üzerindeki etkisini

araştırmak amacıyla, gevşek kum (rölatif sıkılığı, R.D=%35) için γk=1.5 g/cm3 ve

sıkı kum (R.D=%80) için 1.64 g/cm3 olacak şekilde, iki farklı sıkılıkta hazırlanarak

deneyler yapılmıştır.


28

• Gömülme oranının; model kazığın çekme kapasitesi üzerindeki etkisini

araştırmak amacıyla, L/D=8, 16 ve 24 olacak şekilde, 3 farklı gömülme oranı

seçilmiştir.

• İlave basınç yüklerinin model kazığın çekme kapasitesi üzerindeki etkisini

araştırmak amacıyla, model kazıkların basınç altındaki taşıma kapasitelerinin %25,

50, 75 ve 100’ü kadar bir ilave yük altında deneyler yapılmıştır.

Kum

Model Kazık

Yük Halkası

Deplasman Ölçer

Mekanik Pompa

İlave Yük

Mesafe Düzenleyicisi

Kasa

Şekil 2.16. Deney Düzeneği (Dash ve Pise, 2003)


29

Deneysel çalışmalardan aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir.

• İlave basınç yükleme kademesi, kazığın net çekme kapasitesini etkileyen

önemli bir parametredir.

• Kazığın net çekme kapasitesi, ilave basınç yüklerinin artmasıyla beraber bir

azalma göstermiştir.

• Ayrıca, aynı basınç yükü altında ve aynı gömülme oranı için, kazığın net

çekme kapasitesindeki azalma oranı gevşek kumda, sıkı kuma göre çok daha fazla

olmuştur.

• Kazığın net çekme kapasitesindeki bu azalma, ilave basınç yükünün zemin ile

kazık arasındaki sürtünme açısı δ’nın azalmasına sebep olmasıyla açıklanmaktadır.

• Zemin ile kazık ara yüzeyindeki sürtünme açısına bağlı olarak; kazıkların

çekme kapasitesini teorik olarak ifade eden Chattopadhyay ve Pise (1986) metodu ile

bulunan değerler, mevcut deney sonuçları ile uyum içerisinde olduğu görülmüştür.

Dickin ve Leung (1990) laboratuarda yapmış oldukları santrifüj deneylerde,

kum içerisindeki geniş tabanlı kazıkların çekme davranışını gömülme oranı, kazık

taban çapı ve kum sıkılığı etkilerini göz önünde bulundurarak araştırmışlardır. Ayrıca

düz kazıklarla karşılaştırmak amacıyla deneyler yapılmıştır. Yapılan araştırma

sonucunda, çan kazıkların çekme kapasitesinin, kazığın gömülme oranı ve kum

sıkılığından önemli derecede etkilendiği gözlenmiştir. Sıkı kumdaki kazıkların

çekme kapasitesinin, ankraj plakaları üzerinde yapılmış önceki çalışmalarla ve diğer

deneysel uygulamalarla uyum içerisinde olduğu, fakat gevşek kumda ise bu

uygulama sonuçlarına göre önemli derecede düşük değerler verdiği gözlemlenmiştir.

Ayrıca sıkı kumdaki deneyler, ankraj plakaları üzerinde santrifüj deneyleri

sonucunda elde edilen amprik ifadelerle ve sonlu elemanlar yöntemine dayanan bir

programla karşılaştırıldığında, sonuçlar arasında makul bir ilişki olduğu

gözlenmesine rağmen, ankraj plakaları için yapılmış olan çok sayıda teorik

yaklaşımlarla karşılaştırıldığında hem gevşek hem de sıkı kum için, teorik

yaklaşımların aşırı büyük değerler verdiği ifade edilmektedir.

Dickin ve Leung (1992) laboratuar santrifüj model deneylerde, kum

içerisindeki geniş tabanlı kazıkların çekme kapasitesi üzerinde, kazık gövde çapının

taban çapına oranı ve kazık taban açısının etkilerini araştırmışlardır. Çap oranındaki


30

artış ve kazık taban açısındaki artış, kazığın net çekme kapasitesinde ve yenilme

anındaki yer değiştirmesinde bir azalmaya neden olmuştur. Bu durumun, ankraj

plakaları ile çan kazıkların çekme kapasitesi arasındaki farklılığı gösterdiği iddia

edilmektedir. Ayrıca, model çan kazıklar ile ankraj plakalarının yenilme

mekanizmaları için yapılan çalışmalar, temel tipleri arasında önemli ölçüde farklı

davranış karakteristiklerinin olduğunu göstermiştir. Çan kazıkların ankraj plakalarına

göre daha düşük çekme kapasitelerinin olması, daha düşük zemin yer

değiştirmelerinin olmasıyla açıklanmıştır. Son olarak çan kazıkların amprik dizayn

yöntemi için, temel geometrisini de içeren, uygun parametreleri kullanan bir basit ve

sürekli ankraj formülünün kullanılmasını önermişlerdir.

Ilamparuthi ve Dickin (2000) değişik model geometrileri ve kum sıkılıklarına

bağlı olarak, geogrid hücresiyle güçlendirilmiş model çan kazıklar (veya geniş

tabanlı kazıklar) üzerinde laboratuarda çekme deneyleri yapmışlar ve çan kazıkların

kopma faktörlerini araştırmışlardır. Sonuçta her hangi bir kum sıkılığı için, efektif

kopma faktörü ile efektif gömülme oranı arasında çok ender bir ilişki elde edilmiştir.

Deneysel kopma faktörleri ankraj temeller için önerilen mevcut bazı teorilerle

karşılaştırıldığında, sonuçların uyum içerisinde olduğu ifade edilmektedir. Son olarak

model çan kazığın çekme yükü ile yer değiştirmesi arasında hiperbolik bir ilişki

kurulmuştur. Bu ilişkinin, nonlineer analizlerde zemin rijitliğini hesaplamak için

kullanılabileceğini ileri sürmüşlerdir.

Zemin yapısı bazı durumlarda homojen olmamakta ve farklı tabakalardan

oluşabilmektedir. Patra, Deograthias ve James (2004) homojen ve tabakalı kum

içerisine gömülü geniş tabanlı model kazıkların eksenel ve eğik çekme yükleri

altındaki davranışlarını araştırmak amacıyla, 914mm×914mm×62mm boyutlarındaki

bir kasa içerisinde, çekme deneyleri yapmışlardır. Deneylerde, model kazık olarak

12mm ve 16mm çaplı yumuşak çelik kullanılmıştır. Deneyler, gömülme oranı

L/D=20, 25 ve 30 olacak şekilde, model kazık iki farklı sıkılıktaki kum tabakası

içerisine yerleştirilerek yapılmıştır. Burada model kazık, tamamen sıkı ya da

tamamen orta sıkı kum içerisine yerleştirilmeyip, gömülme oranının yarısına kadar

orta sıkı, diğer yarısı ise sıkı kum içerisinde kalmıştır. Çalışmada, farklı sıkılıktaki

zemin tabakalarının, kazık tabanının genişlemesinin ve yük eğim açılarının eksenel


31

ve eğik çekme yüklerine maruz, geniş tabanlı kazıkların nihai çekme kapasitesi ve

yük-deplasman davranışı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Sonuçta:

• Kazıkların eksenel ve eğik çekme yükleri altındaki yük-deplasman eğrileri

genellikle nonlineer bir davranış göstermiştir. Deneyde kullanılan tüm model

kazıklar, eksenel ve eğik çekme yükleri altında 2-8mm aralığında bir yer değiştirme

yaparak, nihai çekme kapasitelerine ulaşmışlardır.

• Model kazığın çekme kapasitesinin, gömülme oranı L/D ile ve kazık taban

genişlemesi ile arttığı ve kazığın alt tarafı orta sıkı, üst tarafı ise sıkı kum tabakası

içerisinde bulunduğu halde, model kazığın nihai çekme kapasitesinin, kazığın alt

kısmı sıkı ve üst kısmı orta sıkı kum içerisinde iken elde edilen nihai çekme

kapasitesinden daha büyük olduğu gözlemlenmiştir.

• Eğik çekme durumunda kazığın maksimum çekme kapasitesinin, kazığın

gömülme oranına (L/D), taban genişleme oranına (B/D), çekme yükünün eğimine ve

kum sıkılığına bağlı olduğu vurgulanmıştır.

Patra ve Pise (2004), tekil kazık ve kazık guruplarının (2×1, 3×1, 2×2 ve 3×2)

sıkı kum içerisinde iki farklı gömülme oranında, iki farklı yüzey karakteristiği

(pürüzlü-pürüzsüz kazık) için ve kazık gurupları içindeki kazıklar arası mesafenin

farklı olmaları hali için, laboratuarda çekme deneyleri yapmışlardır. Araştırmanın

temel amacı, kazık guruplarının yük-deplasman davranışını; maksimum çekme

kapasitesi için, gurup içerisindeki kazık sayısını ve kazıklar arası mesafenin

belirlenmesine yönelik olmuştur. Sonuçta;

• Kazık guruplarının nihai çekme kapasitelerinin, kazığın gömülme oranına,

kazık gurup konfigürasyonuna, zemin-kazık arasındaki sürtünme açısına, guruptaki

kazıklar arasındaki mesafeye ve zeminin kayma dayanım açısına bağlı olduğu,

• Genellikle yük-deplasman eğrilerinin nonlineer bir davranış gösterdiği, ve

özellikle belirli deplasman değerinde, pürüzlü kazık guruplarının pürüzsüz olana

göre daha büyük çekme kapasitesi verdiği,

• Her bir kazığın nihai çekme kapasitesinin, guruptaki kazıklar arası boşluğun

artmasıyla lineer olarak değiştiği,


32

• Ayrıca pürüzsüz kazık guruplarının, kazık nihai çekme kapasitesine yaklaşık

olarak kazık çapının %0.5-2.5 katı bir deplasmanda, pürüzlü durumda ise kazık

çapının %1-5 katı bir deplasmanda ulaştığı,

• Gömülme oranı L/D=12 için, pürüzsüz kazık guruplarındaki her bir kazığın

nihai çekme kapasitesi, tekil kazığın nihai çekme kapasitesinden daha düşük olurken,

bu durumun pürüzlü kazık gurubunda tam zıt bir davranış gösterdiği,

• Gömülme oranı L/D=38 için, pürüzlü kazık guruplarında her bir kazığın nihai

çekme kapasitesinin, gurup içerisindeki kazık sayısının artmasıyla ve ayrıca gurup

kazık içerisinde tek bir sıra kazık konfigürasyonundan kare veya dikdörtgen şekle

geçilmesiyle bir azalma gösterdiği,

• Kazık gurup etkisinin h, guruptaki kazıklar arası mesafenin artmasıyla

yaklaşık olarak lineer bir şekilde artış gösterdiği,

• Ayrıca deney sonuçlarının, Das ve ark. (1976), Siddamal (1989) ve

Chattopadhyay (1994) gibi araştırmacıların ileri sürdükleri yaklaşımlarla, yakın bir

ilişki içerisinde olduğu gözlenmiştir.

Maharaj ve ark. (2004) yapmış oldukları çalışmada, çeşitli kesitlerdeki tekil

kazık ve kazık guruplarının çekme kapasitelerini, düzlem şekil değiştirme koşulu ile

nonlineer sonlu elemanlar yöntemiyle araştırmışlardır. Bu çalışmada, enine

doğrultudaki her bir kazık gurubu, toplam kazık sayısına göre eşdeğer şeritlere

dönüştürülmüştür. Kazık başlıklarının, her bir kazığın çekme yükü altında aynı düşey

deplasman yaptığı düşünülmüştür. Sistemdeki kazık başlığı, kazık ve zemin dört

düğümlü izoparametrik eleman olarak tanımlanıp, zemin ortamı, Drucker-Prager

metoduna göre elastoplastik ortam olarak modellenmiştir. Sonuçta kazık gurupları ve

tekil kazıkların yük-deplasman eğrileri elde edilerek,

• Çekme yükü altındaki değişken kesitli kazığın yük taşıma kapasitesi, aynı

beton hacmine sahip düz kazığın yük taşıma kapasitesinden daha büyük

bulunmuştur.

• Gurup içerisinde kazıklar arasındaki etkileşimin, kazıklar birbirine yakınken

daha fazla, uzak olduğunda ise daha az olduğu bulunmuştur.

• Tekil kazığın çekme kapasitesinin, değişken kesitli kazık gurupları

içerisindeki her bir kazığın çekme kapasitesinden daha büyük olduğu ifade edilmiştir.


33

Chattopadhyay ve Pise (1986) yapmış oldukları çalışmada, kum içerisine

gömülü, dairesel kazıkların nihai çekme kapasitesini hesaplamak için analitik bir

yöntem geliştirmişlerdir. Bu analitik yöntemde, zemin içerisindeki yenilme

yüzeyinin eğri olduğu varsayılarak, dairesel düz bir kazığın net çekme kapasitesi

(2.28) eşitliğiyle ifade edilmiştir.

21u L*D**A)Net(P π= (2.28)

Bu ifadedeki A1 katsayısı, kazığın net çekme kapasite faktörü olarak tanımlanmıştır.

Bu yöntemde;

• Kazığın nihai çekme kapasitesi ve bunun yanı sıra ortalama yüzey sürtünme

değerleri üzerinde uygun mantıksal bir analiz yapılarak, nihai çekme kapasitesi ile

ortalama yüzey sürtünmesi değerleri için gömülme oranı, kazık sürtünme açısı δ,

kayma dayanım açısı φ gibi parametrelerin etkilerini içine alan bir yaklaşım

yapılmaktadır.

