Derin kazılarda duvar ve zemin deplasmanlarına etki eden faktörler

Abstract

Derin kazılar ve derin kazı destek sistemleri geoteknik mühendisliğinin en önemli araştırma konularından biridir. Derin kazı inşaatı sırasında kazının göçmesini ve komşu yapılarda kazıdan kaynaklı oluşabilecek hasarı önlemek için derin kazı destek sistemleri kullanılmaktadır. Düşey ve yatay olarak oluşturulabilen destek sistemleri, geçici veya kalıcı olarak inşa edilebilirler. Kazı destek sistemlerinin analizi ve tasarımında duvar deplasmanlarının ve duvar arkası zemin oturmasının doğru tahminleri önemli tasarım kriterleridir. Bu nedenle, zeminin kazıya hareketini doğru bir şekilde ele almak ve zemin hareketinin büyüklüğünü ve modelini tahmin etmek için analiz ve parametrik çalışma önemlidir. Duvar deplasmanlarının ve duvar arkası zemin oturmalarının izin verilen sınırlar içinde kalması sağlanarak tasarım yapılmalıdır. Bu tez kapsamında, derin kazı destek sistemlerini etkilediği düşünülen bazı parametreler PLAXIS 2D sonlu elemanlar programı kullanılarak parametrik olarak incelenmiştir. Bu tezde katı kil zeminle yapılan parametrik çalışmaların bir kısmı, daha önceden aynı sistem kullanılarak sıkı kum ile yapılan sonuçlarla karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Karşılaştırmalı grafiklerde, farklı öngerme kuvvetlerinin, farklı kazık çaplarının maksimum duvar deplasmanı ve maksimum duvar arkası zemin oturmasına etkisi her soket boyu için ayrı ayrı ele alınmıştır. Ayrıca kazık boyunca ve duvar arkası mesafe boyunca öngerme kuvvetinin, kazık çapının, m değerinin, aşırı konsolidasyon oranının, sürşarjın ve ankraj eğiminin duvar deplasmanları ve duvar arkasındaki zemin oturmasına etkisi incelenmiştir. Bu tezin ilk bölümünde, derin kazıların kullanımına duyulan ihtiyaç ve derin kazıların desteklenmesinin önemine değinilmiş ayrıca bu tezin kapsamından bahsedilmiştir. İkinci bölümde, derin kazı destek sistemleri olan yatay ve düşey destek sistemleri hakkında bilgiler verilmiştir. Tez çalışmasında kullanılan kazıklı duvarlar ve öngermeli zemin ankrajlarına daha detaylı yer verilmiştir. Kazık türleri ve kazıklı duvar yapım yönteminden bahsedilmiştir. Öngermeli ankrajların sınıflandırılması, malzemeleri ve ankrajların tasarım esaslarından detaylı olarak bahsedilmektedir. Üçüncü bölümde, destek sistemlerine etki eden yanal toprak basınçları detaylı bir şekilde anlatılmaktadır. Yanal toprak basınçları ile ilgili olan başlıca teorilere ek olarak çok sıralı destekli sistemlerde ön tasarım hesapları için geliştirilen çeşitli toprak basıncı dağımlarına da yer verilmiştir. Dördüncü bölümde, duvar deplasmanları ve duvar arkası zemin oturmalarının nasıl oluştuğu, derin kazı destek sistemlerinin tasarım ve analiz yaklaşımları, deplasman ve oturmaların hesaplanmasında önerilen metotlar ve önceki çalışmalardan bahsedilmiştir. Beşinci bölümde sonlu elemanlar yöntemi hakkında bilgi verilerek Plaxis 2D sonlu elemanlar programı tanıtılmıştır. Ayrıca zemin bünye modellerinden Mohr-coulomb, Hardening soil ve Hardening soil small strain modellerinden bahsedilmiştir. Altıncı bölümde ise analizlerde kullanılan sistemin özelliklerinden bahsedilmektedir. Seçilen sistemde stabilite tahkiklerinin yapımı anlatılmaktadır. Sistemde kullanılan zemin parametrelerinin literatürdeki kaynaklardan nasıl seçildiği anlatılıp ayrıca analizlerde kullanılmak üzere hesaplanan ankraj ve kazık parametreleri belirlenmiştir. Yedinci bölümde parametrik çalışma kapsamında incelenen faktörlerin analiz sonuçları tablolarda gösterilmektedir. Ayrıca duvar deplasmanları ve duvar arkası zemin oturmaları ayrı ayrı grafıkler halinde verilmektedir. Tezin son bölümünde ise tez kapsamında yapılan çalışmalar ve elde edilen sonuçlar özetlenmiştir. Katı kilde yapılan analizler sıkı kum ile karşılaştırıldığında, katı kilde duvar deplasmanlarının sıkı kuma göre daha fazla olduğu bulunmuştur. Duvar arkası zemin oturmaları ise iki zeminde birbirine yakın ve küçük mertebelerde çıkmıştır. Her iki zemin tipinde de kazık çapının artması deplasman ve oturmaları her zaman azaltmamaktadır. Bu durum, farklı öngerme kuvvetleri, farklı kazık çaplarına göre her soket boyu için bu tezde araştırılmaktadır. Deplasman ve oturmalara etki eden ve bu tezde araştırılan bazı parametreler literatürdeki sınırlı kaynaklarla uyumlu sonuçlar vermiştir.