Theses supervised by Doç. Dr. Ertan Bol
13 theses · Sakarya University
Kumlu zeminlerin kayma direncine bazalt fiberin katkısı
Anahtar Kelimeler: zemin iyileştirme, bazalt fiber, kumlu zemin, kayma direnci, kesme kutusu. Nüfus yoğunluğunun beraberinde kentleşmenin giderek artması büyük projelere (yüksek katlı binalar, yeraltı ve yerüstü ulaşım yolları, barajlar v.b) olan ihtiyacı meydana getirmiştir. İnşa edilecek yapı yüklerinin artması, elverişli zemin arazilerinin yetersizliği, zayıf zeminin terkedilememesi ve projenin zemin koşullarına uygun hale getirilememesi gibi durumlar elverişsiz zeminlerde yapılaşmayı zorunlu hale getirmiştir. Bu olumsuz koşullar zemin iyileştirme yöntemlerini çözüm olarak ortaya çıkarmaktadır. Zemin iyileştirme, zeminin geoteknik özelliklerinin farklı fiziksel, kimyasal veya biyolojik yöntemler kullanılarak iyileştirilmesi olarak tanımlanabilir. İyileştirmenin amacı zeminin taşıma gücünü ve kayma direnci parametrelerini arttırmak, oturmaları, sıvılaşma potansiyelini ve boşluk oranını azaltmaktır. Son yıllarda geoteknik mühendisliği uygulamalarında zemine katkı maddeleri katılarak iyileştirme yöntemi oldukça yaygındır. Bu katkı maddelerine doğal lif olarak sınıflandırılan yüksek mukavemetli bazalt fiberler örnek olarak verilebilir. Bazalt fiberler ucuz hammadde ve düşük üretim maliyetine sahip olmasının yanı sıra çevre dostu olması sebebiyle zemin iyileştirme çalışmalarındaki değeri literatürde her geçen gün artmaktadır. Bu çalışmada, bazalt fiberin kumlu zeminlerin kayma direnci parametreleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Deneylerde kullanılan kum Sakarya Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Geoteknik Laboratuvarı'ndan alınmıştır. Doğal kum zeminine ağırlıkça %0, %1, %1.5, %2, %2.5 oranında ve boy olarak 6 mm, 12 mm, 24 mm uzunluğundaki bazalt fiberler katılarak numuneler hazırlanmıştır. Hazırlanan numuneler sabit bir rölatif sıkılık değerinde olacak şekilde kare kesitli kesme kutusuna hassasiyetle yerleştirilmiştir. Deneyler 50, 100 ve 150 kPa normal gerilmeler altında yükleme hızı 0.5 mm/dk olacak şekilde kesme kuvvetine maruz bırakılarak gerçekleştirilmiştir. Bazalt fiber katkılı ve katkısız kum numuneleri üzerinde toplamda 39 adet kesme kutusu deneyi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen deney sonuçlarına göre, artan fiber oranı ve boyu ile kohezyon arasında sistematik bir ilişki saptanamamıştır. Bununla birlikte kohezyon maksimum değerine %2 oranında 12 mm boyunda bazalt fiber katılmasıyla elde edilen numunede ulaşmıştır. Kum zemine %1.5 oranında bazalt fiber katılmasıyla tüm boylarda kayma direnci açıları en yüksek değerine sahipken bu orandan sonra radikal bir biçimde düşüşe geçmiştir ve maksimum değerine %1.5 oranında 24 mm boyunda bazalt fiber katılmasıyla elde edilen numunede ulaşmıştır. Sonuçlardan anlaşılacağı üzere kum zeminlere bazalt fiber eklenmesi kayma direncini arttırıcı bir etki göstermiştir ve katkı malzemeleriyle zemin iyileştirme uygulamalarında kullanılan malzemelere alternatif olabileceği sonucuna varılmıştır.
