3. MATERYAL VE METOT
3.5. İnklinometre Ölçüm ve Sonuçları
3.5.3. İnklonometre sonuçları
Kazı derinliği 15,3 m olan ankrajlı iksa sisteminde inklinometre boruları 29,5 m kadar indirilmiş olup, kazı 12 m derinliğe ulaşıncaya kadar ölçümler yapılmıştır. Toplam Deplasmanlar Grafiği Şekil 3.24’de gözükmekte olup, deney esnasında oluşan sapmalardan dolayı A referans yönü ile birlikte B aksında da deplasmanlar oluşmuştur. Bu tür durumlarda Şekil 3.25’de yer alan grafikteki gibi derinliklere ait deplasmanların bileşkesinin hesaplanması gerekmektedir. Ankrajlı iksa sistemine ait ortalama deplasman 9 cm iken kazık ucu deplasmanı 11,5 cm mertebelerindedir.
Şekil 3.24. İnklinometre toplam deplasmanlar grafiği
Şekil 3.25. 2 m’deki bileşke deplasman grafiği 3.6. Sap2000 Analiz Sonuçları
Sap2000 programında ankrajlı iksa sistemi modellenerek Terzaghi ve Peck’in çalışmasında yer alan basınç diyagramları uygulanmıştır. Zemin tabakaları yatay yatak katsayısı ile ankrajlar öngerme yapılmadan halatların rijitliklerine göre modellenmiştir. Bowles çalışmasında ankraj halatlarının rijitlikleri için kullanılan ve aşağıda verilen eşitlikten yararlanılmıştır. Çizelge 3.7’de ankraj halatına ait teknik özellikler verilmiştir.
𝐾𝑎𝑛𝑐ℎ𝑜𝑟 = 𝐴𝐸
𝑆𝐿cos 𝑛 (3.12)
Çizelge 3.7. Ankraj halatı teknik özellikleri Ankraj
Zemin yatay yatak katsayıları Demiryolları, Limanlar, Havameydanları İnşaat Genel Müdürlüğü’nün aşırı konsolide killer için önerdiği aşağıdaki bağıntıya göre hesaplanmıştır [41].
𝐾ℎ = 67𝑐𝑢/𝐵 (3.13) (B=1 - Kazık çapı)
Kh= 6190 kN/m (Çok katı kil)
Kh= 11820 kN/m (Sert kil)
Terzaghi ve Peck’ in Şekil 2.16’da verilen yanal toprak basıncı diyagramlarında sert ve katı killer için trapezoidal bir basınç diyagramı kullanılmış olup, en yüksek yanal basıncın 0,2γH - 0,4γH arasında değiştiği gösterilmiştir. Şekil 3.26’da görüldüğü üzere modele en yüksek basıncı 0,4γH olarak hesaplanan yanal toprak basıncı ve şürşarj yükün oluşturduğu yanal itki etkiletilmiştir. Şekil 3.27’de iksa sistemi üzerinde oluşan moment, kesme kuvveti ve deplasman diyagramları verilmiştir.
Şekil 3.26. Şürşarj yükün ve zeminin yanal toprak basınçları
Şekil 3.27. Kesme kuvveti, moment ve deplasman diyagramları
Ankraj halatlarında oluşan gerilmeler Çizelge 3.8’de düğüm reaksiyonlarında gösterilmiştir.
Çizelge 3.8. Ankrajlara gelen yükler
Ankraj Sırası Düğüm Reaksiyonları (kN)
1 336
2 336
3 301
4 272
5 215
4. BULGULAR ve TARTIŞMA
Kazı derinliği 15,3 m olan 7 sıra ankrajlı 100 cm çapında kazıklara sahip olan ankrajlı iksa sisteminde inklinometre sonuçlarına göre maksimum yatay deplasman 11,7 cm dir.
Yönetmeliklerin izin verdiği maksimum yatay deplasman 12 m kazı derinliği için (%0,5H) 6 cm olup, beklenenin üzerinde deplasmanlar oluşmuştur.
Jeolojik raporda konsolidasyon deney sonuçları olmamasından dolayı zemin tabakalarına ait aşırı konsolidasyon oranları belirlenememiştir. Zemin tabakalarına ait likidite indekslerinden yola çıkarak kil tabakalarının aşırı konsolide oldukları tespit edilmiştir.
