30.09.2010

1

ZEMİN İYİLEŞTİRME

İNŞAAT MÜHENDİSLERİ ODASI İZMİR ŞUBESİ

ZEMİN İYİLEŞTİRME YÖNTEMLERİ,

DERİN TEMELLER VE UYGULAMA ÖRNEKLERİ

Doç.Dr.Selim ALTUNEge Üniversitesi İnşaat Müh. Böl.Geoteknik Anabilim Dalı

ZEMİNLERİN İYİLEŞTİRİLMESİAMAÇ VE KAPSAMZeminlerin iyileştirilmesindeki amaç yetersiz zeminler ile bunları ağır yükleme durumları deprem veya toprakbunları ağır yükleme durumları, deprem veya toprak kayması gibi afetlerden etkilenen bina temel zeminleri için daha uygun ve yeterli koşulları sağlayacak özelliklere ulaştırmaktır.

Zemin iyileştirme tekniklerine yapıların statik yükleri altında istenen performansı gösteremeyeceği anlaşılan zeminlerde

de sık ihtiyaç duyulmaktadır.

30.09.2010

2

ZAYIF ZEMİN KOŞULLARINA İLİŞKİN ALTERNATİF ÇÖZÜMLER

Yetersiz zemin koşulları ile karşılaşıldığında birkaç çözümsöz konusu olabilir :

Sorunlu parselden vazgeçilip yeni bir arazi seçilebilir,

Daha iyi nitelikli zemin tabakalarına ulaşmak için derin temeller tasarlanabilir,

Zayıf zemin kaldırılıp yerine daha iyi bir malzeme, kontrollü olarak yerleştirilebilir,

Zayıf zemin üzerine inşa edilecek yapı zeminden Zayıf zemin üzerine inşa edilecek yapı, zeminden beklenen davranışa uyum sağlayabilecek biçimde tasarlanabilir,

Yetersiz ve zayıf zeminin iyileştirilmesi yoluna gidilebilir.

ZEMİN İYİLEŞTİRME İHTİYACI VE UYGUN METODUN SEÇİMİ

Söz konusu problemler aşağıdakilerden herhangi biri olabilir: Temel zeminlerinin sıvılaşma potansiyeli olması,Yetersiz taşıma gücü,Yapım esnası veya sonrasında belirebilecek aşırı toplam oturmalar, Yapının eğilmesine, zarar görmesine veya yıkılmasına yol

açabilecek farklı oturmalar, Temel kazısı ile ilgili problemler, Şev duraysızlığı,Kazı sonucu kabarmalar,Problemli zeminlerin varlığı (çökebilen, şişen, organik vb. zeminler).

30.09.2010

3

ZEMİN İYİLEŞTİRME TEKNİĞİNİN SEÇİMİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Zemin/kaya profili ve özellikleri (incelerin yüzdesi, kıvam, normal yüklenmiş/aşırı konsolide, vb.)

Yeraltı suyu durumu Gözetilen iyileştirme seviyesi (büyüklüğü) Farklı metodlarla elde edilebilecek iyileştirmelerin görece

büyüklüğü ve yararı İyileştirmeye ilişkin gerekli alan ve derinlik Yapıma ilişkin faktörler (iş planı, ulaşılabilirlik, malzemeler,

geçit hakkı, ekipman iş gücü, yeraltında çalışabilme alanlarına ilişkin engeller)ş g )

Çevresel faktörler Maliyet Yeni veya mevcut yapılarla etkileşim Bakım, dayanıklılık ve işletme gereksinimleri Diğerleri (sözleşme, politika, gelenek, vb.)

ZEMİN İYİLEŞTİRME TEKNİKLERİNİN SINIFLANDIRILMASI

Uygulama Yöntemine GöreSadece inşaat aşamasında uygulanan geçici

iyileştirme yöntemleriZemine herhangi bir malzeme karıştırmadan

uygulanan kalıcı iyileştirme yöntemleriZemine çeşitli malzemeler karıştırarak

uygulanan iyileştirme yöntemleri

Uygulama Derinliğine GöreDerin iyileştirme yöntemleriYüzeysel iyileştirme yöntemleri

30.09.2010

4

ZEMİN İYİLEŞTİRME YÖNTEMLERİ1. Vibrasyonlu (titreşimli) yöntemler

a. Vibroflotasyonb. Kum sıkıştırma kazıklarıc Vibrasyonlu sondalar ile sıkıştırmac. Vibrasyonlu sondalar ile sıkıştırmad. PatlatmaVibrasyonlu yöntemler çok kirli olmayan kohezyonsuzzeminler için uygundur (İnceler oranı < % 20-25).Zemindeki inceler daha fazla ise vibrasyon etkisinikaybettiğinden zemini yatay veya düşeyde iterek vedeplasman yaptırarak sıkıştıran şu yöntemler uygulanır:

2. Deplasman Teknikleri2. Deplasman Teknikleria) Kompaksiyon (Sıkıştırma) Kazıklarıb) Ağırlık Düşürme (Dinamik Sıkıştırma)c) Kompaksiyon Enjeksiyonu Bu yöntemler (1)’de karşılaşılan zeminlere de uygulanabilir.