Alüviyal sahalarda sahaya özel zemin davranış analizi
Sismik yer hareketi mühendislik yapılarının tasarımı için önemli olduğu kadar yapıların bulunduğu yerel zemin şartlarında da incelenmesi gereken önemli etkilere yol açmaktadır. Zeminlerde meydana gelen problemlerin çoğu deprem sırasında meydan gelen yerel zemin davranışı sonucunda taşıma gücü kayıplarının yaşanması, oturma, sıvılaşma ve zemin büyütme davranışları olarak gözlemlenebilmektedir. Deprem yükleri altında yapılarda oluşacak deformasyon seviyeleri yerel zemin koşullarına bağlı olarak değiştiği için zeminlerdeki dinamik davranış analizlerinin gerekliliği önem arz etmektedir. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği-TBDY 2018 kapsamında yapılan değişikliklerle tasarımlarda dikkat edilmesi gereken hususlar belirtilmiştir. Yönetmelik kapsamında yapılan değişikliklerden biri olarak kabul edebileceğimiz "ZF" yerel zemin sınıfı için Sahaya Özel Zemin Davranışı Analizi 'nin yapılması zorunluluğu ile TBDY-2018 16.5 bölümünde izlenmesi gereken adımlar belirtilmiştir. Yerel zemin sınıfı ZF dışında olan zeminler için ise analizlerin yapılması çalışma sahası özelinde gösterdiği zemin davranışına uygun olarak tasarımcıların inisiyatifine bırakılmıştır. Bu çalışmada, Adapazarı'nda bulunan çalışma alanı için toplam 85 metre derinliğe sahip 5 adet döner sondaj sonucu elde edilen değerler kullanılmıştır. Çalışma alanında yapılan geoteknik ve jeofizik çalışmalar sonucunda 140 m derinlik seviyesine kadar tabakalı zemin modeli oluşturulmuştur. TBDY-2018 2.2.2'ye göre standart tasarım deprem yer hareketi olarak adlandırılan Deprem Yer Hareketi Düzeyi-2 (DD-2) ve yerel zemin sınıfı ZC yerel zemin şartlarını sağlayacak şekilde deprem seçimi ve ölçeklendirme işlemi gerçekleştirilmiştir. Çalışma kapsamında TBDY-2018'de maddeleri göz önünde bulundurularak kuvvetli yer hareketi kayıtları için; deprem büyüklükleri Mw: 6.0-8 aralığında, Vs30 değeri ZC zemin sınıfını temsil eden 350-760 m/s aralığında seçilmiştir. Toplamda çalışma alanı ile uyumlu 11 adet kuvvetli yer hareket kaydı belirlenmiş ve PEER veri tabanından elde edilmiştir. Seçilen bu kuvvetli yer hareketi kayıtları SeismoMatch2022 programı kullanılarak ölçeklendirilmiştir. Ölçeklenen deprem kayıtlarının DeepSoil v.7 programına tanımlanması ile 56 adet tabakadan oluşan zemin profili çözümlenmiştir. DeepSoil analizi zaman tanım alanında doğrusal olmayan analiz yöntemi (1D Nonlineer-NL) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Zemin davranış spektrumlarının her iki bileşenin ortalaması alınarak doğrusal olmayan analiz tamamlanmıştır. TBDY-2018 2.4.1 maddesi kapsamında sahaya özel deprem yer hareketi spektrumlarının ordinatları için belirlenen değer aralığına uygun biçimde deprem yer hareketi spektrumu %90 DD2_ZD spektrum değerlerinde grafiklerde gösterilmiştir. Çalışma sonucunda ise DD-2 deprem düzeyi için üst yapı analizlerinde kullanılması önerilen birleştirilmiş sahaya özel deprem tasarım spektrumu verilmiştir. Ortalama yer hareketlerinin verildiği grafikten yararlanarak kısa periyot için yerel zemin etki katsayısı FS: 0.266 olarak hesaplanırken, 1,0 saniye periyot için yerel zemin etki katsayısı F1: 1.155 olarak hesaplanmıştır.
Sıvılaşabilir siltli zeminlerin koni penetrasyon deneyi ile tanısı
Depremler özellikle alüvyal ortamlarda zemin büyütmesi, çevrimsel yumuşama ve sıvılaşma gibi olumsuz zemin davranışlarını ortaya çıkarabilmekte ve bu etkilere maruz kalan zeminler üzerlerinde bulunan yapılarda büyük deformasyonlara veya göçmelere neden olabilmektedir. Adapazarı gibi su seviyesinin yüzeye yakın olduğu alüvyal ortamlarda sıvılaşma problemi yaygın olarak görülebilmektedir. Suya doygun kumlar, siltli kumlar ve siltler sıvılaşmaya en yatkın zemin türleridir. Sıvılaşabilir ve sıvılaşmaz zeminlerin belirlenebilmesi için pek çok farklı yöntem mevcuttur. İri daneli zeminlerin sıvılaşma potansiyelinin belirlenmesi için kullanılan yöntemler yeterince mevcut olup tutarlı sonuçlar vermektedir. Yapılan araştırmalardan anlaşıldığı üzere ince daneli zeminlerin sıvılaşma potansiyelinin belirlenmesi için önerilen yöntemlerden genel bir yaklaşım elde etmek pek mümkün olmamaktadır. Zeminlerin fiziksel özelliklerine dayalı olarak geliştirilen sıvılaşma kriterleri birbirinden farklı zemin özellikleri ve bu özelliklerin farklı sınır değerlerini sunmaktadır. Bu sebeple mevcut kriterlerden yola çıkarak bu çalışmada kullanılan veri tabanındaki zeminler ile makine öğrenmesi yöntemlerine dayalı yeni öneriler sunulmuştur. Çalışma kapsamında, iyi bilinen yedi makine öğrenimi yaklaşımı kullanılarak zemin sıvılaşma potansiyeli için bir model sunulmuştur. Kullanılan algoritmalar tüm veri setinin eğitim kalitesine göre sıralandığında karar ağaçlarının (DT) %90 doğruluk başarı oranı ile en yüksek sonuçları elde ettiği görülmüştür. Belirtilen DT modeli, rastgele seçilen eğitim setinde %91 ve test setinde %84 doğrulukla sonuçlanmıştır. Bu çalışmadaki DT modeli sıvılaşma tahmini için iyi bir alternatif sunmakta ve önceki çalışmalara göre daha doğru sonuçlar vermektedir. Ayrıca