Theses supervised by Prof. Dr. Ahmet Tuncan
10 theses · Anadolu University, Eskişehir Technical Üniversity, Bilecik Şeyh Edebali Üniversity
Kazıklı temellerin analitik yöntemlerle statik ve betonarme çözümleri
Kazıklı temeller, elverişsiz zemin koşulları altında üst yapı yükünün zemine güvenli bir şekilde iletilmesini sağlamak amacı ile günümüzde oldukça fazla kullanım alanına sahiptir. Yatay ve düşey yükler altında kazıklı temellerin davranışlarının tespiti için bir çok yöntem geliştirilmiştir. Kazıklı temellerin dizaynı; bu çözüm yöntemlerindeki kabullere, mühendislik muhakemesindeki doğru yaklaşımlara ve karmaşık hesapların rahatlıkla yapılmasını sağlayan bilgisayar programı sonuçlarına bağlı olarak yapılmaktadır. Bu çalışmada, literatür kısmında yatay ve düşey yüklü kazık ve kazık gruplarının davranışları incelenmiştir. Çalışmanın uygulama kısmında SAP 2000 Yapı Analiz programı kullanılarak tek kazık çözümleri yapılmıştır. Son kısımda ise çözülen örneklerin neticesinde ulaşılan sonuçlar irdelenerek verilmiştir. Anahtar Kelimeler: Düşey ve Yatay Yüklü Tek ve Grup Kazıklar, Yatak Katsayısı, Kazıklı Temellerin Tasarım Esasları
Suya doygun kil zeminlere inşa edilen istinat duvarlarının dinamik yükler altında davranışı
Bu çalışmada farklı kohezyon değerlerine sahip suya doygun kil zeminlere inşa edilmesi düşünülen farklı boyutlardaki istinat duvarlarının statik ve dinamik yükler altındaki davranışları belirlenmiştir. Statik ve dinamik yük analizleri Plaxis 2D paket programı kullanılarak yapılmıştır. İstinat duvarları; ağırlıklı ve konsol olmak üzere 2 farklı türde ve yükseklikleri 5 m, 10 m ve 15 m olmak üzere 3 farklı yükseklikte tasarlanmıştır. Duvarlara etki edecek olan aktif basınç değeri Rankine Aktif Basınç Teorisi ile bulunmuştur. İstinat duvarlarının devrilmeye karşı, kaymaya karşı ve taşımaya karşı güvenlik sayıları sırasıyla 2.0, 1.5 ve 3.0 olarak alınmıştır. Statik yükler altında dengede olan istinat duvarlarının dinamik yükler altında nasıl davrandığını anlamak için 3 farklı büyüklüğe sahip olan Van, Türkiye, Petrolia-California, ABD ve Volcano-Hawai, ABD depremleri kullanılmıştır. Deprem kayıtları "United States Geological Survey" (USGS) sitesinden alınmıştır. Bu kayıtlar Plaxis 2D paket programında kullanılması için "strong motion CD" (.smc) uzantısına sahiptirler. Analiz sonucunda, 7.0 büyüklüğüne kadar deprem olma riski olan bölgelerde, 5.0 m ve 10 m yüksekliğinde ağırlıklı ve konsol istinat duvarların güvenli bir şekilde yapılması uygun olup 15.0 m yüksekliğinde her iki istinat duvarının yapılmasının uygun olmadığı belirlenmiştir.
Suya doygun kil ve gevşek kum zeminlerde oluşturulan kazıklı temellere etki eden dinamik yüklerin statik yükler cinsinden uygulanabilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada, suya doygun kil ve gevşek kum zeminlerde inşa edilen yüzen kazık gruplarına etki eden dinamik yüklerin statik yükler cinsinden uygulanabilirliği incelenmiştir. Tez çalışmasında, Plaxis ve SAP2000 programlarının dinamik modülü yardımı ile dinamik etki altında kazık grubu deformasyonları belirlenmiş, bu deformasyonlardan geri hesap yapmak sureti ile kazık grubuna aynı deformasyonları yaptıracak eşdeğer statik yükler bulunmuştur. Sonuç olarak, dinamik etkilerin de hesaba katıldığı programların kullanılamadığı durumlarda, üst yapıdan gelecek yüklere göre bu tip zeminlerde kazık temel tasarımı için dinamik kuvvetler statik yük cinsinden uygulanabilirliği belirlenmiştir. Buna göre, suya doygun kil zeminde yapılan kazıklarında 6,0 büyüklüğündeki depremler de dahil olmak üzere sistem üzerine gelen toplam statik zemin şartlarına göre %135 arttırılarak kullanılırsa bu büyüklükte deprem etkisi de göz önüne alınmış olur. Aletsel büyüklüğü 6,0'dan büyük ve 7.0'ye kadar olan depremler de ise %155 arttırılarak deprem etkisi göz önüne alınabilir. Gevşek kum zeminlerde ise zeminin deprem etkisiyle stabilitesinin kaybolması neticesinde daha büyük deformasyon oranları ortaya çıkmıştır. Bu tip zeminlerde 6,0 büyüklüğünün üzerindeki depremlerde sistem üzerine gelen toplam statik %245 arttırılarak deprem etkisi göz önüne alınabilir.