• Ortalama yüzey sürtünmesinin sabit bir değere ulaştıktan sonraki derinliği

kritik gömülme derinliği olarak tanımlamışlardır.

• Ayrıca ortalama yüzey sürtünmesinin yalnız kumun kayma mukavemeti

açısına bağlı olmadığı, aynı zamanda önemli derecede kazık sürtünme açısına da

bağlı olduğu bulunmuştur.

Sonuç olarak, mevcut teoriler içerisinde ileri sürülen bu yöntem, hem model

hem de arazi deney sonuçlarıyla karşılaştırıldığında, ortalama yüzey sürtünmesi ve

nihai çekme dayanımı için makul değerler vermekte olduğu gözlemlenmiştir.

2.5. Zemin Çivilerinin Çekme Kapasitesi

Zemin çivisi yöntemleri, zemin kazısında ve şev stabilizasyonunda yaygın

olarak kullanılmaktadır. Burada amaç, daha kompakt bir zemin kütlesi elde etmektir.

Bunun için zemin çivileri birbirlerine yakın olarak, zemin içerisine ya gömülürler ya


34

da çakılırlar. Bu yöntemin avantajları ise düşük maliyet, hızlı imalat ve uygulama

sırasındaki revize edilebilir olmasındaki esneklikdir.

Arazi deneyleri ve teorik analizler göstermiştir ki, sıradan bir kazıda veya dik

şev stabilizasyon uygulamalarında kullanılan zemin çivileri daha çok eksenel

kuvvetlere maruz kalmaktadır (Pedley, 1990; Shewbridge ve Sitar, 1990; Jewell ve

Pedley, 1992; Raju, 1996). Dolayısıyla zemin ile çivi ara yüzeyinde oluşan sürtünme

kuvvetinin zemin kütlesinin stabilizasyonuna çok daha büyük katkıda bulunacağı

aşikardır.

Elias ve Juran (1991) yapmış oldukları çeşitli zemin çivisi çekme deneylerine

göre, zemin çivisinin zemin içerisine yerleştirme işleminin, çevredeki zemin ile

zemin çivisi arasında oluşan sürtünme dayanımı hesabını çok önemli ölçüde

etkilediğini ifade etmişlerdir. Arazi uygulamaları genellikle, önce sondaj çukurlarının

açılması ve zemin çivisini oluşturan donatıların yerleştirilmesi sonrasında, geçirimli

çakıl tabakaları içerisine kolayca penetre olabilen, yüksek çekme mukavemetleri

veren akışkan çimentolar ile enjeksiyon yapılması şeklindedir. Bu uygulamada zemin

çivisinin yüzey pürüzlülüğü çimento kıvamına, enjeksiyon basıncına ve zemin

danelerinin sıkılığı gibi bir çok parametreye bağlı olduğu ifade edilmektedir.

Zemin çivi guruplarının çekme davranışı ve yüzey pürüzlülüğü üzerinde

kaynaklarda çok fazla çalışma bulunmadığından, Hong, Wu ve Yang, (2003) bir kum

kasası içerisinde, tekil ve gurup zemin çivisi üzerinde model çekme deneyleri

yapmışlardır. Deneysel programda yüzey pürüzlülüğü, çivi boyunun çapına oranı,

jeolojik yük ve çiviler arasındaki mesafe gibi parametrelerin, zemin çivilerinin

çekme davranışı üzerinde etkileri olduğu bulunmuştur. Yapmış oldukları deneylerde,

alüminyum alaşımlı tüpler üzerinde farklı yüzey pürüzlülüğü elde etmek için, çeşitli

vida boyutlarını atölyede işleyip, sondaj çukuruna yerleştirip, zemin çivileri ile

zemin arasında istenilen kenetlenmeyi sağlayan enjeksiyon yaparak üretilen zemin

çivilerine benzetmek için basit bir metot kullanmışlardır. Zemin çivisi olarak, dış

çapı 9mm ve iç çapı 4.8mm olan alüminyum alaşımlı tüpler kullanılmıştır.

Deneylerde zemin çivisinin yüzey pürüzlülüğü için, tüp üzerinde açılan vida derinliği

sırasıyla, 0.42, 0.65 ve 0.87mm olarak seçilmiştir. Dolayısıyla vida adım derinliğinin

0.42, 0.65 ve 0.87mm olması durumunda elde edilen yüzey pürüzlülüğü faktörleri


35

sırasıyla R=0.144, 0.236 ve 0.335 olarak tespit edilmiştir. Pürüzsüz tüpün pürüzlülük

faktörü ise, sıfır olarak alınmıştır. Farklı yüzey pürüzlülüğü ile zemin çivisinin

çekme kapasitesinin nasıl değiştiğini gözlemek amacıyla, gömülme oranı L/D=30

olacak şekilde 98 kPa sürşarj gerilmesi altındaki 4 farklı yüzey pürüzlülüğüne sahip

tekil zemin çivisi üzerinde çekme deneyleri yapılmıştır.

Yapılan deney sonuçlarına göre:

• Zemin çivisinin çekme kapasitesinin yüzey pürüzlülüğünün artmasıyla arttığı,

• Ayrıca pürüzsüz zemin çivisi (R=0) üzerinde elde edilen maksimum çekme

kuvveti, çok küçük deplasmanlarda (<0.2mm) meydana gelirken, pürüzlü zemin

çivilerinde elde edilen maksimum çekme yüklerinin ise nispeten daha büyük

deplasmanlarda (1.5-2.1mm) oluştuğu,

• Raju (1996) tarafından da gözlemlendiği gibi, pürüzsüz bir zemin çivisinin

çekme yükü-yer değiştirme davranışının daha çok elastoplastik bir davranışa

benzediği, pürüzlü zemin çivilerinde ise yumuşak kayma gerilmeli bir davranış

gözlendiği,

• Yine yüzey pürüzlülüğünün çekme deneyi sırasında pürüzlülüğe bağlı olarak

zemin içerisinde çok derin iniş-çıkışlar yapan ve olağan dışı bir yük-deplasman

davranışı ortaya çıkardığı ifade edilmektedir.

Zemin çivisinin çekme kapasitesi üzerinde incelenen diğer bir parametre ise,

gömülme oranı L/D’nin etkisidir. Bu parametrenin etkisini araştırmak amacıyla,

pürüzsüz (R=0) ve pürüzlülük faktörü (R=0.236) olan zemin çivisi üzerindeki

gömülme oranları L/D=10, 20, 30, 40 ve 50 olacak şekilde ve 98 kPa sürşarj

gerilmesi altında çekme deneyleri yapılmıştır.

Deney sonuçlarına göre;

• Pürüzlü zemin çivilerinin daha büyük gömülme oranları için, maksimum

göçme yüklerine daha büyük yer değiştirmelerde ulaşıldığı, ayrıca iniş-çıkışlı

davranışın da daha açık olarak gözlenebildiği,

• Her iki zemin çivisi (R=0 ve R=0.236) için de maksimum çekme yüklerinin

gömülme oranı (L/D)’nin artmasıyla arttığı ifade edilmiştir.

3. DENEYSEL ÇALIŞMA Ahmet DEMİR

36

3. DENEYSEL ÇALIŞMA

3.1. Giriş

Bu bölümde, öncelikle deney düzeneği, deneylerde kullanılan zemin ve

ölçüm aletleri ile deneysel çalışma programı açıklanıp, deneylerden elde edilen

sonuçlar sunulmuştur.

3.2. Deney Düzeneği

Deneysel çalışmada, kum zeminler içerisine gömülü model kazıklar üzerinde

çekme deneyleri yapılarak; sıkılık, pürüzlülük, temel boyutu ve farklı gömülme

derinliklerinin, kazığın net çekme kapasitesine etkileri araştırılmıştır. Çalışmada,

model kazık olarak metalden yapılmış iki farklı çapta dairesel kazıklar ve bu model

kazıkların çekme kapasitelerini ölçmek için STCS –S tipi yük hücresi kullanılmıştır.

3.2.1. Deney Kasası

Model kazıkların çekme kapasitelerinin araştırılması ile ilgili çalışmalar,

Çukurova Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Laboratuarında mevcut 70cm×70cm plan

boyutlarında ve 70cm yükseklikteki kare kesitli kasa içerisinde gerçekleştirilmiştir

(Şekil 3.1. ve 3.2.). Deney kasası iskeleti çelik profilden olup, ön ve arka yüzü 8mm

kalınlığında cam, yan yüzler ile alt taban ise, 20mm kalınlıkta ahşap malzemeden

imal edilmiştir (Yıldız, 2002).

3.2.2. Model Kazık Temel

Deneysel çalışmada, dış çapı 17mm, et kalınlığı 2.2mm ve yüksekliği 340mm

ile, dış çapı 34mm, et kalınlığı 3.2mm ve yüksekliği 340mm olan iki farklı boyutta

metalden imal edilen model kazıklar kullanılmıştır. Deneyler sırasında, çekme


37

nedeniyle herhangi bir sınır etkisinin oluşmaması için, model kazıkların merkezde

olmasına dikkat edilmiştir.

Şekil 3.1. Deney Düzeneği

Deplasman Ölçer

H=

70cm

W=70cm

Mekanik Pompa

Yük Halkası

Çekme Motoru

Deney Kumu

Model Kazık

L

D


38

Şekil 3.2. Deney Kasası

3.2.3. Yükleme Sistemi

Deneylerde kullanılan yükleme sistemi, Çukurova Üniversitesi İnşaat

Mühendisliği Laboratuarındaki yükleme iskeletine, CONTROLS firması tarafından

imal edilen 45 kN kapasiteli, mekanik kriko ile farklı çekme hızlarına sahip çekme

motorundan oluşmaktadır.

3.2.4. Yük Halkası

Deneylerde model kazık temellere gelen çekme yük değerlerini okumak için,

ESİT firması tarafından üretilen ve teknik özellikleri Çizelge 3.1’de verilen, yük

halkası kullanılmıştır (Şekil 3.3.). Yük halkasında bulunan yük transduceri yardımı


39

ile, tüm okumalar data logger cihazına aktarılmıştır. Bu yük halkasının en önemli

özelliği, hem basınç hem de çekme durumunda kullanılabilir olmasıdır.

Çizelge 3.1. Yük Halkası

Şekil 3.3. Yük Halkası

KATALOG NO KAPASİTE

(kg)

MAKSİMUM

HATA (%)

MALZEME

(DIN)

AĞIRLIĞI

(G)

STCS S TİPİ 50 ≤ ±0.03 Paslanmaz Çelik 480

STCS S TİPİ 100 ≤ ±0.03 Paslanmaz Çelik 480


40

3.2.5. Düşey Deplasman Transduceri

Çekme nedeniyle model kazık temelinin merkezinde meydana gelen düşey

deplasmanları ölçmek için, ELE firması tarafından üretilen 0.0-9.999mm arasında

okuma alabilen EL27-1355 seri numaralı, düşey deplasman transducerleri

kullanılmıştır (Şekil 3.4.). Her bir deney için, zemin yüzeyinde 2 farklı noktada

düşey deplasman ölçümleri alınarak, model kazığın yenilme eğrisi için, bu iki

okumanın ortalaması alınmıştır.

Şekil 3.4. Düşey Deplasman Transducerleri


41

3.2.6. ADU (Data Kaydetme Ünitesi)

Deney sırasında çekme yükleri ve düşey yer değiştirmeler transducerler

yardımıyla, EL27-1495 seri numaralı ve 8 kanal girişli, ADU data logger cihazına

aktarılmıştır (Şekil 3.5.). Bu veriler daha sonra bilgisayar ortamında, DIALOG

programı yardımıyla sayısal değerlere dönüştürülmüştür.

3.2.7. Titreşim Cihazı

Deneyde kullanılan kum numuneleri, deney kasası içerisine tabakalar halinde

ve belli bir sıkılık oranında yerleştirilmiştir. Bu amaçla deney kasasının duvarları

ölçeklendirilmiştir. Her bir tabakanın istenilen sıkılık oranında sıkıştırılması için,

elektrikle çalışan, BOSCH GBH 2-24 DSE titreşim cihazı kullanılmıştır (Şekil 3.6.).

Sıkıştırma sırasında üniform sıkılık elde etmek ve kum danelerinin ezilmesini

önlemek amacıyla, titreşim cihazının uç kısmına 13cm×13cm boyutlarında ve 20mm

kalınlığında, derlin malzemeden yapılmış bir plaka monte edilmiştir.

3.3. Zemin Özellikleri

Deneysel çalışmalarda, Çukurova bölgesi, Seyhan nehir yatağından getirilen

kum numuneler kullanılmıştır. Kum numuneler üzerinde, zemini sınıflamaya yönelik

ve mukavemet özelliklerini tespit etmek için, bir gurup deneyler yapılmıştır. Bu

deney sonuçlarına göre, kullanılan kumun zemin sınıfı, kötü derecelenmiş ince ve

temiz kum (SP) ve dane birim hacim ağırlığı γs=2.68 g/cm3 olarak bulunmuştur

(Yıldız, 2002).

Ayrıca kuru birim hacim ağırlığı γk=1.71 g/cm3 olacak şekilde hazırlanmış

kum numuneler üzerinde, zeminin kayma mukavemet parametrelerini tespit etmek

için, yapılan kesme kutusu ve drenajlı üç eksenli basınç deneyleri sonucunda, kayma

mukavemet açısı, φ=41° ve kohezyon c=0 kg/cm2

olarak bulunmuştur. Zeminin

granülometrik dağılımıyla ilgili özellikler Çizelge 3.2’de sunulmuştur (Yıldız, 2002).


