ĐSTANBUL TEKNĐK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Nurcan ÇETĐNKAYA
KASIM 2009
GEOSENTETĐKLE GÜÇLENDĐRĐLMĐŞ KAZIKLA DESTEKLENMĐŞ DOLGULAR
Anabilim Dalı: Đnşaat Mühendisliği Programı: Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği
KASIM 2009
ĐSTANBUL TEKNĐK ÜNĐVERSĐTESĐ FEN BĐLĐMLERĐ ENSTĐTÜSÜ
YÜKSEK LĐSANS TEZĐ Nurcan ÇETĐNKAYA
(501061310)
Tezin Enstitüye Verildiği Tarih : 04 Eylül 2009 Tezin Savunulduğu Tarih : 03 Kasım 2009
Tez Danışmanı : Doç. Dr. M. Tuğrul ÖZKAN (ĐTÜ) Diğer Jüri Üyeleri : Doç. Dr. Đ. Hakkı AKSOY (ĐTÜ)
Prof. Dr. Erol GÜLER (BÜ)
GEOSENTETĐKLE GÜÇLENDĐRĐLMĐŞ KAZIKLA DESTEKLENMĐŞ DOLGULAR
ÖNSÖZ
Yüksek Lisans tezimin hazırlanması sırasında engin bilgi birikimi ve deneyimlerini esirgemeyen danışman hocam, Sayın Doç.Dr. M.Tuğrul ÖZKAN’na sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
Plaxis 3D Foundation sonlu eleman analiz programının temininde ve kullanılmasında yardımlarından dolayı Sayın Đnş. Yük. Müh. Müge ĐNANIR’a sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
Tezin hazırlanmasında yardımlarından dolayı değerli meslektaşım, sevgili ikizim, Đnş. Yük. Müh. Gülcan ÇETĐNKAYA’ya ve öğrenim hayatım boyunca maddi ve manevi her konuda bana destek olan aileme sonsuz teşekkürlerimi sunarım.
Nurcan ÇETĐNKAYA Kasım 2009 Đnşaat Mühendisi
ĐÇĐNDEKĐLER Sayfa ÖNSÖZ... iii ĐÇĐNDEKĐLER...v KISALTMALAR...vii ÇĐZELGE LĐSTESĐ...ix
ŞEKĐL LĐSTESĐ ...xi
SEMBOL LĐSTESĐ... xiii
ÖZET ...xv
SUMMARY...xvii
1. GĐRĐŞ ...1
1.1 Literatür Özeti...2
1.2 Tezin Amacı...6
2. GGKD DOLGULARDA YÜK AKTARMA MEKANĐZMASI ...7
2.1 Zemin Kemerlenmesi ...8
2.1.1 Zemin kemerlenme etkisi...9
2.1.2 Gerilme konsantrasyon oranı ...9
2.1.3 Kemerlenme, kazıklı dolguların tasarımı için esas ...10
3. GEOSENTETĐKLER ...13
3.1 Geotekstiller...13
3.1.1 Örgülü geotekstiller...13
3.1.2 Örgüsüz geotekstiller...14
3.2 Geotekstil Benzeri Ürünler ...14
3.2.1 Geogrid ...14
3.3 Yalıtım Amaçlı Elemanlar...15
3.3.1 Geomembran...15
3.4 Geosentetiklerin Kullanma Amaçları...15
3.4.1 Geosentetiklerin filtre amacıyla kullanılması...16
3.4.2 Geosentetiklerin drenaj amacıyla kullanılması...16
3.4.3 Geosentetiklerin ayırma amacıyla kullanılması...16
3.4.4 Geosentetiklerin yalıtım amacıyla kullanılması...17
3.4.5 Geosentetiklerin koruma amacıyla kullanılması...17
3.4.6 Geosentetiklerin donatı amacıyla kullanılması...17
3.4.7 Geotekstil ve geogridin bir diğer kullanım yeri...17
3.5 Geosentetiklerin Kalite-Kontrolleri ...17
3.6 Geosentetiklerin Yapımında Kullanılan Hammaddeler ...18
3.6.1 Geosentetiklerde kullanılan malzemelerin özellikleri...18
3.7 Geosentetiklerin Kullanılan Güvenlik Katsayıları...19
3.8 Geosentetiklerin Kullanım Yerleri...20
3.8.1 Geosentetikli dolguda kullanılan zeminin özellikleri...21
3.8.2 Geosentetik donatılı bir zemin yapısı için gerekli tahkikler...21
4.1 Kazıkların Sınıflandırılması ... 25
4.1.1 Yükleri taşıma ve zemine iletme şekline göre kazıklar ... 25
4.1.2 Đmal edildikleri malzemelere göre kazıklar... 26
4.1.2.1 Betonarme kazıklar……….26
4.1.2.2 Ahşap kazıklar………27
4.1.2.3 Çelik kazıklar……….….27
4.1.2.4 Kompozit kazıklar………...27
4.2 Tek Kazığın Taşıma Gücü... 28
4.2.1 Uç direnci ... 28
4.2.2 Çevre sürtünmesi direnci... 31
4.2.2.1 Granüler zeminlerde birim çevre sürtünmesi değerleri…………...31
4.2.2.2 Kohezyonlu zeminlerde birim çevre sürtünmesi direnci………...33
4.3 Eksenel Yükler Altında Kazıkların Oturma Hesabı ... 35
4.4 Kazık Yükleme Deneyi... 35
4.4.1 Yavaş adımlı deney (SM)... 36
4.4.2 Hızlı adımlı deney (QM) ... 36
4.4.3 Sabit giriş hızlı deney (CRP)... 37
4.4.4 Çevrimli deney (SC) ... 37
4.4.5 Kazık yükleme deneyinin yapım sırası ... 37
4.5 Kazık Grupları ve Kazık Mesafeleri... 37
4.5.1 Kazık grubunun verimliliği ve taşıma gücü ... 38
4.5.2 Kazık grubunun oturması... 40
5. GGKD DOLGULARIN TASARIMI ... 41
5.1 BS 8006 (1995) Bölüm 8 ... 41
5.1.1 Dolgunun stabilitesini ve oturmasını kontrol etmek için kullanılan donatı... 41
5.1.2 Taban donatılı kazıklı dolguların tasarımı ... 42
5.1.2.1 Sınır koşullar……….…………...42
5.1.2.2 Kazık grup kapasitesi...……….…………...44
5.1.2.3 Kazık grup uzunluğu……….…………...45
5.1.2.4 Düşey yük aktarımı..……….…………...46
5.1.2.5 Yanal yayılma……..……….…………...50
5.1.2.6 Donatı bağı..……….……….…………...51
5.1.2.7 Genel stabilite..……….…………...52
5.1.2.8 Donatı şekil değiştirmesi..……….…………... 53
5.1.2.9 Temelin oturması..……...……….…………...54
5.2 EBGEO (Tasarı) Bölüm 6.9 ... 54
5.2.1 EBGEO (Tasarı) tasarım önerisi... 54
5.2.2 EBGEO Bölüm 6.9 yapım önerileri... 61
5.2.2.1 Kazık elemanlar ve kazıklar arası mesafe………...61
5.2.2.2 Geosentetik donatı...….………..61
5.2.2.3 Dolgu………...62
6. PLAXIS 3D FOUNDATION PROGRAMI ... 63
6.1 Input, Output ve Calculation Bölümleri... 64
7. YAPILAN HESAPLAMALAR... 67
8. SONUÇ ve ÖNERĐLER ... 81
KAYNAKLAR ... 85
KISALTMALAR
BS : British Standard
EBGEO : Empfehlungen für Bewehrungen aus Geokunststoffen GGKD : Geosentetikle Güçlendirilmiş Kazıkla Desteklenmiş SM : Yavaş Adımlı Yükleme Deneyi
QM : Hızlı Adımlı Yükleme Deneyi CRP : Sabit Giriş Hızlı Yükleme Deneyi SC : Çevrimli Yükleme Deneyi
ÇĐZELGE LĐSTESĐ
Sayfa
Çizelge 4.1 : Taşıma gücü katsayısıları. ...29
Çizelge 4.2 : Kazık tipine göre K değerleri. ...32
Çizelge 4.3 : Adezyon katsayısı ...33
Çizelge 5.1 : Tabanda güçlendirilmiş kazıklı dolgular için kemerlenme katsayısı, Cc. ...46
Çizelge 7.1 : Zemin ve kazık malzemelerine ait parametreler...67
Çizelge 7.2 : Kazık parametreleri...68
Çizelge 7.3 : BS 8006’ya göre 0,65 m çaplı kazık için hesaplama sonuçları... ...69
Çizelge 7.4 : BS 8006’ya göre 0,80 m çaplı kazık için hesaplama sonuçları... ...69
Çizelge 7.5 : BS 8006’ya göre 1,00 m çaplı kazık için hesaplama sonuçları...69
Çizelge 7.6 : EBGEO 2004’e göre 0,65 m çaplı kazık için hesaplama sonuçları...71
Çizelge 7.7 : EBGEO 2004’e göre 0,80 m çaplı kazık için hesaplama sonuçları...71
Çizelge 7.8 : EBGEO 2004’e göre 1,00 m çaplı kazık için hesaplama sonuçları...71
Çizelge 7.9 : Tek bir kazığın izin verilen taşıma gücü...73
Çizelge 7.10 : Tek kazığa gelen yük (kN)...73
Çizelge 7.11 : Kazık ve zemin elemanlarına ait kuvvetler... ...74
Çizelge 7.12 : 0,65 m çaplı kazık için farklı “s” değerlerine ait çözümleme sonuçları... ...75
Çizelge 7.13 : 0,80 m çaplı kazık için farklı “s” değerlerine ait çözümleme sonuçları... ...75
Çizelge 7.14 : 1,00 m çaplı kazık için farklı “s” değerlerine ait çözümleme sonuçları... ...75
Çizelge 7.15 : 0,65 m çaplı kazık için farklı kil derinliklerine ait çözümleme sonuçları... ...77
Çizelge 7.16 : 0,80 m çaplı kazık için farklı kil derinliklerine ait çözümleme sonuçları... ...77
Çizelge 7.17 :1,00 m çaplı kazık için farklı kil derinliklerine ait çözümleme sonuçları... ...77
Çizelge A.1 : Örnek model için gerilme konsantrasyon oranının elde edilmesi... ...92
ŞEKĐL LĐSTESĐ
Sayfa Şekil 1.1 : Geosentetikle güçlendirilmiş kazıkla desteklenmiş
zemin platformlarının uygulamaları...3
