ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK ... · Arazi deneylerinden sonra, sonlu elemanlar yöntemine dayanan PLAXIS 2D bilgisayar yazılımı ile sayısal

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YÜKSEK LİSANS TEZİ

Doğan YILDIRIM

GEOGRİD DONATILI STABİLİZE DOLGU TABAKASI İLE KİL ZEMİNLERİN İYİLEŞTİRİLMESİ

İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ADANA, 2009


Doğan YILDIRIM



Bu tez ..... / ..... / 2009 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliği / Oyçokluğu İle Kabul Edilmiştir.

İmza............… İmza................. İmza............... Yrd. Doç. Dr. A.Azim YILDIZ Prof. Dr. Mustafa LAMAN Doç. Dr. Alaettin KILIÇ Danışman Üye Üye Bu tez Enstitümüz İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır Kod No: Prof. Dr Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü İmza ve Mühür Bu Çalışma TÜBİTAK Tarafından Desteklenmiştir. Proje No: 106M496 • Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.


I

ÖZ


Doğan YILDIRIM



Danışman : Yrd. Doç. Dr. A.Azim YILDIZ

Yıl : 2009, Sayfa : 158

Jüri : Yrd. Doç. Dr. A.Azim YILDIZ : Prof. Dr. Mustafa LAMAN

: Doç. Dr. Alaettin KILIÇ

Yumuşak veya gevşek zemin koşullarının hâkim olduğu arazilerde inşa edilecek yapılarda temellerin tasarım ve yapımı inşaat mühendisleri için büyük problem oluşturmaktadır. Bu tür zeminler üzerinde inşa edilecek yapılarda, aşırı oturmalar veya zemin taşıma kapasitesinin zayıf olması nedeniyle göçmeler meydana gelebilmektedir. Bu durumda, ya derin temel uygulamasına geçilmeli ya da temel zemininde, zemin iyileştirme yöntemi uygulanmalıdır. Derin temel uygulaması pahalı bir çözüm olduğu için genellikle uygun bir yöntem ile temel zeminin iyileştirilmesi tercih edilmektedir. Son yıllarda gittikçe önem kazanan zemin iyileştirme yöntemlerinden biri de geosentetik donatılı zeminlerdir. Geosentetikler ile ekonomik, hızlı ve kalıcı çözümler üretilebilmektedir.

Bu çalışmada, geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası ile kil zeminlerin iyileştirilmesi arazi deneyleri ile araştırılmıştır. Deneylerde büyük ölçekli (30cm ve 60cm) dairesel model temeller kullanılmıştır. Arazi deneylerinden sonra, sonlu elemanlar yöntemine dayanan PLAXIS 2D bilgisayar yazılımı ile sayısal analizler yapılmıştır. Deney sonuçları sayısal analiz sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Deney ve sayısal analiz sonuçları, geogrid donatılı stabilize dolgu tabakasının, dairesel temelin taşıma kapasitesi ve oturma davranışı üzerinde önemli bir etkisi olduğunu göstermektedir. Anahtar kelimeler: Geogrid, Kil, Taşıma Kapasitesi, Yüzeysel Temel, PLAXIS


II

ABSTRACT

MSc THESIS

Doğan YILDIRIM

DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES

UNIVERSITY OF ÇUKUROVA

Supervisor : Assist. Prof. Dr. A.Azim YILDIZ

Year : 2009, Page : 158

Jury : Assist. Prof. Dr. A.Azim YILDIZ : Prof. Dr. Mustafa LAMAN

: Assoc. Prof. Dr. Alaettin KILIÇ

In soft or loose soils, design and construction of a foundation is a problematic for civil engineers due to large settlements and low bearing capacity. In such cases, deep foundation application or soil improvement can solve the problem. However, deep foundations tend to be expensive, so soil improvement is usually preferred. Among the methods of soil improvement, which gained importance in recent years, geosynhetic reinforced soil is economic, rapid and lasting solution.

In this study, the improvement of clay soil by application of geogrid reinforced granular filler is investigated by field tests. In the tests, 30cm and 60cm diameter circular model foundations are used. Later, numerical analysis has been done via PLAXIS 2D, a software which simulates soil behavior by calculations based on finite element method, and results are compared with the ones from fields tests. Both field test and numerical analysis results show that, in circular foundations, geogrid reinforced granular filler application has important effect on reducing settlements and increasing bearing capacity of soil. Key words: Geogrid, Clay, Bearing Capacity, Shallow Foundation, PLAXIS

IMPROVEMENT OF CLAY SOIL WITH GEOGRID REINFORCED STABILIZED FILL LAYERS

III

TEŞEKKÜR Yüksek lisans tez konumun belirlenmesinde ve çalışmalarımda beni

yönlendiren ve benden yardımlarını esirgemeyen, danışman hocam sayın

Yrd. Doç. Dr. A.Azim YILDIZ’a teşekkürlerimi sunarım. Değerli katkılarından

dolayı başta Prof. Dr. Mustafa LAMAN, Arş. Gör. Ahmet DEMİR ve Arş. Gör.

Murat ÖRNEK hocalarım olmak üzere tez çalışmamda maddi ve manevi desteklerini

esirgemeyen tüm arkadaşlarıma teşekkür ederim. Bu tezin oluşmasında sağladığı

maddi destekten ötürü, TÜBİTAK’a teşekkürlerimi bir borç bilirim.

Son olarak, her zaman bana destek olan ve yardımlarını esirgemeyen aileme

teşekkürlerimi sunarım.

IV

İÇİNDEKİLER SAYFA

ÖZ .............................................................................................................................I

ABSTRACT ............................................................................................................ II

TEŞEKKÜR ........................................................................................................... III

İÇİNDEKİLER ...................................................................................................... IV

ÇİZELGELER DİZİNİ ....................................................................................... VIII

ŞEKİLLER DİZİNİ ............................................................................................... IX

1. GİRİŞ…….. ........................................................................................................ 1

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR ..................................................................................... 4

2.1. Giriş……. ....................................................................................................... 4

2.2. Deneysel Çalışmalar ....................................................................................... 4

2.2.1. Küçük Ölçekli Deneyler .......................................................................... 4

2.2.1.1. Binquet ve Lee (1975a) .................................................................... 4

2.2.1.2. Mandal ve Sah (1992) ...................................................................... 5

2.2.1.3. Ramaswamy ve Purushothaman (1992) ........................................... 7

2.2.1.4. Shin ve ark. (1993) ......................................................................... 7

2.2.1.5. Shin ve ark. (2000) ......................................................................... 9

2.2.1.6. Alawaji (2001) ................................................................................. 9

2.2.1.7. Yıldız (2002) ................................................................................. 10

2.2.2. Büyük Ölçekli Deneyler ........................................................................ 11

2.2.2.1. Sanad ve ark. (1993) ..................................................................... 11

2.2.2.2. Adams ve Collin (1997) ................................................................. 11

2.2.2.3. Gabr ve Hart (2000) ....................................................................... 13

2.2.2.4. Fonseca (2000) .............................................................................. 14

2.2.2.5. De Merchant ve ark. (2002) ........................................................... 15

2.3. Teorik Çalışmalar.......................................................................................... 16

2.3.1. Binquet ve Lee (1975b) ......................................................................... 16

2.3.2. Huang ve Tatsuoka (1990) ..................................................................... 18

2.3.3. Otani ve ark. (1998)............................................................................... 21

V

2.3.4. Deb ve ark. (2007) ................................................................................. 23

3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR ............................................................................. 24

3.1. Giriş…… ...................................................................................................... 24

3.2. Zemin Özellikleri .......................................................................................... 24

3.2.1. Kil Zemin .............................................................................................. 25

3.2.2. Stabilize Dolgu Malzemesi .................................................................... 29

3.3. Kazık Uygulamaları ...................................................................................... 32

3.4. Deney Düzeneği ve Aletlerin Kalibrasyonu ................................................... 40

3.4.1. Kazıklar ................................................................................................ 40

3.4.2. Kiriş…….. ............................................................................................ 40

3.4.3. Kasa…….. ............................................................................................ 41

3.4.4. Dairesel Model Temeller ....................................................................... 41

3.4.5. Geogrid ................................................................................................. 42

3.4.6. Hidrolik Yükleme Pistonu ..................................................................... 42

3.4.7. Basınç Transduseri ................................................................................ 43

3.4.8. Kompaktör ............................................................................................ 43

3.4.9. Düşey Deplasman Ölçerler .................................................................... 43

3.4.10. ADU (Veri Kaydetme Ünitesi) ........................................................... 44

3.4.11. Kaynak Makinesi................................................................................. 45

3.4.12. Aletlerin Kalibrasyonu ........................................................................ 45

3.5. Arazi Deneyleri ............................................................................................. 46

3.5.1. Deney Sahasının Hazırlanması .............................................................. 47

3.5.2. Stabilize Dolgu Malzemesinin Hazırlanması ......................................... 49

3.5.3. Seri I: Sadece Kil Durumunda Yapılan Deneyler ................................... 50

3.5.4. Seri II: Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Yapılan Deneyler............ 54

3.5.5. Seri III: Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda

Yapılan Deneyler .................................................................................. 57

3.6. Arazi Deney Sonuçları .................................................................................. 62

3.6.1. Seri I: Sadece Kil Durumunda Yapılan Deneyler ................................... 63

3.6.2. Seri II: Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Yapılan Deneyler............ 65

3.6.2.1. D=30cm için Yapılan Deneyler ..................................................... 66

VI


3.6.3. Seri III: Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda

Yapılan Deneyler………… ................................................................... 72



4. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE ANALİZ ............................................ 82

4.1. Giriş……… .................................................................................................. 82

4.2. Sonlu Elemanlar Yöntemi ............................................................................. 82

4.3. Plaxis Bilgisayar Programı ............................................................................ 83

4.4. Sonlu Elemanlar Analizi ............................................................................... 84

4.4.1. Arazi Deneylerinin Modellenmesi ......................................................... 84

4.4.1.1. Zemin Özellikleri........................................................................... 84

4.4.1.2. Model Temel Plakaları................................................................... 86

4.4.1.3. Geogrid Özelikleri ......................................................................... 86

4.4.1.4. Sonlu Elemanlar Ağı Oluşturulması ............................................... 86

4.4.2. Seri I: Sadece Kil Durumunda Yapılan Sayısal Analizler ....................... 87

4.4.3. Seri II: Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Yapılan Sayısal Analizler 89

4.4.3.1. D=30cm için Yapılan Sayısal Analizler ......................................... 90


4.4.4. Seri III: Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Yapılan

Sayısal Analizler ................................................................................... 96


4.4.4.2. D=60cm için Yapılan Sayısal Analizler ....................................... 101

5. DENEYSEL VE SAYISAL SONUÇLARIN KARŞILAŞTIRILMASI ............. 107

5.1. Giriş……….. .............................................................................................. 107

5.2. Arazi Model Deneyleri ile Sayısal Analiz Sonuçlarının Karşılaştırılması ..... 107

5.2.1. D=30cm Çaplı Dairesel Model Temelde Sonuçların Karşılaştırılması .. 107

5.2.1.1. Seri I: Sadece Kil Durumunda Sonuçların Karşılaştırılması ......... 108

5.2.1.2. Seri II: Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Sonuçların

Karşılaştırılması ........................................................................... 108

5.2.1.3. Seri III: Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda

VII

Sonuçların Karşılaştırılması ......................................................... 111

5.2.2. D=60cm Çaplı Dairesel Model Temelde Sonuçların Karşılaştırılması .. 114

5.2.2.1. Seri I: Sadece Kil Durumunda Sonuçların Karşılaştırılması ......... 115

5.2.2.2. Seri II: Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Sonuçların

Karşılaştırılması ........................................................................... 116

5.2.2.3. Seri III: Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda

Sonuçların Karşılaştırılması ..................................................................... 117

6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER .......................................................................... 121

KAYNAKLAR ..................................................................................................... 124

ÖZGEÇMİŞ ......................................................................................................... 127

EK….. .................................................................................................................. 129

VIII

ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA

Çizelge 1.1. Geosentetiklerin İşlev ve Çeşitleri (Yetimoğlu, 1994)............................ 2

Çizelge 2.1. Donatı ile İlgili Optimum Değerler ...................................................... 10

Çizelge3.1. Kil Zemine Ait Analiz Parametreleri .................................................... 35

Çizelge 3.2. Rijit Temele Ait Analiz Parametreleri ................................................. 36

Çizelge 3.3. Deneylerde Kullanılan Geogrid Donatıya Ait Teknik Özellikler .......... 42

Çizelge 3.4. Kompaktör Teknik Özellikleri ............................................................. 43

Çizelge 3.5. Sadece Kil Durumunda Yapılan Deneyler ........................................... 50

Çizelge 3.6. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Yapılan Deneyler ..................... 54

Çizelge 3.7. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda

Yapılan Deneyler................................................................................. 58

Çizelge 4.1. Kil Zemin için Model Parametreleri .................................................... 85

Çizelge 4.2. Stabilize Dolgu Malzemesi için Model Parametreleri .......................... 85

IX

ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA

Şekil 2.1. u/B>0.67 Olması Durumunda Görülen Göçme Şekli ............................... 16

Şekil 2.2. Donatı Sıyrılması Nedeniyle Oluşan Göçme Şekli................................... 17

Şekil 2.3. Donatı Kopması Nedeniyle Oluşan Göçme Şekli..................................... 17

Şekil 2.4. I. Tür Göçme ........................................................................................... 18

Şekil 2.5. II. Tür Göçme ......................................................................................... 19

Şekil 3.1. Deney Sahasının Üstten Görünümü ......................................................... 25

Şekil 3.2. Arazide Muayene Çukuru Açılması ........................................................ 25

Şekil 3.3. Arazide Sondaj Kuyusu Açılması ........................................................... 26

Şekil 3.4. Araziden Alınan Örselenmiş ve Örselenmemiş Zemin Numuneleri ........ 27

Şekil 3.5. Stabilize Dolgu Malzemesi Granülometri Eğrisi ...................................... 30

Şekil 3.6. Stabilize Dolgu Malzemesi Standart Proktor Eğrisi ................................. 30

Şekil 3.7. Stabilize Dolgu Malzemesi Kesme Kutusu Deney Eğrisi ......................... 31

Şekil 3.8. Stabilize Dolgu Malzemesinin Temin Edilmesi ....................................... 31

Şekil 3.9. Stabilize Dolgu Malzemesinin Araziye Getirilmesi ................................. 32

Şekil 3.10. Kazık Makinesinin Araziye Getirilmesi ................................................. 33

Şekil 3.11. Önceden Belirlenen Yerlerde Kazık Delgi İşleminin Başlaması............. 33

Şekil 3.12. 13cm ve 30cm Çaplı Kazıkların Yapımında Kullanılan Donatılar .......... 34

Şekil 3.13. Sınır Etkisinin Araştırıldığı Geometri .................................................... 35

Şekil 3.14. Sınır Etkisinin İrdelenmesi .................................................................... 36

Şekil 3.15. B=3r Durumu İçin Efektif Gerilme Dağılımı ......................................... 37

Şekil 3.16. B=6r Durumu İçin Efektif Gerilme Dağılımı ......................................... 37

Şekil 3.17. Deney Sahasında Kazık Yerlerinin İşaretlenmesi .................................. 38

Şekil 3.18. Kazık İmalatında Kullanılan Çimento ve Kırmataş ................................ 38

Şekil 3.19. Donatıların Delgi İçine Yerleştirilmesi .................................................. 39

Şekil 3.20. Delginin Çimento Harcı ve Kırmataş ile Doldurulması .......................... 39

Şekil 3.21. Kazıkların İmalatı Sonrası Arazinin Genel Görünümü ........................... 40

Şekil 3.22. Deneysel Çalışmalarda Kullanılan Kasa ................................................ 41

Şekil 3.23. Dairesel Model Temeller ...................................................................... 41

Şekil 3.24. Deneysel Çalışmalarda Kullanılan Yükleme Pistonu ............................. 42

X

Şekil 3.25. Deneylerde Kullanılan Basınç Transduseri ............................................ 43

Şekil 3.26. Deneylerde Kullanılan Deplasman Ölçerler ........................................... 44

Şekil 3.27. Deneylerde Kullanılan Veri Kaydetme Ünitesi (ADU) .......................... 44

Şekil 3.28. Deneylerde Kullanılan Kaynak Makinesi .............................................. 45

Şekil 3.29. Hidrolik Yükleme Pistonunun Kalibrasyon Eğrisi (10ton) ..................... 45

Şekil 3.30. Hidrolik Yükleme Pistonunun Kalibrasyon Eğrisi (30ton) ..................... 46

Şekil 3.31. Deney Sahasının JCB Yardımıyla Kazılması ......................................... 47

Şekil 3.32. Deney Sahasının Branda İle Korunması ................................................ 48

Şekil 3.33. Sadece Kil Durumunda Deney Alanın Tesviyesi (Temel Çapı D=30cm)48

Şekil 3.34. Stabilize Dolgu Tabakası ve Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu

Tabakası Durumunda Deney Alanın Tesviyesi ...................................... 49

Şekil 3.35. Stabilize Dolgu Malzemesinin Elenmesi ............................................... 50

Şekil 3.36. Sadece Kil Durumunda Deney Düzeneğinin Şematik Gösterimi ............ 51

Şekil 3.37. Dairesel Model Temelin Yatay Dengesinin Su Terazisi ile Kontrolü ..... 52

Şekil 3.38. Sadece Kil Durumunda Deney Sistemi .................................................. 52

Şekil 3.39 Yapılan Deneyler Sonunda Zeminde Meydana Gelen

Oturma (D= 60cm) ................................................................................. 53

Şekil 3.40. Deney Sahasından Serbest Basınç Numunelerinin Alınması .................. 53

Şekil 3.41. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Deney Düzeneğinin

Şematik Gösterimi ................................................................................. 55

Şekil 3.42. Granüler Malzemenin Deney Kasası İçerisine Kontrollü Bir Şekilde

Serilmesi ............................................................................................... 56

Şekil 3.43. Stabilize Dolgu Malzemesinin Kompaktör ile Sıkıştırılması .................. 56

Şekil 3.44. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Deney Sistemi ............................ 57

Şekil 3.45. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda

Deney Düzeneği .................................................................................... 59

Şekil 3.46. Geogrid Donatının Deney Kasası İçerisine Yerleştirilmesi .................... 60

Şekil 3.47. Geogrid Donatı Üzerine Stabilize Malzeme Serilmesi ........................... 60

Şekil 3.48. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Deney Sonrası

Görünüm (D=30cm) .............................................................................. 61

Şekil 3.49. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Deney Sonrası

XI

Görünüm (D=60cm) .............................................................................. 61

Şekil 3.50. D=30cm Çaplı Model Temele Ait Taban Basıncı-Oturma Grafiği ......... 63

Şekil 3.51. D=60cm Çaplı Model Temele Ait Taban Basıncı-Oturma Grafiği ......... 64

Şekil 3.52. D=30 ve 60cm Çaplı Model Temellere Ait Taban Basıncı-Oturma

Grafiği ................................................................................................... 65

Şekil 3.53. H=0.33D Durumunda Taşıma Gücü Eğrisi (D=30cm) ........................... 66

Şekil 3.54. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Taşıma Gücü Eğrileri (D=30cm) 67

Şekil 3.55. H/D’ ye Bağlı Olarak Taşıma Gücü Değerleri (D=30cm) ...................... 68

Şekil 3.56. H/D’ ye Bağlı Olarak Taşıma Kapasitesi Oranları (D=30cm) ................ 68

Şekil 3.57. H=0.33D Durumunda Taşıma Gücü Eğrisi (D=60cm) ........................... 69


Şekil 3.59. H/D’ ye Bağlı Olarak Taşıma Gücü Değerleri (D=60cm) ...................... 71

Şekil 3.60. H/D’ ye Bağlı Olarak Taşıma Kapasitesi Oranları (D=60cm) ................ 71

Şekil 3.62. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Taşıma Gücü

Eğrileri (D=30cm) ................................................................................. 74

Şekil 3.63. u/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Gücü Değerleri (D=30cm) ........................ 75

Şekil 3.64. u/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Kapasitesi Oranları (D=30cm) .................. 75

Şekil 3.65. Kil Zeminin Oturma Davranışında Meydana Gelen İyileşmeler ............. 76

Şekil 3.66. u=0.33D Durumunda Taşıma Gücü Eğrisi (D=60cm) ............................ 77


Eğrileri (D=60cm) ................................................................................. 78



Şekil 3.70. Kil Zeminin Oturma Davranışında Meydana Gelen İyileşmeler ............. 80

Şekil 3.71.Tek Donatı ve İki Donatı Kullanılması Durumunda ................................ 81

Taban Basıncı-Oturma Grafikleri( D=60cm) ........................................................... 81

Şekil 4.1 Sonlu Elemanlar Ağı ................................................................................ 86

Şekil 4.2. D=30cm Çaplı Model Temele Ait Taban Basıncı-Oturma Grafiği ........... 87

Şekil 4.4. D=30 ve 60cm Çaplı Model Temellere Ait Taban Basıncı-Oturma

Grafiği..................................................................................................... 89

Şekil 4.5. H=0.33D Durumunda Taşıma Gücü Eğrisi (D=30cm) ............................. 90

XII

Şekil 4.6. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Taşıma Gücü Eğrileri (D=30cm) .. 91

Şekil 4.7. H/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Gücü Değerleri (D=30cm) ......................... 92

Şekil 4.8. H/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Kapasitesi Oranları (D=30cm) ................... 92

Şekil 4.9. H=0.33D Durumunda Taşıma Gücü Eğrisi (D=60cm) ............................. 93


Şekil 4.11. H/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Gücü Değerleri (D=60cm) ....................... 95

Şekil 4.12. H/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Kapasitesi Oranları (D=60cm) ................. 95

Şekil 4.13. u=0.33D Durumunda Taşıma Gücü Eğrisi (D=30cm) ............................ 97


Eğrileri (D=30cm) ................................................................................. 98



Şekil 4.17. Kil Zeminin Oturma Davranışında Meydana Gelen İyileşmeler ........... 100

Şekil 4.18. u=0.33D Durumunda Taşıma Gücü Eğrisi (D=60cm) .......................... 101


Eğrileri (D=60cm) ............................................................................... 102

Şekil 4.20. u/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Gücü Değerleri (D=60cm) ...................... 103

