Theses supervised by Prof. Dr. Abdulazim Yıldız
14 theses · Çukurova University
Taş kolonların analiz ve tasarımı
Bu çalışmada taş kolon davranışı büyük ölçekli arazi deneyi ve laboratuvar model deneyleri yardımı ile araştırılmıştır. Arazi koşullarında ilk olarak tam ölçekli tekil kolon yükleme deneyi gerçekleştirilerek inşa edilecek grup kolonların performansı değerlendirilmiştir. Düşey yükün uzun süreli uygulanması ile oluşturulan grup test programında taş kolonların konsolidasyon süreci takip edilmiştir. Arazi ölçüm sistemlerinin kurulması ile grup kolonların düşey ve yatay deplasmanları, boşluk suyu basıncı ve toplam düşey basınç değerleri takip edilmiştir. Laboratuvar çalışmaları kapsamında çok sayıda küçük ölçekli model deney gerçekleştirilmiştir. Laboratuvar deneyleri iki seri olarak gerçekleştirilmiştir. İlk seri deneylerde birim hücre merkezinde yer alan tekil kolonun taşıma kapasitesinin değerlendirilmesi için sadece kolon yüklenirken, kolon ve zeminden oluşan kompozit malzemenin rijitlik modülününn elde edilmesi için birim hücrenin tamamı yüklenmiştir. İkinci seri deneyler büyük ölçekli odometrik bir hücre içinde gerçekleştirilmiş olup zamana bağlı düşey yöndeki deplasmanlar ölçülmüştür. Son olarak sonlu elemanlar yöntemini esas alan Plaxis bilgisayar programı ile sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda arazi ve laboratuvar çalışmaları modellenerek deneysel sonuçlar ile karşılaştırılmıştır. Sonuçlar doğrultusunda taş kolon davranışı için önem arz eden parametrelerin etkisi değerlendirilerek elde edilen sonuçlar detaylı olarak sunulmuştur.
Taş kolon tasarım parametrelerinin incelenmesi
Bu çalışmada, taş kolon uygulaması için kritik önem arz eden bazı tasarım parametrelerinin etkisi analitik ve sayısal yöntemler yardımı ile araştırılmıştır. Yapılan sayısal analizlerde, sonlu elemanlar yöntemine dayalı PLAXIS bilgisayar yazılımı kullanılmıştır. Analizlerde taş kolon çapı, boyu, içsel sürtünme açısı, rijitliği, drenajsız kayma mukavemeti ve kolonlar arası mesafe gibi parametrelerin etkisi araştırılmıştır. Ayrıca tez kapsamında, 2010-2013 tarihleri arasında arazide gerçekleştirilmiş tam ölçekli grup taş kolon yükleme deneyi de detaylı olarak incelenmiştir. Söz konusu grup taş kolonlar, TÜBİTAK projesi kapsamında arazide inşa edilmiş ve davranışı aletsel ölçüm sistemleri yardımıyla izlenmiştir. Arazide inşa edilen grup taş kolonlar literatürde önerilen analitik yöntemler ve PLAXIS bilgisayar programı yardımıyla 2 ve 3 boyutlu olarak analiz edilmiştir. Analitik yöntemler ve sayısal analiz sonuçları araziden elde edilen ölçüm sonuçları ile karşılaştırılarak grup taş kolon davranışı için önerilen analitik ve sayısal yöntemlerin doğruluğu ve güvenirliği araştırılmıştır.