42

Çizelge 3.2. Elek Analizi Sonuçları

GRANÜLOMETRİK

PARAMETRELER BİRİM DEĞER

Kaba Daneli Kum Yüzdesi

Orta Daneli Kum Yüzdesi

İnce Daneli Kum Yüzdesi

Efektif Dane Çapı, D10

D30

D60

Zemin Sınıfı

%

%

%

mm

mm

mm

-

0.0

34

66

0.26

0.30

0.40

SP

Şekil 3.5. ADU Cihazı ve Bilgisayar Data Logger Sistemi


43

Şekil 3.6. Titreşim Cihazı

3.4. Deney Yöntemi

3.4.1. Aletlerin Kalibrasyonu

Deneyler sırasında, yük ve deplasman ölçümlerinin doğru bir şekilde

yapılabilmesi için, deneyler öncesi yük halkası ve deplasman transducerlerinin

kalibrasyonu yapılmıştır. Yük halkası kalibrasyon tablosu ve grafiği Çizelge 3.3 ve

Şekil 3.7’de verilmektedir. Transducerlerin kalibrasyon tablosu ve grafiği ise,

Çizelge 3.4 ve Şekil 3.8’de görülmektedir.


44

Çizelge 3.3. Yük Halkası Kalibrasyon Tablosu

YÜK DEĞERİ (G) MONITÖR OKUMASI

1008.02 42.00

2009.01 84.00

3017.03 126.00

4020.07 168.00

5021.14 209.50

10060.19 420.00

20097.33 839.00

40099.76 1674.00

Şekil 3.7. Yük Halkası Kalibrasyon Eğrisi

y = 23,955x - 0,8832R2 = 1

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

0 500 1000 1500 2000

Monitör Okuması

Yük

Değ

eri (

g)


45

Çizelge 3.4. Transducerlerin Kalibrasyon Tablosu

1. Transducer 2. Transducer

Yer Değiştirme (mm) Monitör Okuması Yer Değiştirme (mm) Monitör Okuması

0.00 0.00 0.00 0.00

0.25 62.85 0.25 66.50

0.50 129.85 0.50 118.50

0.75 190.35 0.75 191.00

1.00 253.85 1.00 252.50

1.50 377.20 1.50 379.00

2.00 500.50 2.00 505.50

2.50 620.85 2.50 633.50

3.00 750.85 3.00 761.00

4.00 1008.00 4.00 1016.00

5.00 1266.50 5.00 1272.30

6.00 1520.80 6.00 1528.00

7.00 1772.50 7.00 1783.00

2. Transducer

y = 0,0039x + 0,0098

R2 = 1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1000 2000

Monitör Okuması

Yer

değ

iştir

me

(mm

)

Şekil 3.8. Transducerlerin Kalibrasyon Grafikleri

1. Transducer

y = 0,004x + 0,0081

R2 = 0,9999

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 1000 2000

Monitör Okuması

Yer

değ

iştir

me

(mm

)


46

3.4.2. Deneyin Yapılışı

1. Öncelikle model kazık, deney kasasının merkezine gelecek şekilde yerleştirildi.

2. Kum numuneleri, deney kasası içerisine birim hacim ağırlığı, gevşek halde

γk=1.50 g/cm3 ve sıkı halde ise, γk=1.71 g/cm3 olacak şekilde, 5cm’lik tabakalar

halinde dinamik yöntem kullanılarak yerleştirilmiştir. Yapılan tüm deneylerde,

kazığın çekme kapasitesini etkilemeyecek olan kazık tabanından 25cm’lik

derinlikteki bir kum tabakasına sıkıştırma işlemi uygulanmamıştır. İstenilen sıkılığı

deney koşullarında sağlamak amacıyla, deney kasasının kenarları ölçeklendirilmiş ve

her bir tabaka için gerekli olan kum ağırlığı önceden hesaplanarak, kontrollü bir

şekilde sıkıştırma işlemi yapılmıştır. Ayrıca, her bir tabakada dolgu yüzeyinin

düzgün olup olmadığı su terazisi yardımıyla kontrol edilmiştir.

3. Çekme yükü, yük halkası ile model kazık arasındaki bir zincir yardımıyla

sağlanmış olup, uygulanan yükün eksantrik olmamasına dikkat edilmiştir. Deneyler,

model kazık ile mevcut kum zemin arasında yenilme koşulunun oluşmasına kadar,

elektrikli bir motor yardımıyla, 0.0221 mm/sn’lik sabit bir yer değiştirme hızı altında

yapılmıştır.

4. Her bir deneyde, model kazık taşıma kapasitesine ulaşana kadar saniyede 4

okuma alacak şekilde, deplasman değerleri ve buna karşılık gelen yük değerleri

bilgisayar ortamına aktarılmıştır.

5. Yukarıdaki işlemler dört farklı gömülme oranı (L/D=5, 10, 15 ve 20 D=Temel

çapı, L=Gömülme derinliği) için tekrarlanmıştır.

3.5. Deney Programı

Bir model kazığın çekme kapasitesi, genellikle temelin kendi ağırlığı, serbest

yüzey boyunca sürtünme direnci ve kazık taban seviyesi üzerindeki serbest bölge

içerisinde kalan zeminin ağırlığından oluşmaktadır. Kum zeminlerin davranışına etki

eden en önemli faktör kumların sıkılığıdır. Ayrıca kazıkların çekme kapasitesi; temel

boyutu, gömülme derinliği ve kum-kazık arasında kalan ara yüzeyin sürtünme

derecesi ile değişmektedir. Bu çalışmada, sözü edilen parametrelerin düz model


47

kazığın çekme kapasitesi üzerindeki etkilerini araştırmak amacıyla, aşağıdaki

deneyler yapılmıştır:

• Model deneylerde kum numuneler kasa içerisine, sıkı ve gevşek halde

yerleştirilmek suretiyle, kum zeminlerde sıkılık oranının model kazığın çekme

kapasitesi üzerindeki etkisinin belirlenmesi için,

• Model deneylerde, kasa içerisine istenilen sıkılıkta yerleştirilmiş olan kum yatağı

ile model kazık arasında kalan ara yüzeyin sürtünme derecesinin, model kazığın

çekme kapasitesi üzerindeki etkisinin belirlenmesi için,

• Model çekme kazığın farklı gömülme oranları için L/D=5, 10, 15 ve 20

(L=Model kazığın gömülme derinliği, D=Kazık çapı) çekme kapasitesi davranışının

belirlenmesi için,

• D=17mm ve D=34mm çapındaki model kazıklar üzerinde, temel boyutunun

model çekme kazığın çekme kapasitesi üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla,

• 2 ve 4kg’lık bir sürşarj yükü altında, D=17mm çaplı model kazık üzerinde farklı

gömülme oranları ve kum sıkılığı için sürşarj yükünün, model kazığın çekme

kapasitesi üzerindeki etkisini araştırmak amacıyla,

deneyler yapılmıştır.

3.6. Deney Sonuçları

3.6.1. Sıkılığın Kazık Çekme Kapasitesi Üzerindeki Etkisi

Kum zeminlerde, kayma mukavemeti parametrelerinden kohezyon c, sıfır

değerini aldığı için, kayma mukavemeti denklemi

φσ=τ tan (3.1)

şeklinde ifade edilmektedir. Bu duruma göre kayma mukavemeti ve dolayısıyla

taşıma kapasitesi, φ açısına bağlıdır. Kumlarda kayma mukavemeti açısı (φ) değerini

etkileyen en önemli faktör ise, kumun sıkılık derecesidir. φ açısını etkileyen diğer

faktörler ise, dane çapı dağılımı, dane biçimi ve danelerin mineral yapısıdır. Kum


48

zeminin, kuru veya su altında olması, φ açısını çok az etkilemektedir (Özaydın,

1989).

Deneylerde farklı sıkılık oranlarında hazırlanmış, kum zemin içerisine

gömülü model kazığın çekme kapasitesi araştırılmıştır. Deneylerde kum numuneleri

iki farklı sıklılıkta kasa içerisine yerleştirilmiştir. Gevşek hal için γk=1.50 gr/cm3 ve

sıkı hal için γk=1.71 gr/cm3 olacak şekilde, iki farklı sıkılıkta 5cm’lik tabakalar

halinde yerleştirilmiştir. Deney programının tamamında, çekme deneyi sırasında,

yükün kazığa eksenel etkimesi amacıyla kum dolgular kasa içerisine yerleştirilirken

öncelikle kazık etrafı beslenmiştir (Şekil 3.9.).

Şekil 3.9. Kum Dolguların Kasa İçerisine Yerleştirilmesi

Ayrıca sıkılık faktörünün çekme kazıkların nihai çekme kapasiteleri üzerindeki

etkisini görmek amacıyla, D=17mm çaplı model kazık üzerinde, hem gevşek hem de

sıkı kum koşulları, deney sonunda elde edilen yük-deplasman eğrileri Şekil 3.10’da

görülmektedir.


49

Çekme deneyleri sonucunda kazığın nihai çekme kapasitesi, yük-deplasman

eğrileri üzerinde, eğrinin asimtot yapmaya başladığı noktadaki yük ve bu yüke

karşılık gelen yer değiştirme göçme anındaki deplasman olarak tanımlanmıştır (Şekil

3.10).

Bu grafikte aynı kazık geometrileri (D=17mm ve L=170mm) üzerinde

yapılan çekme deneyleri sonucunda, model kazığın nihai çekme kapasitesi, sıkılık

koşuluna bağlı olarak, sıkı halde iken 1741g ve buna karşılık gelen yer değiştirme

0.546mm olurken; gevşek halde ise, 666g ve bu göçme yüküne karşılık gelen yer

değiştirme 0.213mm olarak tespit edilmiştir.

Deney sonuçlarına göre pürüzlülük koşulu ve farklı gömülme oranlarına bağlı

olarak, sıkı kum içerisine gömülü çekme kazıkların nihai çekme kapasitelerinin,

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

Düşey Yer Değiştirme, ∆(mm)

Çekm

e Y

ükü,

Q(g

)

Sıkı (L/D=10)

Gevşek (L/D=10)

Şekil 3.10. D=17mm Çaplı Kazığın Sıkı ve Gevşek Kum Ortamında Yük-Deplasman Eğrilerinin Karşılaştırılması


50

gevşek kumda elde edilen çekme kapasitelerinden en az 1.77, en fazla ise 12.61 kat

daha büyük olduğu gözlemlenmiştir.

Kum sıkılığının model çekme kazıkların çekme kapasiteleri üzerindeki

etkilerini araştırmak amacıyla deneyler, model çekme kazığı olarak, D=17mm ve

D=34mm çapındaki kazıklar üzerinde farklı gömülme oranları (L/D=5, 10, 15 ve 20)

için yapılmış olup, deneylerden elde edilen sonuçlar toplu olarak Çizelge 3.5’de

verilmektedir.

3.6.2. Pürüzlülüğün Kazık Çekme Kapasitesi Üzerindeki Etkisi

Statik olarak çekme yüklerinin uygulandığı düz yüzeyli kazıkların yüzey

sürtünme dayanımı, basınç kazıklarındaki yüzey sürtünmesiyle aynı

hesaplanmaktadır. Bazı deney sonuçları kazık gövdesinin yüzey sürtünmesinden

dolayı oluşan çekme dayanımının, basınç altında oluşan yüzey sürtünme

dayanımından daha küçük olduğunu göstermiştir. Granüler zeminlerde bu oran en az

%50 civarındadır. Genellikle basınç durumunda emin taşıma kapasitesi için 3 gibi bir

güvenlik faktörü alınmakta olup, kohezyonlu ve kohezyonsuz zeminlerdeki

kazıkların çekme kapasitesini hesaplarken de aynı güvenlik faktörü kullanılmaktadır.

Özellikle çekme kazığın taşıma gücüne ulaşana kadar yapmış olduğu düşey yer

değiştirme, kazık çapının %0.5-1 katı ile sınırlandırılmıştır (Tomlinson, 1994).

Kohezyonsuz zeminler ile katı killerin maksimum sürtünme dayanımı

yumuşak konsolide killerden çok daha büyüktür. Yüzey sürtünme dayanımı

genellikle maksimum bir değere ulaştıktan sonra azalır. Bu azalma, kohezyonsuz

zeminler ve yumuşak killer için, genellikle çok küçüktür (Broms, 1978).

Yüzey pürüzlülüğünün kazıkların nihai çekme kapasiteleri üzerindeki etkisini

görmek amacıyla, D=34mm çaplı model kazık üzerinde, kazığın hem pürüzlü hem de

pürüzsüz olması halinde deneyler yapılmıştır. Deneyler sonunda elde edilen yük-

deplasman eğrileri Şekil 3.11’de görülmektedir. Bu grafikte aynı kazık geometrileri

(D=34mm ve L=255mm) üzerinde yapılan çekme deneyleri sonunda, model kazığın

nihai çekme kapasitesi, pürüzlü halde 24786.8g ve buna karşılık gelen yer değiştirme


51

1.021mm olurken, pürüzsüz halde, kazığın nihai çekme kapasitesi 11052.0g ve bu

göçme yüküne karşılık gelen yer değiştirme ise 0.970mm olarak elde edilmiştir.

Mevcut araştırmada ayrıca 17mm çaptaki model kazık üzerinde de, kazığın

hem pürüzsüz hem de pürüzlü olması durumunda, çekme deneyleri yapılmıştır.

Deney sonuçları, kazıkların pürüzlü iken çekme kapasitelerinin, pürüzsüz duruma

göre gömülme oranına (L/D) ve zemin sıkılığına bağlı olarak 1.11-8.25 kat daha

büyük olduğunu göstermiştir (Çizelge 3.5).

