Theses supervised by Prof. Dr. Mustafa Laman
15 theses · Çukurova University
Çimento katkılı kumlu zeminlerin mukavemeti
ÖZYÜKSEK LİSANS TEZİÇİMENTO KATKILI KUMLU ZEMİNLERİN MUKAVEMETİGülsen TUMLUERÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİFEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜİNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALIDanışman : Prof. Dr. Mustafa LAMANYıl : 2006, Sayfa : 161Jüri : Prof. Dr. M. Arslan TEKİNSOY: Prof. Dr. Hasan ÇETİNBu çalışmada, çeşitli zemin ıslah yöntemleri teorik ve deneysel olarakaraştırılmıştır. Ayrıca, katkı malzemeleri ile stabilizasyon üzerine deneyselaraştırmalar yapılmıştır.Kum zeminlerin geoteknik özelliklerinin belli oranlarda kompoze çimento vedemir artığı olan cüruf katkıları ile değişimi araştırılmıştır. Problemli zeminlerinıslah edilerek kullanımı özellikle büyük şehirlerde ve sınırlı arazilerde maliyetaçısından önem kazanmaktadır. Ayrıca cüruf gibi atık malzemelerin geri dönüşümlüolarak kullanılması çevre ve ekonomi bakımından büyük öneme sahiptir. Buçalışmada üniform kum, cüruf, kompoze portland çimentosu kullanılmış vekompaksiyon, serbest basınç deneyleri yapılmıştır.Sonuçta; kum zeminlerin çimento kullanılarak ıslah edilebildiği gibi çimentoile aynı oranda cüruf kullanımı ile de mukavemet artışında sadece çimentokullanılarak elde edilen mukavemete yakın sonuçlar elde edileceği bulunmuştur.Ayrıca kürün de mukavemet üzerinde önemli etkisi olduğu görülmüştür.Anahtar Kelimeler: Cüruf, Çimento, Kum, Serbest Basınç Deneyi, Kompaksiyon.I
Granüler stabilize dolgu ile iyileştirilen yumuşak kil zeminlere oturan temellerin analizi
Dünyada yerleşime açılan pekçok bölgede yumuşak zemin içeren birimler bulunmaktadır. Yüzeysel temeller, yumuşak kil birimler üzerine inşaa edildiğinde düşük taşıma gücü ve büyük oturma değerleri vermektedir. Gevşek veya yumuşak zemin koşullarında yapılaşma, genelde uygun bir zemin iyileştirme tekniği kullanmadan mümkün olmamaktadır. Yumuşak kil davranışı, zayıf olan yumuşak kil zeminin yerine sıkıştırılmış granüler dolgu yerleştirilmesi ile kısmen yada tamamen geliştirilebilir. Bu çalışmada, sıkıştırılmış granüler dolguyla desteklenen dairesel yüzeysel temellerin taşıma kapasitesi ve oturma davranışının iyileştirilmesini incelemek amacıyla laboratuar ve arazi model deneyleri yapılmıştır. Laboratuar deneylerinden sonra, Sonlu Elemanlar yöntemine dayanan PLAXIS 2D bilgisayar yazılımı ile sayısal analizler yapılmıştır. Deney sonuçları sayısal analiz sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Deney ve sayısal analiz sonuçları granüler dolgunun, dairesel yüzeysel temelin taşıma kapasitesi ve oturma davranışı üzerinde önemli bir etkisi olduğunu göstermektedir.
