Çelik cürufu ile imal edilen taş kolonların sayısal analizi

Sıvılaşma kaynaklı hasarları önlemede en etkin çözümlerden biri taş kolon uygulamalarıdır. Zemin iyileştirme amacıyla uygulanan taş kolon uygulamalarında hem zeminlerin drenaj kapasitesi hem de rölatif sıkılıkları arttırılmaktadır. Böylece dinamik yükler altında oluşan aşırı boşluk suyu basıncı azalmakta ve sıvılaşma nedeniyle oluşan hasarlar en aza indirilmektedir. İnşaat Mühendisliği'nde yaygın bir şekilde kullanılan sonlu elemanlar yönteminde zemin davranışı ileri düzey zemin modelleri kullanılarak modellenebilmekte, zeminde oluşan deformasyonlarla gerilme dağılımları daha gerçekçi olarak belirlenebilmektedir. Sonlu elemanlar yöntemiyle yapılmış olan bu çalışmada yapılan analizlerde dinamik yüklemeler altında boşluk suyu basıncı oluşumlarını görebilmek için hipoplastik malzeme modeli kullanılmıştır. Ancak ANSYS sonlu elemanlar programında tanımlı olmayan bu modelin kullanımına olanak sağlanması için programa üç boyutlu iki fazlı bir eleman (u20p8) tanımlanmıştır. Geliştirilen bu eleman için iki fazlı model temel alınmıştır. Çalışmada taş kolon malzemesine alternatif olarak, bazik oksijen fırınlarından (BOF) elde edilen, çelik üretim işlemi atık malzemelerinden olan, çelik cürufu kullanılmıştır. Çelik cürufu, erimiş demirin istenmeyen elementlerden arındırılması sırasında çelik üretim sürecinde elde edilen çelik fabrikalarının yan ürünlerinden biridir. Çelik cürufu kolonların dinamik yükler altında zeminlerdeki sıvılaşmayı önleyici etkisi incelenmiş ve yapılan analizlerde performanslarının taş kolonlara nazaran bir miktar daha düşük olmasına rağmen uygun tasarımlar elde edilerek kullanılması durumunda alternatif olarak kullanılabileceği görülmüştür. Ayrıca taş ve çelik cüruf kolonlar için parametrik analizler yapılarak alan oranı, hidrolik iletkenlik ve rölatif sıkılık gibi parametrelerin performanslarını arttırdığı tespit edilmiştir. Bu çalışmayla, doğada atıl olarak istiflenen çelik cürufları için yeni bir kullanım alanı açılarak endüstriyel atıkların geri dönüşümüne katkıda bulunulması hedeflenmiştir.