3. Karıştırma Teknikleria. Kireç kolonlarıb. Derin Karıştırma (Deep Mixing)c. Jet Enjeksiyonu (Jet Grouting)d Ö ( d ) Kd. Ön(ceden) Karıştırma

Üçüncü grup yöntemlerde bir bağlayıcı katkı malzemesiyle(çimento, kireç gibi) zemin karıştırılarak taşlaştırılır. Kolonlar(tekli, çiftli, dörtlü, vb.), iki yönde kesişen perdeler veya kütleolarak zemin katı hale getirilir. Izgara şeklinde(kare/dikdörtgen) iki yönde şerit şeklinde taşlaştırılan(kare/dikdörtgen) iki yönde şerit şeklinde taşlaştırılanzeminlerde ayrıca boşluk suyu basınçlarını izole ettiği vesıvılaşmayı önlediği bilinmektedir.

30.09.2010

5

4. Diğer Yöntemler

a. Zemini değiştirme ve yapısal dolgular

b. Çakıl dren kuyuları (veya suni drenaj malzemeleri)

c. Y.A.S.S. düşürme (kuyular, hendekler, vb.)ş ( y , , )

d. Permeasyon (Sızdırma) Enjeksiyonu (İnceler oranı %20’den az daneli zemin)

Zemin iyileştirme yöntemleri dışında önlemler de sıvılaşma için önerilmektedir. Bunlardan bazıları şunlardır:şunlardır:

I. Kazıklı Temel kullanımı

II. Yapı etrafına diyafram duvar, palplanş perdelerle yalıtım

III. Rijit yapı – bodrum - temel tasarımı vd.

ZEMİN İYİLEŞTİRME YÖNTEMLERİ

DERİN SIKIŞTIRMAVibroflotasyon:Vibroflotasyon:

Vibroflotasyon zemin içerisine yerleştirilen bir vibratörden kaynaklanan yatay titreşimler sonucu granüler zeminlerin sıkıştırılmasını sağlamaktadır. Dolayısıyla granüler zeminlerin başlangıçtaki boşluk oranları ve sıkışabilirlikleri azalmaktadır. o a a e s şab e a a a tadDiğer yandan içsel sürtünme açıları, taşıma gücü ve sıvılaşmaya karşı olan dirençleri de artmaktadır.

30.09.2010

6

30.09.2010

7

Sömeller için tipik vibroflotasyon karelajları (Brown, 1977)

30.09.2010

8

Kum Sıkıştırma Kazıkları (SCP) Kum sıkıştırma kazıkları yumuşak zeminleri iyileştirme

tekniği olarak Japonya’da geliştirilmiştir. Bu teknik yumuşak zemin içerisinde titreşimli bir muhafaza borusu yardımıyla kum veya benzer bir malzeme kullanarak iyiyardımıyla kum veya benzer bir malzeme kullanarak iyi sıkıştırılmış kum kazıklardan oluşmaktadır.

Kum Sıkıştırma Kazıkları (SCP) tekniğine ilişkin ekipman kum dren yerleştirme ekipmanına benzemektedir. Ekipman istenilen derinliğe ulaştıktan sonra, daha önceden belirlenen boydaki gevşek kum ekipmanın mili arasından boşaltılır ve ekipman biraz yukarı çekilir. Daha sonra milin üstündeki bir vibratör yardımıyla mil gevşeksonra milin üstündeki bir vibratör yardımıyla mil gevşek kumu sıkıştırır ve çapını artırır. Bu işlemin tekrar ettirilmesiyle sıkıştırılmış kum kazıkları oluşturulur ve ayrıca etraftaki zeminde sıkıştırılmış olur.

Sıkıştırılımış kum kazıkları oluşturma aşamaları (Tanimoto, 1973)

30.09.2010

9

Ağırlık Düşürme (Dinamik Kompaksiyon)

Dinamik kompaksiyon işlemi ağır bir yükün tekrarlı olarak değişik yüksekliklerden zemin üzerine düşürülmesinden oluşmaktadır Yüklerin ağırlıkları genellikle 5 ile 27 ton veoluşmaktadır. Yüklerin ağırlıkları genellikle 5 ile 27 ton ve düşüş yükseklikleri ise 12 ile 30 m arasında değişmektedir.

Elde edilen iyileştirme derecesi uygulanan enerjiye yani tokmağın ağırlığına, düşüş yüksekliğine, karelaj aralıklarına ve her noktadaki düşüş sayısına bağlıdır. Hafif tokmakların alçak yüksekliklerden düşürülmesi ileHafif tokmakların alçak yüksekliklerden düşürülmesi ile 3.0 ile 4.5 m arasında bir iyileştirme derinliği elde edilir. Daha ağır tokmakların daha yükseklerden düşürülmesiyle ise elden edilen iyileştirme derinliği ise 6.0 ile 9.0 m arasında değişmektedir.

- Zemine yüksekten ağırlık düşürülmesi

Granüler zeminler

Dinamik KompaksiyonDinamik Kompaksiyon

dolgu alanlar ve karstik ortamlar için uygundur.

Dü tki i l

Ağırlık

Düşme etkisiyle oluşan çukurlar

30.09.2010

10

SUNİ DRENLER KULLANILARAK / KULLANILMAKSIZIN ÖNYÜKLEME İLE KONSOLİDASYONEk Dolgu ile Ön Yükleme Ek dolgu ile ön yükleme konsolidasyon oturmalarının g y ytamamlanması için gereken sürenin kabul edilemez derecede uzun veya çok kalın homojen kil tabakalarının mevcut olduğu durumlarda söz konusudur. Temel kural zeminin taşıma gücünü aşmayacak şekilde ek dolgunun uygulanmasıdır. Eğer belli durumlarda böyle bir yükün uygulanması gerekecekse, yükleme hızı oluşan aşırı boşluk suyu basınçlarının sönümlemesini sağlayacak şekilde olmalı ya da dolgunun hemen altında geotekstillerolmalı ya da dolgunun hemen altında geotekstiller kullanılmalıdır.Ön yüklemenin amacı öngörülen yapısal yükler altında oluşacak nihai oturmaları daha kısa bir zaman aralığında gerçekleştirmektir.