Şekil 4.21. u/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Kapasitesi Oranları (D=60cm) ................ 103

Şekil 4.22. Kil Zeminin Oturma Davranışında Meydana Gelen İyileşmeler ........... 104

Şekil 4.23. H=0.67D Kalınlığındaki Stabilize Dolgu Tabakası İçerisinde Tek ve İki

Donatı Kullanılması Durumunda Taban Basıncı-Oturma

Grafikleri( D=60cm)............................................................................ 105

Şekil 4.24. H=0.50D Kalınlığındaki Stabilize Dolgu Tabakası İçerisinde Tek ve

İki Donatı Kullanılması Durumunda Taban Basıncı-Oturma

Grafiği( D=60cm) ................................................................................ 106

Şekil 5.1. Sadece Kil Durumunda Taban basıncı-Oturma Eğrileri

Karşılaştırması (D=30cm) ..................................................................... 108

Şekil 5.2. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda H=0.33D de Taban Basıncı-Oturma

Eğrileri Karşılaştırması(D=30cm) .......................................................... 109

Şekil 5.3. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Taşıma Kapasitesi Oranı (TKO)

Karşılaştırması (D=30cm, s/D(%)=10) .................................................. 110

XIII


Karşılaştırması (D=30cm, s/D(%)=5) .................................................... 110

Şekil 5.5. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda u=0.33D de

Taban Basıncı-Oturma Eğrileri Karşılaştırması(D=30cm) ..................... 111

Şekil 5.6. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Taşıma Kapasitesi

Oranı (TKO) Karşılaştırması (D=30cm, s/D(%)=10) ............................. 112

Şekil 5.7. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Taşıma Kapasitesi

Oranı (TKO) Karşılaştırması (D=30cm, s/D(%)=5) ............................... 112

Şekil 5.8. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Oturma Azalması

Oranı (PRS) Karşılaştırması (D=30cm, s/D(%)=10) .............................. 113

Şekil 5.9. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Oturma Azalması

Oranı (PRS) Karşılaştırması Oranı (PRS) Karşılaştırması

(D=30cm, s/D(%)=5) ............................................................................ 114

Şekil 5.10. Sadece Kil Durumunda Taban Basıncı-Oturma Eğrileri

Karşılaştırması(D=60cm) .................................................................... 115

Şekil 5.11. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda H=0.33D de

Taban Basıncı-Oturma Eğrileri Karşılaştırması(D=60cm).................... 116


Karşılaştırması (D=60cm, s/D(%)=5) .................................................. 117

Şekil 5.13. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda u=0.33D de

Taban Basıncı-Oturma Eğrileri Karşılaştırması(D=60cm).................... 118

1.GİRİŞ Doğan YILDIRIM

1

1. GİRİŞ

Yumuşak veya gevşek zemin koşullarının hâkim olduğu arazilerde inşa

edilecek yapılarda temellerin tasarım ve yapımı inşaat mühendisleri için büyük

problem oluşturmaktadır. Bu tür zeminler üzerinde inşa edilecek yapılarda, aşırı

oturmalar veya zemin taşıma kapasitesinin zayıf olması nedeniyle göçmeler meydana

gelebilmektedir. Bu durumda, ya derin temel uygulamasına geçilmeli ya da temel

zemininde, zemin iyileştirme yöntemi uygulanmalıdır. Derin temel uygulaması

pahalı bir çözüm olduğu için genellikle uygun bir yöntem ile temel zeminin

iyileştirilmesi tercih edilmektedir. Son yıllarda gittikçe önem kazanan zemin

iyileştirme yöntemlerinden biri de geosentetik donatılı zeminlerdir. Geosentetikler ile

ekonomik, hızlı ve kalıcı çözümler üretilebilmektedir.

Geosentetikler, sentetik polimer hammaddesinden istenilen özelliklerde

üretilebilen, çevre şartlarına dayanıklı ve maliyeti düşük malzemelerdir. Geotekstil,

geogrid, geomembran gibi malzemeler sentetik esaslı olup geosentetikler çatısı

altında toplanırlar. Geosentetiklerin temel işlevleri; ayırma, filtrasyon, güçlendirme,

drenaj, koruma ve yalıtım olarak sayılabilir (Çizelge 1.1). Donatılı zemin

uygulamasında, dolgu malzemesi temel altına kontrollü bir şekilde sıkıştırılarak

serilirken, dolgu malzemesi arasına bir veya daha fazla geosentetik donatı tabakaları

yerleştirilmek suretiyle temel altında dayanıklı ve rijit bir kompozit malzeme

oluşturulmaktadır.

Güçlendirme amaçlı olarak genellikle geogridler kullanılmaktadır.

Geogridler, metallerden daha düşük rijitliğe sahip olmasına karşın, zemin ile daha

etkin çalışarak daha iyi performans gösterirler. Geogridler, özellikle metal donatılara

oranla daha yüksek donatı-zemin sürtünme katsayısına sahiptirler ve ızgara

şeklindeki açıklıkları sayesinde zemin ile arasında oluşan kenetlenme etkisiyle

donatılı zemin uygulamalarında daha etkin davranırlar.


2

Çizelge 1.1. Geosentetiklerin İşlev ve Çeşitleri (Yetimoğlu, 1994)

Geosentetikler

Ayı

rma

Filt

rasy

on

Dre

naj

Güç

lend

irme

Kor

uma

Yal

ıtım

Geotekstil l l ¢ ¢ l ¢ Geomembran ¢ ¢ l Geogrid l Geonet l ¢ Geokompozit l ¢ ¢

l Ana İşlev ¢ İkincil İşlev

Geogridler, güçlendirme özelliğinden dolayı yollar, istinat duvarları,

havalimanları, şevler gibi geoteknik uygulamalarında yaygın olarak kullanılmasına

karşın, yüzeysel yapı temellerinin güçlendirilmesinde henüz yeterince

kullanılmamaktadır. Fakat son yıllarda bu konuyla ilgili yapılan çalışmaların sayısı

oldukça artmıştır. Dolayısıyla, konunun güncellik kazandığı ve geliştirilecek

güvenilir tasarım yöntemleri ile donatılı zemin uygulamalarının daha da

yaygınlaşacağı söylenebilir. Bu çalışma kapsamında elde edilen güvenilir tasarım

yöntemleri ile geogrid donatılı temel zemin uygulamalarının daha da yaygınlaşacağı

düşünülmektedir.

Bu çalışmada, geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası ile güçlendirilmiş kil

zeminler üzerine inşa edilecek yüzeysel temellerin taşıma kapasitesi ve oturma

davranışı arazi model deneyleri ve sonlu elemanlar yöntemiyle çözüm yapan

PLAXIS paket programı kullanılarak incelenmiştir. Deneylerde 30cm ve 60cm

çaplarında rijit dairesel metal plakalar kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan stabilize

dolgu tabakası kalınlığı H ve stabilize dolgu tabakası içerisine yerleştirilen tek tabaka

geogridin derinliği u, temel çapı D’ye bağlı olarak ifade edilmiştir.


3

Her model temel için, sadece kil durumunda, stabilize dolgu tabakası

durumunda H=0.33D, 0.67D ve 1.00D ve geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası

durumunda u=0.17D, 0.33D, 0.50D ve 0.67D’de deneyler yapılmıştır. Ayrıca 60cm

çaplı model temelde stabilize dolgu tabakasında, geogrid donatı derinlikleri

u1=0.17D ve u2=0.50D olmak üzere iki tabaka geogrid donatı kullanılması

durumunda kil zeminin taşıma kapasitesinde ve oturma davranışında meydana gelen

etkiler de araştırılmış olup toplam olarak 17 adet deney yapılmıştır. Yapılan

çalışmalar 106M496 nolu TÜBİTAK projesi kapsamında olup, TÜBİTAK tarafından

desteklenmiştir.

2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Doğan YILDIRIM

4

2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR

2.1. Giriş

Bu bölümde, geogrid donatı ile güçlendirilmiş zeminleri konu alan yayınlar

özetlenmiştir. Literatürde bu konuda son yıllarda çok sayıda ve çok yönlü çalışmalar

yer almaktadır. Yüzeysel temellerin taşıma kapasitesi ve oturma davranışını

belirlemeye yönelik çalışmalar deneysel ve teorik olmak üzere iki bölümde

sunulmuştur.

2.2. Deneysel Çalışmalar

2.2.1. Küçük Ölçekli Deneyler

2.2.1.1. Binquet ve Lee (1975a)

Binquet ve Lee (1975a) tarafından yapılan laboratuar model deneyleri,

konuyla ilgili ilk detaylı bilimsel çalışma olarak kabul edilmektedir. Bu çalışmada

donatılı kum zeminlere oturan şerit temellerin taşıma kapasitesi laboratuar ortamında

yapılan model deneyler ile araştırılmıştır. Donatı malzemesi olarak alüminyum

şeritler kullanılmış ve farklı zemin koşullarını temsil eden üç seri model deney

yapılmıştır.

• A serisi: Kum tabakasının homojen ve derin olması durumu,

• B serisi: Kum tabakası altında kil veya turba gibi çok yumuşak bir

tabaka bulunması durumu,

• C serisi: Kum tabakası altında sınırlı boyutlarda çok yumuşak zemin

(organik zemin veya kireçtaşı oyuğu gibi) olması durumu.

Bu çalışma sonunda aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir;

• Tüm deneylerde, donatıdan dolayı zeminlerin oturma davranışı ve taşıma

kapasitesinin iyileştiği vurgulanmıştır.

• A serisinde, TKO’da (Taşıma Kapasitesi Oranı) önemli derecede artış


5

elde etmek için donatı tabaka sayısının minimum 4 olması gerektiği belirtilmiştir.

Eğer donatı sayısı, N= 4-6 arasında seçilirse TKO’da yaklaşık 2-4 kat arasında bir

artış elde edilmiştir. N>6 olduğunda ise, TKO’da önemli bir artış olmadığı ifade

edilmiştir.

• N=4 için yapılan deneylerde, ilk donatı derinliği u≅0.30B olduğunda

maksimum TKO elde edilmiştir. Fakat bu durumda üst donatı tabakalarında

kopmalar gözlenmiştir.

• Deneylerde, donatı sayısına ve ilk donatı derinliğine bağlı olarak farklı

göçme tipleri gözlenmiştir. İlk donatı derinliği, u>0.67B olması durumunda

donatılar rijit taban gibi davranmakta ve göçmenin üst bölgedeki zeminin kayması

nedeniyle oluştuğu belirtilmiştir. u<0.67B olması durumunda ise iki farklı durum

gözlenmiştir. Eğer N≤2 veya 3 ise, göçmenin donatı sıyrılması nedeniyle, N≥4 ise,

göçmenin üst donatı tabakalarında kopmaların meydana gelmesiyle oluştuğu ifade

edilmiştir.

• B serisindeki yük-oturma eğrilerinin A serisindekilere göre daha az

kırılgan olduğu gözlenmiştir. Yumuşak zemin tabakasından dolayı TKO değeri A

serisine göre daha düşük ve oturmalar ise daha büyük çıkmıştır.

• C serisinde ise, N>4 ve u>0.67B seçildiğinde taşıma kapasitesinde 2-3 kat

arasında bir artış elde edilmiştir. Ayrıca donatı tabaka sayısının N>3 olması

durumunda TKO’da ani bir artış gözlenmiştir.

• Farklı zemin koşullarında donatılı zemin davranışının anlaşılmasında

model deneylerin teorik çalışmalara göre daha gerçekçi sonuçlar verdiği

vurgulanmıştır.

2.2.1.2. Mandal ve Sah (1992)

Kil zemin tabakası içerisine yatay olarak yerleştirilen geogrid donatıların,

kare temelin taşıma kapasitesine etkisi araştırılmıştır. Deneyler, ebatları

460× 460× 460mm olan bir tank içinde 100mm kenar uzunluğuna, 48mm kalınlığa

sahip kare kesitli bir model temel kullanılarak donatılı ve donatısız olarak

gerçekleştirilmiştir. Oturmalar iki deplasman ölçerle ölçülmüştür.(1 mm/dak. hızda,


6

kapasite 50mm). Deneylerde kullanılan kil zemine ait endeks özellikleri ωL=%72,

ωP=%41, σ=27 kN/m2, 28%=ω ) olarak belirlenmiştir. Geogrid donatı ise,

730g/m2’lık birim ağırlığa, 77 kN/m’lik (%22 deformasyonda) çekme dayanımına

sahiptir.

Deneyler, kare model temel boyutuna bağlı olarak değişen farklı donatı

derinliklerinde (u/B=0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0, 1.5 ve 2.0) yapılmıştır.

Taşıma kapasitelerinde meydana gelen iyileşme, temel genişliğinin %11’ine

eşit olacak kadar olan oturmalara karşılık gelen taşıma kapasiteleri (q ve q0) ile

yapılmıştır. Taşıma kapasitesi oranı (TKO), oturma oranı (SR), iyileştirme faktörü

(IF) ve oturma azalması oranı (PRS) şu şekilde tanımlanmıştır.

0q

qTKO r= (2.1)

BSSR = (2.2)

0P

PIF r= (2.3)

(2.4)

qr= donatılı zeminde nihai taşıma kapasitesi

q0= donatısız zeminde nihai taşıma kapasitesi

S= zeminde meydana gelen oturma

B= temel kenar boyutu

Pr= donatılı zeminde göçme yükü

P0= donatısız zeminde göçme yükü

S0= donatısız zeminde göçme anındaki oturma

Sr= donatılı zeminde, 0S ’ ın elde edildiği yüke karşılık gelen oturma

00

0 1SS

SSSPRS rr −=

−=


7

Deneylerden elde edilen sonuçlar, kare temelde u/B=0.175 durumunda

taşıma kapasitesinin %36 oranında arttığını göstermektedir. Ayrıca, donatılı

zeminlerde oturma yönünden iyileşmeler gözlenmiştir. u/B= 0–0.25 aralığında IF’

de oldukça belirgin iyileştirmeler de söz konusudur. u/B=0.25 olduğu durumda

(PRS)max = %45 elde edilmiştir.

2.2.1.3. Ramaswamy ve Purushothaman (1992)

Geogrid donatı ile güçlendirilmiş kil zemin üzerine oturan model temellerin

taşıma kapasitesi deneysel çalışmalar yapılarak incelenmiştir. Deneyler sırasında

40mm çapında dairesel temel kullanılmıştır. Temel zemini, likit limiti %31, plastik

limiti %18, özgül ağırlığı 2.66 olan ve 0.075mm açıklıklı elekten %100 ü geçen

kilden (CL) oluşmaktadır. Standart proktor deneyinden elde edilen maksimum kuru

birim hacim ağırlığı 1800 kg/m3 ve optimum su içeriği %18’dir. Model deneyler,

%14, %18 ve %20 olmak üzere üç farklı su içeriğinde yapılmıştır. Bu su

muhtevalarına karşılık gelen kuru birim hacim ağırlıkları sırasıyla 1725 kg/m3, 1810

kg/m3 ve 1765 kg/m3 tür.

Ramaswamy ve Purushothaman (1992) tarafından ilk donatı derinliğinin (u)

optimum değeri 0.50, efektif donatı uzunluğu da 4B olarak bulunmuştur. Donatı

sayısının 1’den 3’e kadar artması durumunda taşıma kapasitesi oranı (TKO),

1.15’den 1.70’e kadar artmıştır. Donatısız ve donatılı kil zemin durumlarında taşıma

kapasitesi, su içeriği arttıkça azalmıştır. Optimum su muhtevasında iki tabaka

geogrid donatı ile güçlendirilmiş kilin taşıma kapasitesi oranı (TKO) 1.47 olarak

elde edilmişken, optimumdan daha ıslak durumda 1.11, optimumdan kuru durumda

da 1.26 olarak elde edilmiştir.

2.2.1.4. Shin ve ark. (1993)

Geogrid donatılarla güçlendirilen suya doygun killi zemin üzerine oturan

şerit temellerin taşıma kapasiteleri laboratuvar deneyleri ile araştırılmıştır. Deneyler

tek tip kil üzerinde gerçekleştirilmiş ve ortalama su muhtevasının değişimi drenajsız


8

kayma mukavemetinde değişimlere sebep olmuştur. Laboratuvar deneylerinde, kritik

geogrid tabaka derinliği, tabaka genişliği, ilk donatı tabaka derinliğinin bulunması

ve olası en yüksek taşıma kapasitesi oranının araştırılması amaçlanmıştır.

Deneylerde %98’i 200 nolu elek altında kalan doğal kil zemin kullanılmıştır.

Kil zeminin diğer endeks özellikleri %44=Lω , %20=pI ve 74.2=sG ’tür.

Deneylerde zemin önce öğütülmüş ardından önceden belirlenen su muhtevasında

karıştırılmıştır. Su içeriğinin değişmemesi için nemli zemin çeşitli plastik kaplarda

muhafaza edilmiş ve kullanımdan önce yaklaşık bir hafta boyunca küre tabi

tutulmuştur. Deneylerde 7.62×30.48cm ebatlarında model temeller kullanılmıştır.

Model kasa 1.09m uzunluğa, 30.48cm genişliğe ve 0.90m yüksekliğe sahiptir. Kasa

kenarları sürtünmeyi azaltacak şekilde tasarlanmıştır. Deney sırasında nemli zemin

25.4mm kalınlıklarda düz bir çekiçle sıkıştırılmıştır. Model temel üzerine yükleme

hidrolik krikolarla yapılmıştır. Alüminyum temel üzerine yerleştirilen iki adet

deplasman ölçerlerle okumalar yapılmış ve her bir yük kademesinde yaklaşık 10 –

15 dk beklenmiştir. Drenajsız kayma mukavemeti cu, her bir deneyin ardından veyn

aletiyle belirlenmiştir.

Çalışmada, 7 farklı seride deneyler yapılmıştır. Seri A’da donatısız kil

kullanılırken, Seri B, C, D ve E kritik (u/B)cr ve (b/B)cr oranlarını, Seri F ve G ise

kritik (d/B)cr oranlarını bulmak için yapılmıştır.

Her bir deneyin ardından yük oturma eğrileri çizilmiş ve Vesic (1973)’e göre

taşıma gücü değerleri belirlenmiştir. Temeller için kullanılan qu=Cu*Nc ifadesinde

deneylerden elde edilen qu ve cu değerleri yerlerine konmuş ve Nc’nin teorik değeri

olan Nc= 5.14 ile oldukça iyi bir uyum içinde olduğu görülmüştür.

Deneylerden elde edilen sonuçlar, herhangi bir b/B oranı için TKO değeri

u/B ≈ (u/B)cr değerine kadar artarken, bu değerden sonra azaldığını göstermektedir.

Kritik u/B değeri, (u/B)cr ≈ 0.4 civarında elde edilmiştir. Aynı zamanda, TKO

değerlerine karşılık farklı u/B ve b/B değerleri grafikleri çizilmiş ve göçme

mekanizmaları yorumlanmıştır.


9

2.2.1.5. Shin ve ark. (2000)

Geogrid donatılarla güçlendirilen suya doygun killi zemin üzerine oturan

şerit temellerin taşıma kapasitesi laboratuar deneyleri ile araştırılmıştır. Deneyler tek

tip bir kil üzerinde gerçekleştirilmiş ve kilin su muhtevasının değişimi drenajsız

kayma mukavemetinde değişmelere sebep olmuştur. Model kasa 1.09m

uzunluğunda, 0.31m genişliğinde ve 0.91m yüksekliğindedir. Kullanılan model şerit

temel ise, 7.62cm x 30.48cm boyutundadır. Belirli su muhtevasında hazırlanan

zemin 2.54cm kalınlıklarda serilip sıkıştırılmıştır. Yüklemelerin ardından drenajsız

kayma mukavemeti cu her bir deney için veyn aleti ile bulunmuştur. 7 seri deney

yapılmıştır. B; temel genişliğini, u; ilk donatı derinliğini ve b ise donatı boyunu ifade

etmektedir. Seri A’ da donatısız deneyler, Seri B, C, D, E kritik (u/B)cr oranlarını,

Seri F ve G ise kritik (d/B)cr oranlarını bulmak için yapılmıştır. Şerit temeller için

kullanılan (qu=cu*Nc) ifadesinde deneylerden elde edilen qu ve cu değerleri yerine

konulmuş ve Nc’nin teorik değeri olan Nc=5.14 ile oldukça iyi bir uyum içinde

olduğu görülmüştür. Herhangi bir b/B oranı için TKO değeri u/B≅(u/B)cr değerine

kadar artarken, bu değerden sonra azalmaktadır. (u/B)cr=0.4 olarak (tüm b/B

değerleri için) elde edilmiştir.

2.2.1.6. Alawaji (2001)

Alawaji (2001) çalışmasında, su muhtevasına bağlı olarak kum zeminlerin

geogrid donatılarla güçlendirilmesini araştırmıştır. Model yükleme deneyleri,

100mm çapında dairesel plakalar ve Tensar SS2 geogridleri kullanılarak yapılmıştır.

Deneylerde kullanılan geogridlerin genişlik ve yerleştirilme derinlikleri

değiştirilerek göçme, deformasyon modülü ve taşıma kapasitesi oranları üzerindeki

etkileri araştırılmıştır. Bu çalışmada, hem gerilme seviyeleri hem de kuru ve ıslak

yükleme koşulları incelenmiş, donatı derinliği ve donatı tabaka boyu kontrol

parametreleri olarak alınmıştır. Deneylerde özel olarak hazırlanan %80 Al

Thomamah Kumu (SP) ve %20 Al Ammariyah Kili karışımı zemin kullanılmıştır.


10

Kum-geogrid donatı sisteminin verimliliğinin, artan donatı genişliği ve

azalan donatı derinliği ile arttığı gözlenmiştir. Elde edilen sonuçlar geogrid donatılı

zeminlerde, oturmada % 95 azalma, elastik modülde %2000, taşıma kapasitesinde de

%320 artış olduğunu göstermiştir. Kum zeminler içerisine yerleştirilen donatının en

verimli ve ekonomik olduğu durum, geogrid genişliğinin 4D ve yerleştirilme

derinliğinin 0.10D olduğu durumdur.