Aşırı konsolidasyon oranlarının iksa sistemi üzerinde etkisini belirleyebilmek için Plaxis sonlu eleman programında farklı aşırı konsolidasyon oranları ile analizler yapılmıştır. Şekil 4.1’de görüldüğü üzere aşırı konsolidasyon oranı 1’den (normal konsolide durum) 3’e çıktığında yatay deplasmanlar azalmakta ancak aşırı konsolidasyon oranının artışıyla tekrar artmaktadır. Aşırı konsolidasyon oranının artışı dengedeki yanal zemin basıncı katsayısını (K0) arttırdığı için artan aşırı konsolidasyon oranı ile yatay deplasmanların artması beklenmektedir. Bununla birlikte pekleşen zemin modelinde deformasyon modülleri artan minimum asal gerilme (3) yani yatay gerilme ile artmaktadır. AKO=1 durumundan AKO=3’e geçildiğinde yatay deformasyonların azalması bu etki ile açıklanabilir.
Şekil 4.1. Aşırı konsolidasyon oranı ve deplasman ilişkisi
0
Şekil 4.2 ve Şekil 4.3’te verilen grafiklerde deplasmanlarda olduğu gibi aşırı konsolidasyon oranının 3’ü geçmesi ile beraber eğilme momenti ve kesme kuvvetlerinde de artış olduğu gözükmektedir.
Şekil 4.2. Aşırı konsolidasyon oranı ve eğilme momenti ilişkisi
Şekil 4.3. Aşırı konsolidasyon oranı ve kesme kuvveti ilişkisi
Farklı aşırı konsolidasyon oranları ile yapılan analizlerden elde edilen kazık yatay deplasmanları ve inklinometre ölçüm sonuçları Şekil 4.4’te sunulmuştur. İnklinometre
1000
verilerinden elde edilen deplasmanlar ile aşırı konsolidasyon oranı 5 olan modelden elde edilen deplasmanlar birbirleri ile uyumlu sonuçlar vermiştir.
Şekil 4.4. Aşırı konsolidasyon oranları analiz sonuçları ve inklinometreye göre derinlik yatay deplasman grafiği
AKO=5 ve AKO=6 olduğu analizlerde kazık uç deplasmanları diğer durumlara göre daha fazla artış göstermiş olup, en çok gerilmeler ilk sıra ankrajlarda gözlemlenmiştir. Bütün analizlerde ankrajlar öngerme kuvveti olan 320 kN üzerinde yük almış olup, ankraj taşıma
kapasitesi güvenlik faktörü 1,23’ün altına inmemiş, ancak FHWA’nın istediği 2 sınırının altında kalmıştır.
Terzaghi ve Peck’in çalışmasında verilen yanal toprak basıncı diyagramları kullanılarak, Sap2000 sonlu elemanlar programında yapılan analizler sonucunda kazık uç deplasmanın inklinometre sonuçları ile tutarlılık göstermesine rağmen kazığın genel deplasman davranışından uzak olduğu görülmüştür. Deplasmanların en çok uyuştuğu aşırı konsolidasyon oranın 5 olduğu modelden elde edilen moment ve kesme kuvveti diyagramları ve ankraj gerilmeleri ile Sap2000 analiz sonuçlarındakiler arasında da uyumsuzluklarkvardır.
Analizlerde aşırı konsolidasyon oranındaki değişimin toptan göçme güvenlik faktörünü etkilemediği görülmüştür.
Süzan ve Öztoprak çalışmasında derin kazılarda zemin parametrelerinin deplasmanlar üzerinde etkisini araştırmışlar ve zeminin elastisite modulü ile ankrajların öngerme kuvvetlerinin deplasmanları oldukça etkilediğini tespit etmişlerdir [42]. Uygulamada öngerme kuvvetleri belli olduğu için, seçilen drenajsız deformasyon modulünün uygunluğunu kontrol etmek daha tutarlı olacaktır.
Duncan ve Buchignani tarafından yapılan çalışmada drenajsız deformasyon modulü, drenajsız kayma dayanımı, plastisite ve aşırı konsolidasyon oranı arasındaki ilişki belirlenmiş olup, Şekil 4.5’te gösterilmiştir. Zeminin aşırı konsolidasyon oranı ile ilgili herhangi bir bilgi olmadan analizlerde kullanılan drenajsız deformasyon modulü seçilmiştir. Seçilen drenajsız deformasyon modulü ile drenajsız kayma dayanımları arasında Eu/cu=220 ilişkisi mevcuttur. Yapılan analizler sonucunda zemine ait aşırı konsolidasyon oranın 5 olduğu düşünülmekte olup, Şekil 4.5’te verilen grafikte bu orana karşılık gelen Eu/cu oranının 160 - 320 arasında değiştiği ve analizlerde kullanılan Eu/cu=220’nin bu aralığın içerisinde kaldığı belirlenmiştir.