Şekil 1.2 : GGKD dolgu yapımı...4
Şekil 1.3 : GGKD dolgu ...4
Şekil 2.1 : Yük aktarma ve etkileşim mekanizmaları...8
Şekil 2.2 : Düşey yöndeki kemerlenme etkisi...9
Şekil 2.3 : Kazıklı dolgulardaki zemin kemerlenmesi ...10
Şekil 2.4 : Tasarım modellerinin yükü üçe bölmesi, A, B ve C yükleri...11
Şekil 2.5 : Geosentetik donatıya etkiyen çizgisel yüklerin kabulü ...12
Şekil 2.6 : Kazıklı dolgu ...12
Şekil 4.1 : Kazıkların kullanım durumları ...24
Şekil 4.2 : Kazıkların yerleştirilmesi...38
Şekil 5.1 : Taban donatısı ...42
Şekil 5.2 : Nihai sınır koşulları ...43
Şekil 5.3 : Hizmet verebilirlik sınır koşulları ...44
Şekil 5.4 : Kazık başlığının dış sınırı ...45
Şekil 5.5a : BS 8006’ya göre kısmi kemerlenme durumu... 47
Şekil 5.5b : BS 8006’ya göre tam kemerlenme durumu... ..47
Şekil 5.6 : Donatıya etkiyen düşey yayılı yük, WT , ...48
Şekil 5.7 : Çizgisel yükün geosentetik donatıya verdiği çekme kuvveti...…….49
Şekil 5.8 : Yayılı yükten dolayı donatıdaki çekme kuvveti...……….50
Şekil 5.9 : Yanal yayılma stabilitesi...51
Şekil 5.10 : Genel stabilite için analiz...53
Şekil 5.11 : Geometri, kemerlenme ve gerilmeler (Zaeske, 2001, 2002)...56
Şekil 5.12 : Yumuşak zemin üzerindeki düşey gerilme ...57
Şekil 5.13 : Yük aktarımı ve basitleştirilmiş iki boyutlu taşıma sistemi...57
Şekil 5.14a : Fkkuvvetinin hesaplanması, dikdörtgensel dizilim...58
Şekil 5.14b : Fk kuvvetinin hesaplanması, üçgensel dizilim...58
Şekil 5.15 : Geosentetik donatıdaki maksimum şekil değiştirme………...60
Şekil 5.16 : Dolgu eğimi altında donatıdaki ek yatay kuvvet...60
Şekil 5.17 : Tek ya da iki donatı olması durumunda mesafesi, z... 62
Şekil 7.1 : GGKD dolgu. ...68
Şekil 7.2 : BS 8006’ya göre kazık etkinliği (E). ...70
Şekil 7.3 : BS 8006’ya göre gerilme konsantrasyon oranı (n)...70
Şekil 7.4 : EBGEO’ya göre kazık etkinliği (E)...72
Şekil 7.5 : EBGEO’ya göre gerilme konsantrasyon oranı (n). ...72
Şekil 7.6 : GGKD dolguya ait uygulanan örnek model...73
Şekil 7.8 : Plaxis 3D Foundation programına göre kil derinliği
sabit olduğunda kazık etkinliği (E)...76
Şekil 7.9 : Plaxis 3D Foundation programına göre kil derinliği sabit olduğunda gerilme konsantrasyon oranı (n)...76
Şekil 7.10 : Plaxis 3D Foundation programına göre farklı kil derinlikleri için kazık etkinliği (E)...78
Şekil 7.11 : Plaxis 3D Foundation programına göre farklı kil derinlikleri için gerilme konsantrasyon oranı (n)...78
Şekil 7.12 : Plaxis 3D Foundation programına göre kil derinliği sabit olduğunda deplasman değerleri...79
Şekil 7.12 : Plaxis 3D Foundation programına göre farklı kil derinlikleri için deplasman değerleri...79
Şekil A.1 : Örnek modelin üç boyutlu görünümü...88
Şekil A.2 : Örnek modelin 0,00m kotunda planda görünümü...88
Şekil A.3 : Örnek modelin jeolojik yük altında yüklenmesi...89
Şekil A.4 : Örnek modelde kazıkların ve geosentetiğin tanımlanması...89
Şekil A.5 : Örnek modelde dolgu ve sürşarj yükünün yüklenmesi...90
Şekil A.6 : Örnek modelde yüklemeden sonra oluşan deplasmanlar...90
Şekil A.7 : Örnek modelde yüklemeden sonra oluşan deplasmanlar...91
SEMBOL LĐSTESĐ
n : Gerilme konsantrasyon oranı
σp : Kazık başlığına etkiyen gerilme
σs : Temel zeminine etkiyen gerilme
P’c : Kazığa gelen düşey gerilme
σ'
v : Dolgu tabanındaki ortalama düşey gerilme
Cc : Kemerlenme katsayısı
WT : Kazıklar arasındaki donatının taşıdığı yayılı yük
P’r : Geosentetik tarafından taşınan yük
E : Kazık etkinliği
Trp : Yayılı yükten dolayı donatıda gelişen çekme kuvveti
ε : Donatının deformasyonu
Ka : Aktif toprak basıncı katsayısı
Tds : Dolgunun yanal itkisine karşı donatı çekme kuvveti
σzs,k : Kazıklar üzerinde düşey gerilme
σzo,k : Kazıklar arasındaki yumuşak zemin üzerinde düşey gerilme
Fk : Geogrid şeridi üzerindeki üçgensel düşey şerit yük
AL : Geogrid şeridi üzerindeki yüklenmiş alan
Jk : Geogridin çekme rijitliği
Lw : Net açıklık
ks,k : Zemin yatak katsayısı modülü
bErs : Mesnet genişliği
EM,k : Donatıdaki gerilme
ÖZET
GEOSENTETĐKLE GÜÇLENDĐRĐLMĐŞ KAZIKLA DESTEKLENMĐŞ DOLGULAR
Bu çalışmada, yumuşak zeminler üzerindeki geosentetikle güçlendirilmiş kazıkla desteklenmiş dolguların analizinde yer alan yük aktarma mekanizmalarının incelenebilmesi için Đngiliz Standardı BS 8006 (1995), Alman Standardı EBGEO (2004) (Tasarı) ve sonlu eleman analiz programı Plaxis 3D Foundation kullanılmıştır. Geosentetikle güçlendirilmiş kazıkla desteklenmiş dolguların yük aktarma mekanizmalarından biri olan kemerlenme, seçilen bu iki standart ve Plaxis 3D Foundation programı ile üç boyutlu olarak ele alınabilmektedir.
Söz konusu standartlarda yer alan analiz yöntemlerine göre sürşarj ve dolgu yüklerinin kazıklara, geosentetik donatıya ve yumuşak zemine aktarılma mekanizmaları incelenerek sabit yumuşak zemin derinliğinde dolgu yüksekliği, kazık çapı ve kazıklar arası mesafenin farklı değerlerinin kazık etkinliği ve gerilme konsantrasyon oranına etkileri araştırılmıştır.
Plaxis programı ile yapılan analizlerde ise yukarıda bahsedilen değişken parametrelerin yanısıra yumuşak zeminin farklı derinlik değerlerinin kazık etkinliği, gerilme konsantrasyon oranı ve deplasman değerlerine olan etkileri incelenmiştir. Gerilme konsantrasyon oranının değişimine göre zemin kemerlenmesini değerlendirmek mümkündür. Dolayısıyla kullanılan değişken parametrelerin zemin kemerlenmesi üzerine etkileri de incelenmiştir.
Sonuçlar kısmında, çözümlemeler neticesinde elde edilen değerler irdelenmiştir. Buna göre, BS 8006 ve EBGEO yöntemleri için kazık etkinliği değerleri değişkenler karşısında farklı sonuçlar verirken gerilme konsantrasyon oranı değerleri aynı şekilde değişmiştir. BS 8006’ya göre EBGEO yöntemi daha yüksek kazık etkinliği ve gerilme konsantrasyon oranları vermektedir.
Plaxis 3D Foundation programına göre hem sabit kil derinliği hem de farklı kil derinlikleri için kazık etkinliği, gerilme konsantrasyon oranı ve deplasman değerleri aynı şekilde değişmektedir. Plaxis programından elde edilen gerilme konsantrasyon oranı ve deplasman değerleri üzerinde, kazıklar arası mesafenin değişiminin kil derinliği değişiminden daha fazla etkisinin olduğu görülmektedir. Kazık etkinliği değerleri üzerinde ise kil derinliği değişiminin kazıklar arası mesafenin değişiminden daha fazla etkisinin olduğu görülmektedir. Sabit kil derinliği için Plaxis programından elde edilen kazık etkinliği değerleri BS 8006 yönteminden elde edilen değerlere yakın sonuçlar verirken gerilme konsantrasyon oranı değerleri EBGEO yönteminden elde edilen değerlere yakın sonuçlar vermiştir.
SUMMARY
GEOSYNTHETIC REINFORCED PILE SUPPORTED EMBANKMENTS In this study, in order to examine load transfer mechanisms in the analysis of geosynthetic reinforced pile supported embankments over soft soils, British Standard BS 8006 (1995), German Standard EBGEO (2004) (Draft) and finite element analysis program Plaxis 3D Foundation have been used.