2.2.1.7. Yıldız (2002)

Geogrid donatı ile güçlendirilmiş kum zeminlere oturan dairesel temellerin

taşıma kapasitesini model deneyler yaparak incelemiştir. Model deneylerde; ilk

donatı derinliği, donatılar arası derinlik, donatı tabaka sayısı, donatı boyu gibi donatı

ile ilgili parametrelerin taşıma kapasitesine etkisi araştırılmıştır. Deneysel

sonuçlardan en uygun donatı yerleşim düzeni araştırılarak maksimum taşıma

kapasitesi elde edilmiştir. Bu araştırmadan elde edilen sonuçlar;

• Donatılı zemin sistemlerinde, donatı ile zemin arasında oluşan

kenetlenme ve sürtünme dirençleri nedeniyle donatılı zeminler rijit ve kompozit bir

malzeme gibi davranmaktadır. Geogrid donatı kullanılarak kum zeminlerin taşıma

kapasitesi ve oturma davranışı önemli ölçüde iyileştirilmiştir.

• Farklı temel tipleri için deneysel çalışma sonunda elde edilen donatı ile

ilgili optimum değerler Çizelge 2.1’de görülmektedir. Optimum değerler

kullanıldığında taşıma kapasitesinde yaklaşık 3-4 kat artış meydana gelmiştir.

Çizelge 2.1. Donatı ile İlgili Optimum Değerler

Temel Tipi

İlk Donatı

Derinliği

(u/B)opt

Donatı

Aralığı

(h/B)opt

Donatı

Sayısı

(Nopt)

Toplam

Donatı

Derinliği

(d/B)opt

Donatı

Tabaka Boyu

(BR/B)opt

Dairesel 0.30 0.30 4 1.2B 3


11

2.2.2. Büyük Ölçekli Deneyler

2.2.2.1. Sanad ve ark. (1993)

Çok yoğun kalkerli kum zemin üzerinde plaka yükleme deneyleri yapılmış,

dairesel ve halka temellerin yük oturma davranışları kıyaslanmıştır. Deneyler temel

tabanı seviyesinde (yerden 18m derinlikte) yapılmıştır. Deneylerde 0.3m, 0.61m ve

1.28m çapında dairesel plakalarla 0.68m iç, 1.28m dış çapa sahip plakalar

kullanılmıştır. Bu deneylerle 55m çapında ve 370m yüksekliğinde inşa edilecek

anten kulesi için yapılacak oturma hesaplarında güvenilir zemin deformasyon

modülleri elde edilmesi amaçlanmıştır.

Sonuçta elastisite modülü 50MPa ile 70MPa arasında elde edilmiş, fakat

modülün derinlikle artımının zemin türünden bağımsız olduğu bulunmuştur. Yeniden

yükleme modülü, başlangıç modülünün iki katı ölçülmüştür. Dairesel plakalarla, iç

çap/dış çap oranının 0.531 olduğu halka plakalarda oturma açısından bir farklılık

olmadığı görülmüştür. Halka plakalarda ölçülen oturmalar, elastik analizlere dayalı

oturmaların oldukça altında çıkmıştır. Ölçülen oturmaların, SPT ve Menard

pressiyometre deneylerinden elde edilen ampirik çözümlerle uyumlu olduğu

görülmüştür.

2.2.2.2. Adams ve Collin (1997)

Geosentetik donatılı zeminlere oturan yüzeysel temellerin taşıma gücü ve

oturma karakteristikleri büyük boyutlu model temeller kullanılarak belirlenmeye

çalışılmıştır. Çalışmada iki farklı geosentetik (geogrid ve geocell) kullanılarak

toplam 34 adet yükleme deneyi yapılmıştır. Donatı tabaka sayısı, tabakalar arası

mesafe, ilk donatı derinliği, donatı türü ve zemin yoğunluğu değişken parametreler

olarak ele alınmıştır. Elde edilen sonuçlar, donatı ilavesinin zeminlerin taşıma

kapasitesini 2.5 kat artırdığını göstermiştir.

Deneylerde geosentetik donatı tabaka sayısı 3 olarak sabit tutulmuş ve kenar

uzunlukları 0.30m, 0.46m, 0.61m ve 0.91m olan model kare temeller kullanılmıştır.


12

Model temeller çelik donatılı, betonarme malzemeden imal edilmiştir. Boyut etkisini

azaltmak için kare temeller tercih edilmiştir. Deneyler 5.4m genişlik, 6.9m uzunluk

ve 6m derinliğe sahip betonarme duvarla çevrili alanda gerçekleştirilmiştir. Model

temeller hidrolik krikolar vasıtasıyla yüklenmiştir. Deneylerde önce çukur kazılmış,

ardından 30cm kum serilip belli yoğunluğa göre sıkıştırılmıştır. Kötü derecelenmiş

kum (SP) sınıfına sahip kumun çeşitli endeks özellikleri, mmD 25.050 = , Cu=1.7,

γkmax=16.7kN/m3 ve γkmin=13.8kN/m3 olarak belirlenmiştir.

Deney iki aşamada gerçekleştirilmiştir. 1. aşamada farklı donatı aralıkları ile

farklı geosentetik türlerinin etkileri, yapılan 3 seri deneyle araştırılmıştır.

Seri 1: Donatısız deneyler, her ebatta temelle yapılmış, karşılaştırma amaçlı

olarak kullanılmıştır. Deneylerde γk=14.9kN/m3 olarak elde edilmiştir.

Seri 2: Seri 1’den farklı olarak 3 tabaka geogrid serilmiştir. Alanın tamamı

donatılandırılmıştır. Donatıların üst üste binme etkisini azaltmak için donatılar

zikzaklı olarak yerleştirilmiş ve 60cm’lik kısımlar üst üste bindirilmiştir.

γk=14.8kN/m3 olarak elde edilmiştir.

Seri 3: Seri 2’den farklı olarak geogrid yerine geocell kullanılmıştır. Geocell

kaymaması için sabitlenmiştir. 2.75×3.4m ebatlı 4 adet geocell kullanılmıştır. Bu

seri deneyde γk=14.8kN/m3 olarak elde edilmiştir.

2. aşamada yukarıda bahsedilen parametrelerin, (donatı genişliği, tabakalar

arası mesafe, ilk donatı derinliği ve zemin yoğunluğu) etkileri araştırılmıştır.

Deneylerde 0.61m ebatlı temel kullanılmıştır. Bu aşamada da 3 farklı deney serisi

kullanılmış ve deneyler Seri 4, Seri 5, Seri 6 olarak adlandırılmıştır.

Seri 4: Bu seride ilk donatı derinliği ve donatı genişliğinin etkileri

araştırılmıştır. Deneylerde 1.2×1.2m; 1.8×1.8m; 2.4×2.4m ebatlı geogridler ile

0.25B ve 0.375B derinliklere yerleştirilen tek donatı kullanılmıştır. Bu durumda

donatı derinliği 150 ve 225mm olmuştur. Bu seri deneyde γk=14.7kN/m3 olarak elde

edilmiştir.

Seri 5: Bu seri deneyde γk=14.5kN/m3 olarak elde edilmiş ve 150mm ve

300mm derinliklerde 2 donatı kullanılmıştır.


13

Seri 6: Bu seri deneyde γk=14.2kN/m3 olarak elde edilmiş ve 150mm ve

300mm derinliklerde 2 donatı kullanılmıştır.

Her bir deney serisi kazılan alanda planlanarak yapılmış ve serilerin tüm

deneyleri kum dolgu kaldırılmadan bitirilmiştir. Deneylerde güvenli tarafta kalmak

amacıyla kazı 4B derinliğe kadar yapılmış, kum dolgu 30 cm’ lik tabakalar halinde

serilip sıkıştırılmış, ardından temel altına gelen yüzey dikkatlice düzeltilmiştir.

Yoğunluklar her bir tabakadan sonra 5 farklı yerde nükleer yöntemlerle ölçülmüştür.

Deformasyonlar temel köşelerine konan 4 adet deplasman ölçerle ölçülmüştür.

Yüklemeler elle kontrol edilebilen hidrolik kriko ile yapılmıştır. Deformasyon

ölçümleri belli zaman aralıklarında yapılmış, her bir yük kademesi elle artırılmış ve

her bir yük kademesinde en az 5 dakika beklenmiştir.

Deneylerin sonunda taşıma kapasitesi değerleri, yük oturma eğrilerinden

çeşitli teğetler çizilerek elde edilmiştir. Her bir deneyin performansını karşılaştırmak

için taşıma kapasitesi oranları (TKO) belirlenmiştir. TKO değerleri %0.5, %1.0 ve

3.0% deformasyonlar için hesaplanmıştır. Sonuçlar, kayma türlerine göre de

yorumlanmıştır. Bu sayede göçme mekanizmaları tespit edilmeye çalışılmıştır. Aynı

zamanda yoğunlukların taşıma kapasitesine etkileri yorumlanmıştır.

Deneylerden elde edilen sonuçlardan geosentetik donatı ilavesinin kum

zeminlerin taşıma kapasitesini yaklaşık 2.5 kat artırdığı gösterilmiştir. İlk donatı

derinliğinin 0.25B olması halinde en yüksek taşıma kapasitesi değeri elde edilmiştir.

2.2.2.3. Gabr ve Hart (2000)

Polimer geogridlerle güçlendirilmiş donatılı kum zeminlerde elastisite

modülü değerinin hesaplanabilmesi için model deneyler yapılmıştır. Deneylerde

1.52×1.52×1.37m ebatlara sahip bir deney kasası ve kenar boyutu 30cm olan kare

kesitli plakalar kullanılmıştır. İki farklı geogrid (SR1 ve SR2) kullanılarak toplam 9

adet yükleme deneyi yapılmış ve elastisite modül değerleri, 9.2mm ve 4.6mm’ lik

deformasyon seviyelerinde 1E hesaplanmıştır.


14

Deneylerde 3 tabaka donatı kullanılmış ve performans, zemin taşıma

kapasitesi yerine donatılı ve donatısız durumlardaki elastik modüller karşılaştırılarak

yapılmıştır.

Deney sonuçları ışığında Wahls (1984, 1994) tarafından önerilen yöntem

kullanılarak 1E değerleri hesaplanmış ve literatürde önerilen değerlerle

karşılaştırılmıştır.

Bu çalışmada, u/B= 0.5 için elde edilen 1E değerleri Adams ve Collin

(1997)’e göre %20 daha düşük değerde bulunmuştur.

Bu çalışma, kum zemine donatı konması durumunda, yük taşıma

kapasitesinde bir artma ve düşey deformasyonlarda bir azalma olduğunu

göstermektedir.

2.2.2.4. Fonseca (2000)

Gerçek boyutlardaki dairesel temellere arazi ve laboratuvar ortamlarında

yükleme deneyleri yapılmıştır. Mukavemet ve rijitlik parametreleri elastisite teorisi

yaklaşımıyla elde edilmiştir. Çalışmada, bölgeden alınan numuneler üzerinde yapılan

üç eksenli deneyler ile plaka yükleme deneyleri, koni penetrasyon deneyleri ve

standart penetrasyon deneyleri sonuçlarına dayanan yarı ampirik yöntemler üzerinde

durulmuştur.

Bu çalışmada amaç yükleme deneyleri ile elde edilen sonuçları, literatürde

mevcut bazı tasarım yöntemleriyle karşılaştırmaktır.

Gerçek boyutlarda yüklemeler yapılarak geniş bir alanı kaplayan sahada

homojenliğin araştırılması için SPT, CPT, dinamik sonda, Menard presiyometre

(PMT), Marchetti dilatometre (DMT) ve self boring presiyometre (SBPT) gibi arazi

deneyleri yapılmış ve deneyler arasında homojenlik yakalanmıştır. Ayrıca deney

sahasından alınan örneklerle laboratuvarda üç eksenli ve ödometre deneyleri

yapılmıştır. Bu deneylere ilave olarak bir takım sismik deneyler de yapılmıştır.

Plaka yükleme deneyleri (PLT), 30 ve 60cm çaplarındaki çelik plakalar ile

1.2m çap ve 0.5m kalınlığa sahip betonarme temeller kullanılarak yapılmıştır.

Yüklemelerde deney alanı merkezinden 4.6m uzaklıkta imal edilen iki adet


15

betonarme kirişe oturan 4 adet çelik kiriş üzerinde sabitlenmiş 140 ton kapasiteli,

11.2m çapa sahip içi su dolu bir tank kullanılmıştır. Çelik kirişlerin aralıkları hidrolik

krikoların çalışabilmesi için 1.2m olarak ayarlanmıştır. Betonarme temelle yapılan

yükleme deneyi esas deney olarak kabul edilmiştir. Esas deney her biri 4 saat

sürdürülen 35 adet yük artımı ile birlikte 15 günde tamamlanmıştır. Deneyin

ardından yük–oturma eğrisi çizilmiştir. Ayrıca yüklemenin temel merkezinden

itibaren 90cm’ lik bir yarıçapı kapsayan alanda daha etkin olduğu (s=10cm), 1.6m

yarıçapta oturmanın 4mm, 2.6m yarıçapta ise sadece 1mm olduğu tespit edilmiştir.

Esas deneyden önce çelik plakalarla (30 ve 60cm çaplı) yükleme deneyleri de

yapılmıştır.

Bu aşamaların ardından elde edilen deney sonuçları literatürde mevcut

tasarım yöntemleriyle karşılaştırılmıştır.

Literatürde yer alan ampirik ifadelerden ve SPT, CPT deneylerinden elde

edilen sonuçlar, deney sonuçlarıyla karşılaştırılıp kıyaslanmıştır.

PLT sonuçlarına göre değerlendirmede de aynı işlemler uygulanmış, ilave

olarak da yazarların sundukları ampirik ifadelerde bir takım değişiklikler

önermişlerdir.

2.2.2.5. De Merchant ve ark. (2002)

Geogrid ile güçlendirilmiş düşük yoğunluklu agrega üzerinde plaka yükleme

deneyleri yapılmıştır. Model deneyler, 2.2m genişlik, 3.2m uzunluk ve 1.6m

derinliğe sahip bir deney çukurunda yapılmıştır. Deneylerde 305mm çapında dairesel

plaka kullanılmıştır. Temel zemini, dane boyutu 19mm ve 4.7mm arasında olan, 1.4

üniformluk katsayısına sahip, özgül ağırlığı ise 1.25 ile 1.40 arasında değişen düşük

yoğunluklu agregadan oluşmaktadır. Üç eksenli basınç deneyinden, 735kg/m3 ve

832kg/m3’lık kuru birim hacim ağırlıklarına karşılık gelen içsel sürtünme açıları

sırasıyla 39.5° ve 44.5° olarak hesaplanmıştır.

Model deney sonuçları, donatı efektif uzunluğunun 4B, etki derinliğinin ise

yaklaşık 1B olduğunu göstermiştir. İlk donatı derinliğinin temel genişliğe oranı (u/B)

0.25’den 0.75’e arttığında tek tabaka BX1100 donatısının s/B = %2 oranında taşıma


16

kapasitesi 82.2 kN/m2’den 52.6 kN/m2’ye, tek tabaka BX1200 donatısının s/B = %2

oranında taşıma kapasitesi ise 49.3 kN/m2’den 38.8 kN/m2’ye kadar azalmıştır.

Taşıma kapasitesi için zemin rijitliği, uygulanan basıncın oturmaya oranı olarak

tanımlanmıştır. Deney sonuçları, belli bir oturma değerine kadar düşük rijitlikteki

geogridin daha yüksek rijitlikteki geogride göre daha iyi performans gösterdiğini,

ancak belli bir oturma değerinden sonra da tam tersi bir davranış elde edildiğini

göstermektedir.

2.3. Teorik Çalışmalar

2.3.1. Binquet ve Lee (1975b)

Donatılı kum zeminlere oturan şerit temellerin taşıma kapasitesini araştırmak

için yapmış olduğu model deneylerin yanında konuyu teorik olarak da incelemiştir.

Taşıma kapasitesi analizlerinde, deneysel çalışmalarda gözlenen farklı göçme

şekilleri dikkate alınmıştır. Donatılı zeminlerde, donatı elemanlarının yerleşim

düzeni ve dayanımına bağlı olarak göçmenin farklı şekillerde olduğu ileri

sürülmüştür. Buna göre,

• İlk donatı tabakası üzerinde meydana gelen kayma göçmesi; Bu tip

göçme, ilk donatı tabakası derinliğine bağlı olarak (u/B>0.67) meydana gelmektedir

(Şekil 2.1). Bu durumda donatı tabakaları rijit taban gibi davranırlar ve kayma zonu

üst bölgede kalır.

Şekil 2.1. u/B>0.67 Olması Durumunda Görülen Göçme Şekli

B


17

• Donatı sıyrılması nedeniyle oluşan göçme; Bu tip göçme, donatıların

seyrek (u/B<0.67 ve N<3) olması veya donatı uzunluğunun sürtünme direnci

oluşumu için yetersiz olması durumunda oluşmaktadır (Şekil 2.2).

Şekil 2.2. Donatı Sıyrılması Nedeniyle Oluşan Göçme Şekli

• Donatı kopması nedeniyle oluşan göçme; Bu tip göçme, donatıların

yeterince uzun ve sık (u/B<0.67 ve N>3) olması durumunda oluşmaktadır (Şekil2.3).

Şekil 2.3. Donatı Kopması Nedeniyle Oluşan Göçme Şekli

Binquet ve Lee (1975b) tarafından bu üç farklı durum için meydana gelen

göçme mekanizmaları esas alınarak analitik modeller geliştirilmiş ve elde edilen

sonuçlar deneysel sonuçlar ile karşılaştırarak kontrol edilmiştir.

B

B


18

2.3.2. Huang ve Tatsuoka (1990)

Donatılı kum zeminlere oturan şerit temellerin taşıma kapasitesini

hesaplamak için analitik bir yöntem geliştirilmiştir. Binquet ve Lee (1975a,b)

tarafından yapılan çalışmaya benzer şekilde ilk olarak laboratuarda yapılan model

deneylerden donatılı zeminlerin göçme mekanizması araştırılmış ve iki farklı türde

göçme olduğu ifade edilmiştir. Bunlar;

• I. Tür Göçme: Donatılı bölge altında oluşan bölgesel kayma göçmesi

olarak tanımlanmıştır. Bu tür göçmede, donatılı bölge rijit derin temel gibi

davranmaktadır. Bu durumda göçme, donatılı bölgenin hemen altındaki donatısız

bölgede meydana gelmektedir (Şekil 2.4). Ayrıca, donatı boyu temel genişliğinden

büyük ise donatılı bölgenin geniş plak gibi davranarak taşıma kapasitesine katkıda

bulunduğu belirtilmiştir.

Şekil 2.4. I. Tür Göçme

• II. Tür Göçme: Donatı rijitliğinin yetersiz olduğu durumlarda donatılı

bölge içerisinde meydana gelen göçme türü olarak tanımlanmıştır (Şekil 2.5). Bu

durumda kayma yüzeylerinin temel kenarlarından başlayarak donatılı bölge içerisine

doğru kama şeklinde ilerlediği belirtilmiştir. Bu tip göçmenin nedeni olarak; donatı

ile kum arasında yeterli sürtünme oluşmaması (donatı sıyrılması), donatılarda

A

η

η=900

θ θ

Df

Donatı Şeritleri

B

η


19

kopmaların meydana gelmesi ve donatı yoğunluğunun yetersiz olması gösterilmiştir.

Huang ve Tatsuoka (1990) tarafından bu göçme mekanizmaları esas alınarak analitik

bir model geliştirilmiştir.

Şekil 2.5. II. Tür Göçme

(i) “I. Tür Göçme” Halinde Donatılı Zeminlerin Taşıma Kapasitesi:

Bu tip göçme hesabında donatı boyu, L=B ve toplam donatı zon derinliği,

DR≅B kabul edilerek donatılı bölge donatısız zeminlere oturan aynı derinlikteki rijit

derin temel (DR=Df) gibi düşünülmüştür. Bu durumda taşıma kapasitesindeki artış

miktarı için aşağıdaki ifade verilmiştir.

( ) ( )

+−

++⋅⋅=∆

2222 122 ScSbD

Kq fdpB γ (2.5)

Burada;

Kp : Pasif toprak basıncı katsayısı (Kp=tan2(45+φ/2),

γd : Kumun kuru birim hacim ağırlığı,

Df : Başlangıç temel derinliği,

b : Derin temel için kayma bloğunun yüksekliği,

θ θ A Df

Donatı Şeritleri


20

c : Df=0 olması durumunda kayma bloğunun yüksekliği

S1 : Df=0 olması durumunda, göçme anındaki oturma miktarı

S2 : Derin temel için göçme anındaki oturma miktarı olarak

tanımlanmıştır.

Donatı boyu, L>B olduğu durumlarda ise, geniş plak etkisi nedeniyle taşıma

kapasitesindeki artış aşağıdaki eşitlikten hesaplanmıştır.

BNTSn

iiie /tan2

1,

⋅⋅⋅=∆ ∑=

φ (2.6)

Burada ∆S, geniş plak etkisi nedeniyle düşey kayma bloğu yan yüzeylerinde

oluşan sürtünme gerilmesidir. Bu eşitlikteki diğer notasyonlar ise aşağıda

sıralanmıştır:

n : Donatı tabaka sayısı,

Ni : i. tabakada temel birim uzunluğuna düşen donatı şeridi sayısı,

Te,i : i. tabakadaki her bir donatı şeridinde oluşan çekme kuvveti

Bu durumda taşıma kapasitesindeki toplam artış,

Sqq BC ∆+∆=∆ (2.7)

Olur.

(ii) “II. Tür Göçme” Halinde Donatılı Zeminlerin Taşıma Kapasitesi:

Bu tip göçme halinde donatıların taşıma kapasitesine katkısı (∆qA), donatı

çekme kuvvetlerinden dolayı kayma bloğunda oluşan yanal çevre basınçlarının

artması olarak tanımlanmıştır. Bu durumda donatılı zeminin taşıma kapasitesi;

tPA Kq σ⋅=∆ (2.8)


21

Bağıntısı ile hesaplanır. Bu bağıntıdaki σt ise;

R

n

iiiavt DNT /)(

1,

⋅= ∑

=

σ (2.9)

Eşitliğinden hesaplanır. Burada;

DR : Toplam donatı zon derinliği,

Tav,i : Kayma bloğunda i. tabakada oluşan ortalama çekme kuvveti olup

diğer notasyonların anlamı bir öncekiler ile aynıdır. Tav,i için aşağıdaki ifade

önerilmiştir.