ele alınan veri setindeki özelliklerin önemi karar ağaçları ile belirlenmiştir. Buna göre özellik sıralaması D50, derinlik, kil içeriği FC, kil yüzdesi, wn, wL olarak keşfedilmiştir. Günümüzde zemin incelemelerinde önemli bir yer tutan ve nitelikli veriler elde edilmesini sağlayan koni penetrasyon deneyi (CPT) sonuçlarıyla da sıvılaşma analizi yapılmaktadır. CPT ile zeminlerin sınıflandırılmasında zemin davranış indeksi (Ic) ön plana çıkmaktadır. CPT sonuçları ve farklı araştırmacılar tarafından sunulan Ic formülleri, veri tabanında bulunan ince daneli zeminlerin fiziksel özellikleriyle pek çok yönden karşılaştırılmış ve sıvılaşabilir ve sıvılaşmaz zeminlerin ayırt edilmesi için belirleyici olabilecek bulgular elde edilmiştir. Mevcut Ic formüllerinin sıvılaşabilir ve sıvılaşmaz zeminleri belirlemede nasıl bir performans sergilediği incelenmiş ve iyileştirmeye yönelik olarak Ic formüllerinin optimizasyonu yapılmıştır. Kil ve silt zeminlerin sınırlarının Ic ile belirlenmesine yönelik 1999 Adapazarı depremimden itibaren yapılan saha çalışmalarından elde edilen geniş bir veri tabanı kullanılmıştır. CPT deneyleriyle eş zamanlı olarak yapılan sondajlardan elde örselenmiş ve örselenmemiş numunelerle yapılan fiziksel özellik deney sonuçları da bulunmaktadır. Böylece CPT verisiyle birlikte geleneksel sınıflandırma yöntemlerinde kullanılan zeminlerin fiziksel özellikleri verileri bir araya getirilmiş, bu verileri karşılaştırma ve analiz etme imkanı doğmuştur. Veri tabanında bulunan 776 veri kullanılmıştır. Söz konusu her bir verinin likit limit, plastik limit, kil yüzdesi, su muhtevası, ince dane oranı ve ortalama dane çapı gibi bilgileri bulunmaktadır. İnce daneli zeminlerin sınıflarını belirlemek için çeşitli araştırmacılar tarafından önerilen zemin davranış indeksi Ic değerleri kullanılmaktadır fakat kil ve silt zeminler için belirli bir Ic değeriyle tam bir ayrım yapılamamaktadır. Seçilen her bir Ic değerine karşılık gelen kil ve silt bulunabilmektedir. Kil ve siltlerin en iyi ayrımını yapan öyle bir Ic belirlensin ki bu değerin altında maksimum seviyede minimum seviyede killer bulunması hedeflenmiştir. Farklı araştırmacılar tarafından önerilen Ic formülleriyle kil ve siltlerin dağılımları incelendiğinde kil ve siltleri ayırmada en yüksek doğrulukla ayırabilecek sınır değeri, kil ve siltlerin her bir Ic formülüne göre aldıkları minimum ve maksimum değerleri bulunmuştur. Kil ve siltleri ayırmada belirlenen sınır değerinin altında kalan oranların farkına göre sonuçlar incelendiğinde Ic =2.55 sınır değeriyle %74.5 fark oranı ile en iyi ayrımı yaptığı söylenebilir. Zemin davranış endeksi Ic değerleriyle sıvılaşabilir ve sıvılaşmaz zeminlerin belirlenmesi için veri tabanındaki zeminlerin farklı araştırmacılar tarafından önerilen Ic değerleri ayrı ayrı analiz edilmiştir. Bu noktada öncelikle zeminlerin sıvılaşma potansiyelinin belirlenmesi gerekmektedir. Zeminlerin sıvılaşma potansiyeli belirlenirken daha önce yapılan çalışmalardaki saha gözlemlerine bakılmıştır. Saha gözlemleri bulunmayan sahalar için literatürde fiziksel özelliklere dayalı olarak belirlenen sıvılaşma kriterleri göz önünde bulundurulmuştur. Sıvılaşma potansiyeli düşük ve yüksek olan zeminlerin zemin davranış tipi indeksi Ic, farklı araştırmacılar tarafından önerilen formüllere göre hesaplanmış bu formüllerden hangilerinin sıvılaşabilir ve sıvılaşmaz zeminleri daha net bir şekilde ayırt edebildiği irdelenmiştir. Buna ilaveten her bir formüldeki elemanların içerisinde çeşitli katsayılar kullanılmaktadır. Bu katsayıların belirli sınırlar içerisinde değişiminin sıvılaşır ve sıvılaşmaz bölgeyi daha iyi bir şekilde belirlemesinin mümkün olup olmadığı irdelenmiştir. Yapılan optimizasyon sonucunda orijinal formüllere göre %21,6 mertebelerine varan iyileştirmeler olduğu görülmektedir. Herhangi bir Ic formülünün sıvılaşma potansiyeli düşük ve yüksek olan zeminleri net bir şekilde ayırt edemediği bazı zeminlerin her halükarda ortak alanda kaldığı görülmektedir. Fiziksel özellikleri bilinen ince daneli 776 numunenin farklı araştırıcılara göre sıvılaşma değerlendirilmesi yapılmıştır. Yapılan bu değerlendirmelere göre her bir yönteme göre sıvılaşan, sıvılaşmayan ve test bölgesine düşen veriler tespit edilmiştir. Daha sonra sıvılaşan ve sıvılaşmayan numuneler ait ortalama koni penetrasyon uç direnci, sürtünme direnci ve boşluk suyu basınçları tespit edilmiş ve bu ham verilerden zemin sınıflamasına yönelik olarak normalize edilmiş uç dirençleri ile sürtünme oranları tespit edilmiştir. Sıvılaşan, sıvılaşmayan ve test bölgesine düşen Ic değerlerinin normal dağılımları incelenmiştir. Sıvılaşmaz, sıvılaşabilir ve test bölgesine düşen zeminlerin zemin davranış indeksleri ile normalize edilmiş uç direnci ve sürtünme oranları göz önüne alınmıştır. CPT verileri göz önüne alındığında bir zeminin sıvılaşmaz kabul edilebilmesi için zemin davranış indeksinin (Ic) 2.98'den büyük olması gerekmektedir. Ayrıca normalize edilmiş uç direncinin 10'dan küçük ve normalize edilmiş sürtünme oranının ise 3.08'den büyük olması gerekmektedir.
