Gömülü Borulara Etkiyen Zemin Yüklerinin Bulunması

Abstract

Gömülü boru sisteminde zeminler borunun yerleştirildiği temel vazifesi görmelerinin dışında borunun yük taşımasına destek olması bakımından yapısal bir mühendislik malzemesi olarak da kullanılırlar. Boruya etkiyen dış yüklerin bulunmasına yönelik ilk mühendislik yaklaşımı 1920’li yılların başlarında A. Marston tarafından gerçekleştirilmiştir. Boruya etkiyen yükler zemin-yapı etkileşiminin bir fonksiyonudur ve her ikisinin rölatif rijitliğine bağlıdır. Borular yapıldıkları malzemenin deformasyon direncine göre rijit ve fleksibl olmak üzere ikiye ayrılırlar ve yük hesapları da bu iki boru çeşidi için farklıdır. Yapısal hasar oluşmadan en az % 2 deforme olabilen borular fleksibl, bu kritere uymayanlar rijit olarak tanımlanır. Boru hattının kullanım amacı, taşınacak malzemenin fiziksel ve kimyasal özellikleri, boru malzemesinin türü, borunun yerleştirilme yöntemi gibi kriterlerle birlikte zeminlerin doğadaki homojen olmayan yapıları boru hatlarının tasarımında ayrıntılı bir çalışmayı gerektirmektedir. Bu çalışmada, boruların zemin içerisine yerleştirme durumları, boruların yerleştirildiği zeminler, zemin-yapı etkileşimi ve gömülü borulara etkiyen dış yükler hakkında genel bilgiler verilmiştir. Çalışmanın son bölümünde, Plaxis sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak yapılan modellemelerle hendek genişliği, gömlek malzemesi ve boru türünün boru üzerindeki zemin yüküne etkisi incelenmiş ve bulunan sonuçlar Marston yöntemiyle elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır.

In buried pipe systems soil is not only used as foundation on which the pipe is laid, also as an structural engineering material to support the load carrying performance of pipes. First engineering approach to determine the loads on buried pipes was made by Anston Marston in early 1920’s. Loads on buried pipes are a function of soil-pipe interaction and depends on their stiffness properties. Pipes are classified into two groups as rigid and flexible pipes. A flexible pipe has been defined as one that will deflect at least 2 % without structural distress. Materials that do not meet this criterion are usually considered to be rigid. Along with the issues such as objective of pipelines, chemical and physical properties of material to be conveyed, type of pipe material and installation techniques, non-homogenous structure of soils in nature necessitates a comprehensive study for design of buried pipes. In this study general information is provided about pipe types, pipe installation techniques, soil types used in buried pipe systems, soil-pipe interaction and calculation methods for determining loads on buried pipes. At the end of the study affects of pipe types, embedment material properties and width of ditch on the loads on buried pipes are analyzed by the models made in Plaxis finite elements software program. Solutions obtained from these models are compared by the solutions found by using Marston Load Theory.