Kazıklarla stabilize edilmiş killi şevlerin üç boyutlu kısa dönem stabilite analizi

Bu çalışmada kazıklarla stabilize edilmiş killi şevlerin kısa süreli (drenajsız) davranışı üç boyutlu (3D) sonlu elemanlar analizi ile incelenmiştir. Sürşarj yüklü ve yüksüz şevler için çeşitli zemin mukavemeti parametreleri, şev geometrileri, kazık malzemesi davranışları, kazık başı koşulları ve kazık aralığı-kazık çapı oranları dikkate alınarak, deformasyon ve stabilite koşulları incelenmiştir. Sürşarj yükü etkisi altında olmayan şevler için, şevler temsili bir dilim model olarak modellenmiştir. Bölgesel yüklü şevlerde ise, sürşarj yüklerinin neden olduğu 3D göçme mekanizmasını gözlemlemek için modellerde problemin bütün geometrisi kullanılmıştır. Parametrik çalışma için durum seçimi, limit-denge bazlı şev stabilite analizi kullanılarak yapılmıştır ve elde edilen güvenlik faktörlerine dayanarak, kazıklarla stabilize edilmesi uygun görülen şevler seçilmiştir. Güvenlik faktörü değerleri, kazık iç kuvvetleri, kazık başı deplasmanları ve göçme mekanizmaları, kazıklarla stabilize edilmiş şevlerin performansını değerlendirmek için kullanılmıştır. Sonuçlar, elasto-plastik kazık modellerinin kullanılmasının, kazık davranışını ve bütünleşik göçme mekanizmalarını daha iyi simüle ederek analizin doğruluğunu arttırdığını ve bunun sonucunda daha güvenilir güvenlik faktörü değerlerinin hesaplandığını göstermektedir. Kazık aralığı-kazı çapı oranları ve şev yükseklikleri arttıkça zemin kemerlenme ve kazık stabilizasyonu etkilerinin azaldığı görülmüştür. Yüksek ve dik doğal şev (şev yüksekliği, H≥25m, şev açısı, β≥56,3°) ve yüksek ve hafif eğimli yüklü şev (şev yüksekliği, H≥15m, şev açısı, β≤33,7°) durumlarında, tek sıra kazıklar ile stabilizasyon sonucu sınırlı iyileştirmeler gözlemlenmiştir. Diğer şev geometrileri için, kazıklarla stabilizasyonun iyi performans sergilediği görülmüştür. Sürşarj yükleri nedeniyle şevin güvenlik katsayısının 1'in altına düştüğü durumlarda ciddi deformasyonlar meydana gelmektedir ve şevin kazıklarla stabilizasyonu verimsiz bir çözüm haline gelmektedir. Bölgesel yüklü şevlerde, ortadaki kazıklar, ciddi yüklemeye maruz kalmakta ve bu durum yapısal göçmeye ve ardından şev göçmesine yol açmaktadır. Kazık başlarının hareketlerini kısıtlamak için başlık kirişi kullanılması, kazıklar arasında eşit yük dağılımı sağlayarak stabiliteyi arttırabilmektedir. Sonuçlar, kazıklarla stabilize edilen şevlerin analizinde 3D analizin önemini vurgulamıştır.