Derin kazılarda yanal yüke maruz iksa sistemlerinin parametrik analizi
Derin kazı uygulaması özellikle son yıllarda büyük şehirlerde nüfusun artması ve insanların kullanabileceği daha fazla yapı alanına sahip olması gereksinimden dolayı yaygınlaşmaktadır. Belediye ve imar müdürlüklerinin çeşitli bölgelerde getirdikleri irtifa ve imar durumu sınırlamaları da dikkate alınırsa inşa edilecek olan yapıda gerekli alan olabildiğince zemin altına inilerek elde edilmeye çalışılmaktadır. Hal böyle olunca derin kazı uygulaması kaçınılmaz olmaktadır. Yapılan derin kazı ile beraber bu kazının güvenli bir şekilde yapılması hem iş hem de işçi sağlığı ve güvenliği açısından büyük önem arz etmektedir. Yapılan bu çalışma kapsamında öncelikle derin kazı yöntemleri ve destekleme sistemleri ayrıntılı bir şekilde anlatılmış ve derin kazı-destek sisteminin seçimini etkileyen faktörler ele alınmıştır. Daha sonra derin kazı-destek sistemine etkiyen yanal toprak basıncı teorileri incelenmiş, iksa sistemine etkiyen zemin parametrelerine dikkat çekilmiştir. Aynı zamanda yanal toprak basıncı teorileriyle ilişkili olan derin kazı destekleme sistemlerinde kullanılan çeşitli hesap yöntemleri ele alınmıştır. Ele alınan bu hesap yöntemleri arasından sonlu elemanlar yöntemi bu çalışma boyunca yapılan analiz ve hesap yöntemlerinde kullanılacak hesap yöntemi olarak seçilmiştir. Çalışmanın son kısmında zemin parametrelerindeki değişimin iksa sistemini deformasyon ve gerilme değerleri açısından nasıl etkilediği incelenmiştir. Bu inceleme kapsamında elastisite modülü, içsel sürtünme açısı, kohezyon ve yapı-zemin etkileşim katsayısı parametreleri ele alınmıştır. Bu parametrelerin incelenmesi çalışma prensibi sonlu elemanlar yöntemine dayanan Plaxis 2D programı ile yapılmıştır. Aynı zamanda mevcut verilerden doğru sonuç alınabilmesi için eldeki parametrelerin nasıl yorumlanması gerektiğine de değinilmiştir. Tüm bu parametre analizleri sabit tutulan bir yapı-zemin modeli üzerinde yapılmıştır. Anahtar kelimeler: Derin kazı, zemin parameteleri, iksa sistemi, Plaxis 2D, yapı-zemin etkileşimi
Çevrimsel yüklemeye maruz kalmış siltli zeminin statik kayma direnci
Adapazarı'ndan temin edilmiş siltli kumlu ve killi zeminlerde dinamik üç eksenli basınç deney sistemi üzerinde dinamik ve statik deneyler yapılmıştır. Çalışmanın en belirleyici özelliği düşük çevrimsel gerilme oranında yapılmış olmasıdır. Bu çalışmanın amacı deprem yüküne maruz kalmış siltli zeminlerin deprem anında ve sonrasındaki statik kayma dirençlerini ortaya koymaktır. Bu doğrultuda laboratuvar ortamında bulamaçla elde edilmiş numuneler üzerinde çalışılmıştır. Frekans, kesme hızı ve dinamik yükleme oranı tüm deneylerde sabit olarak alınırken çevrim sayısı değiştirilmiştir. Numunelerin başlangıçtaki mukavemetleri dinamik yük sonrası belirlenen nihai mukavemetleriyle karşılaştırılmıştır. Böylece dinamik yüklerin zemin üzerindeki etkisi incelenmiştir. Çalışmada altı farklı karışım belirlenmiştir. Bu karışımlar içermiş oldukları silt ve kil yüzdesine göre hazırlanmıştır. Deney sonuçlarına göre zeminlerin dinamik yükleme sonrası statik kesmeyle belirlenen mukavemetleri başlangıç durumuna göre artmış ve böylece zeminlerde dayanım kazanımları oluşmuştur. Dinamik kayma gerilmesi oranının düşük olması nedeniyle zeminde düşük şiddetli tekrarlı yüklerin zeminin dane dizilimlerini değiştirdiği ve zeminin pekleşme durumuna sebep olduğu düşünülmektedir. Diğer bir sebep ise deney numunelerindeki en düşük kil oranı seviyesi %20'den başladığı için kilin kohezyon özelliğinden dolayı sıvılaşmaya yatkın olmamasının da etkisi büyüktür. Aynı zamanda zeminin pekleşmesiyle daha katı bir form alması ve bunun neticesinde oluşabilecek oturmaların üst yapıda negatif etkilere yol açacağını ihmal etmemek gerekmektedir.