Zemin iyileştirmede rijit kolon etkisinin araştırılması
Bu çalışmada taş kolon, derin karışım ve jet grout gibi zemin iyileştirme yöntemleriyle oluşturulan rijit kolonların davranışı sayısal analizler yardımıyla araştırılmıştır. Sayısal analizlerde rijit kolonlarla ilgili detaylı parametrik çalışma yapılarak, farklı tasarım parametrelerinin (derinlik iyileştirme oranı, alan yerleşim oranı ve kolon rijitliği gibi) kompozit temel sistemi üzerindeki etkisi incelenmiştir. Sayısal analizlerde, sonlu elemanlar yöntemine dayalı PLAXIS bilgisayar yazılımı kullanılmıştır. Ayrıca tez kapsamında, literatürde yer alan derin karışım kolon yöntemi ile iyileştirilmiş bir arazi uygulamasının üç boyutlu sayısal analizleri gerçekleştirilmiş ve analiz sonuçları ile arazi ölçümleri karşılaştırılarak sayısal analizlerin doğruluğu gösterilmiştir. Aynı geometrik model ve zemin parametreleri kullanılarak farklı rijitliklere sahip taş kolon, derin karışım ve jet grout kolonları üç boyutlu olarak modellenmiştir. Bu analizlerde farklı rijitliğe sahip kolonların kompozit temel sistem davranışına olan etkisi araştırılmıştır. Bu araştırma sonuçlarından, doğru ve güvenilir analizler yapıldığı takdirde uygulamada daha ekonomik, daha hızlı ve kolay yöntemler ile proje kriterlerinin sağlanabileceği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Rijit kolon, Yüzen rijit kolon, Derin karışım kolon, Taş kolon, Jet grout kolon.
Şev stabilitesi ve şev hareketlerine karşı alınacak önlemler
Bir şevin bütünsel stabilitesini; şevin yüksekliği, eğim açısı, şev üzerinde bulunan yükün değeri ve konumu, zemin davranışı ve özellikleri, kaymayı önleyici yapının varlığı etkilemektedir. Bu çalışmada, bir şev modeli üzerinde bu etkileri incelemek için parametrik çalışma kapsamında bir dizi analiz gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçlarında şev güvenliği değeri her durum için ayrı ayrı karşılaştırılmalı olarak incelenmiş ve sonuçlar grafiklerle sunulmuştur. Çalışmanın devamında vaka incelemesine yer verilmiştir. Üzerinde yol inşaatı bulunan ve kayma potansiyeli yüksek olan şev ele alınmıştır. Arazi ve laboratuvar çalışmalarından elde edilen verilerle Plaxis ve Slide programları kullanılarak arazi mevcut durumu simüle edilmiştir. Analiz sonuçlarının arazinin mevcut durumunu yansıttığı görülmüştür. Şev hareketini önlemeye yönelik örnek uygulama ve yapılabilecek diğer çalışmalara değinilmiştir.
Çok katlı yapı temellerinin farklı bilgisayar programları ile analiz ve tasarımı
Binaların temel tasarımında genellikle üst yapı için geliştirilmiş yazılımlar (Sta4-Cad, İde-Cad vb.) kullanılmaktadır. Bu programlarda zeminin elastik olduğu ve birbirinden bağımsız sonsuz sayıda yaylardan oluştuğu kabul edilmektedir. Programa zemin davranışı için sadece zemin emniyet gerilmesi ve yatak katsayısı girilmek suretiyle temel tasarımı yapılmaktadır. Oysaki zemin davranışı elasto-plastik olup basit bir yay davranışından çok daha karmaşıktır. Bu çalışmada, çok katlı bir binanın temel analiz ve tasarımı Sta4-Cad ve Plaxis 3D yazılımları kullanılarak deprem etkisi göz ardı edilerek yapılmıştır. Plaxis 3D, geoteknik mühendisliği problemlerinin analizi için geliştirilmiş sonlu elemanlar yöntemine dayalı bir yazılımdır. Her iki program ile yapılan analiz sonuçları karşılaştırılarak temel tasarımında üst yapıların analizi için geliştirilmiş programların ne derece güvenilir sonuçlar verdiği araştırılmıştır. Ayrıca, tez kapsamında 2019 yılında yürürlüğe giren Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği ile 2007 Deprem Yönetmeliği karşılaştırılarak temel mühendisliği açısından ne gibi farklılar getirildiği de irdelenmiştir.
Kum zemine gömülü tekil kazık ve kazık gruplarının çekme yükü etkisindeki davranışlarının incelenmesi
Bu çalışmada, kum zemine gömülü tekil kazık ve kazık gruplarının çekme yükü etkisindeki davranışları deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneylerde; kazık yüzeyi, kazık gömülme oranı (L/D) ve zemin sıkılığı (Dr) gibi parametrelerin çekme kapasitesi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. İki farklı kazık yüzeyi (pürüzlü ve pürüzsüz) ve zemin sıkılığı (%30 ve %80) için kazıklar arası mesafe oranının (S/D) etkisi incelenmiş ve en büyük çekme yükü değerini veren optimum mesafe oranı belirlenmiştir. Ayrıca kazık grubundaki her bir kazığa yük hücresi bağlanarak kazık yerleşiminin çekme kapasitesini ne oranda değiştirdiğinin tespiti amaçlanmıştır. Çalışmada, sıkı kum zemine gömülü kazıkların, PLAXIS 3D bilgisayar programı kullanılarak, üç boyutlu sonlu elemanlar yöntemi ile sayısal çözümü yapılmıştır. Deneysel ve sayısal çalışmalardan elde edilen sonuçların uyumlu olduğu görülmüş ve çalışmanın sonucunda, araştırılan parametrelerin kazıkların çekme yükü üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu belirlenmiştir.
