Tünel kazılarında optimum çelik boru kemer boyutunun nümerik modelleme ile tayini

Son yüzyılda çok hızlı gelişen dünyamızda, tünelciliğin de ihtiyaçlara bağlı olarak çok hızlı geliştiği görülmüştür. Özellikle çok büyük şehirlerdeki, şehir içi ulaşımın büyük problem olmasıyla birlikte, metrolar ile yer altı raylı sistem toplu taşımacılığı zorunluluk haline gelmiş ve çok yaygınlaşmıştır. Ülkemizde de son dönemde büyük şehirlerimizin metro ihtiyaçları anlaşılmış ve çalışmalar hızlandırılmıştır.Tünel mühendisliği açısından, tünelciliğin kendine özgü problemleri dışında büyük sorunlarından biri de metro tüneli inşaatlarında şehirleşmenin getirdiği ?yukarıda yaşanan hayata müdahale etmeden yeraltındaki projeyi yürütebilme? problemidir. Bunun başında güzergah üzerindeki yapıların güvenliği gelir. Genellikle sığ tüneller olan metro tünellerinin güzergahı üzerindeki yapılaşmanın, oluşacak zemin oturmalarından etkilenecek olması ?zemin oturmalarına izin veren? tünelcilik felsefelerine imkan vermemektedir.Özellikle zemin koşullarının kötü (zayıf) olduğu formasyonlar da işler daha da zorlaşmakta, kazı yapmak imkansız hale gelebilmektedir. Zeminin kendini taşıyamadığı özellikle de ayna stabilitesinin sağlanamadığı durumlar için zemin iyileştirme çalışmaları geliştirilmiştir. Çelik Boru Kemer Uygulaması, zemin iyileştirme çalışması olarak tüneller için geliştirilmiş bir yöntemdir. Bu yöntemde tünel cidarı çevresine, tünel doğrultusunda ve belirli uzunlukta içi boş çelik borular yerleştirilir. Bu borulardan enjeksiyon yapılarak tünel çevresinde yapay, taşıyıcı bir katman oluşturulur. Bu yöntem sayesinde zemin oturmaları önemli miktarda önlenmiş olmaktadır.Ancak bütün mühendislik uygulamalarında olduğu gibi bu uygulamada da güvenliğin en az maliyetle sağlanması başlıca prensiplerdendir. Bu yöntemde kullanılan boruların çapları ve uzunluklarının değişebildiği için bu değişimin optimizasyonu oldukça mühimdir. Çünkü bu değişiklikler, harcanan çelik miktarından kullanılacak delgi ve yerleştirme cihazına kadar birçok maliyet kalemini doğrudan etkilemektedir. Örneğin genellikle kullanılan 4 inç çaplı borular için özel bir delgi ve yerleştirme cihazı gerekmekte iken daha küçük çaplı boruların ekskavatöre eklenen bir ekipman ile sağlanabilmektedir.Bu tezin amacı, Çelik Boru Kemer Yönteminde kullanılan boruların çaplarının nümerik modelleme yoluyla optimize edilerek ayna ve yüzey deformasyonlarını minimuma indirecek en uygun boru boyutunun seçilmesi sağlanacaktır. Bu sayede güvenliğin minimum maliyetle sağlanması mümkün olacaktır. Bu çalışma için Sonlu Elemanlar Yöntemi kullanan PLAXIS 3D Tunnel Version programı kullanılmıştır.