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00


Çekm

e Y

ükü,

Q(g

)

Pürüzsüz (L/D=7.5)

Pürüzlü (L/D=7.5)

Şekil 3.11. D=34mm Çaplı Kazığın Pürüzlülük Durumuna Bağlı Çekme Kapasitesinin Değişimi


52

3.6.3. Gömülme Oranının Kazık Çekme Kapasitesi Üzerindeki Etkisi

Gömülme oranı L/D’nin, kazıkların çekme kapasiteleri üzerinde, nasıl bir etki

yaptığını görmek amacıyla, D=34mm çaplı model kazık üzerinde, farklı gömülme

oranları için elde edilen yük-deplasman eğrileri Şekil 3.12’de verilmektedir.

Bu grafikte aynı kazık üzerinde (D=34mm) diğer parametreler (sıkılık, temel

boyutu ve pürüzlülük) sabit iken, 4 farklı gömülme oranı için (L/D =2.5, 5, 7.5 ve

10) yapılan çekme deneyleri sonucunda, kazığın nihai çekme kapasitesi sırasıyla

2032g, 5050g, 11052g ve 16122g ve bu yüklere karşılık gelen yer değiştirmeler ise,

0.210mm, 0.600mm, 0.970mm ve 1.110 mm olarak tespit edilmiştir. Dört farklı

gömülme oranı (L/D=5, 10, 15 ve 20) için, model çekme kazıklar üzerinde yapılan

çekme deneylerinden elde edilen göçme yükleri ile yer değiştirmeler arasındaki ilişki

toplu olarak Çizelge 3.5’de verilmiştir. Bu deney sonuçlarına göre, kazık nihai

çekme kapasitesi L/D’nin artmasıyla artmaktadır.

Şekil 3.12. D=34mm Çaplı Kazığın Gömülme Oranı (L/D) ile Çekme Kapasitesinin Değişimi

0

3000

6000

9000

12000

15000

18000

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00


Çekm

e Y

ükü,

Q(g

)

L/D=10 L/D=7.5

L/D=5 L/D=2.5

SIKI KUM


53

3.6.4. Kazık Boyutunun Kazık Çekme Kapasitesi Üzerindeki Etkisi

Deneyler, temel boyutunun kazıkların çekme kapasitesi üzerinde nasıl bir etki

yaptığını görmek amacıyla, çapı D=17mm ve D=34mm olan, iki farklı çekme kazığı

üzerinde yapılmıştır (Şekil 3.13).

Bu grafikte farklı kazık geometrileri (D=17mm ve D=34mm) üzerinde

yapılan çekme deneyleri sonucunda, model kazığın nihai çekme kapasitesi, kazık

çapı D=17mm iken 1246g ve buna karşılık gelen yer değiştirme 1.300mm olurken,

D=34mm iken, 2192.8g ve bu göçme yüküne karşılık gelen yer değiştirme ise,

1.510mm olarak tespit edilmiştir. Yapılan deney sonuçlarına göre, kazık çapının

artmasıyla çekme kazıkların net taşıma kapasitelerinin de sıkılık, pürüzlülük ve

gömülme oranına bağlı olarak 1.16-3.72 kat arttığı gözlenmiştir (Çizelge 3.5.).

0

500

1000

1500

2000

2500

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00


Çekm

e Y

ükü,

Q(g

)

D=34mm (L=170mm)

D=17mm (L=170mm)

Şekil 3.13. Çekme Kazıkların Nihai Taşıma Kapasitesi ile Kazık Temel Boyutu Arasındaki İlişki


54

Ayrıca, kazık çekme kapasitesinin, kum sıkılığına, pürüzlülük koşuluna ve

gömülme oranına bağlı olarak kazık çapı ve gömülme oranı ile değişimleri, Şekil

3.14, Şekil 3.15, Şekil 3.16 ve Şekil 3.17’de gösterilmektedir.

Çizelge 3.5. Kazık Çekme Kapasitesinin Sıkılık, Pürüzlülük, Gömülme Oranı ve

Kazık Boyutu ile Değişimi

(Çizelgedeki QUR, pürüzlü kazığın nihai çekme kapasitesini ∆UR ise, QUR’e karşılık gelen yer değiştirmeyi ifade etmektedir.)

Pürüzlü Hal Pürüzsüz Hal

Kum Sıkılığı

D (mm) L/D

QUR (g)

QUR Net(g)

∆UR (mm)

QU (g)

QU Net(g)

∆U (mm) NetU

UR

Q

Q

Sıkı

φ=41° Gevşek

φ=35°

17 17 17 17

34 34 34 34

17 17 17 17

34 34 34 34

5 10 15 20

2.5 5.0 7.5 10.0

5 10 15 20

2.5 5.0 7.5 10.0

1469.0 5661.0 17915.6 37018.0

2264.4 9565.1 24786.8 54003.9

743.0 1246.0 1992.4 2935.0

1372.1 2192.8 3500.0 4426.0

1004.0 5196.0 17450.6 36553.0

1162.4 8463.1 23684.8 52901.9

278.0 781.0 1527.4 2470.0

270.1 1090.8 2398.0 3324.0

0.370 1.330 1.248 1.470

0.679 0.565 1.021 1.166

1.440 1.300 1.264 1.400

1.340 1.510 1.390 1.739

966.0 1741.0 3613.0 4487.0

2032.0 5050.0 11052.0 16122.0

547.0 666.0 755.0 887.0

1170.0 1315.0 1645.0 2010.0

536.0 1311.0 3183.0 4057.0

1002.0 4020.0 10022.0 15092.0

117.0 236.0 325.0 457.0

140.0 285.0 615.0 980.0

0.530 0.546 0.562 0.565

0.210 0.600 0.970 1.110

0.040 0.213 0.130 0.140

0.150 0.140 0.201 0.100

1.873 3.963 5.482 9.010

1.160 2.105 2.363 3.505

2.376 3.309 4.700 5.405

1.929 3.827 3.899 3.392


55

Qnet= 140,21(L/D)2 - 1109,40(L/D) + 2851,80

R2 = 1,00

Qnet= 219,16(L/D)2 - 2070,30(L/D) + 6338,50

R2 = 1,00

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

0 5 10 15 20 25

Gömülme Oranı, L/D

Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet

(g)

D=34mm

D=17mm

SIKI KUM (φ=41°)

Şekil 3.14. Pürüzlü Kazıkların Çekme Kapasitelerinin Kazık Çapı ve Gömülme Oranı ile Değişimi

Qnet = 248,70(L/D) - 837

R2 = 0,97

Qnet = 20,12(L/D)2 + 463,24(L/D) - 2019,00

R2 = 0,99

0

4000

8000

12000

16000

20000

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet

(g)

D=34mm

D=17mm

SIKI KUM (φ=41°)

Şekil 3.15. Pürüzsüz Kazıkların Çekme Kapasitelerinin Kazık Çapı ve Gömülme Oranı ile Değişimi


56

Qnet = 4,40(L/D)2 + 36,54(L/D) - 17,00

R2 = 1,00

Qnet = 1,053(L/D)2 + 183,05(L/D) - 714,87

R2 = 0,99

0

750

1500

2250

3000

3750

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet

(g)

D=34mm

D=17mm

GEVŞEK KUM (φ=35°)

Şekil 3.16. Pürüzlü Kazıkların Çekme Kapasitelerinin Kazık Çapı ve Gömülme Oranı ile Değişimi

Qnet = 21,94(L/D) - 1,50

R2 = 0,99

Qnet = 2,051(L/D)2 + 6,083(L/D) + 37,725

R2 = 0,99

0

200

400

600

800

1000

1200

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet

(g)

D=34mm

D=17mm

Şekil 3.17. Pürüzsüz Kazıkların Çekme Kapasitelerinin Kazık Çapı ve Gömülme Oranı ile Değişimi

GEVŞEK KUM (φ=35°)


57

3.6.5. Sürşarj Yükünün Kazık Çekme Kapasitesi Üzerindeki Etkisi

Sürşarj yükünün, kazıkların çekme kapasiteleri üzerinde nasıl bir etki

yaptığını görmek amacıyla, D=17mm çaplı pürüzlü model kazık üzerinde deneyler

yapılmıştır (Şekil 3.18).

Şekil 3.18. Sürşarj Yükü Altındaki Model Çekme Kazığı


58

Deneyler, sürşarj yükünün artması ile kazığın çekme kapasitesinin de arttığını

göstermiştir (Şekil 3.19). Gevşek kumda iki farklı sürşarj yükü (P=2 ve 4kg) ve sıkı

kumda tek bir sürşarj yükü (P=2kg) altında farklı gömülme oranları için yapılan

deneyler sonucunda kazığın çekme kapasitesinin, sürşarj yükü, kum sıkılığı ve

gömülme oranı ile nasıl değiştiği Çizelge 3.6’da gösterilmektedir. Ayrıca bu değişim

Şekil 3.20 ve 3.21’de gömülme oranına karşılık net çekme yükü olarak ifade

edilmektedir. Bu grafiklere göre, kazığın net çekme kapasitesinin sürşarj yükü ile

artmakta olduğu ve bu artış miktarının gömülme derinliği ile de bir azalma gösterdiği

görülmektedir.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00


Çekm

e Y

ükü,

Q(g

)

Sürşarjsız

P=2kg

P=4kg

D=17mm L/D=20 Pürüzlü Kazık Gevşek Kum

Şekil 3.19. Kazıkların Çekme Kapasiteleri ile Sürşarj Yükü Arasındaki İlişki


59

Çizelge 3.6. Sürşarj Yükü, Sıkılık ve Gömülme Oranı Parametrelerinin Kazık Çekme Kapasitesi Üzerindeki Etkileri

(Çizelgede QU, kazık nihai çekme kapasitesini QUP ise, sürşarj yükü altında kazık nihai çekme kapasitesini ifade etmektedir.)

Sürşarjsız Hal Sürşarj Yükü P=2kg

Sürşarj Yükü P=4kg Kum

Sıkılığı D

(mm) L/D

QU (g)

QU Net(g)

QUP (g)

QUP Net(g)

QUP (g)

QUP Net(g)

NetU

kg2UP

Q

Q

=

Sıkı

φ=41° Gevşek

φ=35°

17 17 17 17

17 17 17 17

5 10 15 20 5 10 15 20

1469.0 5661.0 17915.6 37018.0 743.0 1246.0 1992.4 2935.0

1004.0 5196.0 17450.6 36553.0 278.0 781.0 1527.4 2470.0

2732.0 9627.1 22997.4 46474.2

1150.0 1634.5 2455.2 3027.8

2267.0 9162.1 22532.4 46009.2

685.0 1169.5 1990.2 2562.8

- - - -

1228.9 1944.7 2526.8 3314.1

- - - -

763.9 1479.7 2061.8 2849.1

2.26 1.76 1.23 1.26

2.46 1.50 1.30 1.04

0

750

1500

2250

3000

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet

(g)

Sürşarjsız

Sürşarj Yükü=2kg


Şekil 3.20. Gevşek Kumda ve Farklı Sürşarj Yükleri Altında Kazık Çekme Kapasitesinin Gömülme Oranına Bağlı Olarak Değişimi

D=17mm Pürüzlü Kazık Gevşek Kum


60

3.6.6. Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması

1. Pürüzlü ve pürüzsüz model çekme kazıklar için, kum zeminlerin sıkılık oranı

arttıkça, çekme kapasiteleri (göçme yükleri) de artmaktadır (Şekil 3.10 ve EK 7-14).

2. Deneylerde, pürüzlü model çekme kazıkların çekme kapasitelerinin, pürüzsüz

olanlara nazaran hem sıkı hem de gevşek kum koşullarında daha büyük olduğu

gözlenmiştir (Şekil 3.11 ve EK 7-14).

3. Kum sıkılığına bağlı olarak, pürüzlü-pürüzsüz model çekme kazıkların

(L/D=5, 10, 15 ve 20) gömülme oranları ile net çekme kapasitelerindeki değişim

Şekil 3.12 ve EK 7-14’te gösterilmektedir.

4. Kazık çapı göz önüne alındığında, kazık çapının artmasıyla kazığın çekme

kapasitesinin de arttığı görülmektedir (Şekil 3.13 ve EK 7-14).

5. Pürüzlü kazığın çekme kapasitesinin sürşarj yükü ile arttığı gözlenmiştir.

0

10000

20000

30000

40000

50000

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet

(g)

Sürşarjsız


Şekil 3.21. Sıkı Kumda Sürşarj Yükü Altındaki Model Kazığın Çekme Kapasitesinin Gömülme Oranına Bağlı Olarak Değişimi

D=17mm Pürüzlü Kazık Sıkı Kum


61

6. Ayrıca, sürşarj yükü altında pürüzlü kazık çekme kapasitesinin, sürşarjsız

durumdaki çekme kapasitesine oranının, gömülme oranının artması ile azalmakta

olduğu görülmektedir. Bu durum ilave yükün etkisinin derinlikle azalması ile

örtüşmektedir (Çizelge 3.6).

7. Özellikle gevşek kum dolgulardaki deneylerde kazığın yük-deplasman

davranışında büyük yer değiştirmelerde çekme dayanımında dalgalanmalar olduğu

görülmektedir. Bu davranış, göçmenin oluşmasına ve büyük deplasmanlarda model

kazığın altında oluşan boşluğa doğru bir kum akımının oluştuğu yaklaşımıyla

açıklanmıştır (Rowe ve Davis, 1982; Trautmann ve ark., 1985; Murray ve Geddes,

1987; Dickin, 1988) (EK 7-14).