Soil arching, which is one of the load transfer mechanisms of geosynthetic reinforced pile supported embankments, can be considered as three dimensional with those standards and Plaxis 3D Foundation program.
According to the analysis methods in the standards, by examining transfer mechanism of surcharge and embankment loads to piles, geosynthetic reinforcement and soft soil, effects of different values of embankment height, pile diameter and distance between pile centers on pile efficiency and stress concentration ratio have been investigated in the fixed depth of soft soil.
In the analysis which have been done with Plaxis 3D Foundation program, beside the variable parameters mentioned above effects of different depth values of soft soil on pile efficiency, stress concentration ratio and displacement values have been investigated.
It is possible to evaluate the soil arching according to the variation of stress concentration ratio. Because of that, effects of variable parameters used on soil arching have been investigated.
In the conclusion part, values obtained from analysis have been investigated. According to that, for BS 8006 and EBGEO methods while pile efficiency values give different results to variable parameters, stress concentration ratio values change in the same way. EBGEO method gives higher values than BS 8006 for pile efficiency and stress concentration ratio.
According to Plaxis 3D Foundation program, both for fixed depth of clay and for different depths of clay, values for pile efficiency, stress concentration ratio and displacement change in the same way. It can be seen that variation of distance between pile centers has more effect than variation of clay depth on the values of stress concentration ratio and displacement obtained from Plaxis program. For pile efficiency values, vice versa situation can be said. For fixed depth of clay, while pile efficiency values obtained from Plaxis are close to the values from BS 8006, stress concentration ratio values from Plaxis are close to the values from EBGEO.
1. GĐRĐŞ
Geoteknik mühendisleri yumuşak zeminler üzerindeki yapıların tasarımında çeşitli zorluklarla karşılaşmaktadır. Bu zorluklar, muhtemel taşıma kapasitesi kaybı, izin verilmeyen oturma, büyük yanal toprak basınçları ve hareketi, genel ve bölgesel göçmeler olarak sıralanabilmektedir. Geosentetikle güçlendirilmiş ve kazıkla desteklenmiş olan zemin platformları, yumuşak zeminler üzerinde yer alan dolgular, istinat duvarları ve depolama tankları için ekonomik ve etkili çözümler sağlamaktadır [1].
Geosentetikle güçlendirilmiş şilte ya da platform tabakasına sahip olan kazıkla desteklenmiş dolgu sisteminde şilte tabakası, kazık başlıkları arasındaki çökmenin artmasına izin vermeden dolgu zemininden kazıklara yük aktarımını arttırmaktadır. Geosentetik tabakalar, dolguların kenarlarındaki yanal itkiye karşı bir dayanım sağlamaktadır.
Geosentetikler, zeminin yoksun olduğu çekme dayanımına sahiptir ve bu dayanım oldukça yüksek değerlerde olabilmektedir. Geosentetikler, yük aktarımının etkinliğini, taşıma kapasitesini ve şev stabilitesini arttırmakta, kazık başlarındaki zeminin göçmesini ve muhtemel toplam ve farklı oturmaları azaltmaktadır [1]. Kazıkla destekli dolgular, geosentetik donatılı ya da donatısız olarak kullanılmaktadır. Geosentetik donatısız sistem, geleneksel kazıkla destekli zemin platformları olarak ifade edilirken, geosentetik donatılı sistem geosentetikle güçlendirilmiş kazıkla desteklenmiş zemin platformları olarak ifade edilmektedir. Geleneksel ve geosentetikle güçlendirilmiş platformlar, kazıklar ve kolon sistemleri üzerinde bulunmaktadır. Kazıklar, beton, ahşap, vb. olabileceği gibi kolon sistemleri vibro-beton kolonlar, derin karıştırma tekniği ile oluşturulan kolonlar, taş kolonlar ya da zemin iyileştirmede kullanılan herhangi bir kolon sistemi dolguların desteklenmesinde kullanılabilir. Bu kolonlar genellikle kazıklardan daha büyük çaplara sahiptir. Kolon başları kazık başlıkları gibi davranmakta ve yük aktarımında yardımcı olmaktadır [1].
Geleneksel kazıklı dolgulardaki kazık başlıkları temelin bütün alanı üzerindeki kapladığı alanın yüzdesi %30-70 olmasına rağmen bu yüzde geosentetikle güçlendirilmiş kazıkla desteklenmiş dolgu sisteminde %10-20 kadar azaltılmıştır. Bu sistemde, kazık boyutlarının azaltılabilir ve daha büyük kazık başlıklarının kullanılabilir olması bu tekniğin diğer teknikler üzerine ekonomik avantajlara sahip olduğunu göstermektedir [2].
Kazıkla destekli zemin platformlarının kullanımının faydaları aşağıdaki gibi sıralanabilir:
• Bekleme süresi olmadan üst yapının tek aşamada yapılabilmesi (kazıklar, yumuşak zeminin konsolidasyonunu hızlandıracaktır),
• Dikkate değer şekilde toplam ve farklı oturmaların azalması, • Toprak basınçlarının azalması,
• Kazı ve geri dolgu işlemine gereksinim duyulmaması.
1.1 Literatür Đncelemesi
Geosentetikle güçlendirilmiş kazıkla desteklenmiş dolgular, bu çalışmada kısaca GGKD dolgular olarak ifade edilecektir. GGKD dolgular, çeşitli uygulamalara sahiptir (Şekil 1.1):
• Derin temellerle desteklenmiş köprülerin ayakları ile yumuşak zeminler üzerinde inşa edilen yaklaşım dolguları arasındaki farklı oturmayı önlemek için,
• Beton kazıklar yerine çimento karışımlı kolonların kullanıldığı zemin iyileştirmesinde,
• Toplam ve farklı oturmaları azaltmak için vibro beton kolonların ya da jet-grout kolonlarının kullanıldığı uygulamalar,
• Oturmaların devam ettiği var olan bir yapıya ya da dolguya yakın yeni bir dolgudaki farklı oturmaları engellemek için [1].
Şekil 1.1 : Geosentetikle güçlendirilmiş kazıkla desteklenmiş zemin platformlarının uygulamaları [3]
Kazıklı dolguların kullanımı, ön yükleme, düşey drenler ya da enjeksiyon gibi geleneksel zemin iyileştirme yöntemlerine göre hızlı bir şekilde inşa edilebilmeleri, düşük maliyetleri, toplam ve farklı oturmalarının az olmasından dolayı otoyol inşaatlarında giderek artmaktadır. Geosentetikle güçlendirilmiş platformlar, kazıklı temellerle birlikte bir sistem oluşturarak oturmaların azaltılmasında, kazıklar üzerindeki zeminin akmasını azaltmada ve yük aktarımının etkinliğini arttırmada başarılı olmuşlardır. Bu sistem, düşey kazıklar ve yatay olarak yerleştirilmiş geosentetiklerin bir araya gelmesi ile oldukça rijit bir platform oluşturmaktadır (Şekil 1.2). Bu platform ise dolgu yükünü derinlerdeki taşıyıcı tabakaya aktarmaktadır (Şekil 1.3) [4].
Şekil 1.2 : GGKD dolgu yapımı [5]
Dolgu yüzeyinde farklı oturmaya neden olan kazıkların dolgu içine doğru zımbalanmasını engellemek için dolgudan gelen yükün kazıklara etkili bir şekilde aktarılması gerekmektedir. Kazıklar yeterince birbirine yakın yerleştirildiğinde, zemin kemerlenmesi meydana gelerek yükün kazıklara aktarılması daha etkili olacaktır.
Kazıkla destekli dolgulardaki düşey yük dağılımının hesaplanması için çeşitli yöntemler önerilmiştir (örneğin, Hewlett ve Randolph, 1988; Low ve diğ., 1994; BS 8006, 1995; Guido ve diğ., 1987; Jones ve diğ., 1990; Russell ve Pierpoint, 1997; Rogbeck ve diğ., 1998; Kempton ve diğ., 1998; Russell ve diğ., 2003; Collin, 2004; Kempfert ve diğ., 2004).
Hewlett ve Randolph (1988) üç boyutlu model deneyleri gerçekleştirmiş ve zemin kemerlenmesini tarif etmek için yarım-küresel modeli sunmuştur. Ancak, geosentetik donatının zemin kemerlenmesi üzerine etkisi dikkate alınmamıştır. Low ve diğ. (1994), Hewlett ve Randolph (1988) tarafından sunulan ve yarım-küresel modele dayanan zemin kemerlenme hesabı yöntemini geliştirmişlerdir. Kum malzemenin kritik duruma ya kemerin tepesinde ya da başlık kirişinin hemen üzerinde ulaşacağını tartışmışlardır. BS 8006 (1995) tasarım yöntemi, Marston formülünden türetilen ve Jones ve diğ., tarafından geliştirilen basitleştirilmiş analizlere dayanmaktadır. Guido ve diğ. (1987)’nin tasarım yaklaşımı, birden fazla geogridle güçlendirilmiş granüler şilte üzerine oturan tekil temellerde yapılan deneyleri esas almaktadır. Çalışmalarında alttaki zeminin taşıma kapasitesinin arttığı ortaya çıkmıştır. Jones ve diğ. (1990), kendi yöntemleri ile elde ettikleri sonuçları iki boyutlu sonlu eleman analizi ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırmışlardır. Russell ve Pierpoint (1997), iki tane gerçek kazıklı dolgunun üç boyutlu nümerik modelleri için geliştirilen yöntemle pratikte kullanılan çeşitli tasarım yöntemlerini karşılaştırmıştır. Rogbeck ve diğ. (1998), kendi çalışmaları ile iki boyutlu sonlu farklı nümerik modeli karşılaştırmıştır. Kempton ve diğ. (1998), farklı kazık geometrisi ve dolgu yükseklikleri için iki ve üç boyutlu sonlu farklar analizlerini karşılaştırmıştır. Russell ve diğ.(2003), Russell ve Pierpoint (1997) tarafından rapor edilen kazıklı dolguların nümerik analizini esas alan yeni bir inşaa yöntemi geliştirmiştir. Bu yöntemde, kazık başlıkları arasındaki zemin bloğu göçen ve geosentetik donatı tarafından desteklenen kısım olarak düşünülmüş, dolgunun göçmeyen kısmının yükü ise kazık başlıklarına doğru kemerlenmiştir. Collin, (2004) tasarım yöntemi, Guido ve diğ. (1987) yönteminin
geliştirilmesidir. Bu yöntemde, rijit güçlendirilmiş zemin kütlesi oluşturmak için birden fazla geosentetik tabakası kullanılmıştır. Güçlendirilmiş zemin kütlesi platform üzerindeki dolgu yükünü kolonlara ileten kiriş gibi davranmaktadır. Kempfert ve diğ. (2004) kazıklı dolgu probleminin laboratuar modellerinden yeni bir tasarım yöntemi sunmuştur. Bu yöntem, donatının yük taşıyabilmesi için gerekli olan çekme kuvvetini tahmin etmeden önce donatısız zemin üzerindeki yükün miktarını tahmin etmektedir.