( )2

TTT i,eimax,

i,av

+= (2.10)

Tmax,i : Merkezde oluşan maksimum çekme kuvveti

Te,i : Kayma bloğunun yan yüzeylerinde oluşan çekme kuvvetidir.

Huang ve Tatsuoka (1990), geliştirdikleri bu modelin geçerliliğini kontrol

için yaptıkları deneyler ile analitik model sonuçlarını karşılaştırmışlardır. Farklı

donatı miktarı ve yerleşim düzeni için yapılan karşılaştırmada teorik ve deneysel

göçme türleri ile TKO değerlerinin birbirleri ile iyi bir uyum içinde olduğu

görülmüştür.

2.3.3. Otani ve ark. (1998)

Geosentetik donatılı kohezyonlu zeminler üzerine oturan esnek üniform şerit

temellerin taşıma kapasitesi rijit plastik sonlu eleman formülasyonu ile analiz

edilmiştir. Bu metot, plastisite teorisinin üst sınır teoremine dayanmaktadır ve taşıma

kapasitesi limit durumdaki yük faktörü olarak tanımlanmaktadır. Donatı elemanı ve

onu çevreleyen kum, eşdeğer bir kohezyona sahip tek bir kompozit malzeme olarak


22

modellenmiştir. Alt tabakadaki yumuşak zemin tamamen kohezyonlu kabul edilmiş

ve donatılı zemin ile yumuşak zemin Von-Mises kırılma kriterlerine göre

modellenmiştir. Analizlerde kullanılan metot ilk olarak donatısız zeminler için

Prandtl çözümleriyle kıyaslanmıştır. Donatılı durumlar için yapılan analizlerde ise,

donatı derinliği, boyu, sayısı değiştirilmiştir. Sonuçların ışığında kohezyonlu

zeminlere oturan temellerin taşıma kapasitesinde donatılandırma etkisi araştırılmıştır.

Taşıma kapasitesini veya göçme yükünü belirlemek için üst sınır yöntemi, alt

sınır yöntemi, kayma çizgisi yöntemi, sonlu eleman yöntemi (deplasman yaklaşımı)

ve limit denge yöntemi gibi bir çok yöntem mevcuttur. Donatı ile güçlendirilmiş

yapıların analizi göçmenin yerinin ve şeklinin önemli olduğu limit denge

yöntemlerine dayanmaktadır. Ancak limit denge yöntemi taşıma kapasitesinin

bulunması için sağlanması gereken bir çok şartı (denge, kompabilite, bünye

denklemleri, kuvvet ve deplasman sınırları, göçme ilişkisi) sağlayamamaktadır.

Donatılı zeminlerin taşıma kapasitesi geosentetik tabaka sayısının yanı sıra,

donatı derinliği ve donatı boyuna da bağlıdır (Ochiai ve ark.(1992), Otani ve

Yamamato (1996)) . Bu durum bu tür zeminlerin göçme mekanizmasından bağımsız

olarak hesaplanmaktadır.

Analizler donatılı ve donatısız olarak yapılmıştır.

Donatısız Durum: Yeni geliştirilen model Prandtl çözümleriyle (qu= 5.14cu)

karşılaştırılmış ve oldukça iyi neticeler elde edilmiştir. Modelle elde edilen taşıma

kapasiteleri ve plastik akma mekanizmaları grafikle gösterilmiştir.

Donatılı Durum: Donatı sayıları değiştirilerek farklı derinlik ve uzunluklar

için analizler yapılmış, sonuçlar taşıma kapasiteleri ve göçme mekanizmaları ile

birlikte grafiklenmiştir. Sonuçta donatısız hal için plastik akmanın yükün

uygulandığı köşede yoğunlaştığı görülürken, donatılı halde uygulanan yükün altında

gerçekleştiği görülmüştür. Ayrıca donatılı halde akma daha geniş bir alanı

kaplamaktadır ve taşıma kapasitesi artmaktadır. Derin ve uzun donatılandırmanın da

taşıma kapasitesini artırdığı gözlenmiştir.

Sonuçta donatı çekme gerilmesi büyüdükçe donatılandırma etkisinin de

arttığı görülmektedir. Çalışmada optimum donatı tabaka sayısı 5, toplam donatı

derinliği ise 0.4B olarak bulunmuştur


23

2.3.4. Deb ve ark. (2007)

Deb ve ark. (2007) çalışmalarında, düzlem deformasyon koşullara sahip,

yumuşak zemin üzerine yerleştirilen donatılı granüler tabakanın taşıma gücüne

etkisini Fast Lagrangian Analysis of Continua (FLAC) programı ile araştırmışlardır.

Stabilize dolgu tabakası, yumuşak zemin ve geosentetik donatılar lineer elastik

malzemeler olarak modellenmiştir. Problem, 6m derinliğindeki yumuşak zemin

üzerinde yer alan 1m kalınlığında granüler donatılı dolgu için tasarlanmıştır.

Donatılar bu 1m derinlik içine 0.25m düşey aralıklarla, donatı sayısı 1’den 3’e kadar

değiştirilerek yerleştirilmiştir.

Taşıma gücü ve oturma değerleri toplu parametreli model ve sonlu farklar

yöntemi ile hesap yapan FLAC programı ile karşılaştırılmıştır. FLAC programıyla

yapılan analizlerde, oturmada meydana gelen azalmalar; tek, çift ve üç sıralı donatı

tasarımı için sırasıyla %8.5, %12.2 ve %14.5 olarak bulunmuştur. Toplu parametreli

model yardımıyla yapılan analizlerde ise, oturmada meydana gelen azalmalar;

donatısız, tek, çift ve üç sıralı donatı tasarımı için sırasıyla %18.2, %25.4 ve %29.2

ve %32 olarak bulunmuştur. Bu da göstermektedir ki; her iki yaklaşımda da donatı

tabaka sayısı arttıkça meydana gelen oturmalar azalmaktadır. Temel merkezi

hizasında ve z/B oranı 0.375 değerinden daha küçük olduğu durumda, meydana

gelen düşey gerilmeler, tüm donatılı kombinasyonlar için donatı tabaka sayısı

arttıkça azalmaktadır. Temel merkezinden uzaklaştıkça donatısız durum en düşük

düşey gerilme değerini verirken, z/B oranının 1.6 değerinden büyük olduğu durumda

ise, düşey gerilme donatı tabaka sayısının artmasıyla azalmaktadır.

3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR Doğan YILDIRIM

24

3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR

3.1. Giriş

Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası ile kil zeminlerin iyileştirilmesi

kapsamında yapılan deneysel çalışmalar üç seri olarak planlanmıştır.

Bunlar;

Ø Seri I: Sadece kil durumunda yapılan deneyler,

Ø Seri II: Stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneyler,

Ø Seri III:Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan

deneylerdir.

Bu deneylerde 30 ve 60cm olmak üzere iki farklı çapta rijit dairesel

model temel plakaları kullanılmıştır. Deneylerde kil tabakası üzerine farklı

kalınlıklarda yerleştirilen stabilize dolgu tabakası ve belli bir H kalınlığında stabilize

dolgu tabakası içerisine farklı derinliklerde yerleştirilen tek tabaka geogridin, kil

zeminin taşıma kapasitesi ve oturma davranışına etkileri araştırılmıştır. Ayrıca stabilize

dolgu tabakası içerisinde önceden belirlenen derinliklerde iki tabaka geogrid

yerleştirilmesi durumunda kil zeminin taşıma kapasitesi ve oturma davranışında

meydana gelen etkiler de incelenmiştir. Yapılan çalışmalar 106M496 nolu TÜBİTAK

projesi kapsamında olup TÜBİTAK tarafından desteklenmiştir.

3.2. Zemin Özellikleri

Büyük ölçekli arazi model deneyleri, Adana İli, Seyhan İlçesi, Yenidam

Köyü Mevkiinde Adana Büyükşehir Belediye Başkanlığına bağlı, Adana Su ve

Kanalizasyon İdaresi (ASKİ) Batı Adana Atıksu Arıtma Tesisleri içerisinde

kullanılmayan ve üzerinde herhangi bir yapının teşkil edilmediği bir alanda

yapılmıştır (Şekil 3.1).


25

Giriş Kapısı

Deney Sahası

3.2.1. Kil Zemin

Büyük ölçekli arazi model deneylerinin yapılacağı Adana Su ve

Kanalizasyon İdaresi (ASKİ) Batı Adana Atıksu Arıtma Tesisleri içerisindeki deney

alanında, zeminin yatay ve düşey zemin profilinin belirlenmesi ve zemine ait endeks

ve mühendislik özelliklerinin saptanması amacıyla 2 adet muayene çukuru ve 4 adet

sondaj çalışması yapılmıştır (Şekil 3.2 ve Şekil 3.3).

Şekil 3.1. Deney Sahasının Üstten Görünümü

Şekil 3.2. Arazide Muayene Çukuru Açılması


26

Şekil 3.3. Arazide Sondaj Kuyusu Açılması

Muayene çukuru ve sondaj çalışmalarından elde edilen bilgilerden deney

yapılacak alanın yüzeyden itibaren en üstte 80 - 100cm kalınlıktaki kısmının bitkisel

toprak tabakasından oluştuğu anlaşılmıştır. Sonraki zemin tabakasının ise az siltli kil

tabakasından oluştuğu anlaşılmıştır. Az siltli kil tabakası SK1 ve SK2 sondaj

kuyularında 5. 50 - 6.00m arasında kalınlıkta iken, SK3 ve SK4 sondaj kuyularında bu

derinlik yaklaşık 7m olarak gözlenmiştir. SK1 ve SK2 sondaj kuyularında az siltli

kil tabakasını yaklaşık 13.00m’ye kadar az siltli killi kum tabakası takip etmektedir.

SK3 sondaj kuyusunda bu birim yaklaşık 1.50m olarak geçilmektedir. SK4 sondaj

kuyusunda 9.m den sonra 2m’lik koyu kahverengi kil tabakasına geçilmiş ve

ardından bu tabakayı kuyunun bitim derinliğine kadar kil bantlı kalker tabakası takip

etmiştir. Zemin katmanlarını gösteren loglar Ek 1’de verilmiştir.

Arazi çalışmaları sırasında alınan örselenmiş ve örselenmemiş kil zemin

numuneleri (Şekil 3.4) üzerinde ilgili deneyler yapılmıştır.


27

Şekil 3.4. Araziden Alınan Örselenmiş ve Örselenmemiş Zemin Numuneleri

Araziden alınan örselenmiş ve örselenmemiş zemin numuneleri üzerinde

yapılan kıvam limitleri deney sonuçları Ek 2’de, piknometre deney sonuçlarından

elde edilen zemin dane birim hacim ağırlıkları Ek 3’de, elek analizlerinden elde

edilen granülometri eğrileri Ek 4’te verilmiştir.

Büyük ölçekli arazi model deneylerinin yapılacağı kil zeminin kayma

mukavemeti parametrelerini belirlemek üzere araziden alınan örselenmemiş

numuneler üzerinde yapılan serbest basınç deney sonuçları Ek 5’te verilmiştir.

Kil zeminlerin aşırı ya da normal konsolide olup olmadığını anlamak

amacıyla zeminlerin ön konsolidasyon basınçları hesaplanmıştır. İlgili grafikler de

Ek 6’de verilmektedir. Bu sonuçlardan arazideki kil zeminlerin genelde normal

konsolide veya az aşırı konsolide kil olduğu anlaşılmaktadır.

Elde edilen bu sonuçlar göz önüne alınarak yaklaşık 1m kalınlıktaki bitkisel

toprak tabakası dışında 1.00-5.00m arasındaki zemin profili 3 alt tabakaya

ayrılabilir. Aşağıda her bir tabaka için endeks, mukavemet ve oturma deney

sonuçlarının değişim aralıkları verilmiştir.


28

1.Tabaka (1.00-2.20m arası)

Bu tabaka üzerinde yapılan zeminin endeks özelliklerinin belirlenmesine

yönelik deneylerden elde edilen değerlerin değişim aralıkları aşağıda verilmiştir.

Su muhtevası değerleri %20-22, doğal birim hacim ağırlıkları 1.94-2.05 t/m3,

dane birim hacim ağırlıkları 2.56-2.60 t/m3, likit limit değerleri %50-69 ve plastik

limit değerleri ise %21-31 arasında değişmektedir. Ayrıca bu tabakanın zemin sınıfı

CH olarak bulunmuştur.

Mukavemet ve oturma deneylerinden elden edilen sonuçlara göre, serbest

basınç mukavemeti 0.90-1.43 kg/cm2, drenajsız kohezyon değerleri 0.45-0.72

kg/cm2 aralığında elde edilmiştir. Ön konsolidasyon basınç değerleri ise, 0.58-1.30

kg/cm2 aralığında değişmekte olup zeminin normal konsolide veya az aşırı konsolide

kil olduğu belirlenmiştir.







CL olarak bulunmuştur.

Mukavemet ve oturma deneylerinden elden edilen sonuçlara göre, serbest

basınç mukavemeti 0.60-1.10 kg/cm2, drenajsız kohezyon değerleri 0.30-0.55

kg/cm2 aralığında elde edilmiştir. Ön konsolidasyon basınç değerleri ise, 0.44-0.67

kg/cm2 aralığında elde edilerek zeminin normal konsolide kil olduğu belirlenmiştir.


29







CL olarak bulunmuştur.

3.2.2. Stabilize Dolgu Malzemesi

Stabilize dolgu malzemesi Adana’nın kuzeybatısında yer alan Kabasakal

mevkiinden getirilerek Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi

İnşaat Mühendisliği Zemin Mekaniği Laboratuarında elek analizi, standart proktor

ve kesme kutusu deneylerine tabi tutulmuştur. Elek analizi sonucunda, birleştirilmiş

zemin sınıflandırma sistemine göre granüler malzeme iyi derecelenmiş çakıl-siltli

çakıl (GW-GM) olarak sınıflandırılmıştır (Şekil 3.5). Standart Proctor deneyi

sonucunda, zeminin maksimum kuru birim hacim ağırlığı yaklaşık 2.16gr/cm3,

optimum su içeriği ise, %7 olarak belirlenmiştir (Şekil 3.6). Stabilize dolgu

malzemesi üzerinde yapılan kesme kutusu deneyi ile zeminin içsel sürtünme açısı

430, kohezyon değeri ise 0.10kg/cm2 olarak bulunmuştur (Şekil 3.7). Stabilize dolgu

malzemesi üzerinde yapılan Piknometre deneyi ile zemin dane birim hacim ağırlığı

2.64gr/cm3 olarak bulunmuştur.

Stabilize dolgu malzemesinin deneylerde kullanılmasına karar verildikten sonra

stabilize dolgu malzemesi deney sahasına getirilerek istiflenmiştir (Şekil 3.8 ve

Şekil 3.9).


30

Şekil 3.5. Stabilize Dolgu Malzemesi Granülometri Eğrisi

Şekil 3.6. Stabilize Dolgu Malzemesi Standart Proktor Eğrisi


31

Şekil 3.7. Stabilize Dolgu Malzemesi Kesme Kutusu Deney Eğrisi

Şekil 3.8. Stabilize Dolgu Malzemesinin Temin Edilmesi


32

Şekil 3.9. Stabilize Dolgu Malzemesinin Araziye Getirilmesi

3.3. Kazık Uygulamaları

Büyük ölçekli arazi model deneylerinin gerçekleştirileceği sahada imal

edilmesi düşünülen kazıkların çapını belirlemek amacıyla 13cm ve 30cm çaplarında

yaklaşık 8m boylarında ikişer adet (toplamda 4 adet) donatılı yükleme kazığı imal

edilmiştir (Şekil 3.10, Şekil 3.11 ve Şekil 3.12). Bu kazıkların imalatı, deney

alanının hemen yanı başında yapılmıştır. İmal edilen kazıkların mukavemetlerini

yeteri kadar kazanmalarının ardından yükleme deneyleri yapılıp yükleme

kazıklarının performansları ölçülerek deneylerde kullanılacak uygun kazık çapının

30cm olmasına karar verilmiştir.


33

Şekil 3.10. Kazık Makinesinin Araziye Getirilmesi

Şekil 3.11. Önceden Belirlenen Yerlerde Kazık Delgi İşleminin Başlaması


34

Şekil 3.12. 13cm ve 30cm Çaplı Kazıkların Yapımında Kullanılan Donatılar Kazık çapının 30cm olarak seçilmesinden sonra geogrid donatılı stabilize

dolgu tabakası ile kil zeminlerin iyileştirilmesi kapsamında büyük ölçekli arazi

model deneylerinin yapılacağı sahada, kazık adedi ve kazıklar arası mesafelerin

belirlenmesi aşamasına geçilmiştir.

Bu kısımda, deney sahasında gerçekleştirilecek olan her bir deneyden sonra,

örselenmeden dolayı sahanın tekrar kullanılamayacağı ve özellikle arazi koşullarında

olası deney hatalarından kaynaklanan deneylerin tekrarlanması durumu göz önüne

alınarak, mevcut deney alanının uygun bir şekilde tasarlanmasına özen gösterilmiş

ve 24 adet kazık imal edilmesine karar verilmiştir. PLAXIS V8.2 yazılımı

kullanılarak sınır etkisi analizi yapılmıştır. Sayısal analizlerde kullanılan problemin

geometrisi Şekil 3.13’de görülmektedir. Analizler problemin doğası gereği eksenel

simetrik koşullarda yürütüldüğünden sadece şeklin yarı görüntüsü (simetri eksenine

kadar olan kısmı) verilmiştir. Analizlerde kasa yarı genişliği, B, temel yarıçapına

bağlı olarak 3r, 4r, 4.5r ve 6r olarak alınmıştır. Bu analizlerde kasa derinliği ise

1.50m olarak sabit tutulmuştur.


35

Kil Zemin 1.5m

B

r Temel

Şekil 3.13. Sınır Etkisinin Araştırıldığı Geometri

Sayısal analizlerde kil zemin ve rijit temele ait sayısal parametreler Çizelge 3.1 ve

Çizelge 3.2’de sunulmuştur.

Çizelge3.1. Kil Zemine Ait Analiz Parametreleri

Parametreler Sembol Değer

Birim Hacim Ağırlık γ 18 kN/m3

Kabarma İndeksi κ 0.0054

Poisson Oranı υ 0.10

Şıkışma İndeksi λ 0.12

Kritik Durum Çizgisinin Eğimi M 1.30

Başlangıç Boşluk Oranı eo 1.40

Sük. Yan. Zem. Bas. Kat. Ko 0.515


36

0

5

10

15

20

25

30

35

0 20 40 60 80 100 120 140 160

q (kPa)

u y (m

m)

3r

4r

4,5r

6r

Çizelge 3.2. Rijit Temele Ait Analiz Parametreleri Parametreler Sembol Değer

Malzeme Türü - Elastik

Temel Çapı D 60cm

Eksenel Rijitlik EA 5x106 kN/m

Eğilme Rijitliği EI 8.500 kNm2/m

Analizler tamamlandıktan sonra taşıma kapasitesi-deplasman eğrileri elde

edilmiştir (Şekil 3.14). Eğrilerden, B=4r’den B=6r durumuna kadar nihai taşıma

kapasitelerinde çok büyük farklılıklar olmadığı, deneylerde kullanılacak kasa yarı

kenarının temel yarıçapına bağlı olarak 3r’den büyük olmasının yeterli olacağı

kanaatine varılmıştır.

Deneyler sırasında kullanılan kasaların tasarımında bu duruma dikkat

edilmiş, herhangi bir sınır etkisinin olmamasına özen gösterilmiştir.

Şekil 3.14. Sınır Etkisinin İrdelenmesi

Sınır etkisinin irdelendiği analizlerde elde edilen efektif gerilme dağılımları

B=3r ve B=6r durumları için sırasıyla Şekil 3.15 ve Şekil 3.16’da sunulmuştur.


37

Şekil 3.15’ten B=3r durumunda sınır etkisinin olduğu açıkça görülmekte iken,

Şekil 3.16’da, yani kasa boyutlarının büyütülmesi durumunda temelden

uzaklaşıldıkça sınır etkisinin olmadığı gözlenebilmektedir.

Şekil 3.15. B=3r Durumu İçin Efektif Gerilme Dağılımı

Şekil 3.16. B=6r Durumu İçin Efektif Gerilme Dağılımı

Sayısal analiz sonuçlarına göre yapılacak her deneyde sınır etkisinin

oluşmaması durumu göz önünde bulundurularak kazıklar arası mesafenin 2.50m

olmasına karar verilmiştir.


38

Kazık çapının 30cm, kazıklar arası mesafenin 2.50m olarak belirlenmesinden

sonra boyu 8m olan 24 adet kazığın imaline geçilmiştir. Arazide yüzeyde gözlenen

bitkisel toprak tabakasının atılacağı ve zayıf zemin tabakasına kadar kazı

yapılacağından dolayı, delginin yüzeyden itibaren ilk 1m’lik kısmı donatısız olarak

bırakılmıştır. İmal edilen 30cm çaplı kazıklarda, boyuna donatılarda 5Φ14mm,

etriyelerde Φ10mm çapında nervürlü çelik donatılar kullanılmıştır. Arazide kazık

yerleşim düzeninin şematik gösterimi Şekil 3.17’de sunulmaktadır. Kazıkların

yapım aşamaları ise Şekil 3.18, Şekil 3.19 ve Şekil 3.20’de gösterilmiştir.

Şekil 3.17. Deney Sahasında Kazık Yerlerinin İşaretlenmesi

Şekil 3.18. Kazık İmalatında Kullanılan Çimento ve Kırmataş


39

Şekil 3.19. Donatıların Delgi İçine Yerleştirilmesi

Şekil 3.20. Delginin Çimento Harcı ve Kırmataş ile Doldurulması


40

3.4. Deney Düzeneği ve Aletlerin Kalibrasyonu

3.4.1. Kazıklar

Büyük ölçekli arazi model deneylerinin gerçekleştirileceği alanda çapı 30cm,

boyu 8m ve kazıklar arası mesafe 2.50m olacak şekilde 24 adet donatılı kazık imal

edilmiştir (Şekil 3.21). İmal edilen 30cm çaplı donatılı kazıklarda, boyuna

donatılarda 5Φ14mm, etriyelerde Φ10mm çapında nervürlü çelik donatılar

kullanılmıştır.