8. Model kazıkların göçme yüklerine karşılık gelen düşey yer değiştirmeler göz

önüne alındığında, sıkı kumda görülen kazığın göçme yer değiştirmesinin gevşek

kuma nazaran daha büyük olduğu görülmektedir. Hem pürüzlü ve hem de pürüzsüz

durumda benzer bir ilişki görülmektedir (EK 7-14).

4. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE ANALİZ Ahmet DEMİR

62

4. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE ANALİZ

4.1. Giriş

Bu bölümde, PLAXIS bilgisayar programı yardımıyla farklı sıkılıklardaki

kumlu zeminlere gömülü, kazık temellerin çekme kapasitelerini bulmak amacıyla

sayısal analizler yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda izlenen programa benzer şekilde,

temel boyutunun, sıkılığın ve pürüzlülüğün model kazığın çekme kapasitesi

üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla, deneysel çalışmadaki deney düzeneği,

yükleme koşulları ve malzeme özellikleri PLAXIS bilgisayar programında

modellenerek sayısal çözümler elde edilmiştir.

4.2. Sonlu Elemanlar Yöntemi

Son yıllarda, bilgisayar teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak teorik

analizlerde sayısal çözümlerin önemi artmıştır. En yaygın olarak kullanılan sayısal

çözüm yöntemlerinden birisi sonlu elemanlar yöntemidir. Bu yöntemde, sürekli

ortamlardan oluşan sistemler üzerinde, sonlu eleman ağı ile hayali düğümler

oluşturulur. Kodlama tekniği ile sistem kütle ve rijitlik matrisleri oluşturularak

sisteme ait hareket denklemi elde edilir. Sistem hareket denklemi de uygun bir

yöntem ile çözülerek, deplasmanlar ve gerilmeler hesaplanır.

Sonlu elemanlar yönteminde, ağ modelindeki her eleman komşusu olan diğer

elemanlara gerçekte sonsuz sayıda nokta ile bağlı olmasına rağmen, bu yöntemde

sadece düğüm noktaları vasıtasıyla bağlanır. Böylece, deplasmanların uygunluğunun

sadece bu noktalarda sağlanması yeterli olacaktır. Yöntemin sistematik olması ve her

türlü yapıya aynı işlemlerle uygulanabilir olması en önemli özelliğidir. İşlem

hacminin büyümesi, dezavantaj olarak görünse de bu olumsuzluk, bilgisayar

yardımıyla aşılmaktadır. Son yıllarda, yeterince hassas sonuçlar veren ve bu tez

kapsamında da kullanılan, PLAXIS gibi sonlu elemanlar yöntemine dayalı bir çok

paket programlar mevcuttur.


63

4.3. PLAXIS Bilgisayar Programı

PLAXIS (Finite Element Code for Soil and Rock Analysis), geoteknik

mühendisliğindeki deformasyon ve stabilite problemlerinin, sonlu elemanlar yöntemi

ile analiz edilebilmesi için tasarlanmış bir bilgisayar programıdır. Bu çalışmada,

PLAXIS 7.2 versiyonu kullanılmıştır. Program, geoteknik mühendisliği

uygulamalarına yönelik olarak geliştirilmiştir. Analizlerde, problemler iki boyutlu

olarak eksenel simetrik veya düzlem deformasyon geometri koşullarında analiz

edilmektedir. PLAXIS, çok yönlü ve karmaşık bir yapı arz eden geoteknik

uygulamaların analizi için aşağıda verilmiş olan bazı önemli özelliklere sahiptir:

1. Problemin çözüm aşamasında geometrik model oluşturulurken, ortamın

zemin yapısı, mevcut yük durumu ve sınır şartları kolayca tanımlanmaktadır.

2. Zemin ortamı 2 boyutlu üçgen elemanlar yardımıyla tanımlanmaktadır.

3. Programda, duvar, plak ve temel gibi yapı elemanlarını kolayca

tanımlayabilecek kiriş elemanları mevcuttur.

4. Program, zemin davranışlarını modellemek için birden fazla zemin modeline

sahiptir.

4.3.1. Zemin Modelleri

PLAXIS Programında, yukarıda sözü edildiği gibi, zemin davranışını

modellemek amacıyla kullanılan dört farklı zemin modeli aşağıda kısaca

özetlenmiştir.

4.3.1.1. Lineer Elastik (LE) Zemin Modeli

Bu modelde, zemin davranışının Hooke yasasına uyduğu ve zeminin

izotropik lineer elastik bir malzeme olduğu kabul edilir. Zemini tanımlamak için

elastisite modülü, E ve poisson oranı, µ değerleri kullanılır. Bu model, kaya gibi rijit

ve büyük zemin kütlelerini modellemek için daha elverişlidir.


64

4.3.1.2. Mohr-Coulomb (MC) Zemin Modeli

Bu model, Elosto-Plastik bir zemin modelidir. Bu modelde, zeminin,

Elastisite modülü, E, poisson oranı, ν, kohezyonu, c, sürtünme açısı, φ, ve dilatasyon

açısı, ψ gibi 5 ayrı parametre kullanılmaktadır. Zemin rijitliği için kullanılan E

parametresi, tüm zemin tabakaları için sabittir.

4.3.1.3. Hardening-Zemin (HZ) Modeli

Farklı tipteki zemin davranışını modellemekte kullanılan bir zemin modelidir.

Mohr-Coulomb modeline göre çok daha gelişmiş bir modeldir. MC modelde olduğu

gibi gerilme seviyesi kohezyon (c), sürtünme açısı (φ) ve dilatasyon açısı (ψ) ile

sınırlandırılmıştır. HZ model, gerilme bağımlı rijitlik modülünü dikkate almaktadır.

Yani, zemin rijitliği basınçla birlikte artmaktadır.

4.3.1.4. Soft-Soil-Crep (SSC) Modeli

Zemin mekaniğinde normal konsolide killer, killi siltler ve turba zeminler

yumuşak zemin olarak kabul edilmektedir. Bu tür zeminler, yüksek mertebedeki

sıkışabilirlik özelliğine bağlı olarak, farklı özellikler göstermektedirler. HZ model,

tüm zeminler için uygun bir model olmasına rağmen yumuşak zeminlerdeki büzülme

ve gerilme gevşemesi gibi viskoz etkiler ile normal konsolide killerde gözlenen

zamana bağlı sıkışma davranışını dikkate almamaktadır. Bu nedenle, bu tür

zeminlerde SSC modeli kullanılır. Özellikle, temel ve dolgulardaki zamana bağlı

oturma problemleri ile tüneller ve derin kazı gibi zemindeki yük boşalması

problemlerinde bu model kullanılmaktadır.


65

4.4. Sonlu Elemanlar Analizi

Sonlu elemanlar analizinde, Bölüm 3’te ifade edilen deneysel çalışma

programına benzer olarak, farklı sıkılıktaki kumlu zeminlere gömülü olan, iki farklı

çaptaki dairesel model kazıkların düşey olarak çekme kuvvetleri altındaki yük-

deplasman ilişkileri, PLAXIS bilgisayar paket programı kullanılarak araştırılmıştır.

Analizlerde zemin, çevre, sınır ve yükleme koşulları deneysel çalışmadakiler ile aynı

tutulmaya çalışılmıştır.

Deney kasasının geometrik modeli, iki boyutlu ve eksenel simetrik olarak

oluşturulmuştur (Şekil 4.1). Geometrik modelin genişliği eksenel simetrik koşullarda

35cm ve toplam zemin yüksekliği 70cm’dir. Zemin ortamı 15 düğümlü üçgen

elemanlarla modellenmiştir. Model kazık, Lineer Elastik malzeme modeli

kullanılarak modellenmiş olup, malzeme özellikleri ise, E=2.00x109 g/cm2, γ=2.50

g/cm3 ve ν=0.20’dir.

Analizlerde kum zeminin davranışı MC, HZ ve LE modelleri ile

modellenmiştir. Sıkı kum koşulu için γk=1.71 g/cm3 olacak şekilde hazırlanan kum

zemin için, Yıldız (2002) tarafından, CD-üç eksenli basınç deneyleri yapılarak

bulunan parametreler ve gevşek kum koşulu için γk=1.50 g/cm3 PLAXIS bilgisayar

programı tarafından önerilen uygun parametreler kullanılmıştır. Kum zeminin model

parametreleri Çizelge 4.1’de verilmektedir. Yapılan analizlerde Pürüzlü koşullarda

dilatasyon açısı, ψ için PLAXIS programının önerdiği φ-30 değeri kullanılırken,

pürüzsüz koşullarda ise, ψ sıfır olarak alınıp hesaplar yapılmıştır. Göçme oranı için

ise, pürüzlü koşullarda Rf=0.90 değeri, pürüzsüz koşullarda ise Rf=0.0001 değeri

kullanılmıştır. Ayrıca, deney ortamı sonlu elemanlara ayrılırken, gevşek kum

ortamında kazık etrafında mesh sıklaştırması yapılmıştır. Model ortamında kullanılan

eleman sayısı genel olarak 200-250 arasında tutulmuştur (EK 1).


66

Çizelge 4.1. Deney Kumu İçin Model Parametreler

Parametre Adı Simge Birim γk=1.71

g/cm3

γk=1.50

g/cm3

Referans basınç değeri pref g/cm2 10 10

Üç eksenli yükleme rijitliği E50 g/cm2 2800 1200

Üç eksenli yükleme-boşaltma rijitliği Eur g/cm2 8400 3600

Ödometre yükleme rijitliği Eoed g/cm2 2800 1200

Gerilme seviyesine bağlı üs değeri m - 0.50 0.50

Kohezyon c g/cm2 1.0x10-5 1.0x10-5

Kayma mukavemet açısı φ (°) 41 35

Dilatasyon açısı ψ (°) 11 5

Poisson oranı ν - 0.20 0.20

Zemin basınç katsayısı Ko - 0.34 0.43

Göçme oranı Rf - 0.90 0.90

Şekil 4.1. Model Zemin Ortamının Sonlu Elemanlar Ağı

A A

W=35cm

H=

70cm

Model Kazık


67

4.5. PLAXIS Bilgisayar Programı ile Analiz Sonuçları

4.5.1. Hardening-Soil Zemin Modeli (HZ) ile Analiz

PLAXIS bilgisayar programında zemin ortamı için HZ zemin modeli

kullanılarak deneysel çalışmada izlenen programa benzer şekilde gömülme

derinlikleri, L/D=5, 10, 15 ve 20 olacak şekilde iki farklı kum sıkılığında pürüzlü ve

pürüzsüz D=17mm çaplı model kazık üzerinde yapılan analiz sonuçları Çizelge

4.2’de yer almaktadır.

Çizelge 4.2. Pürüzlü ve Pürüzsüz Kazıkta Gevşek-Sıkı Kum İçin HZ Analiz Sonuçları

Gevşek Kum Sıkı Kum

Pürüzlü Pürüzsüz Pürüzlü Pürüzsüz L/D

L (cm) QU Net

(g) QU Net

(g) QU Net

(g) QU Net

(g)

5 8.50 689.92 299.68 2019.85 435.16 10 17.00 2951.97 908.74 8053.39 1263.98 15 25.50 5960.86 1835.23 22165.67 3144.04 20 34.00 9498.89 3312.62 40010.91 4012.12

Yapılan analiz sonuçlarına göre;

• Gömülme oranı (L/D) arttıkça model kazığın çekme kapasitesi artmaktadır.

• Aynı sıkılıktaki kum için, kazığın pürüzlü iken çekme kapasitesindeki artış

oranı, L/D oranı arttıkça pürüzsüz duruma göre gevşek kumda 3 katına sıkı kumda

ise 10 katına kadar artmaktadır. Gevşek ve sıkı kum için HZ zemin modeli

kullanılarak elde edilen analiz sonuçları, ayrıca Şekil 4.2. ve 4.3’te grafik olarak

görülmektedir.

Grafikte kullanılan x parametresi, gömülme oranı (L/D)’yi y ise, kazık net çekme

yükü (Qnet)’i ifade etmektedir.


68

Qnet= 8,68(L/D)2 - 17,78(L/D) + 183,16

R2 = 1,00

Qnet = 12,76(L/D)2 + 269,72(L/D) - 988,56

R2 =1,00

0

2000

4000

6000

8000

10000

0 5 10 15 20 25


Net

Çek

me

Yük

ü, Q

net (

g)

Pürüzlü

Pürüzsüz

Şekil 4.2. Gevşek Kum İçin Kazık Çekme Kapasitesinin Gömülme Oranı L/D ile Değişimi

Şekil 4.3. Sıkı Kum İçin Kazık Çekme Kapasitesinin Gömülme Oranı L/D ile Değişimi

Qnet = 252,22(L/D) - 938,92

R2 = 0,97

Qnet = 118,12(L/D)2 - 391,22(L/D) + 805,72

R2 = 1,00

0

9000

18000

27000

36000

45000

0 5 10 15 20 25


Net

Çek

me

Yük

ü, Q

net (

g)

Pürüzlü

Pürüzsüz


69

4.5.2. Mohr-Coulomb Zemin Modeli (MC) ile Analiz

PLAXIS bilgisayar programında; zemin ortamı için MC zemin modeli

kullanılarak deneysel çalışmada izlenen programa benzer şekilde gömülme

derinlikleri L/D=5, 10, 15 ve 20 olacak şekilde, iki farklı kum sıkılığında pürüzlü ve

pürüzsüz D=17mm çaplı model kazık üzerinde yapılan analiz sonuçları Çizelge

4.3’te yer almaktadır.