Çeşitli yazarlar, bahsedilen yöntemlerin çok farklı sonuçlar verdiğini göstermiştir (örneğin, Russell ve Pierpoint, 1997; Kempton ve diğ., 1998; Habib ve diğ., 2002; Horgan ve Sarsby, 2002; Naughton ve Kempton, 2005; Stewart ve Filz, 2005; Filz ve Smith, 2006; Chen ve diğ., 2008). Mevcut tasarım yöntemleri dolgunun toplam ve farklı oturmalarını tahmin edememekte ve kabul görmüş tasarım metodu yoktur. Gabr ve Han (2005), dolguda meydana gelen zemin kemerlenmesinin anlaşılmadığı ve bu sistem için ileri çalışmaların gerçekleştirilmesi gerektiğini söylemiştir [4].
1.2 Tezin Amacı
Bu tez çalışması kapsamında, yumuşak zeminler üzerindeki geosentetikle güçlendirilmiş kazıkla desteklenmiş dolguların analizinde yer alan yük aktarma mekanizmalarının incelenebilmesi için Đngiliz Standardı BS 8006 (1995), Alman Standardı EBGEO (2004) (Tasarı) ve sonlu eleman analiz programı Plaxis 3D Foundation kullanılmıştır.
Söz konusu standartlarda yer alan analiz yöntemlerine göre sürşarj ve dolgu yüklerinin kazıklara, geosentetik donatıya ve yumuşak zemine aktarılma mekanizmaları incelenerek sabit yumuşak zemin derinliğinde dolgu yüksekliği, kazık çapı ve kazıklar arası mesafenin farklı değerlerinin kazık etkinliği ve gerilme konsantrasyon oranına etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır.
Plaxis programı ile yapılacak analizlerde ise yukarıda bahsedilen değişken parametrelerin yanısıra yumuşak zeminin farklı derinlik değerlerinin kazık etkinliği, gerilme konsantrasyon oranı ve deplasman değerlerine olan etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır.
2. GGKD DOLGULARDA YÜK AKTARMA MEKANĐZMASI
Zemin kemerlenmesi, membran (tabaka) etkisi ve gerilme konsantrasyonu üç önemli yük aktarma mekanizmaları olarak tanımlanmaktadır. Kazık başlıkları arasında farklı oturma meydana geldiği zaman geosentetikle güçlendirilmiş dolgu platformunun üzerinde zemin kemerlenmesi gelişmektedir. Kemerlenmenin oluşması dolgu platformuna uygulanan basıncı azaltmaktadır. Dolgu platformu uygulanan basınca maruz kaldığında, birden fazla ya da tek tabaka geosentetiğin varlığına göre tabaka ya da membran gibi deforme olmaktadır. Kazıklar ve yumuşak zemin arasındaki rijitlik farklılığından, zemin kemerlenmesinden ve dolgu platformunun deformasyonundan dolayı uygulanan yükün büyük bir miktarı kazıklara aktarılmaktadır. Yumuşak zemin yükün sadece küçük bir kısmını taşımaktadır. Bundan dolayı, kazıklar ve yumuşak zemin arasında gözle görülebilir bir gerilme farkı vardır. Bu durum kazıklar üzerinde gerilme konsantrasyonu olarak isimlendirilmektedir. Han ve Wayne (2000), gerilme konsantrasyon oranını kazıklar üzerindeki gerilmenin zemin üzerindeki gerilmeye oranı olarak tanımlamaktadır ve bu oran kazık rijitliği arttıkça artmaktadır. Geosentetiklerin varlığı gerilme konsantrasyon oranını arttırmaktadır [2].
Gerilme dağılımı teorisine göre kemerlenme meydana geldiğinde yumuşak zemin üzerinde üç boyutlu kemerler oluşmakta ve uygulanan yük kazıklara, daha sonrasında taşıyıcı alt tabakalara aktarılmaktadır. Dolgu içinde yüklerin dağılımı sistemin geometrisine, dolgu zemininin dayanımına (mukavemetine) ve kazıkların rijitliğine bağlıdır. Gerilme dağılımı teorisi Zaeske (2001) tarafından geliştirilmiştir. Buna ek olarak, kazıklar arasındaki destekleyici yumuşak zeminin deformasyon yönündeki yukarıya doğru ters basıncını dikkate alan bir düşünce ortaya konulmuştur. Bu düşünceye donatının çekme rijitliği ve yumuşak zeminin deformasyon modülü dahil olmaktadır. Bu etkileşimi yansıtmak için diferansiyel denklemler geliştirilmiştir (Şekil 2.1) [7, 8]. Bu denklemler “5.2 EBGEO (Tasarı) Bölüm 6.9” başlığı altında verilmektedir.
Şekil 2.1 : Yük aktarma ve etkileşim mekanizmaları [6]. 2.1 Zemin Kemerlenmesi
Terzaghi (1943) akan zemin kütlesinden komşu rijit zemine doğru aktarılan gerilme durumunu yapmış olduğu bir çalışma ile açıklamıştır. Terzaghi’ye göre sağlam tabana oturan bir zemin kütlesinde, tabanın bir kısmı sabit kalıp diğer kısmı serbest kalarak aşağıya doğru çökerse, çöken kısmın üzerindeki zemin, sabit kalan kütle arasından aşağıya doğru hareket etmeye başlar. Zemin içerisindeki bu hareket ile sabit kalan ve hareket eden kısımlar arasındaki temas düzlemi boyunca uyanan kayma dirençleri, hareket eden kısmı ilkel durumda tutmaya çalıştığı için tabanın çöken kısmına gelen basınçları azaltırken, tabanın sabit kalan kısmına gelen basınçları çoğaltır. Hareket eden zemin kütlesinden sabit kalan kütleye olan bu basınç aktarılmasına Kemerlenme adı verilmiş ve tabanın çöken kısmı üzerinde zemin kemerlenmektedir denilmiştir. Terzaghi zeminde kemerlenme teorisinin kullanılabilirliğine dikkat çekmiş ve ‘Kemerlenme, zeminler içerisinde hem arazide hem de laboratuarda karşılaşılan en evrensel olaylardan biridir.’ şeklinde ifade etmiştir [9].
Đçerisinde zemin kütlesi bulunduran yatay veya düşey olarak teşkil edilmiş ve bölgesel deplasmana maruz kalan tüm yapılarda mutlaka kemerlenme meydana gelmektedir. Çünkü kemerlenme sadece zemindeki kayma gerilmelerinin mobilize
olmasıyla gerçekleşmektedir. Hewlett ve Randolph (1988) kazıklı zemin dolgularının tasarımında kazık başlığı üzerindeki zeminin düşey yöndeki davranışı ile zemin dolgusu yükünün kazıklara aktarılmasında ve farklı oturmaların kontrol edilmesinde zeminin kemerlenme olayından büyük ölçüde yaralanmıştır (Şekil 2.2) [9].
Şekil 2.2 : Düşey yöndeki kemerlenme etkisi [9]. 2.1.1 Zemin kemerlenme etkisi
Dolgu zemini, geosentetik donatı, kazık (kazık başlığı) ve temel zemini arasındaki etkileşimler karmaşık bir yapıya sahiptir ve Şekil 2.3’deki gibi şematik olarak ifade edilebilmektedir. Kazığın sıkışma rijitliği, temel zeminin sıkışma rijitliğinden büyük olduğundan, temel zemini üzerindeki dolgu ağırlığının aşağıya doğru hareket etme yönünde eğilimi vardır. Bu hareket, kazık başlığı üzerindeki dolgu ağırlığı tarafından meydana gelen kayma gerilmeleri, τ, ile kısmen durdurulmaktadır. Bu kayma gerilmeleri, kazık başlığına etkiyen gerilmeyi arttırmakta, ancak temel zeminine etkiyen gerilmeyi azaltmaktadır. Bu yük aktarma mekanizması Terzaghi (1943) tarafından Zemin Kemerlenme Etkisi olarak isimlendirilmektedir. Zemin kemerlenmesinin kazıkla desteklenmiş dolguların davranışı üzerinde önemli bir etkisi vardır [10].