Şekil 4.5. Eu/cu , plastisite ve aşırı konsolidasyon oranı arasındaki ilişki [43]
5. SONUÇ VE ÖNERİLER
Bu çalışma kapsamında aşırı deplasman yapmış ankrajlı bir iksa sisteminin inklinometre ölçümleri ile sonlu eleman analizinin sonuçları karşılaştırılarak deplasmanların sebepleri araştırılmıştır.
Laboratuvar deneylerinde herhangi bir aşırı konsolidasyon oranı belirlenmediği için farklı aşırı konsolidasyon oranları ile analizler yapılarak ankrajlı iksa sistemine ait deplasmanlar elde edilmiştir. Aşırı konsolidasyon oranının belli bir seviyenin üzerinde olması durumunda ankrajlı iksa sistemine gelen yanal toprak basınçlarının büyük oranda artarak aşırı deplasmanlar oluşmasına neden olduğu belirlenmiştir.
Aşırı konsolidasyon oranın belirli bir seviyenin üstüne çıkması ile deplasmanların arttığı belirlenmiş olup, moment ve kesme kuvvetlerinde de artışlar gözlemlenmiştir. Buna bağlı olarak ankrajlarda oluşan gerilmelerinde arttığı tespit edilmiş olup, deplasmanların artması ile en yüksek gerilmelerin üst sıra ankrajlarda oluştuğu görülmüştür.
Yönetmelik sınırlarının üzerinde oluşan deplasmanların, ankrajlarda aşırı gerilmelere neden olduğu ve ankraj kökleri için kabul edilebilir güvenlik faktörünün altında kaldığı tespit edilmiştir.
Seçilen drenajsız deformasyon modulünden elde edilen Eu/cu=220 ilişkisinin literatür çalışmalarına uyumluluk gösterdiği belirlenmiştir.
Aşırı konsolidasyon oranın toptan göçme güvenlik faktörünü etkilemediği görülmüştür.
Terzaghi ve Peck’in çalışmasında verilen yanal toprak basıncı diyagramları kullanılarak yapılan analizlerde kazık uç deplasmanı inklinometre sonuçları ile uyumlu iken, kazığın genel davranışı ile uyumsuz olduğu belirlenmiş olup, bu uyumsuzluk kesme kuvveti ve moment diyagramlarında da görülmüştür.
KAYNAKLAR
3. The Canadian Geotechnical Society. (2006). Canadian Foundation Engineering Manual 4th Edition. Richmond, BC, Canada: The Canadian Geotechnical Society:
381.
4. Holtz, R.D., Kovacs, W.D. and Sheahan T.C. Geoteknik Mühendisliğine Giriş (çev. A.
Erken). Nobel Kitabevi. (Eserin orjinali 2011’de yayınlandı), 561.
5. Massarsch, K.R. (1979). Lateral Earth Pressure in Normally Consolidated Clay.
Proceedings of the Seventh European Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, (2), 245-250.
6. Mayne, P.W. and Kulhawy, F.H. (1982). K0-OCR Relationship in Soil. Journal of Geotechnical Engineering Division ASCE, (108), 855.
7. Yıldırım, S. (2009). Zemin İncelemesi ve Temel Tasarımı. (3. Baskı). İstanbul: Birsen Yayınevi, 101.
8. Das, B.M. (2010). Principles of Foundation Engineering.(7. Baskı). Stamford (USA):
Cengage Learning, 336.
9. Das, B.M. (2009). Principles of Geotechnical Engineering. (7. Baskı). Stamford (USA): Cengage Learning, 432.
10. Sefi F. (2014). Yarı-Top-Down İnşaat Yönteminin Çok Sıra Ankrajlı İksa Üzerine Etkisi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 22.
11. Çınar A. (2010). Trakya Formasyonunda Yapılan Öngermeli Ankrajlı Derin Kazıların Sonlu Elemanlar İle Modellenmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 44-45.
12. Bowles, J. E. (1996). Foundation of Analysıs and Design.(5. Baskı). New York (USA):
The McGraw-Hill,792.
13. Terzaghi, K., and Peck, R. B. (1996). Soil Mechanics in Engineering Practice.(3.
Baskı)., New York (USA): John Wiley & Sons, 354-360.
14. NAVFAC. (1986). Foundatıons And Earth Structures.Virginia (USA):NAVFAC, 105,106.
15. Briaud, J.L., (2013).Geotechnical Engineering Unsaturated and Saturated Soils. New Jersey: John Wiley & Sons, 738.
16. Xanthakos, P.P. (1991). Ground Anchor and Anchored Structures. New Jersey: John Wiley & Sons, 46,73,79, 186, 222.
17. Littlejohn G.S. (1979, October). Design Estimation of The Ultimate Load-Holding Capacity of Ground Anchors. Paper presented at the Symposium on Prestressed Ground Anchors, Johannesburg, South Africa.