Re-use of waste materials to improve mechanical properties of soft soil
This thesis focused on the reuse of waste materials for geotechnical and geo-environmental purposes and the strength development of cement treated soft soils such as peat and clayey soil was studied. The effects of different parameters, such as recycled material content, curing time, curing temperature and the ratio of water to blastfurnace slag cement were investigated. The unconfined compression strength (UCS) and free-free resonance frequency tests were performed to understand the mechanical properties of cemented soil. It was found that a more performant mechanical behaviour of peat and clayey samples was found by adding recycled materials (RM) to the peat and clayey soil. RM composed out of sand, stones, crushed bricks and concrete. Moreover, curing time increases the specimens' ages for all four curing times (28,60, 90 and 120 days) and also increases the UCS of the specimens. The increment on strength was significant from 28 days to 120 days. On the other hand, significant lower results evaluated on clayey soil compared to peat for water/blastfurnace slag cement ratio of 0.9. This might be related to the fact that these clayey mixtures are very difficult to compact. It can be concluded that recycled material showed a good performance in long-term strength development and seemed to be a good material to be concerned in future. Keywords: Recycled Materials, Blastfurnace Slag Cement, Unconfined Compressive Strength, Small-Strain Stiffness
Zemin iyileştirme metotlarının problemli zeminlerde inşa edilen tünellerde uygulanması
Bu çalışma kapsamında, zemin-yapı etkileşimini gerçeğe en yakın şekilde temsil edebilmek amacıyla, olumsuz koşullar dikkate alınarak farklı jeolojik özelliklere sahip üç adet zemin profili belirlenmiştir. NATM yöntemiyle açılan at nalı kesitli bir tünelin kazısı, belirlenen gevşek kum-silt ve yumuşak kil zemin profillerinde Plaxis 2D yazılımı kullanılarak modellenmiş ve analiz edilmiştir. Zemin iyileştirme yöntemi olarak, alansal jet grout ve ardından uygulanan ankraj sistemleri değerlendirilmiştir. Jet grout uygulaması, özellikle alt yarıda düşey deformasyonları azaltmıştır. Ancak, jet grout sonrasında uygulanan ankraj sisteminin, statik analizler kapsamında düşey deformasyonlara anlamlı bir katkı sağlamadığı ve yapısal verimliliği olumsuz etkileyebileceği belirlenmiştir. Dinamik analizlerde ise, Mw 6,93 büyüklüğündeki Loma Prieta depremi etkisi altında herhangi bir göçme meydana gelmemiştir. Bu nedenle, daha düşük büyüklükteki depremler için ek analiz yapılmasına gerek duyulmamıştır.
Karayolu projelerinde inşa edilen istinat duvarların ve donatılı zemin yapıların incelenmesi
Bu çalışmada, karayollarında kullanılan konsol istinat duvarı ve donatılı zemin istinat duvarları gerçek proje verilerine göre incelenmiştir. Konsol istinat duvar tasarım sürecinde, duvar arkasındaki dolgunun içsel sürtünme açısı (Ø), duvar arkasındaki zeminin içsel sürtünme açısı (Ø) ve kohezyon değeri (c), tabii zemin eğimi (α), duvar yüksekliği (H), sürşarj yükü (q) ve yeraltı su seviyesi değişimleri göz önüne alınmıştır. Gerçek sınırları temsil etmek için istinat duvar yükseklikleri birer metre arayla 4 m'den 19 m'ye kadar değişirken, duvar arkası tabii zemin eğimi 0o ve 18o alınmıştır. Çeşitli don derinlikleri (0,5 m, 1,0 m, 1,5 m) kabulünün yanı sıra yüksüz duruma ek olarak 5 kN/m2'den 20 kN/m2'ye kadar sürşarj yükü uygulanmış. Konsol istinat duvarının statik analizleri Rankine aktif ve pasif teorileri kullanılarak yapılmıştır. İstinat duvarlarının devrilmeye karşı, kaymaya karşı ve taşımaya karşı limit güvenlik katsayıları sırasıyla 2,0, 1,5 ve 3,0 alınmıştır. Tahkiklere göre sürşarj yükü, duvar arkası tabii zemin eğimi, duvar yüksekliği ve yeraltı su seviyesinin artmasıyla devrilme, kayma ve taşıma kapasitesine karşı güvenlik katsayılarının azaldığı belirlenmiştir. Don derinliğinin artışı taşıma kapasitesi ve kaymaya karşı güvenlik katsayıları üzerinde olumlu bir etki oluştururken, devrilmeye karşı herhangi bir etkisi olmamıştır. Donatılı zemin istinat duvarlarında çelik şerit donatılar ve yukarıda belirtilen gerçek proje parametreleri kullanılmıştır. Benzer şekilde, 1 m'den 19 m'ye kadar birer metre aralıklarla değişen duvar yükseklikleri ile 0,25, 0,50, 0,75 ve 1,00 metre çelik şeritler arası yatay uzaklık alınmıştır. Yapılan analizler sonucunda, çelik şerit servis ömrünün artması şerit kalınlığını artırırken, şerit uzunluğuna etki etmediği belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Konsol İstinat Duvarı, Donatılı Zemin Duvar, Duvar Yüksekliği, Sürşarj Yükü, Don Derinliği, Yeraltı Su Seviyesi.