Grup taş kolonların eşleme yöntemleri ile 2 boyutlu sayısal analizi
Taş kolonların 3 boyutlu sayısal analizlerinde arazide inşa edilen tüm taş kolonları tek tek modellemek zor ve zahmetlidir. Bu nedenle uygulanması daha kolay olan ve taş kolonların grup davranışını yansıtabilen 2 boyutlu eşleme yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında, taş kolonların iki boyutlu koşullarda analiz edilebilmesi için geliştirilmiş eşleme yöntemleri araştırılmıştır. Bu yöntemlerin uygulanabilirliği ve güvenilirliğinin gösterilmesi için farklı taş kolon problemlerinin sayısal analizlerinde uygulanarak 3 boyutlu sayısal analizler ve arazi ölçüm sonuçları ile karşılaştırması yapılmıştır. Bu araştırma sonucunda bu eşleme yöntemlerinin proje mühendislerine önemli kolaylıklar ve avantajlar sağladığı görülmüştür.
Atık kemik tozu ile zemin iyileştirme
Bu tez çalışmasında atık kemikler, kemik tozu formuna getirilmiş ve elde edilen malzemenin zemin stabilitesine etkisi araştırılmıştır. Katkı malzemesinin etkinliği, Çukurova bölgesinde Çakıt nehrinden alınan nehir kumu numuneleri üzerinde değerlendirilmiştir. İlk aşamalarda zemin numunesinin özelliklerini tanımlamak için çalışmalar yapılmıştır. Sonrasında ise %3, 6, 9 ve 12 oranlarında kemik tozu katkısı ile deneylere devam edilmiştir. Sadece nehir kumu ve farklı oranlarda katkı içeriğine sahip nehir kumu numuneleri için standart proktor deneyleri gerçekleştirilmiş ve optimum su içerikleri elde edilmiştir. Yapılan kesme kutusu ve CBR deneylerinde de bu değerler kullanılmıştır. Ayrıca katkı malzemelerinin numunelere eklenme yöntemi konusunda karşılaştırma niteliğinde bir çalışma yapılmış ve değerleri sunulmuştur. Sonuç olarak kemik tozu katkısının numuneler üzerinde hem kayma mukavemeti hem de CBR değerlerine bakıldığında olumlu bir etkisi olduğu görülmektedir. Ayrıca kemik tozu, kimyasal yapısından kaynaklı olarak puzolanik özellik gösterecektir. Bunun neticesinde zaman içerisinde taşıma kapasitesinin daha da artacağı tahmin edilmektedir.