Karasu ilçesinin mikrobölgelemesi
Anahtar kelimeler: Mikrobölgeleme , Zemin incelemeleri, Yerel Zemin Koşulları Deprem sonrası, özellikle 1999- Marmara depreminden sonra yapılaşma evresinin öncesinde yapı-zemin ve çevre analizlerinin yapıldığı yerel ölçekli veriler içeren mikrobölgeleme çalışmalarının önemi ve gerekliliği daha çok ön plana çıkmıştır. Ayrıca mikrobölgeleme çalışmaları yerel zemin koşullarının etkilerinin belirlenmesinde kullanılan en yaygın yöntemlerden biri olarak da ele alınır. Bunun yanında söz konusu mikrobölgeleme çalışmaları olası depremlerde oluşacak hasarları azaltmak için doğru ve düzenli arazi kullanımını amaçlayan işlemlerdir. Arazilerin bir plan çerçevesinde düzenli ve doğru olarak kullanımını gerçekleştirmek için yürütülen mikrobölgeleme çalışmaları deprem etkisi karşısında jeolojik, jeofizik ve geoteknik etkenleri göz önüne alarak ve bu verileri birleştirerek ekonomik, sosyal ve politik açıdan uyumlu ve kullanılabilir bölgelerin oluşturulması ile ilgilenir. Karasu ilçesi doygun kumlu zeminleri ihtiva ettiği için bu kapsamda zemin incelemeleri bölge için son derece önemlidir. Çalışma alanında noktasal veri olarak sondaj sonuçları kullanılmıştır. Bu amaca ulaşabilmek için söz konusu bölgede parsel bazında yapılan zemin etüt raporları incelenmiş ve bu raporlarda sunulan arazi ve laboratuvar deneyi çalışmalarından derlenen bilgilerle bir veri tabanı oluşturulmuştur. Söz konusu raporlardan ayrıca jeofizik, jeolojik ve geoteknik bilgilerde derlenmiştir. İncelenen her bir rapordaki sondaj yerlerinin coğrafi konumları tespit edilmiş ve yine veritabanına aktarılmıştır. Geliştirilen veritabanı coğrafi bilgi sitemi tabanlı bir yazılım ile ilişkilendirilerek çalışma alanı için; yeraltı su seviyesi (YASS) haritaları, derinliğe bağlı olarak SPT-N haritaları, VS kayma dalga hızları gibi tematik haritalar hazırlanmıştır. Ayrıca derinlik boyunca zemin profillerinin dağılışını gösteren haritalar vb. mühendislik incelemeleri gösteren haritalar oluşturulmuştur. Bu analizler sonucunda Karasu ilçesinin analizi ve yerleşim açısından yerel zemin koşulları dikkate alınarak riskli bölgelerin sınırlarının tespiti yapılmıştır. Bunun yanı sıra yapılaşmanın bulunduğu alanlarda olası bir depremde hasar alabilecek bölgelerin tahminini içeren yorumlamalar yapılmıştır. Araştırmalar neticesinde inceleme alanlarının genel hatları sayısal ortama aktarılmış olup çalışmanın ilk evresinden son evrelerine kadar tüm aşamalarında bir Coğrafi Bilgi Sistemi (GIS) yazılımı olan Map Info programı kullanılarak eldeki jeofizik, jeolojik ve geoteknik veriler değerlendirilmiştir. Bu çalışma kapsamında ayrıca; özellikle orta-büyük alan zemin koşullarını değerlendirmede coğrafi bilgi sistemlerinin son kullanıcılara sağladığı avantajlar tartışılmıştır.
Spt ve cpt verilerine göre kazık taşıma gücü hesabı
Anahtar kelimeler: Alüvyon, Kazık Kapasitesi, CPT, SPT Bu çalışmada, kötü zemin koşulları, depremsellik, yüksek veya düzensiz yüklemeler vb. gibi nedenler ile temel tipi olarak uygulama alanı bulan betonarme kazıkların nihai kapasitelerinin arazi deneyleriyle tahminine yönelik bir çalışma yapılmıştır. Adapazarı ovasının akarsu kökenli (fluvial) alüviyal zeminlerinde boşluk suyu basınçlarının da ölçüldüğü 2 adet koni penetrasyon deneyi (CPTU) ile aynı yerlerde SPT deneylerinin yürütüldüğü sondaj çalışmaları yapılmıştır. Her iki noktada elde edilen SPT ve CPT arazi verileri ile belirli bir geometriye sahip tekil bir kazığın literatürde önerilen yöntemler ile nihai kapasiteleri belirlenmiştir. Buna göre yatayda ve düşeyde ani tabaka değişimleri sunan bölgelerde kazık taşıma kapasitelerinin kısa mesafelerde bile çok hesaplanabileceği sonucuna varılmıştır. SPT deneyinin CPT'ye nazaran uygulamadaki dezavantajlarının kazık kapasitelerinin de farklı hesaplanmasına neden olabileceği ortaya konmuştur.