Suya doygun kil zeminlerdeki kazıklara etki eden dinamik yüklerin statik yükler cinsinden uygulanabilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada, Suya doygun kil zeminde inşa edilen yüzen kazık gruplarına etki eden dinamik yüklerin statik yükler cinsinden uygulanabilirliği incelenmiştir. Tez çalışmasında, Plaxis paket programı dinamik modülü yardımı ile dinamik etki altında kazık grubu deformasyonları belirlenmiş, bu deformasyonlardan geri hesap yapmak sureti ile kazık grubuna aynı deformasyonları yaptıracak eşdeğer statik yükler bulunmuştur.Sonuç olarak, dinamik etkilerin de hesaba katıldığı programların kullanılamadığı durumlarda, üst yapıdan gelecek yüklere göre kil zeminlerde kazık temel tasarımı için dinamik kuvvetler statik yük cinsinden uygulanabilirliği belirlenmiştir. Örneğin zemin mukavemeti cu=0,1 kg/cm2 olan zeminde 6,0 büyüklüğüne kadar olan depremler için kazık temele etkiyen statik düşey yük %120 arttırılarak kullanılabilir. Aynı şekilde zemin mukavemeti cu=0,8 kg/cm2 olan zeminde aletsel büyüklüğü 6,0 ve 8,0 arasında değişen depremler için kazık temele etkiyen düşey statik yük %280 arttırılarak dinamik etki statik yük cinsinden göz önüne alınmış olur.
Soğukta şekil verilmiş ince cidarlı çelik malzemeden üretilen tüp kesitli(CFST) yapı elemanlarının eksenel basınç altındaki davranışı(deneysel ve analitik)
Yapı elemanlarında yükler ve yükleme durumlarına göre farklı bölgelerde çekme ve basınç gerilmeleri oluşmaktadır. 1850'li yıllardan itibaren bu iki gerilmeyi de aynı kesitte karşılayabilecek en uygun malzemenin kompozit bir yapıya sahip olan donatılı beton olduğu görülmüştür. Fakat son yıllarda beton dolu çelik tüp (Concrete Filled Steel Tube - CFST) elemanlar üzerinde gerçekleştirilen çalışmalar yapı mühendisliği açısından önem kazanmıştır. Bu sistem normal bir yapı imalatı sırasında kalıp sistemi sökülmeden yapının hızlı bir şekilde imalatını sağlamaktadır. Çelik eleman betonu sararak etriye mantığı ile yanal genişlemesini engelleyecektir. Çelik tüp kalıp olarak kullanıldığı gibi hem boyuna hem de enine donatı görevi görecektir. İç kısımdaki beton çekirdek ise eksenel kuvvete karşı koymakla birlikte çeliğin içeri doğru burkulmasını engellemektedir.Bu çalışmada; öncelikle malzeme özelliklerinin belirlenebilmesi maksadı ile beton basınç, elastisite modülü, çelik çekme ve sürtünme deneyleri yapılmıştır. 64 adet beton dolu çelik tüp numunesi üzerinde eksenel basınç deneyleri gerçekleştirilmiştir. Numunelerdeki genişlik/kalınlık (b/t) oranı, beton basınç dayanımı ve kesit geometrik şekli değişkenlerinin; eksenel taşıma kapasitesi, maksimum yük, birim kısalma, süneklik ve burkulma üzerine etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda b/t oranları 18.75, 30.00, 50.00, 100.00; beton basınç dayanımları 10, 20, 30 MPa ve kesitler dairesel, düzgün altıgen, dikdörtgen ile kare seçilmiştir.Numunelerin sonlu elemanlar programı (ABAQUS) ile analitik olarak modellenmesi yapılarak sonuçlar karşılaştırılmıştır. Sonuçların; yapı sektörüne çelik ve betonun birlikte kompozit olarak kullanımına ilişkin yenilikçi bir bakış açısı sağlayarak tasarım aşamasında hem ekonomik açıdan hem de mühendislik muhakemesi bakımından avantajlı bir çözüm olanağı sunması beklenmektedir.