2.1.2 Gerilme konsantrasyon oranı
Gerilme konsantrasyon oranı, n, zemin kemerlenme derecesini değerlendirmede önemli bir parametre olmakla birlikte Han ve Gabr (2002) tarafından aşağıdaki gibi tanımlanmıştır. p s n σ σ = (2.1)
Burada,
σp kazık başlığına etkiyen gerilme,
σs temel zeminine etkiyen gerilmedir.
n = 1 hiç kemerlenme olmadığını göstermektedir. n değeri ne kadar büyük olursa,
zemin kemerlenme derecesi o kadar büyük olur. Eğer zemin kemerlenme derecesi yeterli olmazsa, temel zemini tarafından taşınan dolgu yükü çok fazla olacak ve kazık-zemin rölatif yer değiştirmesi, ∆s (Şekil 2.3), dolgunun üst kısmında görülecek ve beklenmedik farklı oturmalar meydana gelecektir. Bu da dolgunun durabilitesine ve normal fonksiyonuna zarar verecektir. Buna rağmen, gerilme konsantrasyon oranının büyük değerleri dolgu yükünün tamamının kazıklar tarafından taşındığını gösterir ve bu da yüksek maliyetler demektir. Sonuç olarak kazıklı dolgulardaki zemin kemerlenme mekanizmasının iyi bir şekilde anlaşılması mühendislik tasarımı için esastır [10].
Şekil 2.3 : Kazıklı dolgulardaki zemin kemerlenmesi [10] 2.1.3 Kemerlenme, kazıklı dolguların tasarımı için esas
Kazıklı bir dolgu genellikle geosentetik donatı ile güçlendirilmekte ve güçlendirilen dolgu arazide kazıkların üzerinde inşa edilmektedir. Kazıkların türüne bağlı olarak kazıklar arası merkezden merkeze mesafe genellikle 1 ve 4 m arasında olmaktadır. Dolgu genellikle bir veya daha fazla geosentetik donatı tabakası ve granüler (kohezyonsuz) malzeme ile inşa edilmektedir. Dolgudaki geosentetik donatının tasarımında esas adımlardan biri dolgu zemini içindeki kemerlenmenin kabulüdür. Dolgudaki yükler/gerilmeler, doğrudan destekleyici rijit elemanlara (burada kazıklar
destekleyici elemandır) iletilmeye eğilimlidir. Dolayısıyla yumuşak zemin üzerindeki yük azalmaktadır. Yükün kazıklara aktarılmayan kısmının geosentetik donatı tarafından ve belki de kısmen yumuşak zemin tarafından taşındığı kabul edilmektedir.
Kazıklı dolguların geosentetik donatı tasarımı için neredeyse bütün modeller aşağıdaki adımları içermektedir [11]:
• Yükün 2 ya da 3 kısıma bölünmesi/dağıtılması. Şekil 2.4, BS 8006 ve EBGEO’da verilen tasarım modellerinin dolgu ve sürşarj yüklerini nasıl üç kısıma böldüğünü göstermektedir. Burada Yük A, kazıklara doğrudan aktarılan; Yük B, donatı tarafından taşınan ve sonrasında kazıklara aktarılan; Yük C ise yumuşak zemin tarafından taşınan kısımdır. BS 8006’da Yük C, sıfır kabul edilmektedir.
Şekil 2.4 : Tasarım modellerinin yükü üçe bölmesi, A, B ve C yükleri [5] • Geosentetik donatı tarafından taşınan Yük B’nin birbirine komşu iki kazığın
başlıkları arasındaki geosentetik donatı şeridinin üzerinde çizgisel yük olarak çalıştığı kabul edilmektedir(Şekil 2.5).
• Basit bir parabolik kural ya da daha kesin bir yol ile (EBGEO Tasarı) geosentetik donatıdaki çekme kuvveti geosentetik şerit üzerindeki çizgisel yükten hesaplanmaktadır.
Şekil 2.5 : Geosentetik donatıya etkiyen çizgisel yüklerin kabulü [5]
Birçok model ‘tam kemerlenme’ kabulüne göre kurulmuştur (Şekil 2.6). Bu modeller, kemerlenme etkisinin tam olduğunu ya da dolgu belli bir seviyede inşa edildiği zaman kemerlenme etkisinin tamamlandığını kabul etmektedir. Bu seviyenin üzerindeki dolgu ağırlığının veya sürşarj yükünün doğrudan kazıklara aktarıldığı kabul edilmektedir. Bundan dolayı geosentetik donatı bu seviyenin üzerindeki dolgunun ek kalınlığını ya da ağır taşıt yükünü hissetmemektedir.
3. GEOSENTETĐKLER
ASTM, geosentetiği “bir inşaat projesi, yapı veya sistemin parçası olarak zemin, kaya, toprak veya diğer geoteknik mühendisliği ile ilgili bir malzeme ile beraber kullanılan, polimerik malzemelerden üretilen düzlemsel ürünlerdir” olarak tanımlamaktadır [12]. Geosentetikler, su geçiren ve su geçirmeyen geosentetikler olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Su geçiren geosentetikler, geotekstiller ve geotekstil benzeri ürünler olarak ikiye ayrılmaktadır. Su geçirmeyen geosentetikler ise yalıtım elemanları ve benzer yalıtım elemanları olarak ikiye ayrılmaktadır.
3.1 Geotekstiller
ASTM, geotekstili “bir inşaat projesi, yapı veya sistemin parçası olarak zemin, kaya, toprak veya diğer geoteknik mühendisliği ile ilgili bir malzeme ile beraber kullanılan geçirimli tekstil ürünü” olarak tanımlamaktadır [12]. Geotekstiller, su geçiren düzlemsel polimer esaslı tekstillerdir. Bunlar, örgülü ve örgüsüz şekillerde olabilirler. Genelde zemin içinde veya zemin ve beton (başka malzeme) arasında kullanılırlar.
Geotekstillerin kullanım amaçları, filtrasyon, drenaj, ayırma (iki zemin cinsinin ayrılması), güçlendirme, birleştirme veya bir arada tutma ve erozyona karşı koruma amaçlı. Geotekstillerin birden fazla amacı bir arada yapması istenir. Örneğin, filtrasyon, drenaj v.b.
3.1.1 Örgülü geotekstiller
Đnşaat mühendisliğinde kullanılan geotekstillerin büyük bir kısmı bu grupta yer alır. Yüksek çekme mukavemetine sahip olan örgülü geotekstiller, iki yönde kesintisiz iplik içermektedir. Bu bakımdan ipliğin tüm teknik avantajlarından yararlanılarak düşük uzamalarda yüksek mukavemetler elde edilir. Geotekstiller geleneksel dokuma tezgahlarında örülerek elde edilmektedirler. Örgülü geotekstilde düğümlerin teşkili farklılık gösterir. Düğümün yöntemine göre geotekstil özelliği değiştirilebilir. Geotekstillerin örülmesi genellikle birbirine dik olan ipciklerin veya bantların
örülmesi ile oluşur. Burada kullanılan ipcikler: poliester, polipropilen, poliamid, polietilen gibi kimyasal orijinli olabilmektedir.
3.1.2 Örgüsüz geotekstiller
Geotekstillerin asıl gelişmeleri örgüsüz geotekstillerin ortaya çıkmasıyla olmuştur. Ülkemizde de üretimleri yapıldığı için kullanım alanı oldukça yaygındır. Örgüsüz geotekstilde (keçe yada non-woven) iplikcikler üst üste yerleştirilerek birbirleri ile ısıtılmak suretiyle veya kimyasal yolla belli noktalardan yapışması sağlanır.
3.2 Geotekstil Benzeri Ürünler
Bu ürünler yine belli ipciklerin veya bantların üst üste gelmesi ile teşkil edilir. Bunlardan geogrid benzeri ürünler veya çok amaçlı ürünler elde edilir. Geogridlerin ipcikleri daha kalın olduğundan yüksek çekme mukavemetine çalışır. Dolayısıyla geogridin çakılda kullanımı daha iyidir.
3.2.1 Geogrid
Yüksek deformasyon modüllü bu polimer malzemelerin hazırlanması için gerekli yöntemlerdeki gelişmeler sayesinde, özellikle de soğuk işleme yöntemindeki gelişmeler, bu malzemelerin donatı olarak kullanılmasını sağlamıştır. Günümüzde, geogridlerin en önemli kullanım alanları güçlendirmedir. Geogridlerin en önemli özelliği, açıklık olarak adlandırılan, zeminin içinden geçmesine izin verecek kadar genişlikte, enlemesine ve boylamasına olan şeritler arasındaki mesafelerdir. Geogridlerin şeritlerinin dayanımları yanında, aynı zamanda bağlanma dayanımları da önemlidir. Geogridler, zeminin deliklerinden geçmesine izin verdikleri için yükün uygulandığı boyuna şeritleri dik kesen enine şeritlerde bir pasif dayanım ve görünen bir kohezyon oluşur. Aynı zamanda geogridin zemine bağlanması da bu şeritler sayesinde olur.
Geogridlerin birçok kullanım alanı bulunmaktadır. Bunlar, kaplamasız yollarda agreganın altında, toprak dolguların ve dolgu barajların güçlendirilmesinde, şev yenilmeleri ve heyelanlarının onarılmasında, kaplamalarda asfalt donatısı olarak sıralanabilir [12].
3.3 Yalıtım Amaçlı Elemanlar
Bu elemanlar membranlardan, folyelerden oluşturulmaktadır. Folye 1 mm’den daha incedir. Bitüm ile karışık polimerde kullanılabilir. Bu polimer ise 1 mm’den biraz daha kalın olabilir. Yalıtım membranının en önemli fonksiyonu birleşim bölgelerinde meydana gelen kuvvetleri güvenlikle aktarabilmekte ve yalıtım sağlayabilmektedir. Ek yerlerinin sızdırmaz olması ve uygulanan çekme kuvvetine dayanıklı olması gerekmektedir. Derz bölgelerinin (ek yerlerinin) yapıştırılması kaynatma ile olur. Kaynatma sıcak gaz vererek ya da yapıştırıcı kullanılarak yapıştırılır. Burada önemli olan işlemden sonra sızdırmazlık testi yapılması gerekir. Bentonitli geosentetikler sızdırmazlık malzemesi olarak kullanılmaktadır.