Siltli numunelerde çok aşamalı (multistage) üç eksenli deney
Zeminleri tanımlayabilmek için laboratuvar ortamında uygulanan üç eksenli hücre kesme deneyi, zeminin kayma direncinin tayininde kullanılan deneylerden biridir. Kayma mukavemetini belirleyen parametrelerin elde edilebilmesi için üç eksenli hücre kesme deneyine tabi tutulan zeminin aynı özellik gösteren en az üç numunesinde bu deneyin uygulanması gerekir. Bu durumun aynı özellik gösteren numunelerin elde edilmesinin arazi şartlarından dolayı zor olması, zaman kaybı, ekonomik endişeler gibi sorunları beraberinde getirmesiyle zemin hakkında bilgi edinmeyi zorlaştırmaktadır. Bu noktada çok aşamalı (multistage) deneyler belirtilen sorunlara çözüm olmak adına geliştirilmiştir. Literatürde çok aşamalı deneylerin avantajlarının yanında güvenilir zemin davranışı ya da doğru kesme mukavemeti parametrelerinin elde edilememesi dezavantajları da bulunmaktadır. Bu çalışma kapsamında çok aşamalı deney yönteminin normal konsolide killerin Konsolidasyonlu-Drenajlı üç eksenli hücre deneylerinde kullanılabilirliği incelenmiştir. Farklı kil oranlarındaki killi zeminler ile yeniden oluşturularak hazırlanmış silindirik numuneler üzerinde hem geleneksel üç eksenli hücre kesme deneyi hem de çok aşamalı üç eksenli hücre kesme deneyi yürütülmüş ve deneyler çeşitlendirilerek kayma mukavemeti parametreleri karşılaştırılmıştır. Geleneksel ve çok aşamalı yöntemlerden elde edilen kayma direnci parametreleri arasındaki farklar incelenmiştir. Literatürde uygulanan çalışmaların yanında kayma direnci parametrelerinin bulunması için yeni bir yöntem daha uygulanmış ve tartışılmıştır. Uygulanan bu yeni yöntemin de umut verici sonuçlar sunduğu gözlenmiştir.
Killi zeminlerin kayma direncine bazalt fiberin katkısı
Kozmopolit şehirlerde artan hızlı nüfus hızlı kentleşmeyi beraberinde getirip, yeni yeraltı ve yerüstü yapıların yapılma zorunluluğu zeminleri kıymetli kılmıştır. Olumsuz zemin koşullarında, eğer uygun yer seçimi ve yapısal değişiklik seçeneklerini hayata geçirmek mümkün değilse, yapı inşasının zorunlu olduğu durumlarda zeminleri iyileştirme işlemi sıklıkla başvurulan bir yol olmuştur. Yapılan zemin iyileştirme işlemlerinin, zeminin taşıma gücünü artırma, sıvılaşma riskini azaltma, oturmaları kontrol altına alma, kayma direnci parametrelerini artırma gibi işlevlerinin yanında çevre dostu ve ekonomik olması da ön planda tutulmaktadır. Günümüzde çimento ve kireç gibi geleneksel katkı malzemeleri yanında, artan teknoloji ve bilgi birikimi ile fiber gibi daha teknolojik malzemelerin yardımıyla zeminleri iyileştirme inşaat mühendisliğinin bir parçası haline gelmiştir. Zemin iyileştirme ve beton iyileştirmede kullanılan, çevre dostu, doğal ve geniş bir hammadde tabanına sahip olan katkı malzemelerinden biri de bazalt fiberdir. Bazalt fiberin zemin iyileştirme çalışmalarında kullanımına yönelik çalışmaların literatürde giderek arttığı görülmektedir. Bu tez çalışmasında, Düzce ilinden elde edilen killi zeminlere bazalt fiber katkısının kayma direnci parametrelerine olan etkisi araştırılmıştır. Türk Standardı (TS1500) ve Birleştirilmiş Zemin Sınıflama Sistemine (USCS) göre yüksek plastisiteli kil (CH) sınıfında olan ince daneli zemin örneklerine belirli oranlarda bazalt fiber eklenmiş ve ardından hazırlanan bu numuneler kesme kutusu deneylerine tabi tutulmuştur. Belirli ağırlıktaki doğal kil numunesine ağırlıkça %0, %1, %1,5, %2 ve %2,5 oranında 6 mm, 12 mm ve 24 mm uzunluğunda bazalt fiber ilave edilip bulamaç (slurry) yöntemi ile numuneler hazırlanmıştır. Bu numuneler daha sonra 45 kPa yük altında 7 gün süre ile konsolidasyona bırakılmıştır. En son olarak da konsolide olan numuneler, farklı düşey gerilmeler ile kesme kutusunda deneye tabi tutulmuşlardır. Gerçekleştirilen 39 adet deney sonucuna göre; bazalt fiber oranı ve boyu arttıkça kayma direnci açısında doğrusal olmayan bir artış gözlemlenirken, kohezyon değerinde ise bazalt fiber uzunluğuna bağlı olarak farklı bazalt fiber oranlarında pik değerler oluştuğu gözlemlenmiştir. 6 mm fiber uzunluğunda çalışılmış numunelerde kohezyon değeri %2 fiber oranında pik yapmış iken, 12 mm fiber uzunluğunda çalışılmış numunelerde kohezyon değeri %1,5, 24 mm fiber uzunluğunda çalışılmış numunelerde ise kohezyon değeri %1 fiber oranında pik yapmıştır. Bu durum fiber - zemin arasındaki etkileşim, fiber boyu ve fiber oranı (numune içerisindeki fiber yoğunluğu) ile açıklanmaktadır. Bazalt fiber kullanımının zemin iyileştirme çalışmalarında alternatif olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Anahtar kelimeler: Killi zemin, kayma direnci, kesme kutusu, zemin iyileştirme, bazalt fiber.
