Kazıklı radye temellerin düşey yükler altında davranışının sonlu elemanlar yöntemiyle iki boyutlu ve üç boyutlu olarak parametrik incelenmesi

Abstract

Geleneksel yöntemde kazıklı temeller için üstyapıdan gelen tüm yükün kazıklar tarafından taşınıldığı düşünülmekteydi. Gerçek durumda ise çoğu zaman zeminle teması bulunan radye kısım yük taşımada etkili rol almaktadır. Zaman içinde yapılan çalışmalar sonucu radyenin yük taşımadaki rolü kanıtlanmış ve yeni bir temel türü olan kazıklı radye temeller ortaya çıkmıştır. Bu temel türüyle beraber, kazıkların sayısı geleneksel yönteme göre azalmış ve daha ekonomik tasarımlar mümkün kılınmıştır. Genel olarak betonarme kazıklardan ve kazıkların bağlandığı bir betonarme plak sisteminden oluşan kazıklı radye temeller, yeterli taşıma kapasite sağlamak ya da ortalama ve farklı oturmaları azaltmak için kullanılmaktadır. Derin temel elemanları olan kazıklar, üstyapıdan gelen yükü daha derin tabakalardaki güçlü zeminlere taşımaktadırlar. Kazıklı radye temeller, yapısal elemanları arasındaki etkileşime ek olarak zeminle de etkileşim halindedirler. Oldukça karmaşık olan bu etkileşimleri (kazık – zemin, radye – zemin, kazık – radye ve kazık – kazık) kazıklı radye temellerin analizi sırasında dikkate almak, hesapların temel sisteminin gerçek davranışına yaklaşmasını sağlayacaktır. Zaman içinde araştırmacılar tarafından geliştirilen ve bu etkileşimlerin tamamının ya da bazılarının dikkate alındığı bir çok yöntem mevcuttur. Basitleştirilmiş hesap yöntemleri, yaklaşık sayısal analiz yöntemleri ve ileri sayısal analiz yöntemleri olarak üç ana grupta toplanan yöntemlerden ilk ikisi genelde ön analiz aşamasında kullanılırken, üçüncüsü daha detaylı analizlerde kullanılır. Günümüzde ileri sayısal analiz yöntemlerinden en yaygın olarak kullanılanı sonlu elemanlar yöntemidir. Bu tez kapsamında yapılan tüm çalışmalarda sonlu elemanlar yöntemi kullanılmıştır. Kazıklı radye temellerin giderek daha popüler olması, temel davranışının tam ve detaylı analizlerini gerektirmiştir. Temel sisteminin performansını etkileyen faktörlerin belirlenmesi, daha ekonomik ve güvenilir tasarımlar yapılmasına olanak tanımaktadır. Bu nedenle tez kapsamında bir dizi sonlu elemanlar analizi gerçekleştirilmiş ve kazıklı radye temellerin davranışı incelenmiştir. İlk olarak iki adet vaka analizi çalışması yapılmıştır. Birinci çalışmada, saha ölçümleri yapılmış 5 adet kazıklı radye temel sistemine sahip yapının (Londra'daki Hyde Park, Frankfurt'taki Messeturm, Torhaus, Westend ve Skyper kuleleri) üç ve iki boyutlu modelleri oluşturulmuştur. Kıyaslama sonucunda üç boyutlu analizlerin, hem saha ölçümleriyle hem de literatürdeki çalışmalarla oldukça iyi bir uyum içinde olduğu gözlemlenmiştir. Ancak iki boyutlu analizlerin sonuçları, oturma değerlerini olduğundan daha fazla hesaplamıştır. Vaka analizlerinin ikincisinde, saha ölçümleri yapılmış olan Torhaus yapısının kazıklı radye temel sistemi irdelenmiştir. Yapılan çalışmada yapının temel sistemin kalınlığı, temel sistemindeki kazıkların çapı, adedi, yerleşimi ve boyu gibi parametreler değiştirilerek kazıklı radye temel sisteminin değişen performansı orijinal halindekiyle kıyaslanmıştır. Çalışma sonucunda, kazık yerleşimini ve adedini değiştirmek yerine, kazıkların bireysel hacimlerinin sabit tutulup boy ve çaplarının değiştirilmesinin daha iyi sonuç verdiği gözlenmiştir. Kazık boylarının arttırılması ile kazık çapları azalsa da oturma değerlerinde bir miktar iyileşme sağlamıştır. Torhaus yapısının orijinal temel sistemini az bir miktar iyileştirmek mümkün olsa da, kazı maliyetleri açısından incelendiğinde orijinal temel sistemi hala tercih edilebilir olmaktadır. Tez kapsamında yapılan son çalışmada, radye kalınlığının, kazık aralığının ve geometrisinin değişiminin 350 kPa yük taşıyan 32m x 32m boyutlarında bir kazıklı radye temel performansı üzerindeki etkileri incelenmiştir. Analizlerin tamamı Plaxis yazılımı yardımıyla gerçekleştirilmiştir. Aynı zamanda bu çalışma sert, orta sert, yumuşak ve çok yumuşak olmak üzere 4 farklı kil zeminde tekrarlanmış ve zeminin temel performansı üzerindeki etkileri de incelenmiştir. Sonuçlar, zemin tipi, kazık aralığı, kazık adedi, kazık boyu ve radye kalınlığı parametrelerinin hepsinin temel sisteminin oturma performansı üzerinde etkisi olduğunu göstermiştir. Sert zeminlerin elastisite modülü de diğer zeminlere göre yüksek olacağından, oturma performansları da diğer zemin türlerine göre daha düşüktür. Buna uygun olarak, elastisite modülü en yüksek zeminle oluşturulan modeller diğer zeminlerdekine göre düşük oturma değerleri almıştır. Sonuçlardan elde edilen veriler ışığında, kazıklı radye temel sisteminin sert killi zeminlerde daha iyi performans gösterdiğini söylemek mümkündür.