Kazıklı temellere etki eden dinamik yüklerin statik yükler cinsinden uygulanabilirliğinin araştırılması
Bu çalışmada, sıvılaşan zeminde inşa edilen yüzen kazık gruplarına etki eden dinamik yüklerin statik yükler cinsinden uygulanabilirliği incelenmiştir. Tez çalışmasında, Plaxis paket programı dinamik modülü yardımı ile dinamik etki altında kazık grubu deformasyonları belirlenmiş, bu deformasyonlardan geri hesap yapmak sureti ile kazık grubuna aynı deformasyonları yaptıracak eşdeğer statik yükler bulunmuştur.Sonuç olarak, dinamik etkilerin de hesaba katıldığı programların kullanılamadığı durumlarda, üst yapıdan gelecek yüklere göre sıvılaşan zeminlerde kazık temel tasarımı için dinamik kuvvetler statik yük cinsinden uygulanabilirliği belirlenmiştir. 6,0 şiddetine kadar olan depremler için kazık temele etkiyen statik düşey yük %100 arttırılarak; şiddeti 6,0~8,0 arasında değişen depremler için kazık temele etkiyen düşey statik yük %200 arttırılarak dinamik etki statik yük cinsinden göz önüne alınmış olur.Anahtar Kelimeler: Kazık Temeller, Sürtünme Kazıkları, Deprem, Sıvılaşma, Plaxis
Polipropilen fiber katkılı yoğun bitümlü karışımların tekrarlı sünme deneyindeki reolojik davranışlarının incelenmesi
Son yıllarda ülkemizde ve dünyada trafik hacimlerinde belirgin artışlar görülmektedir. Bu sebepten dolayı başta Amerika ve Kanada olmak üzere Avrupa ülkelerinde bu artan trafik hacimlerini karşılayabilmek için daha kaliteli ve dayanıklı olan beton yol yapımı hızlanmıştır. Ancak asfalt yollardan vazgeçilememesinden dolayı, bitümlü sıcak karışımların daha dayanıklı olabilmeleri için çalışmalar yapılmaya başlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, polipropilen, kauçuk, lastik gibi kimyasal katkılarla bitümlü sıcak karışımların iyileştirilmesi işlemleri yapılmaya başlanmıştır. Bu çalışmada, ilk olarak katkısız ve polipropilen katkılı olarak hazırlanan çeşitli numuneler üzerinde Marshall stabilite ve akma deneyi yapılmıştır. Yapılan bu deney ile katkısız karışımlar için optimum bitüm muhtevası, polipropilen katkılı numuneler için hem optimum polipropilen tipi ve katkı oranı ile optimum bitüm muhtevası belirlenmiştir. İkinci olarak, belirlenen optimum değerlerde hazırlanan katkısız ve polipropilen katkılı karışımlar üzerinde tekrarlı sünme deneyi uygulanmıştır. Marshall stabilite deneyinin sonucunda katkısız hazırlanan karışımlar için optimum bitüm muhtevası %5 olarak bulunmuştur. Çeşitli polipropilen tipi ve katkı oranlarında hazırlanan karışımlar için ise optimum polipropilen tipi M-03 ile katkı oranı %o3 ve optimum bitüm muhtevası %5 olarak belirlenmiştir. Marshall deneyleri sonucunda yapılan polipropilen katkısının numunelerin stabilitesinde %12 ile %40 oranında artışlar sağladığı görülmüştür. Yapılan sünme deneylerinden elde edilen veriler sonucunda polipropilen katkısının numunelerin ömürlerini önemli ölçüde artırdığı görülmüştür. Ayrıca uygulanan yük ile yükleme ve bekleme sürelerinin de numunelerin ömürleri üzerinde önemli etkileri olduğu gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Bitüm, Tekrarlı Sünme Deneyi, Polipropilen Fiber, Modifiye Bitüm, Marshall Deneyi