3.3.1 Geomembran
ASTM, geomembranı “geoteknik mühendisliği ile ilgili insan yapısı bir proje, yapı ve sistemde sıvı akımını kontrol altına alabilecek kadar düşük geçirgenlikte asfalt, polimer ve bunların karışımından üretilen sürekli membran tipi kaplama ve izole bariyeri” olarak tanımlamaktadır.
Geomembranlar esas olarak geçirimsizliğin sağlanmasında kullanılmaktadır. Saha uygulamalarında geçirimsizliğin sağlanması yine geomembranlar sayesinde olmaktadır. Geomembranların çevre, geoteknik ve hidrolik alanlarında kullanımları şu şekilde sıralanabilir:
Sıvı atıklar için kaplama malzemesi olarak, su kanalları için kaplama malzemesi olarak, tünellerin içinde geçirimsizliği sağlamak için, kaya dolgu barajların geçirimsizliğinin sağlanmasında, şişen zeminlerin kontrolünde, dona hassas zeminlerin kontrolünde, asfalt üst kaplamaların altında sızdırmazlığı sağlayan tabaka olarak [12].
3.4 Geosentetiklerin Kullanma Amaçları
Geosentetiklerin kullanma amaçları, filtre, drenaj, tabaklara ayırma, donatı, sararak belli birimler haline getirmek (örneğin, gabyon), koruma, erozyona karşı koruma ve yalıtım olarak sıralanmaktadır.
3.4.1 Geosentetiklerin filtre amacıyla kullanılması
Filtre amaçlı en uygun geosentetik keçedir (örgüsüz geotekstil). Bu tür geosentetik için ipcikler baskı yoluyla birbirine birleştirilmektedir. Đç erozyondan korunacak malzemenin dane çapına göre (kil, silt) filtre malzemesi dane çapı hesap edilerek örgüsüz geotekstil siparişi yapılmaktadır. Geotekstil, bir filtre gibi davranarak, suyun geçisine izin verir ama buna karşın belirlenmiş en küçük dane çaplı zemini tutar ve sürüklenmesine izin vermez. Nehir yataklarında geotekstil filtre amacıyla kullanılmaktadır. Zemin içinde su akımının olduğu her yerde zemin taşınması olduğu durumlarda zemin içine filtre teşkil ederek bu durum engellenmektedir. Drenaj hendeğinde kullanılan geotekstil malzeme bu amaç içindir.
3.4.2 Geosentetiklerin drenaj amacıyla kullanılması
Geotekstil, kendi düzlemi boyunca (bünyesindeki) sıvı veya gazı istenilen çıkışa doğru taşır. Bu iletim sırasında, sıvı yada gaz geotekstilin bünyesinde toplanır ve kendi düzlemi içerisinde aktarılır [12]. Heyelan etütlerinde yer altı suyu yüksek ise drenaj kanalları yapılır. Burada drenaj amaçlı kullanılan kalın keçeler vardır. Düşey drenlerde geotekstiller rahatlıkla kullanılabilir. Ne kadar su drene edilecek ise malzemenin permeabilitesine göre sipariş verilebilir. Bina temellerinde drenaj malzemesi olarak kullanılan geotekstil kapiler suyu önlediği gibi yağmur suyunuda önlemektedir.
3.4.3 Geosentetiklerin ayırma amacıyla kullanılması
Ayırma amaçlı kullanılacak geosentetiğin su geçirgen olması gerekmektedir. Dolgu için kullanılan zeminlerin yumuşak zemine batmasını önlemek için ayırma yapılmaktadır. Kullanılan geotekstil çekme mukavemeti sayesinde dolgunun stabilitesini korur ve iki farklı malzemenin karışmasını önler.
Ayırma amacıyla kullanılan geotekstilin, bu fonksiyondan başka birçok ikincil faydası olmaktadır. Bunlara örnek olarak; dinamik yükler altındaki ince daneli zeminlerin hareketini engellediği ve fazla suyun drenajına izin verdiği için, yolların servis ömrünün ve taşıma kapasitesinin artması; kaliteli malzeme ile ince daneli zeminin birbirine karışmasını önlediği için, inşaatın durabileceği hava şartlarında bile inşaatın devam etmesi; özellikle yol inşaatlarında daha az agrega kullanılması ve daha iyi sıkışma oluşmasını sağlaması gösterilebilir [12].
3.4.4 Geosentetiklerin yalıtım amacıyla kullanılması
Geotekstil, geçirimsiz bir tabaka oluşturmak için bitüm veya plastik yalıtım malzemeleriyle doygun hale getirilir. Bir çeşit membran görevi görür. Özellikle yeni kaplama yapılacak eski kaplamalı yolların üzerine serilir. Geotekstilin, yeterli miktarda bitümü tutma özelliği olması gerekir [12].
Geosentetikleri zeminde yalıtım işlerinde kullandığımız gibi binalarda da aynı amaçla kullanabiliriz. Bu geosentetikler (geomembranlar) uzayıp kısalabildiği için rahatlıkla uzun ömürlü olarak kullanılabilir.
3.4.5 Geosentetiklerin koruma amacıyla kullanılması
Geotekstil, deformasyonu ve gerilmeyi azaltarak ya da yayarak istenilen malzemeyi korur. Đki malzeme arasına yerleştirilen geotekstil (örneğin asfalt kaplama ile eski yol kaplaması arasına veya geomembran ile agrega arasına) malzemelerden birini korur (asfalt kaplama veya geomembran) [12].
3.4.6 Geosentetiklerin donatı amacıyla kullanılması
Zemin dolgusu içinde örgülü veya örgüsüz geotekstil, donatı olarak kullanılmaktadır. Bu donatı çekme mukavemetini zemine sürtünme ile aktarır. Böylece donatılı zemin çekme alabilen elemana dönüşmektedir.
Donatılı zemin ve tuğla ile istinat duvarı yapılabilir. Ayrıca, donatılı zeminden taban şiltesi yapılabilir. Bu şilte sayesinde temelin altındaki zeminin taşıma gücü arttığı gibi gelen deprem yüklerini ara tabaka olarak yapıya sönümleyerek verir.
3.4.7 Geotekstil ve geogridlerin diğer bir kullanım yeri
Şev ve zemin duvarlarında teşkil edilen dolgularda geotekstil/geogrid kullanılarak şevin stabilitesi sağlanır. Ayrıca şevlerde geotekstillerle birlikte erozyon engellenir. Geotekstil/geogridle güçlendirilmiş istinat duvarında deprem deformasyonu minimuma inmektedir.
3.5 Geosentetiklerin Kalite-Kontrolleri
Kullanılan malzemelerin (geosentetiklerin) kalite-kontrolleri büyük önem taşımaktadır:
• Fabrikadan çıkan malzemelerin kaliteli olup olmadığından emin olunmalıdır. • Şantiyeye getirilen malzemenin başka bir fabrikaya ait olması ya da daha
düşük kalitede imalat olması söz konusu olabilir.
• Kullanılacak malzemenin kalitesini deneylerle kontrol etmek gerekmektedir (çekme deneyi, güneş ışınlarına dayanım, kimyasal dayanım, mukavemet v.s.)
• Yalıtım amacıyla kullanılacak geosentetiklerde su geçirmezlik kontrol edilmedir. Geosentetiklerin birleştirme işlemi ya ısıtılarak yada yapıştırma ile yapılmaktadır. Dolayısıyla iyi yapıştırma olup olmadığı kontrol edilmeli ve şantiyede su geçirmezlik testi yapılmalıdır.
• Sızdırmazlık sağlamak için bentonitli geosentetik kullanılıyorsa (iki keçe arasına bentonit konularak) bunların doğru serilip yeterli rutubeti sağlaması, fonksiyonlarını yerine getirmesi açısından önemlidir. Şantiye sahasına gelmeden önce geotekstillerin arasındaki bentonitin dökülmemesi ve serildikten sonra yeterli ıslaklıkta olması gerekir.
3.6 Geosentetik Yapımında Kullanılan Hammaddeler
Bu hammaddelerin seçiminde geosentetiğin kullanma amacı ve kullanma süresi dikkate alınarak aşağıdaki polimer malzemeler seçilebilir; poliester, polipropilen, poliamid (naylon), polietilen, poliakrilnitril. Bütün bu malzemeler karbon türevlidir. Malzemenin kalınlığı ile dış tesirlere karşı güvenliği arttırılır.
3.6.1 Geosentetiklerde kullanılan malzemelerin özellikleri
• Kullanılan polimerlerin veya geosentetiklerin sürekli çekme gerilmesi alacak şekilde inşa etmek gerekir. Bu çekme gerilmesini malzemeler sürtünme ile aktarırlar. Bu nedenle gerek sürtünme özellikleri gerekse çekme gerilmesi özelliklerinin mukavemetinin sağlanması gerekir.
• Malzemenin üzerine gelecek yüklere karşı dayanımının sağlanması gerekir. • Bu geosentetikler üzerinde su birikmesin diye su geçirgen özelliğe sahip
olması gerekir.
• Biyolojik direncinde olması gerekir. Malzemenin canlı organizmalar tarafından yenmemesi gerekir. Aksi takdirde malzemenin sürekliliğinden bahsedemeyiz.
• Genel olarak ultraviyole ışınlarına, atmosfer şartlarına ve kimyasallara karşı dayanıklı olması gerekir.
• Bu özelliklerin yerine getirildiği geotekstilin ambalajı üzerinde bulunması gerekir. Bu özellikleri yerine getirmek için geosentetikler bir takım deneylerden geçirilir ve deney sonuçları etiket üzerine yazılır.
• Etiket üzerinde: imalatcı firmanın adı ve imalatın adı; m2 ağırlığı; çekme mukavemeti ve elastikiyeti (uzayabilme özelliği); gerilme-deformasyon (creep) özelliği (laboratuvar ortamında belirlenmelidir); sürtünme davranışı (bu özellik yük aktarabilmek için önemlidir) yazmalıdır.