18. Sabatini, P.J. Pass, D.G. Bachus, R.C.,1999. Ground Anchors and Anchored Systems, Geotechnical Engineering Circular, Washington. 4,6.
19. ASTM. (2017). Standard Specification for Low-Relaxation, Seven-Wire Steel Strand for Prestressed Concrete. Pennsylvania (USA): ASTM, 2.
20. Ostermayer, H., (1975). Construction, carrying behaviour and creep characteristics of ground anchors. Paper presented at the Diaphragm Walls and Anchorages, London, United Kingdom.
21. AASHTO.(2012). AASHTO LRFD Bridge Design Specifications.Washington (USA):
ASSHTO, 11-46,47.
22. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı. (2018). 31.08.2018 tarih ve 105340 sayılı Genelge.
Ankara: Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, 2-3.
23. British Standards. (2018). Code Of Practice For Grouted Anchors. London (UK):
BSI, 25.
24. Clough, G.W., O’Rourke, M. (1990). Construction Induced Movements of In Situ Walls. Paper presented at Specialty Conference on Design and Performance Of Earth Retaining Structures, New York, USA.
25. Keskin, S.N., Tekinsoy M.A., Uzundurukan, S. (2004). Aşırı Konsolidayon Oranının ve Efektif Gerilmelerin Kil Zeminlerdeki Sükunetteki Toprak Basıncı Katsayısına Etkileri.İMO Teknik Dergi, (221), 3295-3310.
26. Karatağ H. (2012). Ankrajlı Bir İstinat Yapısının Hesaplanan Ve Gözlenen Davranışının Karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 110,111.
27. Aktaş T., Çalışan O., Çokça E. (2018, 26-28 Eylül). Ankara kilinde 18,5 m derinliğindeki bir kazının geri analizi: örnek olay incelemesi. Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği 17. Ulusal Konferansı’nda sunuldu, İstanbul.
28. Bolat, B., Gürpınar O., Yalçın M.N. (2005). İstanbul Ömerli’deki Alüvyal Zeminin Jeoteknik Özellikleri. İstanbul Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Yerbilimleri Dergisi, (18-1), 107.
29. Sivrikaya O., Toğrol E. 2007. Türkiye’de SPT-N Değeri ile İnce Daneli Zeminlerin Drenajsız Kayma Mukavemeti arasındaki İlişkiler. İmo Teknik Dergi, 4229 -4246.
30. Sorensen, K.K., Okkels, N., (2013). Correlation Between Drained Shear Strength And Plasticity Index Of Undisturbed Overconsolidated Clays. Paper presented at the18th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Paris, France.
31. Erol, A.O., Çekinmez, Z. (2014).Geoteknik Mühendisliğinde Saha Deneyleri.(1).Ankara: Yüksel Proje Yayınları, 39-40.
32. Construction Industry Research Information Association. (1995). The Standart Penetration Test (SPT):Methods and Use. London:CIRIA, 88.
33. Ostermayer, H., Barley, T., (2003).Geotechnical Engineering Handbook Vol.2.Berlin:
Ernst & Sohn.
34. Plaxis. (2016). Plaxis ile Hesaplamalı Geoteknik Kursu Notları. İstanbul: Plaxis (Geogrup).
35. Gouw T.L. (2014). Common Mistakes on the Application of Plaxis 2D in Analyzing Excavation Problems. International Journal of Applied Engineering Research, 9(21), 8294-8296.
36. Schanz, T.,Vermeer P.A., Bonnier P.G. (1999). The Hardening Soil Model:
Formulation and Verification. Paper presented at the Beyond 2000 in Computational Geotechnics, Rotterdam, Holland.
37. Plaxis. (2002). Material Models Manuel (V.8.2). Delft, Holland.
38. ASTM. (2018). Standard Test Method for Monitoring Ground Movement Using Probe-Type Inclinometers1. Pennsylvania (USA): ASTM, 3.
39. Şingar Öncü G. (2009). Derin Kazılı İksa Sisteminde Oluşan Yer Değiştirmelerin Hesaplanarak Aletsel Gözlemlerle Karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, 21,22.
40. Ertürk E. (1996). Şevlerde Hareketlerin İzlenmesi İçin İnklinometre Aletinin Kullanımı ve Bir Örnek Uygulama. Jeoloji Mühendisliği, (48), 58-60.