30.09.2010

11

Konsolidasyonu hızlandırmanın en etkili yolu ön yüklemeden dolayı oluşan aşırı boşluk suyu basınçlarının hem düşey hem de yatay yönde sönümlenmesini sağlamaktır.

Belli aralıklarla kil içerisine yerleştirilen yüksek geçirimli Belli aralıklarla kil içerisine yerleştirilen yüksek geçirimli düşey kolonlar yeraltı suyunun yatay olarak hızlı bir şekilde drene olmasını sağlamakta, bu esnada aynı zamanda düşey drenaj da devam etmektedir. Sonuç itibariyle sistemin doğal durumdan çok daha hızlı bir şekilde konsolide olduğu görülecektir.

Düşey drenler genellikle 0.3 m çapında kum kolonlardan veya 100 mm genişliği olan suni düz drenlerin zemin içerisine sokulmasıyla oluşturulmaktadır Fitil drenleriniçerisine sokulmasıyla oluşturulmaktadır. Fitil drenlerin kullanılması kum drenlerin killi zemine yerleştirilmesi esnasında zeminin sıkışmasına yol açıp geçirimliliği önemli ölçüde düşürmesinden dolayı tercih edilmelidir. Bu yöntem konsolidasyon katsayısı, cv, 3x10-7 m2/s den küçük olan killerde etkili görülmektedir.

30.09.2010

12

ZEMİN GÜÇLENDİRME IMini Kazıklar

Bir mini kazık, küçük çaplı (genellikle 300 mm’den az) burgu ile açılıp betonlanmış genellikle donatılı değiştirme kazığıdıraçılıp betonlanmış genellikle donatılı değiştirme kazığıdır.

Bir minikazık, bir sondaj deliği açılması, donatının yerleştirilmesi ve deliğin betonlanması şeklinde inşaa edilir.

Mini kazıklar çevre yapılara, zemine ve çevreye en az rahatsızlık veren metotlarla inşa edilir. Ulaşım güçlüğü olan ortamlarda ve tüm zemin tipleri ve koşullarında inşa edilebilir. p ş ş

Minikazıklar, zemin ankrajları ve enjeksiyon projelerinde kullanılan ekipmanla, yatayla her açıda inşa edilebilir.

Mini kazıklar, genellikle mevcut yapıların alttan desteklenmesinde kullanılır.

30.09.2010

13

Tip A Tip B Tip C Tip D

Enjeksiyon tipine bağlı olarak mini kazık sınıflandırması

Taş Kolonlar Taş kolonlar Vibrokompaksiyona benzer yöntemle inşa

edilir, farklı olarak çakıl geri dolgu kullanılır, ve genellikle temiz kumlardan çok, az kohezif zeminlerde veya siltli kumlarda inşa edilirler.kumlarda inşa edilirler.

Kuru yöntemde, vibratörle silindir bir çukur açılır, ve aşağıdan yukarıya çakıl veya kırma taş ile doldurulur. Sıkıştırma vibrasyonla ve vibratörün defaten 0.5 m geri çekilmesi ve sokulması sırasındaki deplasmanla sağlanır.

Taş kolonlar, zemin koşullarına, ekipmana ve inşa ö t i b ğl l k k d l llikl 1yöntemine bağlı olmak kaydıyla genellikle 1 m

çapındadır. Bunlar genellikle kare veya üçgen sistemde uygulanırlar.

Merkezden merkeze kolon aralığı tipik olarak 1.5-3.5 m’dir.

30.09.2010

14

Temel uygulamaları açısından, derinlikle gerilme dağılımı düşünülerek bina çevresinin ötesine geçecek şekilde uygulama alanı genişletilmelidir. Uygulama alanının üzerine 0.3 m veya daha kalın bir kum veya çakıl drenaj örtüsü yerleştirilir. Bu örtü hem de yukarıdaki ç j y ş yyapıdan gelen gerilmeleri dağıtmaya yarar.

Taş kolonun dikey kesitte ve üstten görünüşü

30.09.2010

15

Vibro Taş Kolon İşlemi; Temel oturmasını azaltır. Temel ebadında azalmaya ve taşıma kapasitesinin

artmasına neden olurartmasına neden olur. Sıvılaşma potansiyelini hafifletir. Eğim stabilizasyonu sağlar. Dolgular üzerinde inşaya izin verir. Sığ temel inşasına izin verir. Deprem tarafından oluşturulan yanal yayılmayı önler.

Vibro teknolojiler ile değiştirilebilen zemin tipleri

30.09.2010

16

Derin Karıştırma (Deep Mixing)

Derin karıştırma, zeminin çimentolu maddelerle yerindekarıştırılmasıdır Bu amaçla ucunda palet bulunan içikarıştırılmasıdır. Bu amaçla, ucunda palet bulunan içi boş bir burgu (auger) kullanılır.

Derin karıştırma yönteminin amacı zeminin basınç mukavemetinin (kayma mukavemeti) arttırılması, permeabilitesinin azaltılması veya zararlı maddelere karşı dayanıklılığının iyileştirilmesidir.

Islak ve kuru yöntem olmak üzere iki yöntem söz k dkonusudur.