Şekil 3.21. Kazıkların İmalatı Sonrası Arazinin Genel Görünümü

3.4.2. Kiriş

Bu çalışma kapsamında yapılan tüm deneylerde, yük almak amacıyla

donatılı kazıklar arasına sabitlenen 4m uzunluğa sahip I240 çelik profili

kullanılmıştır.


41

60cm 30cm

3.4.3. Kasa

Yapılan deneysel çalışmalarda kenarları 2.20x2.20m, yüksekliği 0.20m olan

birbirine geçmeli 3 adet ahşap kasa kullanılmıştır (Şekil 3.22).

Şekil 3.22. Deneysel Çalışmalarda Kullanılan Kasa

3.4.4. Dairesel Model Temeller

Arazi model deneylerinde çaplar ı 30 ve 60cm, kalınlıklar ı 3cm olan iki

farklı r ijit dairesel metal plakalar kullanılmıştır (Şekil 3.23).

Şekil 3.23. Dairesel Model Temeller


42

3.4.5. Geogrid


çalışmalarında kullanılan geogride ait teknik özellikler Çizelge 3.3’te sunulmuştur.

Çizelge 3.3. Deneylerde Kullanılan Geogrid Donatıya Ait Teknik Özellikler

Özellik Birimi Değeri Cinsi - Secugrid, Q1 (PP)

Ham madde - Polipropilen, beyaz renkli

Ağırlık g/m2 360 Maksimum Çekme Dayanımı kN/m 60

Uzama % 8

Çekme Dayanımı (%2 uzamada) kN/m 22 Çekme Dayanımı (%5 uzamada) kN/m 48

Gözenek açıklığı mm x mm 31/31 3.4.6. Hidrolik Yükleme Pistonu

Deneylerde 10ton ve 30ton kapasiteli olmak üzere iki ayrı yükleme pistonu

kullanılmıştır (Şekil 3.24).

Şekil 3.24. Deneysel Çalışmalarda Kullanılan Yükleme Pistonu


43

3.4.7. Basınç Transduseri

Büyük ölçekli arazi model deneylerinde, yükleme pistonu üzerine basınç

transdüseri yerleştirilerek dairesel model temele uygulanan yük ADU aracılığı ile

bilgisayara aktarılmıştır (Şekil 3.25).

Şekil 3.25. Deneylerde Kullanılan Basınç Transduseri 3.4.8. Kompaktör

Deneysel çalışmalarda kullanılan kompaktöre ait teknik özellikler Çizelge

3.4’te sunulmuştur.

Çizelge 3.4. Kompaktör Teknik Özellikleri

Özellik Açıklama

Marka / Tipi HONDA / GX160

Güç 4.1/3600 kW/d/dk

Frekans / Genlik 80Hz / 1.4mm

Santrifüj gücü 28 kN

Çalışma ağırlığı / Net ağırlık 160kg / 159kg

Tabla Genişliği / Uzunluğu 450mm / 655mm

3.4.9. Düşey Deplasman Ölçerler

Deneysel çalışmalarda, 5cm kapasiteli 2 adet düşey deplasman ölçer (LVDT)

kullanılmıştır (Şekil 3.26).


44

Şekil 3.26. Deneylerde Kullanılan Deplasman Ölçerler 3.4.10. ADU (Veri Kaydetme Ünitesi)

Deneylerde, yükleme pistonu ve deplasman ölçerler aracılığıyla elde edilen

yük ve deplasman değerleri, veri kaydetme ünitesi (ADU) yardımıyla bilgisayara

aktarılmıştır (Şekil 3.27).

Şekil 3.27. Deneylerde Kullanılan Veri Kaydetme Ünitesi (ADU)


45

y = 2,978x + 1,0978R2 = 0,9988

0

20

40

60

80

100

120

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Okuma, K

Yük

,Q(k

N)

3.4.11. Kaynak Makinesi

Büyük ölçekli arazi model deneyleri çalışmalarında kazık donatıları arasına

yerleştirilen yükleme kirişi, kaynak makinesi ile kaynak yapılarak iki kazık arasına

sabitlenmiştir (Şekil 3.28).

Şekil 3.28. Deneylerde Kullanılan Kaynak Makinesi

3.4.12. Aletlerin Kalibrasyonu

Büyük ölçekli arazi model deneylerinde kullanılan 10 ton ve 30 ton kapasiteli

yükleme pistonlarına ait kalibrasyon eğrileri şekil 3.29 ve şekil 3.30’da verilmiştir.

Şekil 3.29. Hidrolik Yükleme Pistonunun Kalibrasyon Eğrisi (10ton)


46

y = 6,0049x + 0,939R2 = 0,9998

0

50

100

150

200

250

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Okuma, K

Yük,

Q(k

N)

Şekil 3.30. Hidrolik Yükleme Pistonunun Kalibrasyon Eğrisi (30ton)

3.5. Arazi Deneyleri


kapsamında yapılan arazi model deneyleri;

Ø Seri I: Sadece kil durumunda yapılan deneyler,

Ø Seri II: Stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneyler,

Ø Seri III: Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan

deneyler olmak üzere üç gruba ayrılmıştır.

Deneylerde 30 ve 60cm çaplarında rijit dairesel metal plakalar kullanılmıştır.

Deneylerde kullanılan stabilize dolgu tabakası kalınlığı H ve stabilize dolgu tabakası

(H=0.67D) içerisine yerleştirilen tek tabaka geogridin derinliği u, temel çapı D’ ye

bağlı olarak ifade edilmiştir. Her model temel için, sadece kil durumunda, stabilize

dolgu tabakası durumunda (0.33D, 0.67D ve 1.00D) ve geogrid donatılı stabilize

dolgu tabakası durumunda (0.17D, 0.33D, 0.50D ve 0.67D) deneyler yapılmıştır.

Ayrıca 60cm çaplı model temelde stabilize dolgu tabakasında, geogrid donatı

derinlikleri u1=0.17D ve u2=0.50D olmak üzere, iki tabaka geogrid donatı

kullanılması durumunda zeminin taşıma kapasitesinde ve oturma davranışında

meydana gelen etkiler de araştırılmış olup, toplam olarak 17 adet deney yapılmıştır.


47

3.5.1. Deney Sahasının Hazırlanması

Arazi model deneylerine başlanmadan önce, yeraltı su seviyesinin

2.20-2.30m civarında olması nedeniyle kil tabakası, JCB yardımıyla 1.80m derinliğe

kadar kazılmıştır (Şekil 3.31). Bu seviyeden sonra JCB’nin kazı çalışmasından

etkilenen bölge (15-20cm), çeşitli düzeltme aletleri yardımıyla tesviye edilerek

deneylerin gerçekleştirileceği derinliğe inilmiştir. Sadece deneyin gerçekleştirileceği

kazıklar arasında tesviye işlemi yapılmıştır. Kazıklar arasındaki diğer yerler,

sıcaktan etkilenmemesi ve örselenmemesi için beyaz branda ile korumaya alınmıştır

(Şekil 3.32).

Şekil 3.31. Deney Sahasının JCB Yardımıyla Kazılması


48

Şekil 3.32. Deney Sahasının Branda İle Korunması

Sadece kil durumunda yapılan deneyler de rijit model temel plakaları

altındaki alan tesviye edilerek deneylere hazır hale getirilmiştir (Şekil 3.33).

Stabilize dolgu tabakası durumunda ve geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası

durumunda, deneylerin gerçekleştirileceği 2.20x2.20m kasa boyutunda alan hassas

bir şekilde tesviye edilerek deneylere hazır hale getirilmiştir (Şekil 3.34).

Şekil 3.33. Sadece Kil Durumunda Deney Alanın Tesviyesi (Temel Çapı D=30cm)


49

Şekil 3.34. Stabilize Dolgu Tabakası ve Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Deney Alanın Tesviyesi

3.5.2. Stabilize Dolgu Malzemesinin Hazırlanması

Adana’nın kuzeybatısında yer alan Kabasakal mevkiinden getirilerek araziye

istiflenen stabilize dolgu malzemesi, açıklığı 16mm olan çelikten imal edilmiş kare

kesitli gözeneğe sahip elekten elendikten sonra branda üzerine serilerek doğal

halinde kurumaya bırakılmıştır (Şekil 3.35). Kuruduğundan emin olunduktan sonra

%7 optimum su muhtevasında su ilave edilip homojen bir şekilde karıştırılarak

deneyde kullanılacak şekilde branda içerisinde korumaya alınmıştır. Daha sonra

alınan su muhtevası numunelerinden arazide hazırlanan stabilize dolgu

malzemesinin %7 ± 0.5 optimum su muhtevasında olduğu teyit edilmiştir.


50

Şekil 3.35. Stabilize Dolgu Malzemesinin Elenmesi 3.5.3. Seri I: Sadece Kil Durumunda Yapılan Deneyler

Bu çalışma kapsamında gerçekleştirilecek olan deney serilerinden sadece kil

zemin durumunda, 30 ve 60cm çaplı rijit dairesel model temeller kullanılarak 2 adet

deney yapılmıştır (Çizelge 3.5). Bu deneylerin yapılmasındaki amaç, sonraki deney

gruplarında elde edilecek iyileşme dereceleri için bir referans oluşturmaktır. Sadece

kil durumunda yapılan deneylerin şematik gösterimi Şekil 3.36’da verilmiştir.

Çizelge 3.5. Sadece Kil Durumunda Yapılan Deneyler Deney No Temel Çapı, D (cm)

1 30

2 60


51

Yükleme Kazığı

Doğal Kil Zemin

Yükleme Kirişi

Temel Hidrolik Piston

D

Şekil 3.36. Sadece Kil Durumunda Deney Düzeneğinin Şematik Gösterimi

Sadece kil durumunda yapılan deneylerde izlenen yöntem aşağıdaki gibidir.

Ø Dairesel model temelin oturacağı kil zemin, hassas bir şekilde tesviye

edilerek deneye hazır hale getirilmiştir.

Ø I kesitli yükleme kirişi, kazıklar arasına yerleştirilip su terazisi ile her iki

yönde dengeye getirilmiş ve kaynak makinesi ile kaynak yapılarak kazıklar

arasına sabitlenmiştir.

Ø Dairesel model temel, zemine yerleştirilerek su terazisi ile yatay dengesi

kontrol edilmiştir (Şekil 3.37).

Ø Yükleme pistonu, yükleme kirişinden dengeli yük alacak şekilde ortalı olarak

dairesel model temel üzerine yerleştirilmiştir.

Ø Yükleme pistonu yerleştirildikten sonra veri kaydetme ünitesine (ADU) bağlı

olan 5cm kapasiteli iki adet düşey deplasman ölçer, dairesel model temelin

iki tarafına yerleştirilip deplasman miktarları ADU’dan kontrol edilerek

ayarlanmıştır.

Ø Yükleme işlemi sırasında dairesel model temele uygulanan yükü, bilgisayar

ortamına aktarabilmek için yükleme pistonu üzerinde bulunan basınç

transduseri, ara bağlantı kablosuyla ADU’ya, ADU ise bilgisayara

bağlanmıştır.


52

Şekil 3.37. Dairesel Model Temelin Yatay Dengesinin Su Terazisi ile Kontrolü

Ø Yükleme sistemi deneye hazır hale geldikten sonra yük, yükleme pistonu ile

sabit hızda dairesel model temel üzerine uygulanmıştır. Yükleme işlemi

sırasında, ara bağlantı kablosu ile ADU’ya bağlı olan yükleme pistonu ve

düşey deplasman ölçerler ile elde edilen yük ve oturma miktarları bilgisayara

aktarılmıştır. Deney esnasında bilgisayar ortamında yük-oturma eğrisi

çizdirilerek zeminin yük-oturma davranışı gözlenmiştir (Şekil 3.38).

Şekil 3.38. Sadece Kil Durumunda Deney Sistemi


53

Ø Yükleme işlemine, 30cm çaplı dairesel model temelde temel çapının %15’ine,

60cm çaplı dairesel model temelde ise temel çapının %7-8’ine denk gelen

oturma miktarına kadar devam edilmiştir (Şekil 3.39).

Şekil 3.39 Yapılan Deneyler Sonunda Zeminde Meydana Gelen Oturma (D= 60cm)

Ø Her deney sonunda deney sahası yakınından su muhtevası ve özel numune

çıkarıcısı yardımıyla örselenmemiş serbest basınç numuneleri alınıp

laboratuarda deney yapılarak deney şartlarının korunduğu teyit edilmiştir

(Şekil 3.40).

Şekil 3.40. Deney Sahasından Serbest Basınç Numunelerinin Alınması


54

3.5.4. Seri II: Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Yapılan Deneyler


kapsamında yapılacak olan deneylerden stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan

deneyler, 30 ve 60cm çaplı rijit dairesel model temeller kullanılarak

gerçekleştirilmiştir. Deneylerde stabilize dolgu tabakası kalınlığı H, dairesel model

temel çapı D’ ye bağlı olarak ifade edilmiştir. Stabilize dolgu tabakası durumunda

yapılan deneylerde, her model temel için 0.33D, 0.67D ve 1.00D kalınlıklarında

olmak üzere toplam 6 adet deney yapılmıştır (Çizelge 3.6). Stabilize dolgu tabakası

durumunda yapılan deneylerin şematik gösterimi Şekil 3.41’de verilmiştir.

Çizelge 3.6. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Yapılan Deneyler

Deney No Model Temel Çapı, D (cm)

Stabilize Kalınlığı, H (cm)

1 30 0.33D

2 30 0.67D

3 30 1.00D

4 60 0.33D

5 60 0.67D

6 60 1.00D


55

Yükleme Kazığı

Doğal Kil Zemin

Yükleme Kirişi


Stabilize Dolgu TabakasıH D

Şekil 3.41. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Deney Düzeneğinin Şematik Gösterimi

Stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneylerde izlenen yöntem

aşağıdaki gibidir.

Ø Stabilize dolgu tabakası durumunda yapılacak olan deneylerin

gerçekleştirileceği 2.20x2.20m kasa boyutunda alan, hassas bir şekilde

tesviye edilip deney kasası kazıklar arasına ortalı olacak şekilde

yerleştirilerek deneylere hazır hale getirilmiştir.

Ø Doğal birim hacim ağırlığı 2.16gr/cm3 olan stabilize dolgu malzemesi,

standart proktor deneyinden elde edilen optimum değer olan %7 su

muhtevasında yoğrularak deneyde kullanılmak üzere hazır hale getirilmiştir.

Ø Her 5cm tabakada kullanılacak malzeme miktarı Eşitlik 1 yardımıyla

hesaplanmıştır. Bu kapsamda 60cm çaplı dairesel model temel için H=1.00D

kalınlığında 6240kg stabilize malzeme kullanılmıştır.

es

n ++

=1

)1( ωγγ VW nyaş ⋅= γ (3.1)

Ø Her 5cm tabakada kullanılacak malzeme miktarı deney kasası içerisine

kontrollü bir şekilde serilmiştir (Şekil 3.42).


56

Şekil 3.42. Granüler Malzemenin Deney Kasası İçerisine Kontrollü Bir Şekilde Serilmesi

Ø Stabilize dolgu malzemesinin kontrollü bir şekilde serilmesinden sonra

kompaktör ile sıkıştırılıp tabaka yükseklikleri her aşamada kontrol edilmiştir

(Şekil 3.43).

Şekil 3.43. Stabilize Dolgu Malzemesinin Kompaktör ile Sıkıştırılması


57

Ø Stabilize dolgu malzemesinin sıkıştırılmasından sonra I kesitli yükleme

kirişi, kazıklar arasına yerleştirilip su terazisi ile her iki yönde dengeye

getirilmiş ve kaynak makinesi ile kaynak yapılarak kazıklar arasına

sabitlenmiştir.

Ø Bu aşamadan sonraki işlemler sadece kil durumunda yapılan işlemlerle

benzer şekilde gerçekleştirilmiştir.

Şekil 3.44. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Deney Sistemi

3.5.5. Seri III: Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Yapılan Deneyler Bu kapsamda yapılan deneylerde, stabilize dolgu tabakası içerisine

yerleştirilen tek tabaka geogridin kil zeminin taşıma kapasitesi ve oturma

davranışına etkisi araştırılmıştır.

Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneyler, 30 ve

60cm çaplı rijit dairesel model temeller kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deneylerde

stabilize dolgu tabakası kalınlığı H ve stabilize dolgu tabakası içerisine yerleştirilen

tek tabaka geogridin derinliği u, dairesel model temel çapı D’ye bağlı olarak ifade

edilmiştir.


58

Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneylerde, her

model temel için stabilize dolgu tabakası kalınlığı H=0.67D sabit tutulmuştur. Her

model temel için stabilize dolgu tabakası kalınlığı H=0.67D içerisine yerleştirilen

tek tabaka geogridin derinliği u= 0.17D, 0.33D, 0.50D ve 0.67D olmak üzere

deneyler yapılmıştır (Çizelge 3.7). Ayrıca 60cm çaplı model temelde stabilize dolgu

tabakasında, geogrid donatı derinlikleri u1=0.17D ve u2=0.50D olmak üzere iki

tabaka geogrid donatı kullanılması durumunda kil zeminin taşıma kapasitesinde ve

oturma davranışında meydana gelen etkiler de araştırılmış olup toplam olarak 9 adet

deney yapılmıştır. Kullanılan geogridin boyutları, deney kasası boyutunda olup

2.20x2.20m dir. Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan

deneylerin şematik gösterimi Şekil 3.45’de verilmiştir.

Çizelge 3.7. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Yapılan Deneyler

Deney No Model Temel Çapı, D (cm)

Stabilize Kalınlığı, H (cm)

Geogrid Derinliği,

u (cm)

1 30 0.67D 0.17D

2 30 0.67D 0.33D

3 30 0.67D 0.50D

4 30 0.67D 0.67D

5 60 0.67D 0.17D

6 60 0.67D 0.33D

7 60 0.67D 0.50D

8 60 0.67D 0.67D

9 60 0.67D u1=0.17D u2=0.50D


59

Şekil 3.45. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Deney Düzeneği

Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneylerde

izlenen yöntem, stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneylerde izlenen

yöntemle benzer olup farklı olan işlemler aşağıdaki gibidir.

Ø Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneylerde

deney sahasının hazırlanması, stabilize dolgu malzemesinin hazırlanıp

serilmesi ve sıkıştırılması, yükleme kirişinin yerleştirilip sabitlenmesi daha

önce anlatıldığı gibidir.

Ø Bu seride, stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneylerdeki

işlemlerden farklı olarak, sıkıştırılan stabilize dolgu tabakaları arasına

2.20x2.20m ebatlarındaki geogrid önceden belirlenen 0.17D, 0.33D, 0.50D

ve 0.67D derinliklerinde yerleştirilmiştir (Şekil 3.46).

Yükleme Kirişi


Yükleme Kazığı

Doğal Kil Zemin

Stabilize Dolgu TabakasıGeogrid Donatı


60

Şekil 3.46. Geogrid Donatının Deney Kasası İçerisine Yerleştirilmesi

Ø Geogrid donatının yerleştirilmesinden sonra donatı üzerine stabilize malzeme

serilip dolgu tabakalarının sıkıştırılması işlemine devam edilmiştir

(Şekil3.47).

Şekil 3.47. Geogrid Donatı Üzerine Stabilize Malzeme Serilmesi


61

Ø Deney sisteminin yüklemeye hazır hale getirilmesi daha önceki bölümde

anlatıldığı gibidir. Yükleme işlemine 30cm çaplı dairesel model temelde temel

çapının %15’ine, 60cm çaplı dairesel model temelde ise temel çapının %7-

8’ine kadar devam edilmiştir (Şekil 3.48 ve Şekil 3.49).

Şekil 3.48. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Deney Sonrası Görünüm (D=30cm)

Şekil 3.49. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Deney Sonrası Görünüm (D=60cm)


62

3.6. Arazi Deney Sonuçları


kapsamında yapılan arazi model deneyleri, I. seride sadece kil durumunda yapılan

deneyler, II. seride stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneyler ve III.

seride geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneyler olmak

üzere üç seri olarak gerçekleştirilmiştir. Deneylerde 30 ve 60cm çaplarında rijit

dairesel model temeller kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan stabilize dolgu tabakası

kalınlığı H ve stabilize dolgu tabakası içerisine yerleştirilen tek tabaka geogridin

derinliği u, temel çapı D’ ye bağlı olarak ifade edilmiştir. Geogrid donatılı stabilize

dolgu tabakası durumunda yapılan deneylerde, stabilize dolgu tabakası kalınlığı

(H=0.67D) sabit tutulmuştur. Her model temel için, sadece kil durumunda, stabilize

dolgu tabakası durumunda (0.33D, 0.67D ve 1.00D) ve geogrid donatılı stabilize

dolgu tabakası durumunda (0.17D, 0.33D, 0.50D ve 0.67D) olmak üzere deneyler

yapılmıştır. Ayrıca 60cm çaplı model temelde stabilize dolgu tabakasında, geogrid

donatı derinlikleri u1=0.17D ve u2=0.50D olmak üzere iki tabaka geogrid donatı

kullanılması durumunda kil zeminin taşıma kapasitesinde ve oturma davranışında

meydana gelen etkiler de araştırılmış olup toplam olarak 17 adet deney yapılmıştır.

Yapılan deneyler sonunda 30 ve 60cm çaplı model temellere ait yük-oturma

değerleri elde edilmiş ve bu değerlerden yararlanarak taşıma gücü grafikleri

çizilmiştir. Grafiklerden yararlanarak zeminin taşıma gücü belirlenmiştir.

Grafiklerde oturma değerleri temel çapına bölünerek (s/D) boyutsuzlaştırılmış ve

yüzde olarak tanımlanmıştır. Deneylerde çok büyük deformasyonlara kadar

yüklemeye devam etmek yerine makul deformasyon değerlerine kadar yükleme

yapılmıştır. Deneylerde, stabilize dolgu tabakası ve donatıdan dolayı meydana gelen

iyileşmelerin yorumlanması sırasında taşıma gücü değerleri olarak (göçme yükü

olarak kabul edilen), 30cm çaplı temel için temel çapının %10 (3cm), 60cm çaplı

temel için temel çapının %5’ine (3cm) karşılık gelen oturmanın meydana geldiği

taşıma gücü değerleri alınmıştır.

Kil zeminde, stabilize dolgu tabakası ve geogrid donatılı stabilize dolgu

tabakasının, zeminin taşıma gücünde meydana getirdiği iyileşmelerin derecelerini


63

qo=398kPa

qo=466kPa

belirlemek amacıyla Taşıma Kapasitesi Oranı (TKO) tanımlanmıştır. Yapılan tüm

deneylerden elde edilen grafiklerin yorumlanmasında aşağıdaki TKO eşitliği

kullanılmıştır.