Doygun olmayan ince daneli zeminlerde kayma direncinin belirlenmesi
Boşluklarının tamamının su ile dolu olmayan zeminler için doygun olmayan zemin ismi kullanılmaktadır. Doygun olmayan zeminler için deney yapmak uzun zamanlar almakta ve bu zeminler için geoteknik problemlerinin çözümü daha zor olmaktadır. Bu çalışmada Adapazarı formasyonuna ait zeminlerin doygun olmayan durumdaki mekanik davranışları incelenmiştir. Çalışmada 4 farklı içeriğe sahip numune kullanılmıştır. Öncelikle, numunelere ait fiziksel özellikler belirlenerek zemin sınıfları tespit edilmiştir. Yapılan sınıflandırma deneyleri sonucunda en çok kil içeriğine (%22) ve en az kum içeriğine (%1) sahip numuneye N1, sırası ile kil içeriği azalan numunelere ise N2, N3 ve N4 isimleri verilmiştir. Geleneksel üç eksenli hücre kesme deney cihazı modifiye edilerek doygun olmayan deney yöntemine uygun hale getirilmiştir. Mekanik davranışların incelenebilmesi için Konsolidasyonlu-Drenajlı (CD) üç eksenli hücre kesme deney yöntemi tercih edilmiştir. Yapılan tüm üç eksenli deneylerde az sayıdaki numuneden daha fazla veri elde edebilmek için numuneler çok aşamalı olarak kesilmiştir. Çok aşamalı deney yönteminde 3 farklı efektif gerilmede veya net normal gerilmede tek bir deney numunesi üzerinde deney yapılmaktadır. Çalışmada filtre kağıdı ve basınç plakası yöntemleri kullanılarak emme ölçümleri gerçekleştirilmiş ve zemin-su karakteristik eğrileri (SWCC) oluşturulmuştur. Çizilen SWC eğrilerinden üç eksenli hücre kesme deneyinde kullanılan parametre olan kılcal gerilme değerleri belirlenmiştir. 1 seri (4 adet) doygun zemin, 5 seri (20 adet) doygun olmayan zeminler için Konsolidasyonlu-Drenajlı üç eksenli hücre kesme deneyleri yapılmıştır. Doygun olmayan zemin sonuçları için, kılcal gerilme değerinin artması ile N-1, N-2 ve N-3 numaralı numunelere ait kırılma zarflarının çizimi doğrusal elde edilmiştir. N-4 numaralı numunenin kırılma zarfı ise SWC eğrisi sonucu elde edilen hava giriş değerinden sonra doğrusal devam etmemekte ve non-linear olarak çizilmektedir. Numune içerisinde bulunan kum miktarının artması ile numunelerden elde edilen kılcal gerilmenin etkisi ile ortaya çıkan ( bb) açının arttığı sonucuna ulaşılmıştır. Yöntem 1 (1. Seri ve 2. Seri) ve Yöntem 2 (3. , 4. Ve 5. Seri deneyler) ile yapılan tüm deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar ile numunelerin kayma yüzeyleri 3 boyutlu olarak çizilmiş ve kırılma zarfları bu 3 boyutlu yüzeylerden de elde edilmiştir. Hem yöntem 1 ile hem de yöntem 2 ile yapılan deneysel çalışmalar sonucunda en küçük kohezyon değeri N-1 numaralı numuneden elde edilmiştir. En yüksek kohezyon değeri ise N-4 numaralı numuneden elde edilmiştir.