Derin Karıştırma

Uygulama Alanları Kazı çukurlarının desteklenmesiGeçirimsizlik perdeleriGeçirimsizlik perdeleri Rıhtım yapıları Tünel zeminin desteklenmesi Temel takviyesi Sıvılaşmanın önlenmesi

Su altındaki veya ıslak gevşek kumlar, yumuşak killer

Uygulama derinliği ~30m İyileştirilmiş zeminde qu= 70 kPa – 3.5MPa

30.09.2010

17

Derin karıştırmanın üretim süreci gösterilmiştir. Bu üç safhaya ayrılabilir:

Karıştırıcının gerekli derinliğe kadar girmesi Bağlayıcının dağılımı Moleküler difüzyon

Derin Karıştırma Yöntemi

İyileştirilmemiş gevşek zemin

İyileştirilmiş zemin

30.09.2010

18

ZEMİN GÜÇLENDİRME II ENJEKSİYON TEKNİKLERİZemin enjeksiyonu temel olarak akışkan malzemelerin basınç altında zemin içerisindeki boşluklara enjektebasınç altında zemin içerisindeki boşluklara enjekte edilmesidir. Buradaki amaç zeminin ya da kaya kütlesinin mühendislik özelliklerini iyileştirmektir. Nitekim bu iyileştirme zeminin gerilme-deformasyon ve dayanım gibi mekanik özellikleri ile geçirimlilik gibi hidrojeolojik özellikleri değiştirilerek elde edilir.

30.09.2010

19

Permeasyon (Sızdırma – Emdirme) Enjeksiyonu Xanthakos vd.’de (1994), emdirme enjeksiyonunun en eski ve şu ana kadar en iyi çalışılmış enjeksiyon tekniği ş y ç ş ş j y ğolduğu söylenmektedir. Emdirme enjeksiyonunun amacı zeminin hacminde ve yapısında önemli bir değişiklik meydana getirmeksizin zemin içerisindeki boşlukların enjeksiyon malzemesiyle doldurulmasıdır. Enjeksiyon malzemesi başlangıçta akışkan iken zemin boşlukları içerisinde zamanla setleşmekte ve dolayısıyla zemin özelliklerini değiştirmektedir.

30.09.2010

20

Kompaksiyon Enjeksiyonu Kompaksiyon enjeksiyonu 25 mm’den daha az çökme

değeri olan, yeterli plastisiteyi sağlayacak kadar silt ve içsel sürtünmeyi sağlayacak kadar da kum içeren katı enjeksiyon malzemesinin zemin boşlukları içerisineenjeksiyon malzemesinin zemin boşlukları içerisine girmeksizin enjeksiyon noktası etrafında giderek genişleyen bir kütle oluşturacak ve bu sayede etrafındaki gevşek zeminleri sıkıştıracak şekilde yüksek basınçlarda enjekte edilmesi olarak tanımlanabilir.

Yöntem çoğunlukla zayıf veya yumuşak zeminlerin sıkıştırılmasında, temel ve döşemelerin alttan desteklenmesinde yapı oturmalarının kontroldesteklenmesinde, yapı oturmalarının kontrol edilmesinde, farklı oturmalar gösteren yapı temellerinin rehabilitasyonunda ve tekrar eski seviyelerine yükseltilmesinde kullanılmıştır.

Kompaksiyon enjeksiyonunun şematik gösterimi

30.09.2010

21

Kompaksiyon enjeksiyonu karışımındaki kum için öngörülen dane çapı dağılım aralığı

Kompaksiyon enjeksiyonunun avantajları Tam olarak belirli bir yerin iyileştirilmesi Kurulum hızı Geniş uygulama alanı Birçok zemin çeşidinde etkili olmasıç ç ş Dar girişli ve boşluk payı çok az olan durumlarda

uygulanabilmesi Zararsız olması Atık toprak olmaması Temel veya kolona bağlanmaya ihtiyaç olmaması Var olan temellere uyumlu olması ve zarar vermemesi Kald rma er değiştirme e ka k çakma a ekonomik bir Kaldırma, yer değiştirme ve kazık çakmaya ekonomik bir

alternatif olması Diğer yöntemlerle ulaşılamayan derinliklere ulaşılabilmesi Yüzey ortamına en az etkiye sebep olması

30.09.2010

22

Mission Vadisi hafif raylı köprüsü kompaksiyon enjeksiyonu uygulama profili

Petronas İkiz Kuleleri genelleştirilmiş yer altı profili

30.09.2010

23

Jet Enjeksiyonu (Jet Grout)

Bu yöntemde, yüksek hızla enjekte edilen karışımzeminin doğal yapısını bozmakta ve zemin ile enjekte edilen malzemenin karışımıyla yeni bir malzeme (soil –crete) oluşmaktadır.

Böylece, zeminin taşıma gücü ve elastisite modülüartarken permeabilitesi azalmaktadır. Homojen vesürekli yapıdaki bu yeni malzemenin karakteristiközellikleri önceden belirlenebilmektedirözellikleri önceden belirlenebilmektedir.

Jet grout yöntemi, zemine malzeme karıştırılarak yapılan derin ve kalıcı bir zemin iyileştirme yöntemidir.