Güçlendirilmiş kumlu şevlere oturan yüzeysel temellerin deneysel ve teorik analizi
Bu çalışmada, donatısız, geogrid donatılı ve lastik parçacıklarıyla karıştırılmış (donatısız-donatılı) kumlu şevlere oturan şerit temellerin taşıma kapasitesi ve oturma davranışı, laboratuar model deneyleri yapılarak araştırılmıştır. Model deneylerde, donatısız durumda temelin şev tepesine olan uzaklığı, şev açısı, sıkılık derecesi ve temel boyutu parametrelerinin taşıma kapasitesi davranışına etkisi incelenmiştir. Donatılı durumda ise, geogrid donatı tabakalarının yerleşim düzeni, miktarı ve boyutuyla ilgili parametrelerin taşıma kapasitesi ile oturma davranışına etkisi ve davranışın, şev açısı, sıkılık derecesi, temel boyutu ve farklı donatı tiplerinden nasıl etkilendiği araştırılmıştır. Deneysel çalışmanın son kısmında, atık lastik parçacıkları-kum karışımlı şevlere oturan şerit temellerin taşıma kapasitesi donatısız ve donatılı durumlar için model deneyler yapılarak incelenmiş ve en büyük taşıma kapasitesi değerini veren optimum karışım oranı belirlenmiştir. Çalışmada, donatısız ve donatılı kum şevlere oturan temellerin, PLAXIS bilgisayar yazılımı kullanılarak, 2 boyutlu ve düzlem-şekil değiştirme koşullarında sonlu elemanlar yöntemi ile sayısal çözümü yapılmıştır. Elde edilen deneysel ve teorik sonuçlar karşılaştırılarak temel mühendisliği uygulamalarında kullanılmak üzere tasarım parametreleri önerilmiştir.
Kohezyonsuz zeminlerdeki kazıkların yatay yük ve moment etkisi altındaki davranışlarının analizi
Bu çalışmada; kum zemin içerisinde yer alan rijit kısa kazıkların zemin yüzeyi üzerinden belli bir yükseklikte uygulanan bir yanal yük etkisindeki davranışları araştırılmıştır. Çalışmalar kapsamında; çok sayıda küçük ölçekli laboratuar model deneyi gerçekleştirilmiş, problem üç boyutlu non-lineer sonlu elemanlar yöntemi ile modellenerek analiz edilmiş ve mevcut analitik yaklaşımlar kullanılarak yanal yük taşıma kapasitesi değerleri hesaplanmıştır. Yapılan model deney çalışmaları ile yükleme hızı, kazık geometrisi ve zemin koşullarının yanal yük ve moment taşıma kapasitesi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneysel çalışmalar sırasında araştırma olanağının bulunmadığı dilatasyon açısı, zemin-kazık ara yüzey davranışı ve zemin elastisite modülü değişiminin davranış üzerindeki etkileri yapılan parametrik çalışmalar ile sayısal olarak araştırılmıştır. Mevcut analitik yaklaşımlar ile problem çözülmüş ve her bir yöntemden elde edilen yanal yük taşıma kapasitesi değerleri karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmalar, sayısal analizler ve analitik yöntemlerden elde edilen sonuçlar, relatif sıkılık derecesinin, dilatasyon açısının, zemin elastisite modülünün ve zemin-kazık ara yüzey davranışının yanal yük taşıma kapasitesini önemli derecede etkilediğini göstermektedir. Bununla birlikte; yükleme hızının, yanal yük ve moment taşıma kapasitesi üzerinde önemli bir etkiye sahip olmadığı belirlenmiştir. Mevcut analitik yöntemler kullanılarak hesaplanan yanal yük taşıma kapasitesi değerleri arasında önemli miktarda farklılıklar olduğu görülmüştür.
Temel mühendisliğinde çekme dayanımının irdelenmesi ve farklı tiplerdeki temellerin çekme dayanımının analizi
Bu çalışmada, kum zeminlere gömülü ankraj plakalarının çekme kapasitesi model deneyler yapılarak araştırılmıştır. Ankraj plakası olarak 6 farklı boyut ve geometride metal plakalar kullanılmıştır. Model deneylerde, temel boyutu, temel geometrisi, gömülme oranı ve kum sıkılığı parametrelerinin çekme kapasitesi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çalışmada ayrıca, kum zemine gömülü ankrajların, PLAXIS bilgisayar programı kullanılarak, 2 boyutlu ve düzlem-şekil değiştirme koşullarında sonlu elemanlar yöntemi ile sayısal çözümü yapılmıştır. Elde edilen deneysel ve sayısal sonuçlar karşılaştırılarak temel mühendisliğinde kullanılmak üzere tasarım parametreleri önerilmiştir.