41. Demiryollar, Limanlar, Havameydanları İnşaat Genel Müdürlüğü. (2007). Geoteknik Tasarım Esasları. Ankara: DLH, 23.
42. Süzan H.Ç., Öztoprak S. (2018, 26-28 Eylül). Derin Kazıların Nümerik Analizlerinde Parametre Etkisi. Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği 17. Ulusal Konferansı’nda sunuldu, İstanbul.
43. Duncan, J.M. ve Buchignani, A.L. (1977). An engineering manual for settlement studies. Geotechnical Engineering, 14.
EKLER
Ek-1. Analiz sonuçları (AKO=1)
Şekil 1.1. Yatay deplasman (AKO=1)
Şekil 1.2. Moment ve kesme kuvveti diyagramları (AKO=1)
M maks = 1 200 kNm/m V maks = 251,2 kN/m δ maks = 80,9 mm Tank mak.=417 kN (4-5) GF = 1,34
Ek-1. (devam) Analiz sonuçları (AKO=1) Çizelge 1.1. Ankraj analiz sonuçları (AKO=1)
Anchor
Ek-2. Analiz sonuçları (AKO=2)
Şekil 2.1. Yatay deplasman (AKO=2)
Şekil 2.2. Moment ve kesme kuvveti diyagramları (AKO=2)
M maks = 1 110 kNm/m V maks = 234 kN/m δ maks = 56,3 mm Tank mak.=398 kN (4-5) GF = 1,34
Ek-2. (devam) Analiz sonuçları (AKO=2) Çizelge 2.1. Ankraj analiz sonuçları (AKO=2)
Anchor
Ek-3. Analiz sonuçları (AKO=3)
Şekil 3.1. Yatay deplasman (AKO=3)
Şekil 3.2. Moment ve kesme kuvveti diyagramları (AKO=3)
M maks = 1 150 kNm/m V maks = 239 kN/m δ maks = 69,8 mm Tank mak.=393 kN (3-5) GF = 1,34
Ek-3. (devam) Analiz sonuçları (AKO=3) Çizelge 3.1. Ankraj analiz sonuçları (AKO=3)
Anchor
Ek-4. Analiz sonuçları (AKO=4)
Şekil 4.1. Yatay deplasman (AKO=4)
Şekil 4.2. Moment ve kesme kuvveti diyagramları (AKO=4)
M maks = 1 280 kNm/m V maks = 256 kN/m δ maks = 97,2 mm Tank mak.=406,4 kN (3-5) GF = 1,34
Ek-4. (devam) Analiz sonuçları (AKO=4) Çizelge 4.1. Ankraj analiz sonuçları (AKO=4)
Anchor
Ek-5. Analiz sonuçları (AKO=5)
Şekil 5.1. Yatay deplasman (AKO=5)
Şekil 5.2. Moment ve kesme kuvveti diyagramları (AKO=5)
M maks = 1 350 kNm/m V maks = 265 kN/m δ maks = 117,8 mm Tank mak.= 424 kN (1-5) GF = 1,35
Ek-5. (devam) Analiz sonuçları (AKO=5) Çizelge 5.1. Ankraj analiz sonuçları (AKO=5)
Anchor
Ek-6. Analiz sonuçları (AKO=6)
Şekil 6.1. Yatay deplasman (AKO=6)
Şekil 6.2. Moment ve kesme kuvveti diyagramları (AKO=6)
M maks = 1 520 kNm/m V maks = 315 kN/m δ maks = 140,7 mm Tank mak.= 458 kN (1-5) GF = 1,34
Ek-6. (devam)Analiz sonuçları (AKO=6) Çizelge 6.1. Ankraj analiz sonuçları (AKO=6)
Anchor
Ek-7. Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
Ek-7. (devam) Jeolojik veriler
ÖZGEÇMİŞ
Kişisel Bilgiler
Soyadı, adı : VURAL, Uğur
Uyruğu : T.C.
Doğum tarihi ve yeri : 27.02.1988, Merkez/BATMAN
Medeni hali : Evli
Telefon : 0 (555) 212 84 03
e-mail : ugurvural35@gmail.com
Eğitim Lisans Dokuz Eylül Üniversitesi / İnşaat Mühendisliği 2011
Lise Metin-Nuran Çakallıklı Anadolu Lisesi 2006
İş Deneyimi
Yıl Yer Görev
2013- İller Bankası A.Ş. Teknik Uzman
2011-2013 PDM Mühendislik Proje Mühendisi
Yabancı Dil İngilizce
Hobiler
Futbol, Basketbol, Bisiklet, Sinema, Tarih