Jet Grouting Yönteminin Uygulama Alanları

Temel takviyesi,Temel takviyesi, Kazı yüzeylerinin desteklenmesi, Zemin iyileştirmesi, Tünel inşaatlarında tünel aynasının ve tünel tavanının

desteklenmesi, Kazı çukurlarına gelen yeraltı sularının azaltılması, Şev ve heyelan stabilizasyonu Şev ve heyelan stabilizasyonu, Geçirimsizlik perdeleri, Atık sahalarında geçirimsizliğin sağlanması

30.09.2010

24

JET GROUT EKİPMANLARI

Çimento Silosu

Karıştırma Ünitesi Yüksek Basınç Pompası

Su Pompası Kompresör

Delgi Makinesi

30.09.2010

25

JET GROUT YAPIMI

JET GROUT YÖNTEMİNİNİ UYGULANABİLDİĞİ ZEMİNLER

30.09.2010

26

JET GROUT SİSTEMLERİ

Jet 1 Tek Akışkanlı Sistem

Jet 2 Çift Akışkanlı Sistem

Jet 3 Üç Akışkanlı Sistem

JET GROUT SİSTEMLERİ KARŞILAŞTIRMA TABLOSU

Zemin Cinsi Kolon Çapı JG Kolon Dayanımı

Jet 1 Kum ve Çakıl

Kil

60 cm – 90 cm (up to 110 cm)60 cm – 90 cm

70 – 250 kg/cm2

20 – 100 kg/cm2

Jet 2Kum ve Çakıl

Kil

90 cm – 180 cm (up to 300 cm)90 cm 150 cm

35 – 140 kg/cm2

10 – 70 kg/cm2

Kil 90 cm – 150 cm

Jet 3Kum ve Çakıl

Kil

150 cm – 240 cm90 cm – 180 cm

35 – 105 kg/cm2

10 – 50 kg/cm2

30.09.2010

27

•JET SİSTEMİ (JET-1, JET-2, JET-3)• TİJ DÖNME HIZI (rpm)

• TİJ ÇEKME HIZI (cm/dak)

JET GROUT SİSTEMLERİ İMALAT PARAMETRELERİ

• ENJEKSİYON BASINCI (bar)

• NOZUL SAYISI VE ÇAPI (adet, mm)

SİSTEMENJEKSİYON

TİPİ BASINÇ

NOZUL ADEDİ VE

ÇAPIÇEKME

HIZIDÖNME

HIZISU/ÇİMENTO

ORANIPOMPA

KAPASİTESİ

JET 1 ÇİMENTO 400 - 550 1-2 X 2-5 15 -100 5 - 15 1.0 - 1.5 70 - 600

• SU / ÇİMENTO ORANI

• POMPA KAPASİTESİ (lt/dak)

JET 2 ÇİMENTO 400 - 550 1-2 X 2-5 10 - 30 4 - 8 1.0 - 1.5 70 - 600

HAVA 10 - 12 - 10 - 30 - - 4000 - 10 000

JET 3 ÇİMENTO 50 - 100 1-2 X 4-5 6 - 15 4 - 8 1.2 - 1.5 80 - 200

HAVA 10 -12 - 6 - 15 - - 4000 - 10 000

SU 6 - 15 - - 40 - 100

JET GROUT’IN AVANTAJLARI

Klasik enjeksiyon yöntemlerine göre daha hızlı ve ekonomiktir.

i k l d ki klik i d Monitör ve püskürtme ağızlarının tasarımındaki esneklik sayesindefarklı geometride elemanlar imal edilebilir. Yatay, eğimli ve düşeyduvarlar rahatlıkla yapılabilmektedir.

Klasik enjeksiyona göre kontrolü daha kolaydır.

Kimyasal açıdan zemine hiçbir zararı ve kirletici etkisi yoktur.

Kullanılan ekipmanın boyutları sayesinde kapalı, dar ve sıkışıkortamlarda dahi çalışılabilmektedir.

Bütün zemin cinslerinde kullanılabilmektedir.

İmalata istenilen derinlikten başlanabilir ve istenilen derinlikte son verilebilir.

Vibrasyonsuz bir yöntemdir.

30.09.2010

28

JET GROUT’IN DEZAVANTAJLARI

Yö h ü li d d Yöntem henüz gelişme aşamasındadır.

Teknolojisinin yeni oluşu ve teorik bilgi eksikliği nedeniylemühendislik tasarımında yararlanılacak kurallar henüzkesinleşmemiştir. Bu nedenle, benzer koşullarda yapılmışolan tecrübeler ile uygulama sırasında yapılan gözlemleredayalı tasarım yapılmaktadır.

Zemin içinde enjeksiyonun dağılımını ve oluşan geometriyibelirlemek zordur. Bu nedenle, dikkatli ve detaylı gözlem vekontrol testleri yapmayı zorunlu kılmaktadır.

UYGULAMA ALANLARI

30.09.2010

29

UYGULAMA ALANLARIGEÇİRİMSİZLİK PERDELERİ

UYGULAMA ALANLARITEMEL TAKVİYESİ

30.09.2010

30

TÜNEL MÜHENDİSLİĞİNDE

TÜNEL MÜHENDİSLİĞİNDE

30.09.2010

31

ŞEV STABİLİTESİNDE

KAZI ÇUKURLARINDA

30.09.2010

32

TEMEL ZEMİNİ İYİLEŞTİRMESİNDE

Kolon uygulaması sonrası kum zemininSPT dirençlerindeki artış

30.09.2010

33

JET GROUT KOLONLAR

SuperJet kolonlar

30.09.2010

34

SIVILAŞMA YÖNÜNDEN ZEMİN İYİLEŞTİRME YÖNTEMLERİ

Depremde yapılarda zemin açısından ortaya çıkan hasarların ana nedenlerinden biri zeminin sıvılaşması sonucu temellerin deplasmanlar göstermesidir. Bazen tam bir sıvılaşma bazen de yine yüksek oturma vetam bir sıvılaşma bazen de yine yüksek oturma ve hasarlara neden olan yarı sıvılaşma oturmaları gerçekleşir. Ayrıca yayılma sonucu yatay deplasmanların ortaya çıktığı durumlar da söz konusudur.