Zeminlerdeki gerilme durumlarının deneysel ve teorik olarak incelenmesi
Bu çalışmada, model deneyler yapılarak, kumlu zeminler üzerine oturan yüzeysel temellerden dolayı zemin içinde oluşan ilave düşey gerilme değerleri incelenmiştir. Ayrıca belirlenen derinliklerdeki yatay düzlemler boyunca meydana gelen ilave düşey gerilme değerleri de araştırılmıştır. Deneylerde gerilme değerlerini ölçmek için basınç transducerleri kullanılmıştır. Çalışmada iki farklı sıkılıkta kum numuneler hazırlanmış ve değişik çap ve geometrilerde model temeller kullanılmıştır. Ayrıca model deneyler, sonlu elemanlar yöntemini kullanan PLAXIS paket programı ile modellenerek analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, mevcut teorik yöntemler ve deneysel sonuçlarla karşılaştırılarak temel mühendisliğinde kullanılmak üzere tasarım parametreleri önerilmiştir.Anahtar Kelimeler: İlave gerilme, basınç transduceri, yüzeysel temel, PLAXIS.
Tabakalı zeminlere oturan yüzeysel temellerin taşıma gücü analizi
Bu çalışmada, tabakalı zeminler üzerine oturan yüzeysel temellerin taşıma gücüne ilişkin literatürde yer alan yöntemler incelenmiş, daha sonra laboratuvarda bir seri yükleme deneyi yapılmıştır. Sonlu elemanlar yöntemi ile çözümleme yapan Plaxis 2D ve ABAQUS programları kullanılarak farklı tabakalanma durumlarında analizler gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizlerde; üst tabaka kalınlığının, farklı tabakalanma durumlarında tabakaların etkileşiminin taşıma gücü üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bununla birlikte; tabakalanma durumunda içsel sürtünme açısının değişiminin taşıma gücüne etkisi ve meydana gelen kayma yüzeyleri PLAXIS V8.2 (Brinkgreve ve Vermeer, 1998) ve ABAQUS V6.8 (Hibbitt ve ark., 2008) programları ile yapılan sonlu elemanlar analizleri sonucunda görsel olarak elde edilip yorumlanmıştır.
Yumuşak kil zemin üzerinde güçlendirilmiş stabilize dolguya oturan yüzeysel temellerin analizi
Bu çalışmada, yumuşak kil zemin üzerinde geogrid donatı ile güçlendirilmiş stabilize dolguya oturan yüzeysel temellerin taşıma gücü ve oturma davranışları, arazi ve laboratuvar ortamında küçük ölçekli yükleme deneyleri yapılarak irdelenmiştir. Deneylerde yüzeysel temel olarak 6cm, 9cm ve 12cm çaplarında dairesel ve 15.2cm×15.2cm boyutunda kare rijit model temel plakaları kullanılmıştır. Güçlendirme elemanı olarak kullanılan geogrid donatılar, kil zemin üzerine serilen stabilize dolgu tabakası içine yerleştirilmiştir. Deneylerde; stabilize dolgu tabakası kalınlığı, ilk donatı derinliği, donatılararası mesafe ve donatı tabaka sayısı gibi parametrelerin taşıma kapasitesi ve oturma üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Deneylerin ardından sonlu elemanlar yöntemine dayanan PLAXIS ve ABAQUS yazılımları kullanılarak iki ve üç boyutlu sayısal analizler yapılmış, elde edilen sonuçların deney sonuçları ile uyumu araştırılmıştır. Daha sonra temel boyutları esas alınarak ölçek etkisi analizi yapılmış ve bir takım istatistiksel bağıntılar önerilmiştir.Anahtar kelimeler: Arazi ve laboratuvar deneyleri, Kil zemin, Stabilize dolgu tabakası, Geogrid, Ölçek etkisi
Grup ankrajların çekme davranışının incelenmesi
Bu çalışmada, kum zeminlere gömülü ankraj plakalarının çekme kapasitesi model deneyler yapılarak araştırılmıştır. Deneylerde kare geometride ankraj plakaları kullanılmıştır. Model deneylerde, gömülme oranı, kum sıkılığı, ankrajlar arası mesafe ve yerleşim düzeni parametrelerinin çekme kapasitesi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çalışmada ayrıca, kum zemine gömülü ankrajların, PLAXIS 3D Foundation bilgisayar programı kullanılarak, 3 boyutlu sonlu elemanlar yöntemi ile sayısal çözümü yapılmıştır. Elde edilen deneysel ve sayısal sonuçlar karşılaştırılarak temel mühendisliğinde kullanılmak üzere tasarım parametreleri önerilmiştir. Anahtar Kelimeler: Ankraj plakaları, çekme kapasitesi, kopma faktörü, grup etkisi,