İnce daneli zeminlerde drenajlı kayma direnci parametrelerinin tayini
Kayma direnci parametreleri toplam (drenajsız) ve efektif (drenajlı) parametreler olmak üzere ikiye ayrılır. Yükleme sonrası suyun sistemden hemen çıkabileceği (drene olabileceği) iri daneli zeminlerde gerçekleştirilen analizlerde drenajlı parametrelerin kullanılması uygundur. Drenajsız kayma direnci parametreleri; ince daneli (killi-siltli) zeminlerin yükleme sonrası kısa sürede drene olamayacağı durum için geçerlidir. Bununla birlikte ince daneli zeminlerinde uzun süreli stabilite analizlerinde, suyun sistemden bu uzun süre zarfında çıkabileceği varsayımı yapılarak, drenajlı parametrelerin kullanılması gerekmektedir. Zeminlerin kayma mukavemetini laboratuvarda ölçmek için kullanılan ekipmanların başında Kesme Kutusu deneyi gelir. Kesme Kutusu deneyi iki rijit plaka arasına yerleştirilen numunenin üzerine normal gerilme uygulandıktan ve bu yük altında sıkışması (konsolidasyonu) tamamlandıktan sonra önceden belirlenmiş bir düzlem boyunca yanal olarak kesilmesi için gerekli maksimum kesme gerilmesinin bulunması şeklinde gerçekleştirilir. Mevcut kesme kutusu düzeneklerinde suyun numune içinden çıkmasına (drenaja) engel olmak imkânsız olduğundan bu deney yöntemi ile bulunan parametrelerin drenajlı olduğu kabul edilir. Bu sebepten dolayı kesme kutusunda kesme hızının numune içinde boşluk suyu basıncı oluşmasına müsaade etmeyecek bir hızda kesilmesi gerekmektedir. Dolayısı ile iri daneli zeminlerin yüksek permeabilitesi (geçirgenliği) nedeni ile kesme hızı yüksek iken, ince daneli zeminlerde düşük permeabiliteden dolayı kesme hızı oldukça yavaş olmaktadır. Literatürde kesme kutusu ile yapılan deneylerde kesme hızının tahmini için geliştirilmiş konsolidasyon hızına bağlı birtakım ampirik formülasyonlar mevcuttur. Bu durum kesme kutusu deneyine başlamadan önce numunenin konsolidasyon hızının tayinine yönelik, zaman ve işgücü kaybına yol açan, ön işlemlerin yapılmasını zorunlu hale getirmektedir. Bu çalışmanın amacı siltli numunelerin drenajlı ve drenajsız kayma direnci parametrelerinin kesme kutusu deney aleti ile ölçmeye yönelik olacaktır. Literatürde kabul gören kesme hızı yaklaşımlarının bir karşılaştırılması yapılacaktır. Anahtar kelimeler: Direkt Kesme Deneyi, kesme hızı, drenajlı şartlar, siltli zeminler
Doygun olmayan zeminlerin mekanik özellikleri
Yeraltı suyu iki farklı bölgelerden oluşur. Genel olarak pek çok yerde ve su kütlesinin yukarısında toprak yüzeyinin altında oluşmuş olan birinci bölge, tane, su ve hava-su arayüzü içerir, ayrıca doygun olmayan zemin bölgesi olarak adlandırılır. İkinci bölge de ise yeraltı su tabakasından oluşan bir bölüm mevcut olup, burada dane ve su içerir, ayrıca doygun bölge olarak adlandırılmaktadır. Doygun olmayan zeminler mekanik davranışları, doygun olan zeminlerden çok daha farklı özelliklere sahip ve karmaşıktır. Doygun olan zeminin araştırmaları doygun olmayan zeminin araştırmalarından daha fazladır. Bu çalışmada, doygun olmayan zeminlerin mekanik özellikleri incelenmiştir. Çalışma kapsamında Sakarya Üniversitesi Geoteknik Laboratuvarı'nda bulunan GCTS firması yapımı USTX-2000 marka cihaz kullanılmıstır. Söz konusu cihazçift hüçre duvara sahip, yüksek frekanslarda dinamik ve statik deneylerde yapabilmektedir. Ayrıca hem doygun hemde olmayan zeminler üzerinde deneyler yürütülebilmektedir.
Yüksek modüllü kolonların (Jet grout) zemin iyileştirmesinde kullanılması ve hesap yöntemleri
Bu çalışmada, Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Geoteknik Programında yüksek lisans tezi olarak hazırlanan bu çalışmanın konusu yüksek modüllü kolonların (Jet Grout) zemin iyileştirmesinde kullanılması ve hesap yöntemlerinin değerlendirilmesidir. Bu çalışmada, Plaxis sonlu elemanlar programı kullanılarak, zemin, yapısal elemanlar ve zemin iyiliştirme bölgesi farklı yöntemler kullanılarak modellenmiştir. Zemin iyilştirme öncesi ve sonrası oturma miktarları karşılaştırılarak sonuçlar incelenmiştir. Bu tez kapsamında temel ve zemin ortamı 5 farklı biçimde ele alınmıştır. İlkinde doğal zeminin üzerine hiçbir iyileştirme yapılmadan bina yükü konulmuş ve bu durumda oturmaların 17,15 cm gerçekleşeceği hesaplanmıştır. Diğer hesaplamalarda zeminin jet grout kolonları ile iyileştirilmesi söz konusudur. Ancak söz konusu kolonlar kullanılan yazılımda farklı biçimlerde sisteme eklenebilmektedir. İlk olarak kolonlar bir çubuk eleman olarak tasarlanmış (Model 1) ve bu durumda oturma miktarı 11,26 cm olarak bulunmuştur. Diğer modelde yukarıda bahsedilen çubuk elemanların etrafına arayüz (interface) elemanı yerleştirilmiştir (Model 2). Bu şekilde yapılan hesaplarda ise bina yükü altında oturma miktarı 11,58 cm çıkmıştır. Daha sonraki modelde ise jet grout uygulaması yapılan alan kompozit bir bölge olarak ele alınmıştır (Model 3). Güçlendirilmiş zeminin yeni parametreleri kullanılarak aynı yük altında oturma hesapları yapılmış ve bu modelde 10,77 cm' lik bir oturma oluşacağı anlaşılmıştır. Geleneksel kabuller ve klasik yöntemler yardımıyla oturma hesaplandığında ise oturmanın 11,53 cm değerinde olduğu sonuçlarına varılmıştır. Bu analizlerin sonucunda Jet Grout yöntemi ile zemini iyileştirmenin zeminlerde aşırı oturma problemine karşı olumlu katkısı tespit edilmiştir.