0=

qq

TKO r (3.2)

Burada rq , stabilize dolgu tabakası ve geogrid donatılı stabilize dolgu

tabakasında; 0q ise kil zeminde elde edilen taşıma gücü değeridir.

3.6.1. Seri I: Sadece Kil Durumunda Yapılan Deneyler

Sadece kil durumunda yapılan deneylerde, 30 ve 60cm çaplı rijit dairesel

model temeller kullanılarak 2 adet deney yapılmıştır. Bu deneylerin yapılmasındaki

amaç, donatılı ve donatısız stabilize dolgu tabakası durumunda elde edilecek

iyileşme dereceleri için bir referans oluşturmaktır. İki farklı model temel için taban

basıncı-oturma değerlerine ait grafikler aşağıda verilmiştir (Şekil 3.50 ve Şekil

3.51). Bu grafikler yardımıyla taşıma gücü değerleri elde edilmiştir.

Şekil 3.50. D=30cm Çaplı Model Temele Ait Taban Basıncı-Oturma Grafiği


64

qo=385kPa

30cm çaplı model temelin taban basıncı-oturma grafiği incelendiğinde,

zeminin s/D(%)=10 ve s/D(%)=5 oturma değerlerine karşılık gelen Taşıma

Kapasitesi (qo), 466kPa ve 398kPa olarak belirlenir.


60cm çaplı model temelin taban basıncı-oturma grafiği incelendiğinde

zeminin s/D(%)=5 oturma değerine karşılık gelen Taşıma Kapasitesi (qo)=385kPa

olarak belirlenir.

Taban basıncı-oturma grafiklerinden kil zeminin non-lineer bir davranış

gösterdiği görülmektedir.


65

Şekil 3.52. D=30 ve 60cm Çaplı Model Temellere Ait Taban Basıncı-Oturma Grafiği

Şekil 3.52 deki grafikten görüldüğü üzere sadece kil durumunda 30 ve 60cm

çaplı model temellerle yapılan deneylerde model temellerin taban basıncı-oturma

davranışı birbirine oldukça yakındır. Bu durum kil zeminde 30 ve 60cm çaplı model

temellerle yapılan deneylerde ölçek etkisinin olmadığını göstermektedir.

3.6.2. Seri II: Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Yapılan Deneyler

Stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneylerde, 30 ve 60cm çaplı

rijit dairesel model temeller kullanılmıştır. Deneylerde stabilize dolgu tabakası

kalınlığı H, temel çapı D’ ye bağlı olarak ifade edilmiştir. 30 ve 60cm çaplı model

temellerde, stabilize dolgu tabakası kalınlığı H=0.33D, 0.66D ve 1.00D olmak üzere

toplam 6 adet deney yapılmıştır. Bu seride yapılan deneylerde, stabilize dolgu

tabakası kalınlığının, kil zeminin taşıma gücüne etkisi araştırılmıştır.


66

qr=555kPa

3.6.2.1. D=30cm için Yapılan Deneyler

30cm çaplı model temel için stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan

deneylerde, stabilize dolgu tabakasından dolayı meydana gelen iyileşmelerin

yorumlanması sırasında taşıma gücü değerleri olarak temel çapının %10’una (3cm)

karşılık gelen oturmanın meydana geldiği taşıma gücü değerleri alınmıştır.

Bu seride yapılan deneylere tipik örnek Şekil 3.53’de verilmiştir. Elde edilen

sonuçlar Şekil 3.54’te toplu halde gösterilmiştir.

Şekil 3.53. H=0.33D Durumunda Taşıma Gücü Eğrisi (D=30cm)

30cm çaplı model temelde, H=0.33D stabilize dolgu tabakası kalınlığında

yapılan deney sonunda elde edilen değerlerden taban basıncı-oturma grafiği çizilip

incelendiğinde zeminin s/D(%)=10 oturma değerine karşılık gelen Taşıma

Kapasitesi (qr)= 555kPa olarak belirlenir.


67

Şekil 3.54. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Taşıma Gücü Eğrileri (D=30cm)

30cm çaplı model temelde, stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan

deneyler sonunda, stabilize dolgu tabakası kalınlığı H=0.33D, 0.67D ve 1.00D’ de kil

zeminin s/D(%)=10 oturma değerine karşılık gelen taşıma kapasitesi değerleri,

sırasıyla 555, 655 ve 780kPa, s/D(%)=5 oturma değerine karşılık gelen taşıma

kapasitesi değerleri ise 460, 530 ve 595kPa olarak elde edilmiştir. Taşıma gücü

eğrileri incelendiğinde kil zemin üzerine yerleştirilen stabilize dolgu tabakası

kalınlığı artıkça kil zeminin taşıma gücünün artığı görülmektedir. Dolgu kalınlığı H’

a bağlı olarak stabilize dolgu tabakasının taşıma kapasitesi değerleri Şekil 3.55’te

grafik olarak sunulmuştur. Kil zeminin taşıma kapasitesinde meydana gelen artış

oranları ise Şekil 3.56’da sunulmaktadır. Grafikten, taşıma gücündeki artışın

H=1.00D durumunda s/D(%)=10 için %65, s/D(%)=5 için ise %50 mertebelerine

kadar ulaştığı görülmektedir. Burada, kil zemin ve dolgu tabakası, kompozit bir

sistem meydana getirmektedir. Dolayısıyla önce temele, temelden de kompozit

zemin sistemine aktarılan yük, kil zemin ve dolgu tarafından ortaklaşa taşınmaktadır.

Dolgu tabakasının rijitliği, kil zemine göre daha fazla olduğundan, yükün çoğunluğu

dolgu tarafından karşılanacak ve dolgu arttıkça kompozit sistemin taşıma kapasitesi

daha da artacaktır.


68

Şekil 3.55. H/D’ ye Bağlı Olarak Taşıma Gücü Değerleri (D=30cm)

Şekil 3.56. H/D’ ye Bağlı Olarak Taşıma Kapasitesi Oranları (D=30cm)


69

qr=450kPa



deneylerde, stabilize dolgu tabakasından dolayı meydana gelen iyileşmelerin

yorumlanması sırasında taşıma gücü değerleri olarak temel çapının %5’ine (3cm),



sonuçlar Şekil 3.58’de toplu halde gösterilmiştir.


60cm çaplı model temelde, H=0.33D dolgu kalınlığında yapılan deney

sonunda elde edilen değerlerden taban basıncı-oturma grafiği çizilip incelendiğinde

zeminin s/D(%)=5 oturma değerine karşılık gelen Taşıma Kapasitesi (qr)=450kPa

olarak belirlenir.


70



deneyler sonunda kil zeminin taşıma kapasitesi değerleri dolgu tabaka kalınlığı

H=0.33D, 0.67D ve 1.00D’ de sırasıyla 455, 512 ve 555kPa olarak elde edilmiştir.

60cm çaplı model temelde, stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneylerde

elde edilen taşıma gücü eğrileri incelendiğinde kil zemin üzerine yerleştirilen

stabilize dolgu tabakası kalınlığı artıkça kil zeminin taşıma gücünün artığı

görülmektedir. Dolgu kalınlığı H’ a bağlı olarak stabilize dolgu tabakasının taşıma

kapasitesi değerleri Şekil 3.59’da grafik olarak sunulmuştur. Kil zeminin taşıma

kapasitesinde meydana gelen artış oranları ise Şekil 3.60’da sunulmaktadır.

Grafikten, taşıma gücündeki artışın H=1.00D durumunda %45 mertebelerine kadar

ulaştığı görülmektedir.


71

Şekil 3.59. H/D’ ye Bağlı Olarak Taşıma Gücü Değerleri (D=60cm)

Şekil 3.60. H/D’ ye Bağlı Olarak Taşıma Kapasitesi Oranları (D=60cm)


72

3.6.3. Seri III: Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Yapılan Deneyler

Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneylerde, 30

ve 60cm çaplı rijit dairesel model temeller kullanılmıştır. Deneylerde stabilize dolgu

tabakası kalınlığı H ve stabilize dolgu tabakası içerisine yerleştirilen tek tabaka

geogridin derinliği u, dairesel model temel çapı D’ ye bağlı olarak ifade edilmiştir.

Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan deneylerde, her model

temel için stabilize dolgu tabakası kalınlığı H=0.67D sabit tutulmuştur. Deneylerde

kullanılan 30cm ve 60cm çaplı iki model temel için stabilize dolgu tabakası kalınlığı

H=0.67D içerisine yerleştirilen tek tabaka geogridin derinliği u= 0.17D, 0.33D,

0.50D ve 0.67D olmak üzere deneyler yapılmıştır. Ayrıca 60cm çaplı model temelde

stabilize dolgu tabakasında, u1= 0.17D ve u2= 0.50D derinliklerine yerleştirilmek

üzere iki tabaka geogrid donatı kullanılması durumunda kil zeminin taşıma gücünde

ve oturma miktarında meydana gelen iyileşmeler de incelenmiştir. Bu seride toplam

9 adet deney yapılmıştır. Kullanılan geogridin boyutları, deney kasası boyutunda

olup 2.20x2.20m dir. Bu seride yapılan deneylerde, H=0.67D kalınlığa sahip

stabilize dolgu tabakası içerisine önceden belirlenen derinliklerde (u= 0.17D, 0.33D,

0.50D ve 0.67D) yerleştirilen tek tabaka geogrid ve iki tabaka geogrid kullanılması

durumunda (0.17D ve 0.50D derinliklerine yerleştirilen) kil zeminin taşıma gücünde

meydana gelen etkiler incelenmiştir.


30cm çaplı model temel için geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası

durumunda yapılan deneylerde, geogrid donatılı stabilize dolgu tabakasından dolayı

kil zeminde meydana gelen iyileşmelerin yorumlanması sırasında taşıma gücü

değerleri olarak temel çapının %10’una (3cm) karşılık gelen oturmanın meydana

geldiği taşıma gücü değerleri alınmıştır.




73

qr=798kPa

Şekil 3.61. u=0.33D Durumunda Taşıma Gücü Eğrisi (D=30cm)

30cm çaplı model temelde, stabilize dolgu tabakası içerisine tek tabaka

geogridin u=0.33D derinliğine yerleştirilmesi durumunda yapılan deney sonucunda

elde edilen değerlerden taban basıncı-oturma grafiği çizilip incelendiğinde zeminin

s/D(%)=10 oturma değerlerine karşılık gelen Taşıma Kapasitesi (qr)=798kPa olarak

belirlenir.


74

Şekil 3.62. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Taşıma Gücü Eğrileri (D=30cm)

30cm çaplı model temelde, geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası

durumunda yapılan deneyler sonunda, geogrid donatı derinliği u=0.17D, 0.33D,

0.50D ve 0.67D olması durumunda, zeminin s/D(%)=10 oturma değerine karşılık

gelen taşıma kapasitesi değerleri sırasıyla 825, 798, 735 ve 700kPa, s/D(%)=5

oturma değerine karşılık gelen taşıma kapasitesi değerleri ise 655, 580, 542 ve

540kPa olarak elde edilmiştir. Taşıma gücü eğrileri incelendiğinde H=0.67D

kalınlığa sahip stabilize dolgu tabakası içerisine farklı derinliklerde yerleştirilen

geogrid, temele yaklaştırıldıkça kil zeminin taşıma gücünün arttığı görülmektedir.

Geogrid derinliği u’ ya bağlı olarak geogrid donatılı stabilize dolgu tabakasının

taşıma kapasitesi değerleri Şekil 3.63’te grafik olarak sunulmuştur. Kil zeminin

taşıma kapasitesinde meydana gelen artış oranları Şekil 3.64’da sunulmaktadır.

Grafikten, stabilize dolgu tabakası içerisine yerleştirilen tek tabaka geogridin

derinliği u=0.17D olması durumunda, kil zeminin taşıma gücündeki artışın

s/D(%)=10 için %76, s/D(%)=5 için ise %64 mertebelerine kadar ulaştığı

görülmektedir.


75

Şekil 3.63. u/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Gücü Değerleri (D=30cm)

Şekil 3.64. u/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Kapasitesi Oranları (D=30cm)


76

00

0 1SS

SSSPRS rr −=

−=

30cm çaplı model temel için taban basıncı-oturma grafiklerinden

yararlanarak taşıma gücü değerlerinin belirlenmesinden sonra tek tabaka geogrid

kullanılması durumunda kil zeminin oturma davranışında meydana gelen iyileşmeler

incelenmiştir. İyileşme derecelerinin belirlenmesinde Mandal ve Sah (1992)

tarafından önerilen oturma azalması oranını (PRS) ifade eden aşağıdaki eşitlik

kullanılmıştır.

(3.3)

Burada, S0 sadece kil zemin durumunda göçme anındaki oturmayı, Sr geogrid

donatılı zeminde 0S ’ın elde edildiği yüke karşılık gelen oturmayı ifade etmektedir.

Bu çalışmada, kil zeminin s/D(%)=10 ve s/D(%)=5 oturma değerlerine

karşılık gelen taşıma gücü değerleri 466kPa ve 398kPa referans alınmış olup kil

zeminin oturma davranışında meydana gelen iyileşmeler Şekil 3.65’de grafik halinde

sunulmuştur. Grafik incelendiğinde geogrid donatının u=0.17D derinliğine

yerleştirilmesi durumunda kil zeminin oturma davranışında s/D(%)=10 için %75,

s/D(%)=5 için ise %60 civarında azalma olduğu görülmektedir.

Şekil 3.65. Kil Zeminin Oturma Davranışında Meydana Gelen İyileşmeler


77

qr=620kPa


60cm çaplı model temel için geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası

durumunda yapılan deneylerde, geogrid donatılı stabilize dolgu tabakasından dolayı

kil zeminde meydana gelen iyileşmelerin yorumlanması sırasında taşıma gücü

değerleri olarak, temel çapının %5’ine (3cm) karşılık gelen oturmanın meydana


Bu seride yapılan deneylere tipik örnek Şekil 3.66’da verilmiştir. Elde edilen

sonuçlar Şekil 3.67’de toplu halde gösterilmiştir.


60cm çaplı model temelde, stabilize dolgu tabakası içerisine tek tabaka

geogridin u=0.33D derinliğine yerleştirilmesi durumunda yapılan deney sonucunda

elde edilen değerlerden taban basıncı-oturma grafiği çizilip incelendiğinde zeminin

s/D(%)=5 oturma değerine karşılık gelen Taşıma Kapasitesi (qr)=620kPa olarak

belirlenir.


78



durumunda yapılan deneyler sonunda geogrid donatı derinliği u=0.17D, 0.33D,

0.50D ve 0.67D olması durumunda zeminin taşıma kapasitesi değerleri sırasıyla 640,

620, 583 ve 567kPa olarak elde edilmiştir. Taşıma gücü eğrileri incelendiğinde,

30cm çaplı model temelde elde edilen sonuçlara benzer şekilde stabilize dolgu

tabakası içerisine farklı derinliklerde yerleştirilen geogrid, temele yaklaştırıldıkça kil

zeminin taşıma gücünün arttığı görülmektedir. Geogrid derinliği u’ya bağlı olarak

geogrid donatılı stabilize dolgu tabakasının taşıma kapasitesi değerleri Şekil 3.68’te


oranları Şekil 3.69’da sunulmaktadır. Grafikten, stabilize dolgu tabakası içerisine

yerleştirilen tek tabaka geogridin derinliği u=0.17D olması durumunda kil zeminin

taşıma gücündeki artışın %68 mertebelerine kadar ulaştığı görülmektedir


79




80

60cm çaplı model temel için taban basıncı-oturma grafiklerinden

yararlanarak taşıma gücü değerlerinin belirlenmesinden sonra tek tabaka geogrid

kullanılması durumunda kil zeminin oturma davranışında meydana gelen iyileşmeler

incelenmiştir. İyileşme derecelerinin belirlenmesinde Eşitlik 3.3’te verilen denklem

kullanılmıştır.

Bu çalışmada kil zeminin s/D(%)=5 oturma değerine karşılık gelen taşıma

gücü değeri 385kPa referans alınmış olup kil zeminin oturma davranışında meydana

gelen iyileşmeler Şekil 3.70’de grafik halinde sunulmuştur. Grafik incelendiğinde

geogrid donatının u=0.17D derinliğine yerleştirilmesi durumunda kil zeminin

oturma davranışında %80 civarında azalma olduğu görülmektedir.


60cm çaplı model temelde, tek tabaka geogrid kullanılması durumunda kil

zeminin taşıma gücünde meydana gelen iyileşmelerin incelenmesinden sonra

u1=0.17D ve u2=0.50D derinliklerine yerleştirilmek üzere iki tabaka geogrid donatı

kullanılması durumunda kil zeminin taşıma gücü ve oturma davranışında meydana

gelen iyileşmeler incelenmiştir (Şekil 3.71).


81

D

Şekil 3.71.Tek Donatı ve İki Donatı Kullanılması Durumunda Taban Basıncı-Oturma Grafikleri( D=60cm)

60cm çaplı model temelde, H=0.67D kalınlığındaki stabilize dolgu tabakası

içerisine u1=0.17D ve u2=0.50D olmak üzere iki tabaka geogrid yerleştirilmesi

durumunda yapılan deney sonucunda elde edilen değerlerden taban basıncı-oturma

grafiği çizilip incelendiğinde zeminin s/D(%)=5 oturma değerine karşılık gelen

Taşıma Kapasitesi (qr)=670kPa olarak belirlenir.

60cm çaplı model temelde, H=0.67D kalınlığındaki stabilize dolgu tabakası

içerisine u=0.17D derinliğinde tek tabaka geogrid donatı yerleştirilmesi durumunda

kilin taşıma gücünde meydana gelen iyileşme ile u1=0.17D ve u2=0.50D

derinliklerine yerleştirilmek üzere iki tabaka donatı kullanılması durumunda kil

zeminin taşıma gücünde meydana gelen iyileşmeler incelendiğinde, kil zeminin

taşıma gücünün iki tabaka donatı kullanılması durumunda 1.74 katına çıktığı

görülmektedir. Kil zeminin oturma davranışında meydana gelen azalmanın da

yaklaşık %75 olduğu grafikten anlaşılmaktadır.

4.SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE ANALİZ Doğan YILDIRIM

82

4. SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİYLE ANALİZ

4.1. Giriş

Bu bölümde, geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası ile kil zeminlerin

iyileştirilmesi kapsamında, sonlu elemanlar yöntemine dayalı PLAXIS bilgisayar

programı yardımıyla deneysel çalışmalarda izlenen yönteme benzer şekilde, sadece

kil durumunda, stabilize dolgu tabakası durumunda ve geogrid donatılı stabilize

dolgu tabakası durumunda olmak üzere sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Sayısal

analizlerde belirli bir stabilize dolgu tabakası (H=0.67D) içerisine önceden

belirlenen derinliklerde (u=0.17D, 0.33D, 0.50D ve 0.67D) tek tabaka geogrid donatı


meydana gelen iyileşmeler araştırılmıştır. Ayrıca 60 cm çaplı dairesel temelde,

H=0.67D kalınlığındaki stabilize dolgu tabakası içerisine u1=0.17D ve u2=0.50D ile

H=0.50D kalınlığındaki stabilize dolgu tabakası içerisine u1=0.25D ve u2=0.50D olmak

üzere iki tabaka geogrid donatı yerleştirilmesi durumunda kil zeminin taşıma kapasitesi

ve oturma davranışında meydana gelen etkiler de PLAXIS bilgisayar programıyla

incelenmiştir. Bu amaçla, deneysel çalışmadaki deney sistemi, yükleme koşulları ve

malzeme özellikleri PLAXIS bilgisayar programında modellenerek sayısal çözümler

elde edilmiştir.

4.2. Sonlu Elemanlar Yöntemi

Bilgisayar teknolojisinde meydana gelen gelişmelere paralel olarak teorik

analizlerde sayısal çözümlerin önemi artmıştır. Yaygın olarak kullanılan sayısal

çözüm yöntemlerinden birisi sonlu elemanlar yöntemidir. Bu yöntemde, sürekli

ortamlardan oluşan sistemler üzerinde, sonlu eleman ağı ile hayali düğümler

oluşturulur. Kodlama tekniği ile sistem kütle ve rijitlik matrisleri oluşturularak

sisteme ait hareket denklemi elde edilir. Sistem hareket denklemi de uygun bir

yöntem ile çözülerek, deplasmanlar ve gerilmeler hesaplanır.


83

Sonlu elemanlar yönteminde, ağ modelindeki her eleman komşusu olan diğer

elemanlara gerçekte sonsuz sayıda nokta ile bağlı olmasına rağmen, bu yöntemde

sadece düğüm noktaları vasıtasıyla bağlanır. Böylece, deplasmanların uygunluğunun

sadece bu noktalarda sağlanması yeterli olacaktır. Yöntemin sistematik olması ve her

türlü yapıya aynı işlemlerle uygulanabilir olması en önemli özelliğidir. İşlem

hacminin büyümesi, dezavantaj olarak görünse de bu olumsuzluk, bilgisayar

yardımıyla aşılmaktadır.

4.3. Plaxis Bilgisayar Programı

PLAXIS (Finite Element Code for Soil and Rock Analysis), geoteknik

mühendisliğindeki deformasyon ve stabilite problemlerinin, sonlu elemanlar yöntemi

ile analiz edilebilmesi için tasarlanmış bir bilgisayar programıdır. Bu çalışmada,

PLAXIS V8.2 kullanılmıştır. Program, geoteknik mühendisliği uygulamalarına

yönelik olarak geliştirilmiştir. Analizlerde, problemler iki boyutlu olarak eksenel

simetrik veya düzlem deformasyon geometri koşullarında analiz edilmektedir.

PLAXIS, çok yönlü ve karmaşık bir yapı arz eden geoteknik uygulamaların analizi

için aşağıda verilmiş olan bazı önemli özelliklere sahiptir:

1. Problemin çözüm aşamasında geometrik model oluşturulurken, ortamın

zemin yapısı, mevcut yük durumu ve sınır şartları kolayca tanımlanmaktadır.

2. Zemin ortamı 6 ve 15 düğüm noktalı 2 boyutlu üçgen elemanlar yardımıyla

tanımlanmaktadır.