Farklı zemin ve yükleme koşullarındaki gömülü boru sistemlerinin davranışının araştırılması
Bu çalışmada, donatısız ve geogrid donatılı zemine gömülü boruların davranışı düşey basınç kuvvetleri altında laboratuar model deneyleri yapılarak araştırılmıştır. Model deneylerde, donatısız durumda borunun gömülme oranı ile temele uzaklığının taşıma kapasitesi davranışına etkisi incelenmiştir. Donatılı durumda ise, geogrid donatıların yerleşim düzeni ve sayısıyla ilgili parametrelerin taşıma kapasitesi ile oturma davranışına etkisi araştırılmıştır. Ayrıca gömülü borulu şevlerin davranışı da incelenmiştir. Deneysel çalışmanın son kısmında, boruların uplift (çekme) davranışları model deneylerle araştırılmıştır. Çalışmada, donatısız zemine oturan temellerin, PLAXIS bilgisayar yazılımı kullanılarak, 2 boyutlu ve düzlem-şekil değiştirme koşullarında sonlu elemanlar yöntemi ile sayısal çözümü yapılmıştır. Elde edilen deneysel ve teorik sonuçlar karşılaştırılarak temel mühendisliği uygulamalarında kullanılmak üzere tasarım parametreleri önerilmiştir.
Kohezyonsuz zeminlerde düşey yüklü kazıklı radye temellerin analizi
Bu çalışmada, kum zemin içerisinde yer alan kazıklı radye temellerin tasarımında dikkate alınması gereken parametreler (kazıklar arası mesafe, kazık yüzey pürüzlülüğü, düşey yükün temel merkezinden uygulanma mesafesi, tabakalı zemin durumları vb.) araştırılmıştır. Ayrıca, model deneylerde, kazıklı radye temelin şev tepesine olan uzaklığı ve şev açısı parametrelerinin taşıma gücüne etkisi araştırılmıştır. Kazıklı radye temelde, kazıklar arası mesafe arttıkça kazıkların da taşıma gücünün arttığı model deneylerden görülmüştür. Ayrıca, kazıklar arası mesafe, 4D ve daha fazla olduğu zaman kazıklı radye temel içindeki kazıkların tekil bir kazık gibi davrandığı belirlenmiştir. Model deneylerden, araştırılan diğer parametrelerin de kazıklı radye temelin taşıma gücü üzerinde etkili olduğu belirlenmiştir. Deneylerin ardından sonlu elemanlar yöntemine dayanan Plaxis 3D Foundation programı ile sayısal analizler yapılmış, elde edilen sonuçların deney sonuçları ile olan uyumu araştırılmıştır. Deneysel ve sayısal analiz sonuçlarının uyumlu olduğu belirlenmiş ve temel mühendisliği uygulamalarında kullanılmak üzere tasarım parametreleri önerilmiştir.
Yanal yüklü kazıkların farklı zemin ve yükleme koşullarında analizi
Bu çalışmada, zemin yüzeyi üzerinden belirli bir yükseklikte etkiyen yanal yük etkisi altındaki kısa kazığın, homojen ve tabakalı kum zeminler içerisinde düşey ve eğik olarak yerleştirilmesi durumunda, yanal yük taşıma kapasitesi ve pivot nokta derinliği değişimleri küçük ölçekli laboratuvar model deneyleri ile incelenmiştir. Ayrıca; deney programına bağlı kalınarak, model deney sonuçları, iki ve üç boyutlu sayısal analiz sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak, zemin sıkılığının, kısa kazığın yanal yük taşıma kapasitesine oldukça büyük bir etkisinin olduğu ayrıca, kısa kazık üzerinde meydana gelen pivot nokta derinliğinin kazığı çevreleyen zemin bölgesinin sıkılığından ve kazık yerleşim açısından etkilendiği ortaya çıkmıştır. Pivot nokta derinliğinin değişmesi, kazık boyunca pasif basınç dağılımını değiştirdiğinden, düşey ve/veya eğik kazığın yanal yük taşıma kapasitesi de bu durumdan etkilenmektedir. Deney sonuçları ile kıyaslandığında, üç boyutlu analizler çalışmayı modellemede oldukça başarılı sonuçlar vermiştir. İki boyutlu sayısal analizler sonucunda elde edilen yaklaşık yöntem ile, farklı kazık yerleşim açısı ve zemin durumuna göre, kısa kazığın yanal yük taşıma kapasitesini tahmin etmede de, yeterli uyum gözlenmiştir.