Eğer deney yapma imkanı yoksa, geosentetik/granüler dolgu arasındaki sürtünme katsayısı, fsd aşağıdaki gibi alınmaktadır.
fsd= 0,50 tanφ (3.1)(3.1)(3.1)(3.1) iki geosentetik arasında sürtünme katsayısı, fsd= 0,20 alınmaktadır.
3.7 Geosentetiklerin Kullanılan Güvenlik Katsayıları
EBGEO tavsiyeler kitabında geosentetikler için güvenlik katsayıları yer almaktadır. EBGEO’nun açılımı geosentetikten yapılan malzemenin tahkikinde kullanılan standart olarak ifade edilmektedir. Güvenlik katsayılarının kullanımı aşağıdaki gibi açıklanmaktadır.
Boyutlandırma mukavemeti: malzemenin çekme mukavemetini bir güvenlik katsayısına (γΒ) bölerek malzeme hatalarına karşı bir önlem alınmış olunmaktadır. Malzemenin çekme mukavemeti, Fbk olmak üzere boyutlandırma mukavemeti, Fbd aşağıdaki gibi ifade edilir. Boyutlandırma mukavemeti aynı zamanda hesap mukavemetidir. bk bd B F F γ = (3.(3.2(3.(3.222))))
Güvenlik sayısı, γΒ ' nin yükleme durumlarına göre 1,4 veya 1,3 alınması tavsiye edilmektedir. Bunların haricinde malzemenin nakliyatı, zemine serilmesi, kimyasal veya mikroorganizmalara bağlı etkiler yeni 4 tane güvenlik sayısının dikkate alınmasını gerektirmektedir. Bu güvenlik sayıları A1, A2, A3, A4 olarak isimlendirilmektedir.
A1 katsayısı, malzemenin creep (uzama) özelliği ile ilgili katsayıdır. Polietilen ve polipropilen için 5; poliamid ve poliester için en az 2,5 alınır. Geosentetiğin nakliyat yerine varma ve sıkıştırılması durumunda zarar görmesi karşısında A2 güvenlik sayısı kullanılır. Kohezyonsuz ince daneli zeminlerde (ince kum gibi) 1,5; çakıllı malzemede 2 alınır. Sivri uçlu malzemede özel önlem alınması gerekir. A3 katsayısı malzemenin dikilme durumlarını (üst üste bindirme) dikkate alarak gereken güvenlik sayısıdır. Üst üste bindirmeden dolayı çekme bindirme yönünde ise 1 alınır; çekme bindirme yönünü kesiyorsa duruma göre tayin edilir. A4 çevre etkilerine göre alınan güvenlik sayısıdır. Kimyasal, ayrışma, mikroorganizma etkilerine göre değerlendirilir. Bu etkiler önlenmişse 1; bu etkiler önlenemiyorsa 2 alınması tavsiye edilir.
Fbo , kısa süreli mukavemet, Fbk ise uzun süreli mukavemet olduğundan,
1 2 3 4 bo bk F F A A A A = (3.(3.3(3.(3.333)))) Fbk < Fbo
3.8 Geosentetiklerin Kullanım Yerleri
Sahil korumada, şevlerin erozyonuna engel olmak için, taban oyulmalarına karşı geosentetiklerin değişik kombinasyonlarda kullanıldıkları görülmektedir.
• Geosentetik kılıflı çuvallar, deniz deşarjlarında denizin tabanında taşıma kaybı veya kayma söz konusu ise kullanılmaktadır. Oluşturulan bu malzemeler dalgakıran ya da bent olarak da kullanılmaktadır.
• Yamaçlarda geogridli dolgular yaparak daha küçük ve dik dolgu yapılarak yamaç stabilitesi korunabilmektedir.
• Çok yüksek olmayan şevlerde topuk dolgusu geogrid kullanılarak yapılabilmektedir.
• Toprakarme istinat duvarlarında da geosentetikli malzeme kullanılmaktadır. • Bir zemine geosentetikli dolgu yerleştirdiğimiz zaman donatılı zemin
olmaktadır. Geosentetiklerin dolgularda donatı olarak kullanılmasında, yumuşak zemin kazılıp birkaç kat geosentetik malzeme konulup bu sayede göçme önlenerek dolgunun stabil kalması sağlanmaktadır. Demiryollarındaki
dolgularda ise geogrid serimi tercih edilmektedir (balastın dane çapının büyük olmasından dolayı).
3.8.1 Geosentetikli dolguda kullanılan zeminin özellikleri • Đri daneli zemin
• Don duyarlılığı olmaması gerekir (killi ve siltli zemin dona karşı dayanıksızdır)
• Drenaj özelliği olması gerekir
• Malzemenin kil taşı olmaması gerekir. Kil taşı zamanla ayrışarak kile dönüşür.
Dane çapı olarak gereken şartlar aşağıdaki gibi sıralabilir
• # 200 Geçen < % 15 olmalı ( 200 nolu elekten geçen dane çapı yüzdesi) • Üst limitin 150 mm’den az olmaması istenir.
• 100 mm’nin üstündeki dane çapında ağırlıkça % 25’den az olması istenir. Sonuç olarak
• Đnce dane içermeyen kum ve çakıl cinsleri belli bir orana kadar kil ve silt içeren ince dane cinsleri kullanılır.
• Dolguda kullanılan granüler malzemenin kimyasal etkisi olarak polimerlere (geotekstilde kullanılan) zarar verecek madde içermemesi gerekir.
• Dolguda kullanılacak zeminin endüstri bölgesinden olmaması gerekir (kirlenmemiş).
3.8.2 Geosentetik donatılı bir zemin yapısı için gerekli tahkikler
Geosentetik donatılı bir zemin yapısını boyutlandırmak için gerekli tahkikler ikiye ayrılır:
• Dış tahkik (stabilite) • Đç tahkik (stabilite)
Dış tahkik (stabilite) için hiçbir geosentetik sırası kesilmeden monolitik bir yapı kabul edilerek tahkikler yapılır. Đç tahkik (stabilite) için ise en az bir sıra geotekstil kesilerek stabilite tahkikleri yapılmaktadır. Dış stabilite için dairesel, logaritmik, spiral, ve kırıklı kayma yüzeyleri şeklinde yapılabilir.
Yönetmelikte (EBGEO, tavsiyeler kitabı) verilen tahkikler ise aşağıdaki gibi sıralanmaktadır.
• Yumuşak zemin üzerine inşaa edilen dolgular
Yumuşak zemin üzerine dolgu yapıldığında iki tane problem ortaya çıkabilmektedir. Bu problemler taban göçmesi ve dolgunun yükler altında belli bir oturma yapması (alttaki yumuşak zemin oturduğundan) şeklinde ifade edilmektedir.
Karayollarında en önemli problem stabilite problemidir. Dolgu malzemesi serildikten sonra bazı tahkikler yapılmalıdır. Üstteki dolgu malzemesi yumuşak zemin ile birlikte kayabileceğinden kayma tahkiki yapılmalıdır. Bir diğer tahkik ise göçme tahkikidir. Burada en bilinen yöntem Đsveç dilim yöntemidir.
• Bina Temelleri
Bina temelleri altında kullanılan geosentetikler bina temelinde taşıma gücü problemlerini çözmektedir. Ayrıca, oturmaların daha üniform olması sağlanmaktadır.
• Maden Bölgeleri ve Karstik Boşluklar
Maden bölgelerinde boşaltılmış yerler ile karstik boşlukların olduğu bölgelerde, bu bölgelerin üzerinde demiryolu ya da otoyol dolgusunda göçme riskine karşı yerleştirilen geosentetikler bir süre için yolun stabilitesini sağlamaktadır.
• Jet-grout Kolonlar
Bina temelleri altında jet-grout kolon kullanıldığında binadan gelen yükleri jet-grout kolonlarına yaymak için binanın altına geotekstil serilir. Eğer yük sadece kolonlara taşıtılacaksa kemerlenme oluşturularak taşıtılır. Bu kemerlenmeye imkan sağlamak için belli bir dolgu ve onun içine yerleştirilen geosentetik kullanılır.
4. KAZIKLI TEMELLER
Kazıklar, temel elemanı olarak görev yaptıklarında üst yapı yüklerini zemine aktarmaktadır. Yapı yükü zemine yerleştirilen kazıklar kanalıyla, derinlerde bulunan sağlam zemine kazık uçlarıyla ya da kazığın yan yüzeylerinin sürtünmesinden yararlanılarak aktarılır. Zemine belirli aralıklarla yerleştirilen bu kazıklar, üst kısımlarına atılan bağ kirişleri ve ızgaralarla birbirlerine bağlanırlar. Bunun dışında, yan yana yapılmış sıralı kazıklar, gerektiğinde ankraj elemanları ile güçlendirilerek dayanım yapısı olarak projelendirilebilir. Ayrıca, çekme kuvvetlerini veya yanal yükleri de taşımaları gerekebilir.
Kazıklı temellerin yapımını gerektiren durumlar aşağıdaki gibidir [13];
• Üstteki zemin tabakalarının üst yapı yükleri için yeterli taşıma güçlerinin olmayışı veya sıkışabilirlik nitelikleri nedeniyle üst yapı yüklerinin daha sağlam zemin veya kayaya aktarılması için kazıklar kullanılır (Şekil 4.1a). Sağlam tabakanın çok derinde olması durumunda yükün büyük kısmı kazık çevresinden zemine aktarılacak şekilde düzenleme yapılır (Şekil 4.1b).
• Dayanma yapıları ve yüksek yapıların temellerinde zemin, rüzgar ve deprem yükü gibi yanal kuvvetlerin karşılanması amacıyla kazıklı temeller düzenlenebilir (Şekil 4.1c).