Sıvılaşma potansiyeline sahip zeminlerde temel zemininin iyileştirilmesi veya iyileştirme dışında uygun bir yöntem ile önlem alınması gerekir. Gevşek ve orta gevşek, kohezyonsuz zeminlerin su seviyesi altında g ş , y ybulunduğu profillerde deprem büyüklüğüne bağlı olarak bu potansiyel kontrol edilir.

Gevşek kumlu zeminlerin sıvılaşma/yenilme potansiyeli olduğu gözönüne alınarak titreşimli sıkıştırma yöntemleri ile kuru birim hacım ağırlığı artırma en güvenilir yoldur .

SIVILAŞMAYA KARŞI TEMEL MÜHENDİSLİĞİ UYGULAMALARI

METODOLOJİPREFABRİK

DREN

VİRBRO FLOTASYON

VİBRO KOMPAKSİYON

KOMPAKSİYON KAZIKLARI

(COMPACTION PILES)

TAŞ KOLON

(5)

DİNAMİK KOMPAKSİYON

(4)DEEP

MIXINGJET

GROUT

1

AŞIRI BOŞLUK SUYU BASINCI OLUŞUMUNA

MANİ OLUNMASI

√ - - - - - -

2

ZEMİNİN YERİNDE SIKIŞTIRILMASI - İZAFİ

SIKILIĞININ ARTTIRILMASI

- √ (2) √ √ (3) √ - -

3

ZEMİN İÇİNDE RİJİT KOLON

OLUŞTURULMASI SURETİYLE KAYMA GERİLMELERİNİN

ALINMASI

- - √ - (1) - √ √

ZEMİNİN YANAL HAREKETİNE MANİ

OLMAK ÜZERE ZEMİN İÇİNDE ZEMİNİ - - - - - √ √

4

İÇİNDE ZEMİNİ HAPSEDECEK

ELEMANLARIN TEŞKİLİ

√ √

5 ÜSTYAPININ DAHA RİJİT VE FARKLI OTURMA VE YATAY DEPLASMANLARDAN DAHA AZ ETKİLENECEK TARZDA TEŞKİLİ VEYA TAKVİYE EDİLMESİ

(1) İHMAL EDİLEBİLİR(2) YANLIZ KUMLARDA FC < 5%(3) İNCE DANELİ ZEMİNLERDE 5% < FC < 35%

(4) ENERJİNİN DAHA DERİNE İLETİLMESİ İÇİN TAŞ KESON / STONE PİLLAR UYGULAMASI(5) UCU KAPALI TAPA İLE BORU ÇAKILARAK VEYA VİBROREPLACEMENT METODU İLE

30.09.2010

35

Kocaeli (1999) depreminden bazı örnekler…

Temel izolasyonu

etkisi

Sıvılaşan tabaka

Kobe (1995) Tayvan (1999)

Tayvan (1999) Tayvan (1999)

30.09.2010

36

Derin Temeller~ Üstyapı yüklerini derindeki sağlam zemine iletmek

~ Genellikle zayıf zeminler veya ağır yük durumları

KAZ

Ana Kaya

Zayıf zemin

ZIK

Kazıklı Temeller

Malzemesine göre kazık çeşitleri-Ahşap kazıklar,-Çelik kazıklar,BA k kl-BA kazıklar,

Yapılışına göre kazık çeşitleri-Yerinde dökme kazıklar,-Prefabrike çakma kazıklar,-Yerinde dökme çakma kazıklar,

Fonksiyonlarına göre kazıklar-Sürtünme kazıkları,-Uç kazıklar,-Sürtünme & uç kazıkları

30.09.2010

37

Ahşap Kazıklar

Çelik Kazıklar

30.09.2010

38

Çelik Boru Kazıklar

Betonarme Kazıklar

30.09.2010

39

Kompozit Kazıklar

Kazıklar Çakma Sistemleri

30.09.2010

40

Deniz içi çelik kazık çakımı

Kazık çakma sistemleri - Vibrasyonlu

30.09.2010

41

Fore Kazık Delgi Aşaması

FORE KAZIK YAPIMI

KAZIK YAPIMI SIRASINDA ÖZELLİKLE DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN HUSUSLAR

1 APLİKASYON:1 – APLİKASYON:-Kazıkların projedeki koordinatlara göre aplikasyonu yapıldıktan sonra kazık makinasının tam olarak kazık orta noktasına merkezlenmesi sağlanmalıdır. Zemin yüzeyinde bulunabilecek büyük taş ve kaya parçaları makina delgi ekipmanını sağa sola oynatarak kazığı ekseninden kaçırabilmektedir.

-Kazık makinasının delgi ekipmanının dikliği mutlaka kontrol edilmeli.

-Diklik ilk baştaki merkezleme safhasında sağlanmalı, kazığın yapımına başlandıktan sonra özellikle ilerlemenin ilk 5 metresinde diklik tekrar tekrar kontrol edilmelidir.

-Kazık delgi ekipmanının dikliğini kontrol etmek için en pratik ekipman su terazisidir. Kazık delgi makinasının delme kulesinin dikliği su terazisi ile birbirine dik iki yönde kontrol edilmelidir.