Çizelge 4.3. Pürüzlü ve Pürüzsüz Kazıkta Gevşek-Sıkı Kum İçin MC Analiz Sonuçları


Pürüzlü Pürüzsüz Pürüzlü Pürüzsüz L/D

L (cm) QU Net

(g) QU Net

(g) QU Net

(g) QU Net

(g)

5 8.50 585.15 290.95 1283.77 381.32 10 17.00 2977.41 1093.96 6363.57 1194.64 15 25.50 5987.44 1832.32 15351.50 1919.12 20 34.00 9794.67 3277.52 39939.87 3590.48

Yapılan MC analiz sonuçlarının HZ analizinde elde edilen sonuçlarla uyum

içerisinde olduğu görülmüştür (Şekil 4.4. ve 4.5.).

4.5.3. Lineer Elastik Zemin Modeli (LE) ile Analiz

PLAXIS bilgisayar programında zemin ortamı için LE zemin modeli

kullanılarak, deneysel çalışmada izlenen programa benzer şekilde gömülme

derinlikleri L/D=5, 10, 15 ve 20 olacak şekilde, iki farklı kum sıkılığında D=17mm

çaplı model kazık üzerinde analizler yapılmıştır. Bu analizlerde pürüzlü ve pürüzsüz

koşulları dikkate alınamamış olup, sadece ortamın sıkılık koşulunun kazığın çekme

kapasitesi üzerindeki etkisi araştırılabilmiştir. Analiz sonuçları, sadece küçük

deplasman değerleri için elde edilmiş olup Çizelge 4.4’te yer almaktadır. Bu analiz

sonuçlarına göre, ortam sıkılığı arttıkça, model kazığın çekme kapasitesi de artmıştır

(Şekil 4.6.).


70

Qnet = 6,42(L/D)2 + 33,41(L/D) + 1,93

R2 = 1,00

Qnet = 14,15(L/D)2 + 259,03(L/D) - 1054,80

R2 = 1,00

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0 5 10 15 20 25


Net

Çek

me

Yük

ü, Q

net (

g)

Pürüzlü

Pürüzsüz

Şekil 4.4. Gevşek Kum İçin Kazık Çekme Kapasitesinin Gömülme Oranı L/D ile Değişimi

Şekil 4.5. Sıkı Kum İçin Kazık Çekme Kapasitesinin Gömülme Oranı L/D ile Değişimi

y = 207,04x - 816,60

R2 = 0,96

Qnet = 195,09(L/D)2 - 2378,00(L/D) + 8881,30

R2 = 0,99

0

7000

14000

21000

28000

35000

42000

0 5 10 15 20 25


Net

Çek

meY

ükü,

Qne

t (g

)

Pürüzlü

Pürüzsüz


71

Çizelge 4.4. Model Kazığın, ∆=0.03mm Deplasman Değeri İçin, Gevşek-Sıkı Kum

Koşulundaki LE Analiz Sonuçları


L/D L

(cm) QU Net

(g) QU Net

(g) 5 8.50 9457.96 16832.25 10 17.00 15151.65 27087.99 15 25.50 20624.39 33309.30 20 34.00 26123.72 46753.76

(Çizelgedeki QU Net, kazık net çekme kapasitesi olarak tanımlanmıştır).

y = 1919,70x + 6999,40

R2 = 0,98

y = 1109,40x + 3971,90

R2 = 1,00

0

10000

20000

30000

40000

50000

0 5 10 15 20 25


Net

Çek

me

Yük

ü, Q

net (

g) Gevsek

Sıkı

Şekil 4.6. Gevşek Kum İçin Kum Sıkılığına Bağlı Kazık Çekme Kapasitesinin Gömülme Oranı L/D ile Değişimi


72

4.6. PLAXIS Bilgisayar Programı ile Yapılan Analiz Sonuçlarının

Karşılaştırılması

Yapılan analiz sonuçlarına göre; zemin davranışının lineer olmayan, elasto-

plastik bir davranış gösteren ve özellikle gerilme bağımlı rijitlik modülünün de esas

alındığı, zemin modelleriyle modellenebileceği ortaya çıkmıştır. Buna göre, HZ ve

MC zemin modelleri ile yapılan analiz sonuçlarının, genel olarak birbiri ile uyum

içerisinde olduğu ancak LE modelle yapılan analiz sonuçlarının bu iki model

çözümlerine göre çok farklı olduğu görülmektedir. Özellikle gevşek kumda yapılan

analizler, bu farkı daha açık bir şekilde ortaya koymaktadır. Lineer Elastik (LE)

Modelle zemin modellenirken, zemin davranışının Hooke yasasına uyduğu ve

zeminin izotropik lineer-elastik bir malzeme olduğu kabul edilmektedir. Sonuçta

yapılan bu kabullerin aslında zemin davranışını gerçekçi olarak yansıtmadığı ortaya

çıkmaktadır (Şekil 4.7.).

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

0 5 10 15 20 25


Net

Çek

me

Yük

ü, Q

net

(g)

MC

HZ

LE

Şekil 4.7. Gevşek kumdaki Pürüzlü Kazık Çekme Kapasitesinin, Farklı Modellerle Karşılaştırılması


73

0

10000

20000

30000

40000

50000

0 5 10 15 20 25


Net

Çek

me

Yük

ü, Q

net (

g)

MC

HZ

LE

Şekil 4.8. Sıkı Kumdaki Pürüzlü Kazık Çekme Kapasitesinin, Farklı Modellerle Karşılaştırılması

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 5 10 15 20 25


Net

Çek

me

Yük

ü, Q

net (

g)

HZ

MC

Şekil 4.9. Gevşek Kumdaki Pürüzsüz Kazık Çekme Kapasitesinin, Farklı Modellerle Karşılaştırılması


74

Yapılan analizler sonunda:

• Gevşek kumdaki pürüzlü kazığın çekme kapasitesinin, HZ ve MC zemin

modelleri ile elde edilen çözümlerinin genellikle uyum içerisinde olduğu, ancak LE

model çözümünün bunlardan çok farklı olduğu (Şekil 4.7),

• Sıkı kumdaki pürüzlü kazığın çekme kapasitesinin ise HZ ve MC zemin

modelleri ile elde edilen çözümlerinin, gevşek kumda elde edilen uyum kadar iyi

olmamakla beraber, LE model çözümlerinden yine çok farklı olduğu (Şekil 4.8),

• Pürüzsüz kazıklarda ise, pürüzlü kazıklardaki davranışa benzer olarak, gevşek

kumda HZ ve MC analiz sonuçlarının sıkı kuma göre daha uyumlu olduğu (Şekil 4.9

ve 4.10) görülmektedir.

Sonuçta PLAXIS analizlerinde, deney sonuçlarıyla daha uyum içerisinde olan

HZ zemin modeli kullanılmıştır (Çizelge 4.5) ve (Şekil 4.11). Ayrıca, PLAXIS analiz

çözümleri grafik olarak EK 3-6 arasında gösterilmektedir.

0

750

1500

2250

3000

3750

4500

0 5 10 15 20 25


Net

Çek

me

Yük

ü, Q

net (

g)

HZ

MC

Şekil 4.10. Sıkı Kumdaki Pürüzsüz Kazık Çekme Kapasitesinin, Farklı Modellerle Karşılaştırılması


75

Çizelge 4.5. Deney ile HZ ve MC Analiz Sonuçlarının Karşılaştırılması

PÜRÜZSÜZ DENEY PLAXIS

HZ MC Kum Sıkılığı

Çap (mm)

L/D QU (g)

QU Net(g) QU

Net(g) QU

Net(g) Sıkı φ=41°

17 17 17 17

5 10 15 20

966.0 1741.0 3613.0 4487.0

536.0 1311.0 3183.0 4057.0

435.2 1264.0 3144.0 4012.1

381.32 1194.64 1919.12 3590.48


Şekil 4.11. Deney ile HZ ve MC Analiz Sonuçlarının Gömülme Oranı (L/D) ile Değişimi

0

900

1800

2700

3600

4500

0 5 10 15 20 25


Net

Çek

me

Yük

ü, Q

net(

g)

DENEY

HZ

MC

5. TEORİK VE DENEY SONUÇLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

Ahmet DEMİR

76


5.1. Giriş

Bu bölümde, PLAXIS bilgisayar programı kullanılarak deneysel çalışmada

izlenen programa benzer şekilde gömülme derinlikleri, L/D=5, 10, 15 ve 20 olacak

şekilde iki farklı kum sıkılığında D=17mm çaplı pürüzlü ve pürüzsüz model çekme

kazığı kullanılarak yapılan analiz sonuçları, deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır.

Ayrıca, Chattopadhyay ve Pise (1986) numerik yaklaşımı kullanılarak elde edilen

teorik sonuçlarla deney sonuçları arasında da karşılaştırmalar yapılmıştır.

5.2. Pürüzsüz Model Kazık Çekme Kapasitesinin Deneysel ve Teorik olarak


Pürüzsüz D=17mm çaplı model kazığın, iki farklı sıkılıkta hazırlanmış kum

içerisinde (γk = 1.50 g/cm3 ve 1.71 g/cm

3) ve farklı gömülme oranlarında (L/D=5, 10,

15 ve 20) hem PLAXIS bilgisayar programı kullanılarak elde edilen değerleri hem de

deneysel olarak ölçülen nihai ve net çekme kapasiteleri, Çizelge 5.1’de toplu olarak

görülmektedir. Ayrıca bu değerler sıkı kum için Şekil 5.1’de, gevşek kum için ise,

Şekil 5.2’de grafiksel olarak ta verilmiştir.

Çizelge 5.1. Pürüzsüz Model Kazıkta PLAXIS ve Deney Sonuçlarının


DENEY PLAXIS Kum

Sıkılığı D

(mm) L/D QU

(g) QU

Net(g) QU

Net(g)

(QUP/QUD)Net

Sıkı

φ=41° Gevşek

φ=35°

17 17 17 17

17 17 17 17

5 10 15 20 5 10 15 20

966.0 1741.0 3613.0 4487.0

547.0 666.0 755.0 887.0

536.0 1311.0 3183.0 4057.0

117.0 236.0 325.0 457.0

435.2 1264.0 3144.0 4012.1

299.7 908.7 1835.2 3312.6

0.81 0.96 0.99 0.99

2.56 3.85 5.65 7.33



Ahmet DEMİR

77

Şekil 5.1. Sıkı Kum İçin PLAXIS ve Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması

PLAXIS, Qnet = 252,22(L/D) - 938,92

R2 = 0,97

Deney, Qnet = 248,70(L/D) - 837,00

R2 = 0,97

0

1000

2000

3000

4000

5000

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet(

g)

Deneysel

PLAXIS

Pürüzsüz

PLAXIS,Qnet=8,6833(L/D)2-17,777(L/D)+183,16

R2 = 1,00

Deney, Qnet= 21,88(L/D) + 9,00

R2 = 1,00

0

800

1600

2400

3200

4000

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet(

g)

Deneysel

PLAXIS

Pürüzsüz

Şekil 5.2. Gevşek Kum İçin PLAXIS ve Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması


Ahmet DEMİR

78

Sonuç olarak bu grafiklere dayanarak, sıkı kum hali için pürüzsüz model

kazığın deneylerden elde edilen çekme kapasitesi ile, PLAXIS sonuçları arasında bir

uyum olduğu ancak, gevşek kum halinde ise, PLAXIS sonuçlarının, özellikle

gömülme oranının artmasıyla deney sonuçlarından çok farklı değerler verdiği

görülmektedir.

5.3. Pürüzlü Model Kazık Çekme Kapasitesinin Deneysel ve Teorik olarak


D=17mm çaplı pürüzlü model kazığın, iki farklı sıkılıkta hazırlanmış kum



15 ve 20) hem PLAXIS bilgisayar programı kullanılarak elde edilen değerleri hem de

deneysel olarak ölçülen nihai ve net çekme kapasiteleri Çizelge 5.2’de toplu olarak

görülmektedir. Ayrıca bu değerler; sıkı kum için Şekil 5.3’te, gevşek kum için ise

Şekil 5.4’te grafiksel olarak verilmektedir.

Çizelge 5.2. Pürüzlü Model Kazıkta PLAXIS ve Deney Sonuçlarının


DENEY PLAXIS Kum

Sıkılığı D

(mm) L/D QU

(g) QU

Net(g) QU

Net(g)

(QUP/QUD)Net

Sıkı

φ=41° Gevşek

φ=35°

17 17 17 17

17 17 17 17

5 10 15 20 5 10 15 20

1469.0 5661.0 17915.6 37018.0

743.0 1246.0 1992.4 2935.0

1004.0 5196.0 17450.6 36553.0

278.0 781.0 1527.4 2470.0

2019.9 8053.4 22165.7 40010.9

689.9 2952.0 5960.9 9498.9

2.01 1.55 1.27 1.09

2.48 3.78 3.90 3.85

(Çizelgedeki Qnet, kazık net çekme kapasitesini QU ise, kazık nihai çekme

kapasitesini ifade etmektedir.)


Ahmet DEMİR

79

Şekil 5.3. Sıkı Kum İçin PLAXIS ve Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması

Deney,Qnet=149,10(L/D)2-1349,60(L/D)+3963,50

R2 = 1,00

PLAXIS,Qnet=118,12(L/D)2-391,22(L/D)+805,72

R2 = 1,00

0

9000

18000

27000

36000

45000

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet(

g)

Deneysel

PLAXIS

Pürüzlü

Şekil 5.4. Gevşek Kum İçin PLAXIS ve Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması

Deney,Qnet=4,40(L/D)2+36,54(L/D)-17,00

R2 = 1,00

PLAXIS,Qnet=12,76(L/D)2+269,72(L/D)-988,56

R2 = 1,00

0

2500

5000

7500

10000

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet(

g)

Deneysel

PLAXIS

Pürüzlü


Ahmet DEMİR

80

Sonuç olarak bu grafiklere dayanarak; sıkı kum hali için pürüzlü model

kazığın, deneylerden elde edilen çekme kapasitesi ile PLAXIS sonuçları arasında bir

uyum olduğu, gevşek kum halinde ise PLAXIS sonuçlarının, özellikle gömülme

oranının artmasıyla deney sonuçlarından çok farklı değerler verdiği görülmektedir.