Şevlere gömülü ankraj plakalarının davranışının incelenmesi
Bu çalışmada, şevli ve şevsiz kum zeminlere gömülü ankraj plakalarının çekme kapasitesi model deneyler yapılarak araştırılmıştır. Deneylerde kare geometride ankraj plakaları kullanılmıştır. Deneylerde şev açısı 30° ve şev yüksekliği sabit tutulmuştur. Model deneylerde, gömülme oranı, kum sıkılığı ve ankrajın şev tepesine olan uzaklığının çekme kapasitesi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çalışmada ayrıca, kum zemine gömülü ankrajların, PLAXIS 3D bilgisayar programı kullanılarak, 3 boyutlu sonlu elemanlar yöntemi ile sayısal çözümü yapılmıştır. Elde edilen deney ve sayısal analiz sonuçları karşılaştırılarak yorumlanmıştır.
Yeraltı su seviyesi yüksek olan zeminlerde iksa sistemleri analizi
Bu çalışmada Adana, Mersin ve Yalova illerinde bulunan ve yapımı tamamlanmış üç örnek proje ele alınmıştır. Analizler sonlu elemanlar yöntemine dayanan PLAXIS 2D v8.6 paket programı yardımıyla yapılmıştır. Adana ilinde bulunan projede yeraltı su seviyesi sabit tutularak iksa destek elemanı olarak kullanılan ankrajların serbest boy uzunluğu, ankraj sayısı, ankraj montaj açısı ve iksa sistemi yanında bulunan yapıdan gelen sürşarj yükü üzerinde çalışılmıştır. Analizlerden elde edilen yatay deplasmanların sonuçları karşılaştırılmıştır. İkinci örnek olarak Yalova'da bulunan bir kazı sahası iksa sistemi yanında bulunan şevli arazi farklı şev açılarıyla analiz edilmiştir. Analizlerin sonucu değerlendirilmiş ve en güvenli ve elverişli şev açısı irdelenmiştir. Aynı örnekte yeraltı su seviyesi ve sürşarj yükünün değişmesi durumunda analizler yapılmıştır. Gerekli kıyaslamalar yapılmış ve önerilerde bulunulmuştur. Mersin'de bulunan üçüncü örnek projesinde farklı yeraltı su seviyesi ve farklı iksa destek elemanları ile yatay deplasmanların irdelenmesi için analizler yapılmıştır. Sonuçlar kıyaslanıp farklı durumlar için tartışmalar yapılmıştır.
Dinamik yük etkisindeki kazıkların davranışının incelenmesi
Bu çalışmada, kum zemine gömülü tekil bir kazığın dinamik yük etkisindeki davranışı sayısal olarak incelenmiştir. Bu amaçla gerçekleştirilen analizlerde, sonlu elemanlar yöntemine dayanan Plaxis 2D bilgisayar yazılımı kullanılmıştır. Ayrıca, bu programın dinamik analiz modülünün ürettiği sonuçların doğruluğunu kontrol etmek için zeminlerin bir boyutlu yer tepki analizini gerçekleştirebilen Deepsoil bilgisayar yazılımı kullanılmıştır. Her iki programdan elde edilen sonuçların oldukça uyumlu olduğu gözlenmiştir. Analizlerde, zemin sıkılığının etkisi, dinamik yükün genliğinin ve frekansının etkisi, kazık başlığının etkisi, kazık rijitliğinin ve sünekliğinin etkisi detaylı olarak incelenmiştir. Bu parametreler için Plaxis 2D programında yer alan iki farklı zemin modeli kullanılmış ve analizlerde kullanılan dinamik yük zemin tabanına etki ettirilen sinüzoidal bir yer hareketi olarak belirlenmiştir. Araştırılan her parametrenin kazık davranışında önemli bir etkisinin olduğu görülmüş ve elde edilen sayısal sonuçlar detaylı olarak sunulmuştur.