3. Programda, duvar, plak ve temel gibi yapı elemanlarını kolayca

tanımlayabilecek kiriş elemanları mevcuttur.

4. Programda, zemin davranışlarını modellemek için farklı zemin modelleri

mevcuttur.


84

4.4. Sonlu Elemanlar Analizi

Sonlu elemanlar analizler inde, geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası

ile kil zeminlerin iyileştirilmesi kapsamında PLAXIS V8.2 bilgisayar programı

yardımıyla deneysel çalışmalarda izlenen yönteme benzer şekilde, I. seride sadece

kil durumunda, II. seride stabilize dolgu tabakası durumunda ve III. seride geogrid

donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda olmak üzere kil zeminler üzerine oturan

dairesel temellerin taşıma gücü araştırılmıştır. Sayısal analizlerde zemin,

malzeme özellikleri ve yükleme koşulları deneylerle uyumlu şekilde modellenerek

sayısal çözümler yapılmıştır.

4.4.1. Arazi Deneylerinin Modellenmesi

Arazi model deneylerinde 30 ve 60 cm olmak üzere iki farklı çapta

rijit temel plakaları kullanılarak sadece kil durumunda, stabilize dolgu tabakası

durumunda ve geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda yük-oturma

eğrileri elde edilmiş, taşıma gücü ve oturma değerleri bu eğriler yardımıyla

belirlenmiştir.

Bu çalışmalara paralel olarak, arazi koşullarındaki zemin bilgisayar ortamında

PLAXIS V8.2 programı ile modellenerek sayısal analizler gerçekleştirilmiştir.

Zemin modeli olarak Mohr Coulomb zemin modeli kullanılmış olup, analizler,

eksenel simetrik (axi-symmetry) koşullarda ve sıkı (fine) ağ modeli seçilerek

gerçekleştirilmiştir.

4.4.1.1. Zemin Özellikleri

Kil zemin ve stabilize dolgu malzemesi için analizlerde kullanılan zemin

parametreleri, sırasıyla Çizelge 4.1 ve Çizelge 4.2’de sunulmaktadır.


85

Çizelge 4.1. Kil Zemin için Model Parametreleri Parametre Adı Simge Birim Değeri

Birim Hacim Ağırlığı γ kN/m3 20

Üç Eksenli Yükleme Rijitliği Eref kN/m2 8500

Poisson Oranı v - 0.35

Kohezyon c kN/m2 65

Kayma Mukavemet Açısı φ (˚) 0

Dilatasyon Açısı ψ (˚) 0

Toprak Basıncı Katsayısı K0 - 0.50

Çizelge 4.2. Stabilize Dolgu Malzemesi için Model Parametreleri Parametre Adı Simge Birim Değeri

Birim Hacim Ağırlığı γ kN/m3 20

Üç Eksenli Yükleme Rijitliği Eref kN/m2 42500

Poisson Oranı v - 0.30

Kohezyon c kN/m2 3

Kayma Mukavemet Açısı φ (˚) 43

Dilatasyon Açısı ψ (˚) 0

Toprak Basıncı Katsayısı K0 - 1.00


86

H u D

4.4.1.2. Model Temel Plakaları

Analizlerde model temel plakaları kiriş eleman olarak modellenmiştir.

Kiriş elemanın malzeme özellikleri E I =8500 kN/m2/m ve EA=5*106kN/m olarak alınmıştır.

4.4.1.3. Geogrid Özelikleri

Sayısal analizlerde geogrid donatı malzemesi, elastik malzeme olarak

modellenmiştir. Geogrid donatı için, eksenel rijitlik değeri (EA), %2 birim

deformasyondaki çekme dayanımı esas alınarak 1100 kN/m olarak hesaplanmıştır.

Eğilme rijitliği (EI) çok küçük olduğu için analizlerde ihmal edilmiştir.

4.4.1.4. Sonlu Elemanlar Ağı Oluşturulması

Bu kısımdaki çalışmada, zemin modeli iki boyutlu ve eksenel simetrik

olarak oluşturulmuştur. Ağ modeli olarak sıkı (fine) seçilmiştir.

Şekil 4.1 Sonlu Elemanlar Ağı


87

qo=507kPa

qo=430kPa

4.4.2. Seri I: Sadece Kil Durumunda Yapılan Sayısal Analizler

Sadece kil durumunda yapılan sayısal analizlerde, 30 ve 60cm çaplı rijit

dairesel model temeller için 2 adet analiz yapılmıştır.

Analizlerde kullanılan iki farklı model temel için taban basıncı-oturma

değerlerine ait grafikler aşağıda verilmiştir (Şekil 4.2 ve Şekil 4.3). Bu grafikler

yardımıyla taşıma gücü değerleri elde edilmiştir.


30cm çaplı model temelin taban basıncı-oturma grafiği incelendiğinde,

zeminin s/D(%)=10 ve s/D(%)=5 oturma değerlerine karşılık gelen Taşıma

Kapasitesi (qr), 507kPa ve 430kPa olarak belirlenir.


88

qo=430kPa


60cm çaplı model temelin taban basıncı-oturma grafiği incelendiğinde


olarak belirlenir.


89

Şekil 4.4. D=30 ve 60cm Çaplı Model Temellere Ait Taban Basıncı-Oturma Grafiği

Şekil 4.4 deki grafikten görüldüğü üzere sadece kil durumunda 30 ve 60cm

çaplı model temellerle yapılan analizlerde model temellerin taban basıncı-oturma

davranışı birbirine oldukça yakındır.

4.4.3. Seri II: Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Yapılan Sayısal Analizler

Stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan sayısal analizlerde, 30 ve 60cm

çaplı rijit dairesel model temeller kullanılmıştır. Analizlerde stabilize dolgu tabakası

kalınlığı H, temel çapı D’ye bağlı olarak ifade edilmiştir.


90

qr=570kPa

4.4.3.1. D=30cm için Yapılan Sayısal Analizler


sayısal analizlerde, stabilize dolgu tabakasından dolayı meydana gelen iyileşmelerin

yorumlanması sırasında taşıma gücü değerleri olarak, temel çapının %10’una (3cm)


Bu seride yapılan sayısal analizlere tipik örnek Şekil 4.5’te verilmiştir. Elde

edilen sonuçlar Şekil 4.6’da toplu halde gösterilmiştir.


30cm çaplı model temelde, H=0.33D stabilize dolgu tabakası kalınlığında

yapılan analiz sonunda elde edilen değerlerden, taban basıncı-oturma grafiği çizilip

incelendiğinde zeminin s/D(%)=10 oturma değerine karşılık gelen Taşıma

Kapasitesi (qr)=570kPa olarak belirlenir.


91



sayısal analizler sonunda, stabilize dolgu tabakası kalınlığı H=0.33D, 0.67D ve

1.00D’ de kil zeminin s/D(%)=10 oturma değerine karşılık gelen taşıma kapasitesi

değerleri, sırasıyla 570, 657 ve 863kPa, s/D(%)=5 oturma değerine karşılık gelen

taşıma kapasitesi değerleri ise, 452, 554, 653kPa olarak elde edilmiştir. Taşıma gücü

eğrileri incelendiğinde kil zemin üzerine yerleştirilen stabilize dolgu tabakası


a bağlı olarak stabilize dolgu tabakasının taşıma kapasitesi değerleri Şekil 4.7’de


oranları ise Şekil 4.8’de sunulmaktadır. Grafikten, taşıma gücündeki artışın H=1.00D

durumunda s/D(%)=10 için %70, s/D(%)=5 için ise %52 mertebelerine kadar ulaştığı

görülmektedir.


92

Şekil 4.7. H/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Gücü Değerleri (D=30cm)

Şekil 4.8. H/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Kapasitesi Oranları (D=30cm)


93

qr=483kPa



sayısal analizlerde, stabilize dolgu tabakasından dolayı meydana gelen iyileşmelerin

yorumlanması sırasında taşıma gücü değerleri olarak temel çapının %5’ine (3cm),


Bu seride yapılan analizlere tipik örnek Şekil 4.9’da verilmiştir. Elde edilen

sonuçlar Şekil 4.10’da toplu halde gösterilmiştir.


60cm çaplı model temelde, H=0.33D dolgu kalınlığında yapılan analiz

sonunda elde edilen değerlerden taban basıncı-oturma grafiği çizilip incelendiğinde


olarak belirlenir.


94



sayısal analizler sonunda, kil zeminin taşıma kapasitesi değerleri dolgu tabaka

kalınlığı H=0.33D, 0.67D ve 1.00D’de sırasıyla 483, 598 ve 728kPa olarak elde

edilmiştir. Şekil 4.10’dan kil zemin üzerine yerleştirilen stabilize dolgu tabakası


a bağlı olarak stabilize dolgu tabakasının taşıma kapasitesi değerleri Şekil 4.11’de


oranları ise Şekil 4.12’de sunulmaktadır. Grafikten, taşıma gücündeki artışın

H=1.00D durumunda %70 mertebelerine kadar ulaştığı görülmektedir.


95

Şekil 4.11. H/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Gücü Değerleri (D=60cm)

Şekil 4.12. H/D’ye Bağlı Olarak Taşıma Kapasitesi Oranları (D=60cm)


96

4.4.4. Seri III: Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Yapılan Sayısal Analizler

Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan sayısal

analizlerde, 30 ve 60cm çaplı rijit dairesel model temeller kullanılmıştır. Sayısal

analizlerde stabilize dolgu tabakası kalınlığı H ve stabilize dolgu tabakası içerisine

yerleştirilen tek tabaka geogridin derinliği u, dairesel model temel çapı D’ ye bağlı

olarak ifade edilmiştir. Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda yapılan

sayısal analizlerde, her model temel için stabilize dolgu tabakası kalınlığı H=0.67D

sabit tutulmuştur. Analizlerde kullanılan 30 ve 60cm çaplı iki model temel için

stabilize dolgu tabakası kalınlığı H=0.67D içerisine yerleştirilen tek tabaka

geogridin derinliği u= 0.17D, 0.33D, 0.50D ve 0.67D olmak üzere analizler

yapılmıştır. Ayrıca 60 cm çaplı dairesel temelde, H=0.67D kalınlığındaki stabilize

dolgu tabakası içerisine u1=0.17D ve u2=0.50D ile H=0.50D kalınlığındaki stabilize

dolgu tabakası içerisine u1=0.25D ve u2=0.50D olmak üzere iki tabaka geogrid donatı


meydana gelen iyileşmeler incelenmiştir.


30cm çaplı model temel için temel altına serilen geogrid donatılı stabilize

dolgu tabakası durumunda yapılan sayısal analizlerde, geogrid donatılı stabilize

dolgu tabakasından dolayı kil zeminde meydana gelen iyileşmelerin yorumlanması

sırasında taşıma gücü değerleri olarak temel çapının %10’una (3cm) karşılık gelen

oturmanın meydana geldiği taşıma gücü değerleri alınmıştır.

Bu seride yapılan analizlere tipik örnek Şekil 4.13’de verilmiştir. Elde edilen



97

qr=716kPa


Stabilize dolgu tabakası içerisine tek tabaka geogridin u=0.33D derinliğine

yerleştirilmesi durumunda Şekil 4.13’den Taşıma Kapasitesi (qr)=716kPa olarak

belirlenmiştir.


98


Geogrid donatı derinliği u=0.17D, 0.33D, 0.50D ve 0.67D olması durumunda,

zeminin s/D(%)=10 oturma değerine karşılık gelen taşıma kapasitesi değerleri,

sırasıyla 762, 716, 683 ve 652kPa, s/D(%)=5 oturma değerine karşılık gelen taşıma

kapasitesi değerleri ise, 573, 556, 546 ve 545kPa olarak elde edilmiştir. Taşıma gücü

eğrileri incelendiğinde, H=0.67D kalınlığa sahip stabilize dolgu tabakası içerisine

farklı derinliklerde yerleştirilen geogrid tabakası, temele yaklaştırıldıkça kil zeminin

taşıma gücünün arttığı görülmektedir. Geogrid derinliği u’ ya bağlı olarak geogrid

donatılı stabilize dolgu tabakasının taşıma kapasitesi değerleri Şekil 4.15’te

sunulmuştur. Kil zeminin taşıma kapasitesinde meydana gelen artış oranları ise Şekil

4.16’da sunulmaktadır. Grafikten, stabilize dolgu tabakası içerisine yerleştirilen tek

tabaka geogridin derinliği u=0.17D olması durumunda kil zeminin taşıma gücündeki

artışın s/D(%)=10 için %50, s/D(%)=5 için ise %34 mertebelerine kadar ulaştığı

görülmektedir.


99




100

Ayrıca, 30cm çaplı model temel için tek tabaka geogrid kullanılması

durumunda kil zeminin oturma davranışında meydana gelen iyileşmeler

incelenmiştir. İyileşme derecelerinin belirlenmesinde Eşitlik 3.3 kullanılmıştır.

Bu çalışmada kil zeminin s/D(%)=10 ve s/D(%)=5 oturma değerine karşılık

gelen taşıma gücü değerleri 507kPa ve 430kPa referans alınmış olup kil zeminin

oturma davranışında meydana gelen iyileşmeler Şekil 4.17’de grafik halinde

sunulmuştur. Grafik incelendiğinde geogrid donatının u=0.17D derinliğine

yerleştirilmesi durumunda kil zeminin oturma davranışında s/D(%)=10 için %60,

s/D(%)=5 için ise %40 civarında azalma olduğu görülmektedir.



101

qr=608kPa

4.4.4.2. D=60cm için Yapılan Sayısal Analizler 60cm çaplı model temel için geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası

durumunda yapılan sayısal analizlerde, geogrid donatılı stabilize dolgu tabakasından

dolayı kil zeminde meydana gelen iyileşmelerin yorumlanması sırasında taşıma gücü

değerleri olarak, temel çapının %5’ine (3cm) karşılık gelen oturmanın meydana


Bu seride yapılan analizlere tipik örnek Şekil 4.18’de verilmiştir. Elde edilen

sonuçlar Şekil 4.19’da toplu halde gösterilmiştir.


Stabilize dolgu tabakası içerisine tek tabaka geogridin u=0.33D derinliğine

yerleştirilmesi durumunda Şekil 4.18’den Taşıma Kapasitesi (qr)=608kPa olarak

belirlenmiştir.


102



durumunda yapılan sayısal analizler sonunda geogrid donatı derinliği u=0.17D,

0.33D, 0.50D ve 0.67D olması durumunda zeminin taşıma kapasitesi değerleri

sırasıyla 636, 608, 600 ve 598kPa olarak elde edilmiştir. Taşıma gücü eğrileri

incelendiğinde, 30cm çaplı model temelde elde edilen sonuçlara benzer şekilde,

stabilize dolgu tabakası içerisine farklı derinliklerde yerleştirilen geogrid tabakası,

temele yaklaştırıldıkça kil zeminin taşıma gücünün arttığı görülmektedir. Geogrid

derinliği u’ ya bağlı olarak geogrid donatılı stabilize dolgu tabakasının taşıma

kapasitesi değerleri Şekil 4.20’de sunulmuştur. Kil zeminin taşıma kapasitesinde

meydana gelen artış oranları ise Şekil 4.21’de sunulmaktadır. Grafikten, stabilize

dolgu tabakası içerisine yerleştirilen tek tabaka geogridin derinliği u=0.17D olması

durumunda kil zeminin taşıma gücündeki artışın %50 mertebelerine kadar ulaştığı

görülmektedir


103




104

Ayrıca, 60cm çaplı model temel için tek tabaka geogrid kullanılması

durumunda kil zeminin oturma davranışında meydana gelen iyileşmeler

incelenmiştir. İyileşme derecelerinin belirlenmesinde Eşitlik 3.3’te verilen denklem

kullanılmıştır.

Bu çalışmada kil zeminin s/D(%)=5 oturma değerine karşılık gelen taşıma

gücü değeri 430kPa referans alınmış olup kil zeminin oturma davranışında meydana

gelen iyileşmeler Şekil 4.22’de grafik halinde sunulmuştur. Grafik incelendiğinde

geogrid donatının u=0.17D derinliğine yerleştirilmesi durumunda kil zeminin

oturma davranışında % 48 civarında azalma olduğu görülmektedir.


60cm çaplı model temelde, u1=0.17D ve u2=0.50D derinliklerine

yerleştirilmek üzere iki tabaka geogrid donatı kullanılması durumunda kil zeminin

taşıma gücü ve oturma davranışında meydana gelen iyileşmeler incelenmiştir

(Şekil 4.23).


105

D

Şekil 4.23. H=0.67D Kalınlığındaki Stabilize Dolgu Tabakası İçerisinde Tek ve İki Donatı Kullanılması Durumunda Taban Basıncı-Oturma Grafikleri( D=60cm)

İki tabaka geogrid yerleştirilmesi durumunda yapılan analizden s/D(%)=5

oturma değerine karşılık gelen Taşıma Kapasitesi (qr)=650kPa olarak elde edilmiştir.

Tek tabaka geogrid donatı yerleştirilmesi durumunda (u=0.17D) kilin taşıma

gücünde meydana gelen iyileşme ile iki tabaka (u1=0.17D ve u2=0.50D)

yerleştirilmesi durumunda kil zeminin taşıma gücünde meydana gelen iyileşmeler

incelendiğinde, kil zeminin taşıma gücünün iki tabaka donatı kullanılması

durumunda 1.51 katına çıktığı görülmektedir. Kil zeminin oturma davranışında

meydana gelen azalmanın da yaklaşık %50 olduğu grafikten anlaşılmaktadır.

60cm çaplı model temelde ilave sayısal çalışma olarak H=0.50D

kalınlığındaki stabilize dolgu tabakası içerisine u=0.25D olmak üzere tek tabaka

donatı ve u1=0.25D ve u2=0.50D olmak üzere iki tabaka geogrid donatı

yerleştirilmesi durumunda kil zeminin taşıma gücü ve oturma davranışında meydana

gelen iyileşmeler incelenmiştir. Bu analizlerden elde edilen sonuçlar Şekil 4.24’te

gösterilmiştir.


106

D

Şekil 4.24. H=0.50D Kalınlığındaki Stabilize Dolgu Tabakası İçerisinde Tek ve İki Donatı Kullanılması Durumunda Taban Basıncı-Oturma Grafiği( D=60cm)

s/D(%)=5 oturma değerine karşılık gelen taşıma kapasiteleri, u=0.25D olmak

üzere tek tabaka geogrid donatı yerleştirilmesi durumunda 565kPa, u1=0.25D ve

u2=0.50D olmak üzere iki tabaka geogrid donatı yerleştirilmesi durumunda 596kPa

olarak belirlenmiştir.

Taşıma kapasitesi oranları karşılaştırıldığında, kil zeminin taşıma kapasitesi,

u=0.25D olması durumunda 1.31, u1=0.25D ve u2=0.50D olması durumunda 1.39

katına çıktığı görülmektedir. Kil zeminin oturma davranışında meydana gelen

azalmanın da çift donatı kullanılması durumunda yaklaşık %50 olduğu grafikten

anlaşılmaktadır.

5. DENEYSEL VE SAYISAL SONUÇLARIN KARŞILAŞTIRILMASI Doğan YILDIRIM

107

5. DENEYSEL VE SAYISAL SONUÇLARIN KARŞILAŞTIRILMASI

5.1. Giriş

Bu bölümde, arazi model deneylerinden elde edilen sonuçlar ile sayısal

analizlerden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır.

Yapılan karşılaştırmalarda, 30 ve 60cm lik model temeller ayrı ayrı ele alınmış olup

karşılaştırmalarda,

Ø Seri I: Sadece kil durumunda, taban basıncı-oturma eğrileri,

Ø Seri II: Stabilize dolgu tabakası durumunda, H=0.33D de taban basıncı-

oturma eğrileri ve taşıma kapasitesi oranları (TKO),

Ø Seri III: Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda, u=0.33D de

taban basıncı-oturma eğrileri, taşıma kapasitesi oranları (TKO) ve oturma

azalması oranı (PRS) karşılaştırmaları yapılmıştır.

5.2. Arazi Model Deneyleri ile Sayısal Analiz Sonuçlarının Karşılaştırılması

5.2.1. D=30cm Çaplı Dairesel Model Temelde Sonuçların Karşılaştırılması

Üç seri olarak gerçekleştirilen deneysel ve sayısal analizlerden elde edilen

sonuçlar karşılaştırılmıştır.

I. seride, sadece taban basıncı-oturma eğrileri karşılaştırılmıştır. II. Seride,

sadece H=0.33D için taban basıncı-oturma eğrileri ile taşıma kapasitesi oranları

(TKO) karşılaştırılmıştır. III. seride ise, sadece u=0.33D için taban basıncı-oturma

eğrileri, taşıma kapasitesi oranları (TKO) ve oturma azalması oranı (PRS)



108

5.2.1.1. Seri I: Sadece Kil Durumunda Sonuçların Karşılaştırılması

Şekil 5.1’de, arazi model deneyinden ve sayısal analizden elde edilen taban

basıncı-oturma eğrileri karşılaştırılmıştır.

Şekil 5.1. Sadece Kil Durumunda Taban basıncı-Oturma Eğrileri Karşılaştırması (D=30cm)

Deney ve sayısal analizden elde edilen taban basıncı-oturma eğrileri

incelendiğinde, eğrilerin uyum içerisinde olduğu görülmektedir. PLAXIS’ten elde

edilen taşıma gücü (507kPa), deneyden elde edilen taşıma gücünden (466kPa) biraz

daha yüksek değer vermektedir.

5.2.1.2. Seri II: Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Sonuçların Karşılaştırılması

30cm çaplı model temelde stabilize dolgu tabakası durumunda, sadece

H=0.33D de taban basıncı-oturma eğrileri karşılaştırılmış olup taşıma kapasitesi

oranları (TKO) karşılaştırması yapılmıştır (Şekil 5.2 ve Şekil 5.3).


109

Şekil 5.2. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda H=0.33D de Taban Basıncı-Oturma Eğrileri Karşılaştırması(D=30cm)

Stabilize dolgu tabakası kalınlığı H=0.33D de deney ve sayısal analizden elde

edilen taban basıncı-oturma eğrileri Şekil 5.2’de görülmektedir. Grafikten taban

basıncı-oturma eğrilerinin uyum içerisinde olduğu anlaşılmaktadır.