5.4. Teorik Yaklaşım ve Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması

Bu bölümde, Chattopadhyay ve Pise (1986) teorik yaklaşımı kullanılarak,

deneysel çalışmada izlenen programa benzer şekilde gömülme derinlikleri L/D=5,

10, 15 ve 20 için, iki farklı kum sıkılığında D=17mm ve 34mm çaplı pürüzlü ve

pürüzsüz model çekme kazıkları kullanılarak yapılan analiz sonuçları, deney

sonuçları ile karşılaştırılmaktadır.

5.4.1. Pürüzsüz Model Kazık Çekme Kapasitesinin Deneysel ve Teorik Olarak


D=17mm çaplı pürüzsüz model kazığın, iki farklı sıkılıkta hazırlanmış kum



15 ve 20) Chattopadhyay ve Pise (1986) teorik sonuçları ile, deneylerden elde edilen

net çekme kapasiteleri Çizelge 5.3’de toplu olarak gösterilmektedir. Teorik ifadede

kullanılan A1 net çekme katsayısı için, sıkı ve gevşek kum durumlarında farklı

değerler verilerek, deney sonuçlarına yakın değerler elde edilmeye çalışılmıştır.

Sonuçta, pürüzsüz kazık-sıkı kum durumunda φ=15°‘lik bir zemin sürtünme açısı

kullanılırken, pürüzsüz kazık-gevşek kum durumunda ise φ=8°’lik bir zemin

sürtünme açısı kullanılmıştır. Ayrıca bu değerler, gevşek kum için Şekil 5.5’te sıkı

kum için ise Şekil 5.6’da grafiksel olarak ta verilmektedir.

Sıkı kumdaki karşılaştırma sonunda, özellikle sığ gömülme oranları için

teorik sonuçlar ile deney sonuçlarının uyum içerisinde olduğu fakat, bu oranın daha

da artmasıyla, teorik sonuçların deney sonuçlarından çok daha küçük değerler verdiği

gözlenmektedir (Şekil 5.6). Gevşek kumda ise, deneyde seçilen gömülme oranları


Ahmet DEMİR

81

için teorik sonuçlarla deney sonuçlarının uyum içerisinde olduğu

görülmektedir.(Şekil 5.5).

Çizelge 5.3. Pürüzsüz Model Kazıkta Chattopadhyay ve Pise (1986) Teorisi ile

Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması

DENEY TEORİ QU QU Net(g)

Kum Sıkılığı

D (mm)

L/D A1

Net(g) (A1*π*D*L2)

NETDeney

Teorik

Q

Q

Sıkı

φ=41° Gevşek

φ=35°

17 17 17 17

17 17 17 17

5 10 15 20 5 10 15 20

0,701 0,512 0,372 0,290

0.236 0.118 0.069 0.046

536.0 1311.0 3183.0 4057.0

117.0 236.0 325.0 457.0

462,21 1350,01 2206,15 3061,62

136,60 273,19 359,96 421,37

0.86 1.03 0.69 0.75

1.17 1.16 1.11 0.92

(Çizelgedeki Qnet, kazık net çekme kapasitesini ifade etmektedir.)

0

150

300

450

600

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet(

g)

DENEY

TEORİ

Gevşek Kum (φ=35°) D=17mm

Pürüzsüz

Şekil 5.5. Chattopadhyay ve Pise (1986) Teorisi ile Deney Sonuçlarının



Ahmet DEMİR

82

D=34mm çaplı pürüsüz model kazığın, iki farklı sıkılıkta hazırlanmış kum



15 ve 20) Chattopadhyay ve Pise (1986)’ın teorik sonuçları ile, deneylerden elde

edilen net çekme kapasiteleri, Çizelge 5.4’te toplu olarak görülmektedir. Teorik

ifadede kullanılan net çekme katsayısı, A1, sıkı ve gevşek kum durumlarında farklı

değerler verilerek deney sonuçlarına yakın değerler elde edilmeye çalışılmıştır.

Sonuçta, pürüzlü kazık-sıkı kum durumunda φ=12.5°’lik bir zemin sürtünme açısı

kullanılırken, pürüzlü kazık-gevşek kum durumunda ise φ=2.5°’lik bir zemin

sürtünme açısı kullanılmıştır. Ayrıca bu değerler gevşek kum için Şekil 5.7’de sıkı

kum için ise Şekil 5.8’de grafik olarak ta verilmektedir.

Gevşek ve sıkı kumdaki karşılaştırma sonunda; farklı sığ gömülme oranları

için, teorik sonuçlar ile deney sonuçlarının farklı olduğu, gömülme oranın artmasıyla

teorik sonuçların deney sonuçlarına yaklaştığı görülmektedir (Şekil 5.7 ve 5.8).

0

1200

2400

3600

4800

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet(

g)

DENEY

TEORİ

Sıkı Kum (φ=41°) D=17mm



Pürüzsüz


Ahmet DEMİR

83

Çizelge 5.4. Pürüzsüz Model Kazıkta Chattopadhyay ve Pise (1986) Teorisi ile

Deney Sonuçlarının Karşılaştırılması


Kum Sıkılığı

D (mm)

L/D A1

Net(g) (A1*π*D*L2)

NETDeney

Teorik

Q

Q

Sıkı

φ=41° Gevşek

φ=35°

34 34 34 34

34 34 34 34

2.5 5.0 7.5 10.0

2.5 5.0 7.5 10.0

0.555 0.372 0.257 0.199

0.051 0.029 0.018 0.013

1002.0 4020.0 10022.0 15092.0

140.0 285.0 615.0 980.0

2930.97 7849.35 12221.39 16764.99

237.31 537.13 744.91 990.90

2.93 1.95 1.22 1.11

1.70 1.88 1.21 1.01


0

300

600

900

1200

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet(

g)

DENEY

TEORİ




Pürüzsüz


Ahmet DEMİR

84

5.4.2. Pürüzlü Model Kazık Çekme Kapasitesinin Deneysel ve Teorik Olarak





15 ve 20) Chattopadhyay ve Pise (1986) teorik sonuçları ile, deneylerden elde edilen

net çekme kapasiteleri Çizelge 5.5’te toplu olarak gösterilmektedir. Teorik ifadede

kullanılan A1 net çekme katsayısı, sıkı ve gevşek kum durumlarında, farklı değerler

verilerek deney sonuçlarına yakın değerler elde edilmeye çalışılmıştır. Sonuçta,

pürüzlü kazık-sıkı kum durumunda φ=40°’lik bir zemin sürtünme açısı kullanılırken,

pürüzlü kazık-gevşek kum durumunda ise φ=15°’lik bir zemin sürtünme açısı

kullanılmıştır. Ayrıca bu değerler, gevşek kum için Şekil 5.9 da sıkı kum için ise

Şekil 5.10’da grafik olarak verilmektedir.

0

5000

10000

15000

20000

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet(

g)

DENEY

TEORİ




Pürüzsüz


Ahmet DEMİR

85

Gevşek kumdaki karşılaştırma sonunda; deneyde seçilen gömülme oranları

için, teorik sonuçlarla deney sonuçlarının uyum içerisinde olduğu görülmektedir

(Şekil 5.9). Sıkı kumda ise, özellikle sığ gömülme oranları için, teorik sonuçlar ile

deney sonuçlarının uyum içerisinde olduğu fakat, bu oranın daha da artmasıyla,

teorik sonuçların deney sonuçlarından daha küçük değerler verdiği gözlenmektedir

(Şekil 5.10).

Çizelge 5.5. Pürüzlü Model Kazıkta Chattopadhyay ve Pise (1986) Teorisi İle Deney

Sonuçlarının Karşılaştırılması


Kum Sıkılığı

D (mm)

L/D A1

Net(g) (A1*π*D*L2)

NETDeney

Teorik

Q

Q

Sıkı

φ=41° Gevşek

φ=35°

17 17 17 17

17 17 17 17

5 10 15 20 5 10 15 20

1.766 1.928 1.838 1.622

0.701 0.512 0.372 0.290

1004.0 5196.0 17450.6 36553.0

278.0 781.0 1527.4 2470.0

1165.26 5088.62 10914.93 17123.94

405.45 1184.22 1935.22 2685.63

1.16 0.98 0.63 0.47

1.46 1.52 1.27 1.09

0

750

1500

2250

3000

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet(

g)

DENEY

TEORİ




Pürüzlü


Ahmet DEMİR

86




15 ve 20) Chattopadhyay ve Pise (1986)’ın teorik sonuçları ile, deneylerden elde

edilen net çekme kapasiteleri Çizelge 5.6’da toplu olarak gösterilmektedir. Teorik

ifadede kullanılan net çekme katsayısı, A1, sıkı ve gevşek kum durumlarında farklı

değerler verilerek, deney sonuçlarına yakın değerler elde edilmeye çalışılmıştır.

Sonuçta, pürüzlü kazık-sıkı kum durumunda φ=25°’lik bir zemin sürtünme açısı

kullanılırken, pürüzlü kazık-gevşek kum durumunda ise φ=5°’lik bir zemin sürtünme

açısı kullanılmıştır Ayrıca bu değerler, gevşek kum için Şekil 5.11’de sıkı kum için

ise Şekil 5.12’de grafik olarak verilmektedir.

Gevşek kumdaki karşılaştırma sonunda, deneyde seçilen gömülme oranları

için teorik sonuçlarla deney sonuçlarının uyum içerisinde olduğu görülmektedir

(Şekil 5.11).

0

10000

20000

30000

40000

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet(

g)

DENEY

TEORİ




Pürüzlü


Ahmet DEMİR

87

Sıkı kumda ise, özellikle sığ gömülme oranları için, teorik sonuçların deney

sonuçlarından farklı olduğu fakat, gömülme oranının daha da artmasıyla, teorik

sonuçların deney sonuçlarına yaklaştığı görülmektedir (Şekil 5.12).

Çizelge 5.6. Pürüzlü Model Kazıkta Chattopadhyay ve Pise (1986) Teorisi ile Deney

Sonuçlarının Karşılaştırılması


Kum Sıkılığı

D (mm)

L/D A1

Net(g) (A1*π*D*L2)

NETDeney

Teorik

Q

Q

Sıkı

φ=41° Gevşek

φ=35°

34 34 34 34

34 34 34 34

2.5 5.0 7.5 10.0

2.5 5.0 7.5 10.0

1.178 1.069 0.884 0.735

0.205 0.116 0.072 0.054

1162.4 8463.1 23684.8 52901.9

270.1 1090.8 2398.0 3324.0

6218.25 22571.50 41996.93 62076.91

949.23 2148.50 2979.66 3963.62

5.35 2.67 1.77 1.17

3.51 1.97 1.24 1.19


0

1000

2000

3000

4000

5000

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet(

g)

DENEY

TEORİ




Pürüzlü


Ahmet DEMİR

88

0

18000

36000

54000

72000

0 5 10 15 20 25


Net

Çekm

e Y

ükü,

Qnet(

g)

DENEY

TEORİ




Pürüzlü

6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Ahmet DEMİR

89

6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER

6.1. Sonuçlar

Bu çalışmada, kum zeminlere inşa edilen, kazık temellerin çekme kapasitesi

model deneyleri yapılarak araştırılmıştır. Kazık temel olarak metalden imal edilen

D=17mm ve 34mm çaplarında iki farklı kazık kullanılmıştır. Model deneylerde temel

boyutu, gömülme oranı, kum sıkılığı, kum-kazık arasındaki yüzey pürüzlülüğü ve

sürşarj yükünün kazık temellerin çekme kapasitesi üzerindeki etkileri araştırılmıştır.

