Helisel kazıklar

Bu tez çalışmasında derin temellerin, derin kazı iksa sistemlerinin ve temel onarım sistemlerinin tasarımında kullanılan ve geleneksel yöntemlere nazaran daha farklı bir yöntem olan helisel kazıklar ele tanıtılacaktır. Helisel kazıklar 1800'lü yılların ilk yarısında İngiltere'de Alexander Mitchell tarafından icat edilmiştir ve deniz fenerlerinin temelleri ile iskele ayaklarının temellerinde kullanılmıştır. Günümüzde kullanılan helisel kazıklar çelikten imal edilen fabrika üretimi kazıklardır. Helisel kazıkların ucunda tek bir plaka (tekli helisel) veya sadece ucunda değil belirli mesafelerde bir kaç plaka da (çoklu helisel) bulunabilir. Helisel kazıklar tek bir kazık şeklinde kullanıldığı gibi kazık grupları halinde de kullanılabilir. Helisel kazıkların en büyük avantajı çekme, basınç kuvvetleri ve yatay kuvvetlere karşı direnç gösterebilmesidir. Helisel kazıkların kullanım alanları çok geniştir. Yapıların ve enerji hatlarının temellerinde, boru hatlarının yüzmeye karşı korunmasında, temel takviyesinde ve iksa sistemlerinde helisel kazıklar kullanılmaktadır. Derin temel tasarımında geleneksel yöntemler olan betornarme çakma ve fore kazıklar, çakma çelik kazıklar günümüzde birçok inşaat uygulamasında kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden farklı olan çelik helisel kazıklar dünyada birçok ülkede sıklıkla uygulansa da ülkemizde henüz yaygın bir kullanım alanı bulamamıştır. Helisel kazıklar tork makinesi aracılığıyla döndürülerek zemin içinde ilerletilir. Limit durum analizi kullanılarak helisel kazıkların nihai taşıma gücü belirlenir. Bu yönteme göre önce ayrık taşıma gücü yöntemiyle ve silindirik kayma yöntemi ile helisel kazığın nihai taşıma kapasitesi hesaplanır ve küçük olan değer helisel kazığın nihai taşıma kapasitesi olarak belirlenir. Bu yöntemler dışında LCPC yöntemi ve helisel kazık imalatı sırasındaki ortalama tork değeri ile de helisel kazık taşıma kapasitesi belirlenebilir. Limit durum analizi yapılarak birçok farklı zemin tipinde ve farklı boyutlardaki helisel kazığın nihai taşıma kapasitesi bu tez kapsamında hesaplanmış ve zemin tipine, kazık boyutuna göre değişen hesap yöntemleri değerlendirilmiştir. İnce daneli zeminlerde helisel kazıklarda, helisel taşıma plaka sayısı ve drenajsız kayma mukavemeti değeri arttıkça nihai taşıma gücü değerinin arttığı görülmüştür. İnce daneli zeminlerde helisel kazıklarda, helisel taşıma plaka sayısı, çapı ve zeminin drenajsız kayma mukavemeti değerinden bağımsız olarak silindirik kayma yönteminden ayrık taşıma gücü yöntemine geçiş s/D oranı 2.5 olarak bulunmuştur. İnce daneli zeminlerde helisel kazıkların taşıma gücü hesaplanırken imalat sırasında şaft etrafında oluşan zemin örselenmesinden ve şaft çelik yüzeyinin pürüzsüz olmasından dolayı şaft adhezyonu ihmal edilir. İri daneli zeminlerde helisel kazıklarda, helisel taşıma plaka sayısı ve kayma direnci açısı değeri arttıkça nihai taşıma gücü değerinin arttığı görülmüştür. İri daneli zeminlerdeki helisel kazıklarda, helisel taşıma plaka sayısı ve kayma direnci açısı sabit tutulup, helisel taşıma plakası çapı arttırıldığında silindirik kayma yönteminden ayrık taşıma gücü yöntemine geçiş s/D oranı artmaktadır. İri daneli zeminlerde helisel kazıklarda, helisel taşıma plakası çapı ve sayısı sabit tutulup, kayma direnci açısı arttırıldığında silindirik kayma yönteminden ayrık taşıma gücü yöntemine geçiş s/D oranı azalmaktadır. İri daneli zeminlerde helisel kazıklarda, helisel taşıma plaka sayısının geçiş s/D oranına doğrudan bir etkisi yoktur. 30º ve daha düşük kayma direnci açısı değerlerinde helisel taşıma plaka sayısı arttıkça silindirik kayma yönteminden ayrık taşıma gücü yöntemine geçiş s/D oranı artmaktadır. İri daneli zeminlerde helisel kazıkların taşıma gücü hesaplanırken imalat sırasında şaft etrafında oluşan zemin örselenmesinden ve şaft çelik yüzeyinin pürüzsüz olmasından dolayı şaft sürtünmesi ihmal edilir. Derin kazı iksa sistemlerinde öngermeli ankrajlar veya zemin çivileri yerine helisel kazıklar ankraj olarak kullanılabilir. Helisel kazıklar, normal yükleme dayanımının yanı sıra yatay yüklere karşı da direnç gösterdiği için kazı destek sistemlerinde de kullanılmaktadır. Helisel kazıkların imalatı için herhangi bir delgi yapılmasına ihtiyaç yoktur. Temel takviyesinde helisel kazıkların tercih edilmesi gittikçe yaygınlaşmaktadır. Farklı oturmaların meydana geldiği, deprem veya diğer doğal afetlerden zarar gören temeller de helisel kazıklar ile onarılabilir. Şişen zemine oturan yapıların temellerinde helisel kazıkların kullanılması avantaj sağlamaktadır. Helisel kazığın sahip olduğu helisel taşıma plakası stabil zemin içinde teşkil edilmektedir. Helisel kazığın şaftının küçük çaplı ve çeliğin pürüzsüz olması nedeniyle şişme kuvveti helisel kazığa aktarılmamaktadır. Helisel kazıklar çelikten yapıldığı için korozyona karşı korunmak zorundadır. Helisel kazıklar galvaniz kaplama, epoksi boya kaplama ve katodik koruma yöntemlerinden biriyle korozyona karşı korunabilir. Yukarıda bahsedilen bütün hususlar bu tezin kapsamındadır ve bu tezin ilgili bölümlerinde ayrıntılı bir şekilde anlatılmaktır.