Donatılı kum zeminlere oturan model temellerin tekrarlı yükler altındaki davranışı
Bu çalışmada, geogrid donatı kullanılarak iyileştirilen kum zeminlere oturan küçük ölçekli model temellerin tekrarlı yükler altındaki davranışı deneysel ve sayısal analizler yardımıyla incelenmiştir. Model temel olarak daire, kare ve dikdörtgen şeklindeki temeller tercih edilmiştir. Tekrarlı yükleme deneylerinde, donatı tabaka sayısı 1'den 4'e kadar değiştirilerek taşıma kapasitesine etkisi incelenmiştir. Ayrıca, laboratuvar deney düzeneği, sonlu elemanlar yöntemine dayalı PLAXIS 2D bilgisayar yazılımı ile modellenmiş, donatılı zeminlere oturan dairesel temellerin tekrarlı yükler altındaki davranışı analiz edilmiştir. Deneysel ve sayısal analiz sonuçları karşılaştırılarak aralarındaki uyum araştırılmıştır. Deneysel ve sayısal analiz sonuçları esas alındığında tekrarlı yüklemelere maruz yapılarda taşıma kapasitesi ve oturma davranışı temel zemininde geogrid donatılar kullanılarak iyileştirilebileceği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Farklı Model Temeller, Geogridle Güçlendirme, Tekrarlı Yükleme Büyük Ölçekli Test ve Sonlu Elemanlar Yöntemi
Kum zemine gömülü helisel kazıklarda örselenme etkisinin sayısal olarak incelenmesi
Bu tez çalışmasında, sıkı kum zemin içerisinde inşa edilen helisel kazıkların davranışı sayısal ve analitik yöntemler kullanılarak incelenmiştir. Bu araştırmada büyük ölçekli arazi deney sonuçları ile sayısal ve analitik çalışmaların sonuçları kıyaslanarak doğruluğu gösterilmiştir. Bu araştırmalar sırasında helis plakası sayısı (N), helis plakalarının yeri (G), helis plakası çapı (D), helis plakaları aralığı (S/D), kazık gömülme oranı (H/D) özellikleri incelenmiştir. Sayısal analizlerde örselenme ve sürtünme etkileri dikkate alınmıştır. Sayısal analizler ve analitik hesaplarda çekme ve basınç etkisine maruz kalan helisel kazıkların, taşıma gücünü etkileyen faktörler irdelenmiş ve tasarıma yönelik optimum değerler önerilmiştir. Plaxis 2D ile yapılan sayısal analizlerin sonucunda; araştırılan bu parametrelerin helisel kazıkların dayanımını büyük oranda etkilediği saptanmıştır. Analiz sonuçları, helisel kazıkların tasarımında örselenme ve sürtünme etkilerinin dikkate alınmasının gerekli olduğunu göstermiştir.
Two dimensional numerical analysis of PVDs under an embankment with different matching methods
Because of the significant amount of vertical drains beneath a real embankment in soft soil, it is must be examined in three dimensions (3D). Nevertheless, 3D modeling is extremely difficult, taking time, as well as requires an efficient machine. As a result, axisymmetric vertical drains require being transformed to identical plane-strain settings before being evaluated in 2D. Various matching methods using the unit cell concept were established throught the published work, and these methods are implemented by modifying the drainage spacing and/or permeability of the soil in accordance with the fundamental requirements. The present study examines the performance and accuracy of different matching methods to use in the numerical assessment of large-scale consolidometer along with two different case study full embankments. The computational study was performed using the numerical program PLAXIS 2D. The settlement and Excess Pore Pressure (EPP) findings have been compared to the experimental and field measurement. The numerical analysis findings show that the matching approaches give extraordinarily well with field measurement when the smear zone is included. This is evident that these approaches provide both valuable answers and advantages to geotechnical researchers and engineers.
Sekonder konsolidasyonlara etki eden faktörlerin incelenmesi
Zemin mekaniğinde geleneksel olarak sekonder konsolidasyonların, birincil konsolidasyonlara ithafen çok küçük kaldığı ve bu sebeple ihmal edilebileceği varsayılır. Ancak yapılan birçok çalışma sekonder konsolidasyonların zemin davranışı üzerinde büyük etkilere sebep olduğunu ve ihmal edilmesi durumunda ciddi sonuçlarla karşılaşılabilineceği göstermektedir. Bu çalışmada sekonder konsolidasyonlara etki ettiği söylenen bazı faktörler üzerine deneysel bir araştırma yapılmıştır. Deneysel araştırma boşluk suyu basıncı ölçebilen modifiye bir konsolidasyon deneyi ile gerçekleştirilmiştir. Deneyler ince daneli inorganik zemin malzemesi ve bu malzemenin %15'ine karşılık gelecek şekilde organik madde eklenerek gerçekleştirilmiş böylece organik maddenin etkisi gözlemlenmiştir. Ön konsolidasyon basıncı, numune boyu, yükleme tipi, her bir yükleme arasındaki yükleme yüzdesi gibi parametreler üzerinde yapılan deneyler boyunca sekonder konsolidasyonlara en büyük ve en önemli etkinin organik maddeden kaynaklandığı görülmüştür. Organik zeminlerde etkili olduğu görülen sekonder konsolidasyonların organik zemin üzerine inşa edilmiş bir dolgu vasıtasıyla sayısal olarak da dikkate alınmıştır. Elde edilen sonuçlara göre organik zemin üzerine inşa edilen dolgularda sekonder konsolidasyonları dikkate alan zemin modellerinin kullanımı neredeyse zorunludur.