Elde edilen deney sonuçları ile kaynaklarda mevcut Chattopadhyay ve Pise (1986)

tarafından önerilen, teorik yaklaşımla elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Ayrıca,

kum zeminlere gömülü kazık temellerin çekme kapasitesi, sonlu elemanlar yöntemi

kullanan PLAXIS bilgisayar programı yardımı ile 2 boyutlu eksenel simetrik

koşullarda modellenip sayısal çözümler bulunmuştur. Elde edilen PLAXIS sonuçları

deney sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Aşağıda mevcut çalışmadan çıkarılan sonuçlar

sunulmaktadır. Deneysel çalışmalarda:

1. Çekme kazıkların, kum zeminlerin sıkılık oranı arttıkça, çekme

kapasitelerinin (göçme yüklerinin) de arttığı,

2. Kum zeminlerin sıkılık oranı arttıkça, kazıktaki yük-deplasman eğrilerine ait

rijitliklerin yükseldiği,

3. Kazık yüzey pürüzlülüğünün, kazığın çekme kapasitesi üzerindeki etkisi

araştırılmış ve pürüzlü kazığın çekme kapasitesinin, pürüzsüz hale göre daha büyük

olduğu,

4. Kazık temellerin seçilen gömülme oranları için, gömülme oranının

artmasıyla, çekme kapasitelerinin de arttığı,

5. Deneylerde, pürüzlü model çekme kazıkların çekme kapasitelerinin, pürüzsüz

olanlara nazaran hem sıkı hem de gevşek kum koşullarında daha büyük olduğu,

6. İki farklı çaptaki kazık temelde yapılan deney sonuçlarına göre, aynı

gömülme derinliği ve kum sıkılığında, büyük çaptaki kazık temelin net çekme

kapasitesinin, küçük çaptaki kazığın net çekme kapasitesine göre daha büyük olduğu,


90

7. Pürüzlü kazığın çekme kapasitesinin sürşarj yükü ile arttığı,

8. Ayrıca, sürşarj yükü altında pürüzlü kazık çekme kapasitesinin, sürşarjsız

durumdaki çekme kapasitesine oranının, gömülme oranının artması ile azalmakta

olduğu,

9. Özellikle gevşek kum dolgulardaki deneylerde; kazığın yük-deplasman

davranışında büyük yer değiştirmelerdeki çekme dayanımında dalgalanmalar olduğu,

(bu davranış, göçmenin oluşmasına ve büyük deplasmanlarda model kazığın altında

oluşan boşluğa doğru bir kum akımının oluştuğu yaklaşımıyla açıklanmıştır. (Rowe

ve Davis, 1982; Trautmann ve ark., 1985; Murray ve Geddes, 1987; Dickin, 1988)

10. Model kazıkların göçme yüklerine karşılık gelen düşey yer değiştirmeler

göz önüne alındığında, pürüzlü ve pürüzsüz kazıklarda sıkı kum için, göçme yer

değiştirmesinin gevşek kuma nazaran daha büyük olduğu,

11. PLAXIS ile yapılan analizler sonucunda, Hardening-Zemin ve Mohr-

Coulomb sonuçlarının birbirlerine yakın değerler vermekte iken, Lineer Elastik

yöntemle elde edilen sonuçların bu iki yönteme göre çok farklı değerler verdiği,

12. Deney sonuçları ile PLAXIS sonuçları karşılaştırıldığında, hem pürüzlü hem

de pürüzsüz hal için, sıkı kumdaki sonuçların, birbirleri ile uyum içerisinde olduğu,

gevşek kumda ise PLAXIS sonuçlarının deney sonuçlarından daha büyük değerler

verdiği,

13. Chattopadhyay ve Pise (1986) tarafından öne sürülen teorik yaklaşımla elde

edilen sonuçlar, deney sonuçlarıyla karşılaştırıldığında, genel bir uyum içinde olduğu

görülmüştür.

6.2. Öneriler

1. Deneylerden, daha hassas sonuç elde etmek ve deneylerin güvenilirliğini

sağlamak amacıyla, kum dolguların sıkıştırılması işleminde, yağmurlama tekniği

kullanılabilir.

2. Sayısal analizlerde 3 boyutlu bilgisayar programları kullanılarak, daha

kapsamlı araştırmalar yapılabilir.


91

3. Kazık temellerin çekme kapasitesini artırmak için, zemin güçlendirme

elemanları (geogrid, geotextile vb.) kullanılabilir.

4. Uygulaması zor olmakla beraber, bu tür deneyler arazi ortamında yapılıp

sayısal yöntemlerle karşılaştırılabilir.

5. Ayrıca bu tür laboratuvar çalışmaları kil zeminler için de yapılabilir.

92

KAYNAKLAR

BALLA, A., 1961. The Resistance to Breaking out of Mushroom Foundations for

Pylons in Proc., V Int. Conf. Soil Mech. Found. Eng., Paris, France, 1, 569.

CHATTOPADHYAY, B. C., and PISE, P. J., 1985. Design Charts for Uplift

Capacity of Piles in Sand. Proc., Indian Geotechnical Conf. Vol. 1, Roorkee,

India, 243-248.

CHATTOPADHYAY, B. C., and PISE, P. J., 1986. Uplift Capacity of Piles in Sand.

Journal of Geotechnical Engineering, Vol. 112, No. 9 pp. 20919.

DAS, B. M., 1986. Uplift Capacity of Piles and Pile Groups in Sand. Institute of

Electrical and Electronics Engineers (IEEE).

DAS, B. M., 1999. Shallow Foundations Bearing Capacity and Settlement, Chapter

8, U.S.A.

DAS, B.M., and SEELEY, G. R., 1975. Breakout Resistance of Horizontal Anchors,

Journal of Geotechnical Engineering Div., ASCE, 101(9), 999.

DASH, B. K., and PISE, P. J., 2003. Effect of Compressive Load on Uplift Capacity

of Model Piles. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering,

Vol. 129, ASCE, 987.

DICKIN, E. A. and LEUNG, C. F., 1990. Performanceof Piles With Enlarged Bases

Subject to Uplift Forces. Canadian Geotech. J., Vol. 27, pp. 546-556.

DICKIN, E. A. and LEUNG, C. F., 1992. The Influence of Foundation Geometry on

The Uplift Behaviour of Piles With Enlarged Bases. Canadian Geotech. J.,

Vol. 29, pp. 798-505.

ELIAS, V. And JURAN, I., 1991. Soil Nailing for Stabilization of Highway Slopes

and Excavations. Technical Report FHWA-RD-89-198, Federal Hihgway

Administration, U.S. Department of Transportation, Washington, D.C.

ELMALI, M. H., 1990. A Model Study on Uplift Resistance of Anchor Plates in

Sand. Yüksek Lisans Tezi. O.D.T.Ü.

HONG, Y. S., WU, C. S., and YANG, S. H., 2003. Pullout Resistance of Single and

Double Nails in a Model Sandbox. Canadian Geotech. J., Vol. 40, pp. 1039-

1047.

93

ILAMPARUTHI, K., and DICKIN, E. A., 2000. Predictions of The Uplift Response

of Model Belled Piles in Geogrid-Cell-Reinforced Sand. Geotextiles and

Geomembranes Vol. 19, pp. 89-109.

ILAMPARUTHI, K., and DICKIN, E. A., 2001. The Influence of Soil

Reinforcement on The Uplift Behaviour of Belled Piles Embedded in Sand.

Geotextiles and Geomembranes Vol. 19, pp. 1-22.

IRELAND, H. O., 1957. Pulling Tests on Piles in Sand. Proceedings of the 4th

International Conf. on Soil Mechanics, London, England, 2, 43-45.

KULHAWY, F. H., TRAUTMAN, C. H., and NICOLAIDES, C. N., 1987. Spread

Foundations in Uplift: Experimental Study, Foundation for Transmission

Towers, Geotech. Spec. Pub. 8, ASCE, 110.

MEYERHOF, G. G., and ADAMS, J. I., 1968. The Ultimate Uplift Capacity of

Foundations, Canadian Geotech. J., 5(4), 225.

MAHARAJ, K. D., GAYATRI, J., and JAYANTHI, D., 2004. Uplift Capacity of

Pile by Finite Element Method. Electronic Journal of Geotechnical

Engineering, pp. 2004-0414 (EJGE).

PATRA, N. R., and PISE, P. J., 2004. Uplift Capacity of Pile Groups in Sand.

Electronic Journal of Geotechnical Engineering, (EJGE).

PATRA, N. R., DEOGRATHIAS, M., and JAMES, M., 2004. Pullout Capacity of

Anchor Piles. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, pp. 2004-0340

(EJGE).

ROWE, R. K., DAVIS., E. H., 1982. The Behaviour of Anchor Plates in sand.

Geotechnique, Vol. 32, No. 1, June, pp. 25-41

SAEEDY, H. S., Stability of Circular Vertical Earth Anchors, Canadian Geotech. J.,

24(3), 452.

TOMLINSON, M. J., Some Effects of Pile Driving on Skin Friction. Proc.

Conference on Behaviour of Piles, ICE, pp. 107-114, London, 1971.

TOMLINSON, M. J., 1986. Pile Design and Construction Practise. A View Point

Publication , London.

TAGAYA, K., SCOTT, R. F., and ABOSHI, H., 1988. Pullout Resistance of Buried

Anchor in Sand. Soils and Foundations 28 (3), pp. 114-130.

94

VESIC, A. S., 1971. Breakout Resistance of Objects Embedded in Ocean Bottom,

Journal of Soil Mech. Found. Div., ASCE, 97(9), 1183.

YILDIZ, A. A., 2002. Donatılı Zemine Oturan Yüzeysel Temellerin Analizi. Doktara

Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana.

95

ÖZGEÇMİŞ

1980 yılında Adana’nın Kozan ilçesinde doğan yazar, ilk ve orta öğrenimini

Kozan’da tamamlamıştır. Yazar, 2002 yılında Çukurova Üniversitesi İnşaat

Mühendisliği Bölümünden inşaat mühendisi olarak mezun olmuştur. Aynı yıl

Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü’nde hem Ortaöğretim Fen ve

Matematik Alanlar Eğitimi Anabilim Dalı’nda tezsiz yüksek lisans, hem de İnşaat

Mühendisliği Anabilim Dalı’nda tezli yüksek lisans çalışmalarına başlamıştır. 2003

yılında Matematik Öğretmenliği yüksek lisans programından mezun olmuştur. 2004

yılında Niğde Üniversitesi, Aksaray Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği

Geoteknik Anabilim dalına araştırma görevlisi olarak atanmıştır. 2005 yılında

Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü’ne, 35. madde gereğince, gelmiş ve

halen çalışmalarına Çukurova Üniversitesi Müh. Mim. Fak. İnşaat Mühendisliği

Bölümünde devam etmektedir.

96

EKLER

AA

-0.300 -0.200 -0.100 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400 0.500 0.600

-0.000

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

Connectivities

EK 1. Sonlu Elemanlar Ağı

-0.300 -0.200 -0.100 0.000 0.100 0.200 0.300 0.400

0.100

0.200

0.300

0.400

0.500

0.600

0.700

EK 2. Kum Zemine Gömülü Kazık Temelde Çekme Yükü Nedeniyle Oluşan Gerilme Dağılımı

EK 3. D=17mm Çaplı Pürüzsüz Model Kazığın Gevşek Kum İçerisinde Farklı Gömülme Oranlarındaki PLAXIS Analiz Sonuçları

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40

Düşey Yerdeğiştirme, ∆(mm)

Net Ç

ekm

e Y

ükü, Q

net(

g)

L/D=5

L/D=10

L/D=15

L/D=20

EK 4. D=17mm Çaplı Pürüzsüz Model Kazığın Sıkı Kum İçerisinde Farklı Gömülme Oranlarındaki PLAXIS Analiz Sonuçları

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40


Net Ç

ekm

e Y

ükü, Q

net(

g)

L/D=5

L/D=10

L/D=15

L/D=20

EK 5. D=17mm Çaplı Pürüzlü Model Kazığın Gevşek Kum İçerisinde Farklı Gömülme Oranlarındaki PLAXIS Analiz Sonuçları

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00


Net Ç

ekm

e Y

ükü, Q

net(

g)

L/D=5

L/D=10

L/D=15

L/D=20

EK 6. D=17mm Çaplı Pürüzlü Model Kazğın Sıkı Kum İçerisinde Farklı Gömülme Oranlarındaki PLAXIS Analiz Sonuçları

0

9000

18000

27000

36000

45000

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00


Net Ç

ekm

e Y

ükü, Q

net(

g)

L/D=5

L/D=10

L/D=15

L/D=20

EK 7. D=17mm Çaplı Pürüzlü Model Kazığın Gevşek Kum İçerisinde Farklı Gömülme Oranlarındaki Çekme Kapasiteleri

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00


Göçm

e Y

ükü, Q

(g)

L/D=5

L/D=10

L/D=15

L/D=20

EK 8. D=17mm Çaplı Pürüzlü Model Kazığın Sıkı Kum İçerisinde Farklı Gömülme Oranlarındaki Çekme Kapasiteleri

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00


Göçm

e Y

ükü, Q

(g)

L/D=5

L/D=10

L/D=15

L/D=20

EK 9. D=17mm Çaplı Pürüzsüz Model Kazığın Gevşek Kum İçerisinde Farklı Gömülme Oranlarındaki Çekme Kapasiteleri

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00


Göçm

e Y

ükü, Q

(g)

L/D=5

L/D=10

L/D=15

L/D=20

EK 10. D=17mm Çaplı Pürüzsüz Model Kazığın Sıkı Kum İçerisinde Farklı Gömülme Oranlarındaki Çekme Kapasiteleri

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00 2,25 2,50 2,75 3,00


Göçm

e Y

ükü, Q

(g)

L/D=5

L/D=10

L/D=15

L/D=20

EK 11. D=34mm Çaplı Pürüzlü Model Kazığın Gevşek Kum İçerisinde Farklı Gömülme Oranlarındaki Çekme Kapasiteelri

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00


Göçm

e Y

ükü, Q

(g)

L/D=2.5

L/D=5

L/D=7.5

L/D=10

EK 12. D=34mm Çaplı Pürüzlü Model Kazığın Sıkı Kum İçerisinde Farklı Gömülme Oranlarındaki Çekme Kapasiteleri

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00 4,50 5,00

Düşey Yer değiştirme, ∆(mm)

Göçm

e Y

ükü, Q

(g)

L/D=2.5

L/D=5

L/D=7.5

L/D=10

EK 13. D=34mm Çaplı Pürüzsüz Model Kazığın Gevşek Kum İçerisinde Farklı Gömülme Oranlarındaki Çekme Kapasiteleri

0

500

1000

1500

2000

2500

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50 1,75 2,00


Göçm

e Y

ükü, Q

(g)

L/D=2.5

L/D=5

L/D=7.5

L/D=10

EK 14. D=34mm Çaplı Pürüzsüz Model Kazığın Sıkı Kum İçerisindeki Farklı Gömülme Oranlarındaki Çekme Kapasiteleri

0

3000

6000

9000

12000

15000

18000

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00


Göçm

e Y

ükü,

Q(g

)

L/D=2.5

L/D=5

L/D=7.5

L/D=10

Çukurova Ün İvers İtes İ fen b İlİmler İ enst İtÜsÜ … · sayısal ve teorik...

Documents