• Şişen veya ani göçme gösteren zeminlerde üst yapı yüklerinin aktif bölgenin dışına aktarmak gerektiği durumlarda kazıklı temeller yüzeysel temellere göre olası zararları önlemektedir (Şekil 4.1d).
• Deniz kıyısındaki yapılar, yeraltı suyu altındaki radyeler ve ulaşım kuleleri kaldırma kuvvetleri etkisindedir. Bu kaldırma kuvvetlerine kazıklı temellerle karşı konulmaktadır (Şekil 4.1e).
• Zemin yüzünde erozyondan dolayı köprü ayakları altında meydana gelebilecek yüzeysel temel taşıma kapasitesi kayıpları kazıklı temeller kullanılarak önlenebilir (Şekil 4.1f).
Şekil 4.1 : Kazıkların kullanım durumları [13]
Kazıklı temellerde, zeminin durum ve özelikleri ile, taşıyıcı zeminin veya sağlam zeminin derinliğine göre, aşağıda açıklandığı gibi, kazıklı temel sistemlerinden biri kullanılır [13].
• Sağlam zeminin derinliği, kullanılabilecek kazık uzunlukları kadar veya daha az ise ve sağlam zeminin üstünde yeterli kalınlıkta taşıyıcı zemin bulunmadığında veya sağlam zeminin üstünde tamamen zayıf zemin bulunması halinde uç kazıklarından oluşan kazıklı temel sistemi kullanılmalıdır.
• Sağlam zeminin derinliği kullanılabilmesi mümkün bulunan kazık uzunluklarından fazla olduğunda ve sağlam zeminin üstünde yeterli kalınlıkta taşıyıcı zemin bulunduğunda sürtünme kazıklarından oluşan kazıklı temel sistemi kullanılmalıdır.
• Yapı temeli altında yeterli kalınlıkta taşıyıcı zemin bulunduğunda, sağlam zeminin derinliği, kullanılabilecek kazık boyları ile ulaşılabilecek durumda
ise kazıklı temelin düzenlenmesinde uç kazıkları veya sürtünme kazıklarından yararlanılabilir. Gerektiğinde sürtünme kazıkları ile uç kazıkları bir arada da kullanılabilir.
4.1 Kazıkların Sınıflandırılması
Kazıklar, yüklerini taşıma ve zemine iletme şekline ve imal edildikleri malzemelere göre sınıflandırılabilmektedir [14]. Kazık temellerin yapımında kullanılacak kazıklar, önceden yapılmış olarak işyerine getirilebileceği gibi, yerinde kazılarak hazırlanan kuyularda beton dökülerek de oluşturulabilir. Bu şekilde işyerine önceden yapılmış olarak getirilen ahşap, çelik, betonarme veya ön germeli beton kazıklar TS 3169 standardına uygun olmalıdır. Đşyerinde açılan deliklere beton dökülerek yapılan kazıklar ise TS 3188 standardına uygun bulunmalıdır. Çakma kazıklar, zemine şahmerdanlarla çakılarak, preslenerek veya ekseni etrafında çevrilip döndürülerek yerleştirilir. Delme kazıklar ise zeminde açılan uygun biçim ve boyuttaki deliklerin içine, önce gerekli çelik donatıların yerleştirilmesi ve sonra beton dökülmesiyle oluşturulur. Kazık temellerin yapımında, önceden yapılmış parçaların, işyerinde yapılan kısımlarla birleştirilmesi yolu ile meydana getirilen kazıklar da kullanılabilir.
4.1.1 Yükleri taşıma ve zemine iletme şekillerine göre kazıklar
Kazıklar yüklerini zemine iletme şekillerine göre uç kazıkları, sürtünme kazıkları ve kompaksiyon kazıkları olarak üçe ayrılırlar. Uç Kazıkları, taşıdığı yükün tamamını veya büyük bir bölümünü sağlam zemine, uç kısımları ile ileten kazıklardır.
Sürtünme Kazıkları, taşıdığı yükün tamamını veya büyük bir bölümünü, kazığın çevre yüzeyinin sürtünmesi ile zemine ileten kazıklardır. Kompaksiyon Kazıkları, granüler zemine çakılan kazıklardır. Çakma kazıklar için önemli parametre zeminin çakma işleminden önceki ve sonraki rölatif sıkılığıdır. Bu kazıklar genellikle kısa kazıklardır.
Kazıklar yüklerini taşıma şekline göre ise basınç kazıkları ve çekme kazıkları olarak ikiye ayrılırlar. Basınç kazıkları, yükü eksenleri doğrultusunda zemine aktarırlar.
Çekme kazıkları ise genellikle eğik doğrultuda ve sürtünme kazıkları şeklinde olup
çekmeye çalışırlar. Buradan da anlaşılacağı gibi kazıklar, zemine dikey ve eğik olarak çakılabilmektedir.
4.1.2 Đmal edildikleri malzemelere göre kazıklar
Kazıklar, yapımları için kullanılan malzemeler ve yapım yöntemleri göz önüne alınarak da sınıflandırılabilir. Buna göre kazıklar; beton, çelik, ahşap ve kompozit kazıklar olarak da sınıflandırılabilir [14].
4.1.2.1 Betonarme kazıklar
Betonarme kazıklar bugün ülkemizde en çok uygulama alanı bulan kazık tipidir. Birçok değişik teknikle imal edilen bu kazıklardan en yaygın olanlarını önceden dökülerek yapılan ve sonra çakılan kazıklar (çakma betonarme kazıklar) ve iş yerinde dökme kazıklar olarak iki kategoride düşünmek mümkündür.
• Önceden Dökme Kazıklar (Çakma Betonarme Kazıklar)
Fabrikada önceden dökülen bu kazıklar çakılacakları yerde vinçler vasıtası ile dikilerek bir çakma platformuna konulur ve üzerine düşürülen ağırlıkların sağladığı darbelerle zemine çakılır. Bu nedenle bunlara yaygın olarak "Çakma Kazık" denilir.
• Đş Yerinde Dökme Kazıklar
Özellikle bu tür kazıkların pek çok firmanın patentleri uyarınca yapılmaları nedeni ile değişik yapım şekli bulunmaktadır. Bu kazıklar iki grupta toplanmıştır.
• Yerinde dökme betonarme çakma kazıklar
Bu tip kazıklar; kaplama borusuz, kaplama borusu yerinde bırakılan, ve kaplama borusu çakılan tiplerde imal edilebilirler. "Kaplama borusu", yapım sırasında zemin içinde yapılan kazığı çevreleyerek yerleşmesini sağlayan çelik bir borudur. Đç çapı, kazığın dış çapıdır. Bu şekilde yapılan kazıklar taşıyıcı eleman olabildikleri gibi, zeminleri sıkıştırmak için de kullanılabilirler.
• Yerinde dökülen kazıklar (fore kazıklar)
Pratikte sık olarak Fore kazık (sondaj kazıkları veya delme kazıklar) olarak adlandırılan bu kazıklar Delme teknikleri kullanılmak veya boş bir boru çakılmak sureti ile zeminde oluşturulan bir deliğin içine gerektiğinde donatı da yerleştirilerek betonla doldurulması yolu ile imal edilen kazıklardır. Fore kazıklar çakma kazıkların aksine zeminde yanal bir ötelenme ve buna bağlı olarak komşu zeminde sıkışma yaratmayan kazıklardır.
4.1.2.2 Ahşap kazıklar
Ahşap kazıklar, çok eski zamandan beri kullanılmışlardır. Ahşap kazıklar hafif oldukları için kolay nakledilebilirler, özellikle killerde kazık-zemin arasında iyi bir adezyon sağlarlar. Su seviyesi altında ömürleri uzundur. Ancak, su seviyesi üstünde mantar ve bazı böcekler tarafından tahrip edilirler. Bu nedenle üzerlerinde özel işlem yapılmadan su seviyesi üstünde kullanılmamalıdırlar. Ahşap kazıkların çürümesini önlemek için kullanılan en etkin yöntem kazığın ahşap malzemesinin liflerine iyice sızabilecek şekilde basınçlı kreozot uygulanmasıdır. Özel tesislerde yapılan bu işlem sırasında deniz suyu altında kalacak kazıklarda 1 m3 hacme yaklaşık 250 kg kreozot uygulanır.
4.1.2.3 Çelik kazıklar
Çakma kazık olarak da kullanılabilen çelik kazıklar H ve I profilleri veya dairesel şeklinde olabilirler. Boru şeklinde olanların uçları kapalı veya açık olabilir. Bu boruların uçları takviye edilir. Uzatmak gerektiği hallerde perçin, bulon veya kaynak yapılırsa da pek çok şartname kaynak yapımını tercih etmektedir. Bu kazıklar yüksek yük taşıma kapasitesine sahip uç kazıkları olarak kullanılabilirler. Ancak, yeraltı suyunun zararlı madde içermesi halinde ve deniz içinde çabuk çürürler. Çürüme, oksijenin varlığına bağlıdır. Bu nedenle bu tür kazıkların ömürleri kumlu zeminlerde uzun olmayabilir, sert ve katı killerde ise oksijenin azlığı nedeni ile uzun süre yaşayabilirler. Çürümeye karşı korumak gerektiği hallerde dışları bitümlü maddelerle kaplanabilir, katodik koruma yapılabilir veya beton gömlek içine alınabilirler.
4.1.2.4 Kompozit kazıklar
Aynı kazıkta farklı malzemelerin kullanılmasıyla elde edilen kazık türüdür. Genellikle bu tip kazıkların alt kısmı ahşap, üst kısmıda beton veya çelikten oluşur. Ahşap kısım, çürümeden etkilenmeyeceği derinliklere (örneğin yeraltı su seviyesinin tamamen altına) kadar çakılır. Sonra üst kısım beton olarak, şartlara göre gerektiğinde kaplama borusu yerinde bırakılarak yapılır. Bu tip kazıkların uygulama alanı geniş değildir.