Zemin iyileştirmede rijit kolon etkisinin araştırılması
Bu çalışmada, taş kolon, jet grout ve deep mixing gibi zemin iyileştirme yöntemleriyle oluşturulan rijit kolonların davranışları, laboratuvar model deneyleri ve sayısal analizler yardımıyla incelenmiştir. Laboratuvar çalışmaları kapsamında, çok sayıda küçük ölçekli model deney gerçekleştirilmiştir. Laboratuvar deneyleri üç seri olarak yapılmıştır. Tüm deneylerde aynı ön konsolidasyon basıncı altında konsolide edilmiş zemin örneği kullanılırken, tank boyutları ve rijit kolon boyutları değiştirilmiştir. Her üç seride de birim hücre merkezinde yer alan rijit kolon; taş kolon, jet grout ve deep mixing olarak üç farklı zemin iyileştirme yöntemi kullanılarak inşa edilmiştir. Model deneylerde inşa edilen rijit kolonların taşıma kapasitelerinin değerlendirilebilmesi için yükleme deneyleri yapılmıştır. İkinci aşama olarak rijit kolonların sayısal analizleri gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizler, sonlu elemanlar yöntemine dayanan PLAXIS 2D yazılımı kullanılarak yapılmıştır. Aynı geometrik model ve zemin parametreleri kullanılarak, farklı rijitliklere sahip taş kolon, jet grout ve deep mixing kolonları modellenmiştir. Sonuç olarak laboratuvar model deneyleri ile sayısal analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Sonuçlar doğrultusunda taş kolon, jet grout kolon ve deep mixing kolon davranışları için önem arz eden parametrelerin etkisi değerlendirilerek elde edilen sonuçlar detaylı olarak sunulmuştur.
Kazıklı temellerde uplift (çekme) dayanımının deneysel ve nümerik olarak analizi
Temel mühendisliği alanında son yıllarda teknolojideki yeni gelişmelere paralel olarak inşaat yapım tekniklerinde önemli mesafeler kat edilmiş olup, bu gelişmeler ile birlikte bazı yapı temellerinin farklı açıdan değerlendirilmesi ihtiyacı ortaya çıkmaktadır. Bu durum özellikle yüksek gerilim hatları, radyo ve televizyon kuleleri, rüzgâr enerji türbinleri, GSM operatörleri baz istasyonları, uzun fabrika bacaları, deniz platformları, viyadük geçişleri ve boru hatları gibi özel yapıları yakından ilgilendirmektedir. Bu çalışmada, söz konusu yapı temellerinde de oluşan çekme kuvvetlerinin belirlenmesine yönelik olarak önceden ortaya konulmuş teoriler ve son yıllarda yapılan deneysel çalışmalarda göz önünde bulundurularak, farklı durumların belirlenmesi için laboratuvarda model deney düzeneği oluşturulmuştur. Deney düzeneği için şaft çapı 25 mm ve çan başı 75mm olan model kazık ile kumun sıkılığı, gömülme oranı ve çan başı dikkate alınarak çalışmalar yapılmış ve sonuçlandırılmıştır. Çalışmalarda, gevşek ve sıkı kum zemine gömülü çan başlı tekil kazıkların hem laboratuvar hem de PLAXIS 3D bilgisayar programı kullanılarak donatılı ve donatısız olarak üç boyutlu sonlu elemanlar yöntemi ile nümerik çözümü yapılmıştır. Deneysel ve nümerik çalışmalardan elde edilen sonuçların uyumlu olduğu görülmüştür. Çalışma sonunda çan başlı kazıkların düz kazıklara kıyasla, gömülme oranı arttıkça çekme kapasitesinin arttığı belirlenmiştir. Düz kazığa göre, çan başlı kazığın geometrik formunun zeminle etkileşimini optimize ederek yük transferini etkin biçimde artırdığı ortaya çıkmıştır. Ayrıca, geogrid donatı yerleşiminin kazık çekme kapasitesini önemli mertebede etkilediği belirlenmiştir. Donatı mesafesinin çan başından olan optimum uzaklığı 0.250 olarak önerilmiştir.