İki yönlü statik yükleme deneyi ve nümerik analizlerle kazık davranışının incelenmesi

Geoteknik Mühendisliği'nde üst yapıdan gelen yüksek mertebelerdeki yüklerin taşınması için yüzeysel temellerin yeterli olmadığı durumlarda derin temel sistemleri ve bu sistemlerden en yaygın olarak da kazıklı temeller kullanılmaktadır. Üst yapı yüklerinin fazla olması nedeniyle, kazıklı temel olarak tasarlanan sistemin izin verilen oturma sınırlarını aşması veya bu sistemin ekonomik olmadığı durumlarda baret temel sistemi tercih edilmektedir. Baret temeller dikdörtgen şeklinde olup, eşdeğer çaptaki kazıklara göre daha fazla taşıma kapasitesine sahiptir. Bir sahada imal edilecek fore kazık ve baretin çalışma şekli ve taşıma kapasitesi proje sahasında gerçekleştirilen zemin araştırmaları ve laboratuvar çalışmaları sonrasında elde edilen veriler ile belirlenebilmektedir. Kazıkların taşıma kapasitesinin belirlenmesi için çeşitli yöntemler mevcuttur. Bunlar, zeminin mühendislik özellikleri dikkate alınarak statik kazık formülleri ile yapılan kapasite hesapları, sahada uygulanan kazık yükleme deneyleri ve sonlu elemanlar yöntemiyle gerçekleştirilen nümerik analizlerdir. Statik hesaplamalarda kazığın veya baretin uç ve sürtünme kapasitesi ayrı ayrı bulunabilmektedir. Kazık yükleme deneyleri saha koşullarındaki davranışı belirlemek tasarımın güvenliğini ve doğruluğunu test etmek için en etkin yöntemdir. Saha davranışına en yakın zemin modeli ile gerçekleştirilen nümerik analizler ise imalat öncesi ve sahada gerçekleştirilen deney sonrasında yapılan yaklaşımların kontrolü için destekleyicidir. Bu çalışma kapsamında, kazık davranışı ve taşıma kapasitesinin belirlenmesi amacıyla geleneksel kazık yükleme ve Osterberg yük hücresi ile gerçekleştirilen iki yönlü statik kazık yükleme deneylerinin sonuçları ve sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan nümerik analiz sonuçları karşılaştırılmıştır. Arazi deneyleri ve nümerik analizler sonucu elde edilen deplasman ve mobilize olan çevre sürtünme direnci değerleri dikkate alınarak kazık ve baret temel tasarımı değerlendirilmiştir. Bu amaçla, iki yönlü statik yükleme ve geleneksel kazık yükleme deneyinin gerçekleştirilidiği kazık ve baret, arazi deneylerinden elde edilen zemin parametreleri dikkate alınarak sonlu elemanlar metodu ile modellenmiş, sahada yapılan deneyler sonucunda elde edilen deplasman değerleri göz önünde bulundurularak numerik analizler sırasında parametrik yaklaşımlar yapılıp kazık ve baret için seçilen modelin uygunluğu kontrol edilmiştir. Kapasite hesapları yapılan kazık ve barette yük altında oluşan teorik deplasman değerleri, sahada gerçekleştirilen Oseterberg yük hücresi kullanılarak yapılan iki yönlü statik yükleme deneyi ve geleneksel kazık yükleme deneyi sonucunda elde edilen mobilize sürtünme direnci, deplasman değerleri ile nümerik analizlerle elde edilen sürtünme direnci ve deplasman değerleri karşılaştırılmıştır. Sahada gerçekleştirilen deneyler sonucunda gözlenen deplasman ve kazık gövdesi boyunca mobilize olan çevre sürtünme direnci değerleri ve numerik analizler sonucunda elde edilen verilere etki eden faktörler irdelenmiştir. Parametrik yaklaşımlar ile yapılan nümerik analizler ve sahada gerçekleştirilen yükleme deneyleri sonucunda, sahada gerçekleştirilen yükleme deneylerinde kazık ve barette oluşan deplasman değerleri ile kazık ve baret gövdesinde mobilize olan çevre sürtünme direnci, aynı zemin parametreleri ile sonlu elemanlar yöntemi ile yapılan nümerik analizler sonucu elde edilen deplasman ve mobilize olan çevre sürtünme direnci değerlerinden daha küçük elde edilmiştir. Arazi yükleme deneyleri ve nümerik analizler sonucunda gözlenen bu farklılıkların; sonlu elemanlar yöntemi ile gerçekleştirilen analizlerde modelin sahada yükleme deneylerinin yapıldığı bölgenin karakteristik özelliğini tam yansıtamaması, modelde malzeme davranışının tam rijit olarak kabul edilmesi, sahada imalat sırasında zeminde oluşabilecek örselenmenin nümerik analizlerde tanımlanamaması ve yeteri kadar özenli olmayan imalatın deney sonuçlarını etkilemesi sebebiyle oluştuğu düşünülmektedir. Bu sebeple, arazi yükleme deneyleri ve nümerik analiz sonuçlarının doğru şekilde değerlendirilmesi için; nümerik analizlerde kullanılan zemin parametrelerinin ortalama değerler alınarak yüksek güvenlikle çözülmesi, sahada gerçekleştirilen sondaj loglarının deney bölgesine yakın yerlerde yapılması, nümerik analizlerin farklı malzeme ve zemin modeli kullanarak analiz sayısının arttırılması ile baret ve kazık davranışının genellenebileceği düşünülmektedir.