Geotekstil sargılı taş kolonun deformasyon davranışı üzerine bir nümerik çalışma

Yumuşak zeminlerde yapılaşma, zeminin yetersiz taşıma gücü ve yüksek sıkışabilirlik oranı nedeniyle riskli olarak değerlendirilmektedir. Çoğunluğu denize yakın veya akarsular arasında olmak üzere dünyanın oldukça büyük bir kısmı yumuşak kil zeminlerden oluşmakla birlikte artan şehirleşme bu zayıf zeminlerin iyileştirilerek yeni inşa alanları oluşturulmasını zorunlu kılmaktadır. Taş kolonla iyileştirme yöntemi, hızlı imalat imkânı tanıması, konsolidasyon hızını artırması, bağıl ve toplam oturmaları azaltması ve bitişik yapıları olumsuz etkilememesi gibi avantajları nedeniyle diğer birçok yöntem arasından bir adım öne çıkmaktadır. Taş kolon özellikle üzerinde otoyollar, demiryolları ve kentsel altyapı tesisleri bulunan zayıf zeminlerin iyileştirilmesi için etkin ve uygun maliyetli bir yöntemdir. Taş kolon taşıma gücünü kendini çevreleyen zeminin kolondaki yanal deformasyona karşı geliştirdiği pasif dirençten almaktadır, bu nedenle verimliliği yumuşak kil zeminin kayma direncine bağlıdır. Taş kolonların uygun bir geosentetik malzeme ile sargılanması; ihtiyaç duyulan yanal sargı etkisinin sağlanması ve taneli malzemenin yumuşak kil içerisine yayılmasının engellenmesi amaçlarıyla sıkça başvurulan bir yöntemdir. Geosentetik sargılama zemin taşıma gücünü iyileştirme, oturma ve şişmeleri azaltmanın yanında kolonun kolay drenaj kabiliyetini de olumsuz etkilememektedir. Değerli birçok araştırmacı tarafından yapılan kapsamlı çok sayıda laboratuvar ve saha deneyleri ile sayısal çalışmalara rağmen, geosentetik sargılı taş kolonun performansının belirlenmesi, şekil değiştirme davranışının tümüyle anlaşılması ve uzun vadeli servis kabiliyetinin tahminlenebilmesi için halen ilave çabalar gerekmektedir. Bu çalışma, içerisinde geosentetik sargılı taş kolonlar ve üzerinde geosentetik donatılı kum yatağı ile iyileştirilmiş varsayımsal bir zayıf zemin üstüne inşa edilen toprak set üzerinde yapılan sayısal analiz sonuçlarını içermektedir. Öncelikle sonlu elemanlar yöntemiyle yapılan iki boyutlu analizlerden elde edilen sayısal veriler evvelki saha çalışmaları ve deneysel çalışmalardan elde edilen değerlerle karşılaştırılarak doğrulanmış; sonrasında yumuşak zemin tabaka kalınlığı, geosentetik sargı uzunluğu ve sağlamlığı, taban güçlendirme tabakası (kum yatağı) kalınlığı ve geosentetik donatı sağlamlığı gibi değişkenleri içeren iki boyutlu değiştirgesel sayısal çözümlemeler yapılmıştır. İlaveten aynı yumuşak zemin içerisinde yüzer taş kolon grubu iki boyutlu olarak modellenerek bağıl oturma davranışı incelenmiştir. Çalışma kapsamında gerçekleştirilen parametrik analizlerle, ön tasarımda faydalanmak üzere optimum kum yatağı tabakası kalınlığı ve geosentetik donatı sağlamlığı, optimum dikey sargı boyu ve geosentetik sargı sağlamlığı belirlenmeye çalışılmıştır. Bu çalışma ile soketli ve yüzer tip boyuna sargılı taş kolonların ve geosentetik donatılı kum yataklarının ekonomik olarak tasarlanabilmesine katkı sağlamak amaçlanmıştır. Bu şekilde zayıf kil zeminler için sahadaki mevcut malzemelerin kullanımına imkân tanıması yönünden kolay ve ekonomik bir zemin iyileştirme yöntemi olan taş kolonların kullanımının artabileceği değerlendirilmektedir.