30.09.2010

42

FORE KAZIK YAPIMI

2- DELGİ :

Delgi sırasında mutlaka en az bir boy (5-6m) geçici muhafaza borusu kullanılmalıdır. Bu özellikle emniyet ve betonlama sırasındaborusu kullanılmalıdır. Bu özellikle emniyet ve betonlama sırasında kazık içine kenardaki taş-toprak parçalarının düşmesini engellemek bakımından gereklidir. Muhafaza borusunun en az 1m’lik kısmının zeminden yukarıda olması önerilir.

Kuru zeminlerde delgi; burgu (auger) kullanılarak,

Yeraltı suyu altında yapılan kazılarda delgi ise kova (drill bucket) Yeraltı suyu altında yapılan kazılarda delgi ise kova (drill bucket) kullanılarak yapılmalıdır.

DELGİ EKİPMANLARIEKİPMANLARI

30.09.2010

43

Delgi Ekipmanları

30.09.2010

44

TAM BOY MUHAFAZA BORUSU İLE DELGİ

Zayıf ve yeraltı suyunun yüksek

olduğu zemin koşullarında

muhafaza borusunun k lçakılması

30.09.2010

45

Çakılan muhafaza borusunun içinin

forajının yapılması

BENTONİT İLE DELGİ

30.09.2010

46

Fore Kazık Delgi Aşaması

Burgu ile

Forajla Zeminin Yüzeye Çıkarılması

30.09.2010

47

Forajı yapılmış kazık çukuru

DELGİ (Devam)- Delgi sırasında muhafaza borusu kullanılıyorsa

muhafaza borusunun her zaman burgu veya kovanın önünde olması sağlanmalıdırönünde olması sağlanmalıdır.

- Delgi sırasında bentonit kullanılıyorsa kuyu içinin her zaman bentonitle dolu olması sağlanmalıdır.

- Delgi bittikten sonra kuyu boyu mutlaka kontrol edilmelidir.

- Betonarme demiri indirilmeden mutlaka kuyu dibi kova ile i i t i l lidiiyice temizlenmelidir.

30.09.2010

48

BETON DÖKÜMÜ

Betonlamaya kuyu dibi temizlenip, donatı yerleştirildikten sonra hemen başlanmalı, kuyu hazır vaziyette beton için beklememelidir.

Kuyunun tamamlanmasını ve donatının yerleştirilmesini takiben kazık beton için beklemişse, donatı tekrar çıkarılarak kova ile kuyu dibi temizliği yapılmalı donatı tekrar yerleştirilmeli ve betondibi temizliği yapılmalı, donatı tekrar yerleştirilmeli ve beton dökümüne hemen başlanmalıdır.

Bentonit ile delgi yapılıyorsa, beton dökümünden önce mutlaka şartnamede verilen bentonit ile ilgili deneyler yapılmalı ve şartnamedeki değerler sağlanmalıdır.

Betonlama tam boy tremie borusu kullanılarak yapılmalı, tremie borularının kuyu dibine oturduğu mutlaka teyid edilmelidir. Betonun ilk akışı sonrasında tremie boruları kazık tabanı ile tremie borularının ucu arasında max. 20’cm olacak şekilde kaldırılmalıdırBetonlama öncesi tremi boruları içine lastik tıkaç konulmalıdır Betonlama öncesi tremi boruları içine lastik tıkaç konulmalıdır.

Betonlama sırasında her zaman tremie borusunun ucu beton içinde en az 3.0m gömülü olmalıdır.

Betonlamaya kazık ucundan taze beton gelinceye kadar devam edilmelidir.

BETON DÖKÜMÜ (Devam)

30.09.2010

49

Dairesel kesitli kazık için hazırlanmış kazık donatıları

Açılan kazık çukuruna donatının

yerleştirilmesi

30.09.2010

50

Tremi Borusu

30.09.2010

51

Tremi borusuyla beton dökümü

Beton döküm işlemi tamamlanmış fore kazık

30.09.2010

52

Kazıklı Temellerin Kullanım Yerleri

Kaya

(a) (b) (c)

(d)

Şişenzemin

Sağlamzemin

(e)

ErozyonBölgesi

(f)

Kazık taşıma gücü bileşenleri

Qu

Qs

Qp

u s pQ Q Q

Qu : Kazığın niahi taşıma gücü (Taşıyabileceği toplamen büyük yük)Qs : Kazık şaftı ve zemin arasında sürtünmeyle taşınantoplam yükQp : Kazık ucu tarafından taşınan toplam yük

30.09.2010

53

Kazık taşıma gücünün belirlenmesi için geçerli belli başlı yaklaşımlar şunlardır:

1. Mühendislik analizi-Statik taşıma gücü formülleri: Temel zemin etüd verileri ve laboratuar deneyleri sonuçları ile uygun parametreler tayin edilir ve kazık davranış mekanizmasına göre geliştirilmiş genel kabul görmüş taşıma gücü denklemleri kullanılır. Bu yaklaşım yüzeysel temeller için uygulanan yaklaşıma benzerdir.

2. Kazık çakma direncini esas alan dinamik kazık formülleri uygulanarak taşıma gücü elde edilir.

3. Arazi yükleme deneyleri: Tüm kazık temel sisteminin inşa edilmesinden önce, farklı zemin özellikleri gösteren noktalarda deney kazıkları öngörülen boyutta ve yöntemle inşa edilerek yükleme deneyine tabi tutulur.

4. Uygulama standartları ve tecrübe doğru tasarımınönemli bileşenlerindendir.

30.09.2010

54

Kazıklarda Taşıma Gücü Tayini

1) Statik kazık formülleri

Kum ve çakıl zeminler için;

ssortbqou

sbu

AtanKσ'ANσ'Q

QQQ

Kil ve silt zeminler için;

subuu

sbu

AαcA9cQ

QQQ

β K t δ

Kazık malzemesi ve zemin sıkılığına bağlı önerilen Ks ve için değerleri;

Ks δβs=Ks.tanδ

Φ'=25o Φ'=40o

Beton kazık

Gevşek kum 1 3/4Φ' 0.34 0.58

S k k 2 3/4Φ' 0 68 1 15Sıkı kum 2 3/4Φ' 0.68 1.15

Çelik kazık

Gevşek kum 0.5 20o 0.18

Sıkı kum 1 20o 0.36

30.09.2010

55

2) Dinamik kazık formülleri

Bir kazığın güvenle taşıyabileceği yük, kazık çakımı için gerekli olan enerjinin, kazığın zemine girmesi ile yapılan işe eşit olması kriterine göre türetilmiş formüllerdir. Örnek olarak “Engineering News formülü”Engineering News formülü

)(6 cs

HWQ T

s

Qs : Maksimum servis yükü (Maksimum 6)

WT: Tokmak ağırlığı (ton)

H Dü ü ük kliği ( )H : Düşüş yüksekliği (cm)

s : Refü (cm)

c : Katsayı (2.5-Serbest düşen tokmaklarda)

(0.25-Buharlı tokmaklarda)Not: Diğer formüller Geoteknik mühendisliği kaynaklarında mevcuttur.

3) Kazık yükleme deneyi:

Şantiyede inşaa edilmiş mevcut kazık grubu içinde seçilen bir veya birkaç üzerinde bu deney yapılır. Genelde servis yüküne kadar yapılan yükleme değerine göre kazığın yerdeğiştirmesi ve göçme yükü değeri belirlenmeye çalışılır

4) Penetrasyon deneyleri yardımı ile;

• Hollanda sondası,

• Standart penetrasyon deneyi.

yerdeğiştirmesi ve göçme yükü değeri belirlenmeye çalışılır.

Not: Bu deneylerden elde edilen veriler, ilgili bağıntılarda kullanılarak, kazık taşıma gücü hesaplanır.

30.09.2010

56

Gelişmiş Derin Temel Modeli

Deprem hareketi nedeniyle kazıklarda zorlama mekanizmaları

30.09.2010

57

Sıvılaşan zeminlerde yalnız sığ temeller değil kazıklı temeller dehasar görebilir.

Tayvan (1999) Tayvan (1999)

Ama çoğu durumda kazıklı temeller sıvılaşan zeminlerde üst yapınınHasar görmesini engelleyen sistemlerdir

30.09.2010

58

Sonuçlar Geoteknik tasarım ve problemlere çözüm arayışı

sürecinde başarılı olmak, doğru zemin araştırmalarına ve sağlıklı verilere bağlıdır. ş ğ ğYani Geoteknik tasarım kalitesi doğrudan saha ve laboratuvar çalışmaları ile raporun kalitesine bağlıdır.

Birçok konu gibi zemin incelemeleri de çok disiplinlibir mühendislik konusudur. Bu nedenle inceleme

l kli kild ti i i t j l jiraporları gerekli şekilde yetişmiş inşaat, jeoloji vejeofizik kökenli mühendisler ve jeomorfologlarınkonunun niteliği ölçüsünde katılımları ilehazırlanmalıdır.

30.09.2010

59

Sonuçlar Ancak, özellikle bina temellerinde tasarımı

yapması gereken inşaat mühendislerinin arkaplanlara itilerek raporların onların hiç katılmadığıgruplarca hazırlanması teknik açıdan kabuledilemez sonuçlar doğurmaktadır.

Bu durumda, genellikle olan şudur: fazlaca emniyetli tarafta öneriler (gerekli olmadığı halde k k i i l h ibi)kazık, zemin islahı gibi)

Öte yandan temeller hem yapıdan hem de zeminden etkilenen yapısal elemanlardır. Buna göre, temel tasarımı bir yapı-zemin etkileşimiproblemidir.

Sonuçlar Özellikle zayıf zemin koşullarında zemin ıslahımı

yoksa derin temel mi gerekliliği konusu mutlaka geoteknik uzmanı bir inşaat mühendisinin karargeoteknik uzmanı bir inşaat mühendisinin karar vermesi gereken durumdur.

Aksi taktirde gereksiz yere zemin ıslahları veya derin temel uygulamalarıyla karşı karşıya kalıp, ekonomik anlamda milli servet kaybının yaşanması y y şkaçınılmaz.

30.09.2010

60

Sonuçlar Temel tasarımı ve zemin iyileştirme

uygulamalarının Geoteknik alanında uzman olanygmühendislerce ve doğru parametrelerle yapılmasıgereklidir.

Böylelikle ya gereksiz uygulamalardan dolayı ekonomik kayıpların önüne geçilebilecek ya da e o o ay p a ö ü e geç eb ece ya dayanlış tasarımlardan dolayı olası hasarlar engellenebilecektir.

Sonuçlar

ÇözümÇözüm

Kısa vadede: Mevcut mühendislerin yeniden eğitimi (Üniversiteler, İMO, vs.)

Uzun vadede: Daha kaliteli ve daha iyi ve daha çok geoteknik mühendisi yetiştirmekda a ço geo e ü e d s ye ş e

30.09.2010

61

Teşekkürler…