Şekil 5.3 ve Şekil 5.4’te ise s/D(%)=10 ve s/D(%)=5 için taşıma kapasitesi

oranları (TKO) karşılaştırılmıştır. Deneysel ve sayısal analiz sonuçları iyi bir uyum

göstermektedir ve TKO değerleri stabilize dolgu tabakası kalınlığı arttıkça

artmaktadır.


110

Şekil 5.3. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Taşıma Kapasitesi Oranı (TKO) Karşılaştırması (D=30cm, s/D(%)=10)



111

5.2.1.3. Seri III: Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Sonuçların Karşılaştırılması

30cm çaplı model temelde, sadece u=0.33D’de taban basıncı-oturma eğrileri,

taşıma kapasitesi oranları (TKO) ve oturma azalması oranı (PRS) karşılaştırması

yapılmıştır (Şekil 5.5, Şekil 5.6 ve Şekil 5.7).

Şekil 5.5. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda u=0.33D de Taban Basıncı-Oturma Eğrileri Karşılaştırması(D=30cm)

Şekil 5.5’te, PLAXIS ’ten elde edilen analiz sonuçları ile deney sonuçlarının

uyum içerisinde olduğu görülmektedir. u=0.33D de, s/D(%)=10 oturma değerine

karşılık gelen taşıma gücü değerleri, PLAXIS’te 716kPa, deneyde 798kPa olarak

elde edilmiştir.


112

Şekil 5.6. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Taşıma Kapasitesi Oranı (TKO) Karşılaştırması (D=30cm, s/D(%)=10)

Şekil 5.7. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Taşıma Kapasitesi Oranı (TKO) Karşılaştırması (D=30cm, s/D(%)=5)


113

Şekil 5.6 ve Şekil 5.7’de deneylerden ve sayısal analizlerden elde edilen

taşıma kapasitesi oranları (TKO) karşılaştırması yapılmıştır. Davranış biçimi benzer

fakat PLAXIS’ten elde edilen TKO değerleri, deneylerden elden edilen TKO

değerlerinden daha düşük sonuç vermiştir. Bu değerler incelendiğinde; stabilize

dolgu tabakası içerisine yerleştirilen geogrid donatı, temele yaklaştırıldıkça kil

zeminin taşıma gücü artmaktadır. Geogrid donatının stabilize dolgu tabakası

içerisinde u=0.17D derinliğine yerleştirilmesi durumunda, her iki durumda da en

büyük taşıma gücü elde edilmiştir.

Şekil 5.8 ve Şekil 5.9’da ise oturma azalması oranı (PRS) karşılaştırması

yapılmıştır. Bu çalışmada kil zeminin s/D(%)=10 ve s/D(%)=5 oturma değerlerine

karşılık gelen taşıma gücü değerleri referans alınmıştır. PLAXIS’ten elde edilen PRS

değerleri, deneylerden elde edilen PRS değerlerinden daha düşük sonuç vermiştir.

Şekil 5.8 ve Şekil 5.9’daki grafikler incelendiğinde, geogrid donatının u=0.17D

derinliğine yerleştirilmesi durumunda, kil zeminin oturma davranışında, s/D(%)=10

için deneysel çalışmalarda %75, PLAXIS’te %60, s/D(%)=5 için ise deneysel

çalışmalarda %60, PLAXIS’te %40 civarında azalma olduğu görülmektedir.

Şekil 5.8. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Oturma Azalması Oranı (PRS) Karşılaştırması (D=30cm, s/D(%)=10)


114

Şekil 5.9. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Oturma Azalması Oranı (PRS) Karşılaştırması (D=30cm, s/D(%)=5) 5.2.2. D=60cm Çaplı Dairesel Model Temelde Sonuçların Karşılaştırılması

Üç seri olarak gerçekleştirilen deneysel ve sayısal analizlerden elde edilen

sonuçlar karşılaştırılmıştır.

I. seride, sadece taban basıncı-oturma eğrileri karşılaştırılmıştır. II. seride,

sadece H=0.33D için taban basıncı-oturma eğrileri ile taşıma kapasitesi oranları

(TKO) karşılaştırılmıştır. III. seride ise, sadece u=0.33D de taban basıncı-oturma

eğrileri, taşıma kapasitesi oranları (TKO) ve oturma azalması oranı (PRS)



115

5.2.2.1. Seri I: Sadece Kil Durumunda Sonuçların Karşılaştırılması

Şekil 5.10’da sadece kil durumunda, deneyden ve sayısal analizden elde

edilen taban basıncı-oturma eğrileri karşılaştırılmıştır.

Şekil 5.10. Sadece Kil Durumunda Taban Basıncı-Oturma Eğrileri Karşılaştırması(D=60cm)

Deney ve sayısal analizden elde edilen taban basıncı-oturma eğrileri

incelendiğinde, eğrilerin uyum içerisinde olduğu görülmektedir. PLAXIS’ten elde

edilen taşıma gücü (430kPa), deneyden elde edilen taşıma gücünden (385kPa) biraz

daha yüksek değer vermektedir.


116

5.2.2.2. Seri II: Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Sonuçların Karşılaştırılması

60cm çaplı model temelde stabilize dolgu tabakası durumunda, sadece

H=0.33D de taban basıncı-oturma eğrileri ile taşıma kapasitesi oranları (TKO)

karşılaştırılmıştır (Şekil 5.11 ve Şekil 5.12).

Şekil 5.11. Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda H=0.33D de Taban Basıncı-Oturma Eğrileri Karşılaştırması(D=60cm)

Stabilize dolgu tabakası kalınlığı H=0.33D de deney ve sayısal analizden elde

edilen taban basıncı-oturma eğrileri Şekil 5.11’de görülmektedir. Grafikten taban

basıncı-oturma eğrilerinin uyum içerisinde olduğu anlaşılmaktadır.


117


Şekil 5.12’de ise, deney ve sayısal analizlerden elde edilen taşıma kapasitesi

oranları (TKO) karşılaştırılmıştır. Deneysel ve sayısal analiz sonuçları iyi bir uyum

göstermektedir ve TKO değerleri stabilize dolgu tabakası kalınlığı arttıkça

artmaktadır.

5.2.2.3. Seri III: Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Sonuçların Karşılaştırılması

60cm çaplı model temelde geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası

durumunda, sadece u=0.33D de taban basıncı-oturma eğrileri karşılaştırılmış olup

taşıma kapasitesi oranları (TKO) ve oturma azalması oranı (PRS) karşılaştırması

yapılmıştır (Şekil 5.13, Şekil 5.14 ve Şekil 5.15).


118

Şekil 5.13. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda u=0.33D de Taban Basıncı-Oturma Eğrileri Karşılaştırması(D=60cm)

Şekil 5.13’te, PLAXIS ’ten elde edilen analiz sonuçları ile deney sonuçlarının

uyum içerisinde olduğu görülmektedir. u=0.33D de, s/D(%)=10 oturma değerine

karşılık gelen taşıma gücü değerleri, PLAXIS’te 608kPa, deneyde 620kPa olarak

elde edilmiştir.


119

Şekil 5.14. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Taşıma Kapasitesi Oranı (TKO) Karşılaştırması (D=60cm)

Şekil 5.14’de, deney ve sayısal analizlerden elde edilen taşıma kapasitesi

oranları (TKO) karşılaştırılmıştır. Sonuçlar uyum içerisinde olup, PLAXIS’ten elde

edilen TKO değerleri, deneylerden elden edilen TKO değerlerinden daha düşük

sonuç vermiştir. Bu değerler incelendiğinde; stabilize dolgu tabakası içerisine

yerleştirilen geogrid donatı, temele yaklaştırıldıkça kil zeminin taşıma gücü

artmaktadır. Geogrid donatının stabilize dolgu tabakası içerisinde u=0.17D

derinliğine yerleştirilmesi durumunda, her iki durumda da en büyük taşıma gücü elde

edilmiştir.


120

Şekil 5.15. Geogrid Donatılı Stabilize Dolgu Tabakası Durumunda Oturma Azalması Oranı (PRS) Karşılaştırması (D=60cm, s/D(%)=5)

Şekil 5.15’de ise, deney ve sayısal analizlerden elde edilen taşıma gücü-

oturma değerlerinden yararlanarak oturma azalması oranı (PRS) karşılaştırması

yapılmıştır. Bu çalışmada kil zeminin s/D(%)=5 oturma değerine karşılık gelen

taşıma gücü değerleri referans alınmıştır. PLAXIS’ten elde edilen PRS değerleri,

deneylerden elde edilen PRS değerlerinden daha düşük sonuç vermiştir. Şekil

5.12’deki grafik incelendiğinde geogrid donatının u=0.17D derinliğine

yerleştirilmesi durumunda kil zeminin oturma davranışında, deneysel çalışmalarda

%80, PLAXIS’te yaklaşık %50 civarında azalma olduğu görülmektedir.

6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Doğan YILDIRIM

121

6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER

Bu çalışma kapsamında ilk olarak, kil zeminlerin geogrid donatılı stabilize

dolgu tabakası ile güçlendirilmesiyle ilgili literatürde yayınlanmış deneysel ve teorik

çalışmalar irdelenmiştir. Daha sonra 30 ve 60cm çaplarında iki farklı dairesel temel

kullanılarak arazide doğal koşullarda model deneyler gerçekleştirilmiştir. Arazi

model deneylerinde, önce stabilize dolgu tabakasının kil zeminin taşıma kapasitesine

etkisi araştırılmış, daha sonra uygun bir stabilize dolgu tabakası kalınlığı (H=0.67D)

seçilerek içerisine tek ve çift tabaka geogrid donatı yerleştirilmesi durumunda kil

zeminin taşıma kapasitesi ve oturma davranışında meydana gelen etkiler

incelenmiştir. Bu çalışma sonucunda, geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası ile kil

zeminin taşıma kapasitesinin arttırıldığı ve oturma davranışının kontrol altına alındığı

gözlenmiştir.

Arazide yapılan model deneylerden sonra, arazideki deney koşulları PLAXIS

programı ile modellenerek sayısal analizler gerçekleştirilmiştir.

Yapılan deneysel ve sayısal çalışmalarda, geogrid donatılı stabilize dolgu

tabakasının kil zeminin taşıma kapasitesi ve oturma davranışına etkisi araştırılmış

olup elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibi özetlenebilir;

Ø Arazide, sadece kil durumunda 30 ve 60cm çaplı model temeller kullanılarak

yapılan deneylerden elde edilen taban basıncı-oturma eğrilerinin uyum içerisinde

olduğu ve sadece kil durumunda ölçek etkisinin olmadığı görülmüştür.

Ø PLAXIS programından elde edilen sonuçlar ile deneysel çalışmalardan elde

edilen sonuçlar genelde uyum içerisindedir.

Ø Deneysel ve sayısal çalışmalar sonucunda, 30 ve 60cm çaplı temeller için, kil

zemin üzerine yerleştirilen stabilize dolgu tabakası kalınlığı arttıkça kil zeminin

taşıma kapasitesi de artmaktadır.

Ø Stabilize dolgu tabakası durumunda, 30cm çaplı model temel kullanılarak

yapılan deneylerde, s/D(%)=5 oturma oranına karşılık gelen taşıma gücü


122

değerleri incelendiğinde H=1.00D de, kil zeminin taşıma kapasitesinde 1.50 kat

artış gözlenmiştir.


yapılan sayısal analizlerde, s/D(%)=5 oturma oranına karşılık gelen taşıma gücü

değerleri incelendiğinde H=1.00D de, kil zeminin taşıma kapasitesinde 1.52 kat

artış gözlenmiştir.


yapılan deneyler ve sayısal analizlerde, s/D(%)=5 oturma oranına karşılık gelen

taşıma gücü değerleri incelendiğinde H=1.00D de, kil zeminin taşıma

kapasitesinde deneyde 1.45, sayısal analizlerde ise 1.69 kat artış gözlenmiştir.

Ø Deneysel ve sayısal çalışmalardan elde edilen sonuçlardan, stabilize dolgu

tabakası (H=0.67D) içerisine yerleştirilen tek tabaka geogrid donatının temele

yaklaştırıldıkça kil zeminin taşıma kapasitesini artırdığı görülmüştür.

Ø Geogrid donatılı stabilize dolgu tabakası durumunda, 30cm çaplı model temel

kullanılarak yapılan deneylerde s/D(%)=5 oturma oranına karşılık gelen taşıma

gücü değerleri incelendiğinde u=0.17D de, kil zeminin taşıma kapasitesinde 1.65

kat artış gözlenmiştir.


kullanılarak yapılan sayısal analizlerde, s/D(%)=5 oturma oranına karşılık gelen

taşıma gücü değerleri incelendiğinde u=0.17D de, kil zeminin taşıma

kapasitesinde 1.34 kat artış gözlenmiştir.


kullanılarak yapılan deneyler ve sayısal analizlerde, s/D(%)=5 oturma oranına

karşılık gelen taşıma gücü değerleri incelendiğinde u=0.17D de, kil zeminin

taşıma kapasitesinde deneyde 1.67, sayısal analizlerde ise 1.50 kat artış

gözlenmiştir.

Ø 30cm çaplı model temelde, geogrid donatının u=0.17D derinliğine

yerleştirilmesi durumunda, kil zeminin oturma davranışında, s/D(%)=5 oturma

oranı için deneysel çalışmalarda %60, PLAXIS’te %40 civarında azalma

meydana gelmiştir.


123

Ø 60cm çaplı model temelde, geogrid donatının u=0.17D derinliğine

yerleştirilmesi durumunda kil zeminin oturma davranışında, deneysel

çalışmalarda %80, PLAXIS’te yaklaşık %50 civarında azalma meydana

gelmiştir.

Ø 60cm çaplı model temelde, stabilize dolgu tabakası içerisine u1=0.17D ve

u2=0.50D olmak üzere iki tabaka geogrid donatı yerleştirilmesi durumunda

yapılan arazi model deneyi ve sayısal analiz sonucu kil zeminin taşıma

kapasitesinde sırasıyla 1.74 ve 1.51 kat artış gözlenmiştir. Oturmada meydana

gelen azalma ise sırasıyla %75 ve %50 olarak belirlenmiştir.

Ø 60cm çaplı model temelde, H=0.50D kalınlığındaki stabilize dolgu tabakası

içerisine u=0.25D derinliğinde tek tabaka geogrid donatı yerleştirilmesi

durumunda kilin taşıma gücünde meydana gelen iyileşme ile u1=0.25D ve

u2=0.50D derinliklerine yerleştirilmek üzere iki tabaka geogrid donatı

kullanılması durumunda kil zeminin taşıma gücünde meydana gelen iyileşmeler

PLAXIS programıyla incelenmiştir. Kil zeminin taşıma gücünün u=0.25D

olması durumunda 1.31, u1=0.25D ve u2=0.50D olması durumunda 1.39 katına

çıktığı görülmüştür. Kil zeminin oturma davranışında meydana gelen azalmanın

da çift donatı kullanılması durumunda yaklaşık %50 olduğu belirlenmiştir.

124

KAYNAKLAR ADAMS, M.T. ve COLLIN, J. G., “Large Model Spread Footing Load Tests on

Geosynthetic Reinforced Soil Foundation”, ASCE Journal of Geotechnical

and Geoenvironmental Engineering, Vol 123 (1), 66-72, 1997

ALAWAJI H.A., “Settlement and Bearing Capacity of Geogrid–Reinforced Sand

over Collapsible Soil”, Geotextile and Geomembranes, 19, 75–88, 2001.

BINQUET, J. and LEE, K.L., “Bearing Capacity Tests on Reinforced Earth Slabs”,

Journal of Geotechnical Engineering Div. ASCE, 101(12), 1241-1255, 1975a.

BINQUET, J. and LEE, K.L., “Bearing Capacity Tests on Reinforced Earth Slabs”,

Journal of Geotechnical Engineering Div. ASCE, 101(12), 1257-1276, 1975b.

DEB K., SIVAKUGAN N., CHANDRA, S. and BASUDHAR P. K., “Numerical

Analysis of Multi Layer Geosynthetic-Reinforced Granular Bed over Soft

Fill”, Geotechnical and Geological Engineering, 25, 639-646, 2007.

DEMERCHANT, M.R., VALSANGKAR, A.J., and SCHRIVER, A.B., 2002. “Plate

load tests on geogridreinforcedexpanded shale lightweight aggregate.”

Geotextiles and Geomembranes, 20, pp.173-190.

FONSECA V., “Load Tests on Residual Soil and Settlement Prediction on Shallow

Foundation”, Journal of Geotechnical and Geoenviromental Engineering, 127

(10), 869-883, 2001

GABR M.A. and HART H., “Elastic Modulus of Geogrid Reinforced Sand Using

Plate Load Tests”, Technical Note, Geotechnical Testing Journal, 2000.

HUANG, C.C. and TATSUOKA, K., “Bearing Capacity of Reinfoced Horizontal

Sandy Ground”, Geotextile and Geomembranes, 9, 51-82, 1990.

MANDAL, J. N. and SAH, H. S., “Bearing capacity tests on geogrid-reinforced

clay” Geotextiles and Geomembranes, Volume 11, Issue 3, Pages 327

333,1992

OCHIAI H., HAYASHI S., YANG J. and OTANI J., “Reinforcing Effects of

Foundation Ground with Geogrids”, Proceedings of International Symposium

on Soil Improvement and Pile Foundation, Nanjing, China, 310-315, 1992.

125

OTANI J. and YAMAMOTO K., “Experimental Study on Localized Deformation

Behaviour of Reinforced Foundation Ground”, Proceedings of International

Symposium on Earth Reinforcement, Fukuoka, Balkema, 653-658, 1996.

OTANI J., HIDETOSHI O. and YAMAMOTO K., “Bearing Capacity Analysis of

Reinforced Foundations on Cohesive Soil”, Geotextiles and Geomembranes

16, 195-206, 1998.

RAMASWAMY, S.D., and PURUSHOTHAMAN, P., 1992. “Model footings of

geogrid reinforced clay.”Proceedings of the Indian Geotechnical Conference

on Geotechnique Today, Vol. 1, pp. 183-186.

SANAD H. A., ISMAEL N. F., and BRENNER R. P., “Settlemet of Circular and

Ring Plates in Very Dense Calcareous Sands”, Journal of Geotechnical

Engineering, 199, 4, 622-638, 1993

SHIN E., DAS B., PURI S., YEN S., COOK E., “Bearing Capacity of Strip

Foundation on Geogrid-Reinforced Clay” Tech. Note, American Society for

Testing and Materials, 534-541, 1993

SHIN E.C. and DAS B.M. “Experimental Study of Bearing Capacity of a Strip

Foundation on Geogrid-Reinforced Sand” Geosynthetics International, Vol. 7

(1), pp. 59-71, 2000.

VESIC A. S., “Analysis of Ultimate Loads of Shallow Foundations”, Journal of Soil

Mechanics and Foundation Division, ASCE, New York, N. Y., 1, 45-73,

1973.

WAHLS H. E., “Advanced Soil Mechanics”, unpublished lecture notes, Department

of Civil Engineering, North Carolina State University, Raleigh, NC, 1984.

WAHLS H. E. and GUPTA M., “Settlement of Shallow Foundations on Sand”

Vertical and Horizontal Deformations of Foundation and Embankments, GT

Special Publication, 40, ASCE, 1, 190-206, 1994.

YETIMOĞLU, T., “Geogrid Donatılı Kum Zemine Oturan Temellerin Taşıma

Kapasitesi”, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri

Enstitüsü, İstanbul, 1994.

126

YETIMOĞLU T., WU. J. and SAĞLAMER A., “Bearing Capacity of Rectangular

Footings on Geogrid Reinforced Sand”, Journal of Geotechnical Engineering,

120, No:12, 2083-2099, 1994

YILDIZ A., “Donatılı Zeminler Üzerine Oturan Yüzeysel Temellerin Analizi”,

Doktora Tezi, Çukurova Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Adana, 2002.

127

ÖZGEÇMİŞ

1984 yılında Adana’da doğdum. İlk, orta ve lise öğrenimimi Adana’da

tamamladım. 2001 yılında Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi

İnşaat Mühendisliği Bölümüne girdim. 2001-2002 yılında YADİM’ de İngilizce

hazırlık okudum. 2006 yılında mezun oldum. Aynı yıl Çukurova Üniversitesi İnşaat

Mühendisliği Bölümü Geoteknik Anabilim Dalında Yüksek Lisans eğitimime

başladım. ULAŞTIRMA BAKANLIĞI Demiryollar, Limanlar ve Hava Meydanları

İnşaatı Genel Müdürlüğü’nde İnşaat Mühendisi olarak çalışmaktayım.

EK 1 SONDAJ VE MUAYENE ÇUKUR LOGLARI

128

EK 1.a. SK-1’e Ait Sondaj Logu

129

EK 1.b. SK-2’e Ait Sondaj Logu

130

EK 1.c. SK-3’e Ait Sondaj Logu

131

EK 1.d. SK-4’e Ait Sondaj Logu

132

EK 1.e. MÇ-1’e Ait Araştırma Çukur Logu

133

EK 1.f. MÇ-2’ye Ait Araştırma Çukur Logu

EK 2 KIVAM LİMİTLERİ DENEY SONUÇLARI

134

SK1

0,01,02,03,04,0

5,06,07,08,09,0

10,0

16 18 20 22 24 26 28 30 32

ωP (%)

Derin

lik (m

)

1.50-1.95

1.95-2.25

3.00-3.45

3.45-4.50

5.00-5.45

5.50-6.00

7.00-8.50

SK1

0,01,02,03,04,0

5,06,07,08,09,0

10,0

20 30 40 50 60 70 80

ωL (%)De

rinlik

(m)

1.50-1.95

1.95-2.25

3.00-3.45

3.45-4.50

5.00-5.45

5.50-6.00

7.00-8.50

LİKİT LİMİT’in DERİNLİKLE DEĞİŞİMİ

PLASTİK LİMİT’in DERİNLİKLE DEĞİŞİMİ

135

SK2

0,01,02,03,04,0

5,06,07,08,09,0

10,0

20 25 30 35 40 45 50ω L (%)

Derin

lik (m

)

2.45-3.00

3.95-4.50

5.45-6.00

6.95-8.50

SK2

0,01,02,03,04,0

5,06,07,08,09,0

10,0

20 21 22 23 24 25 26ω P (%)

Derin

lik (m

)

2.45-3.00

3.95-4.50

5.45-6.00



136

SK3

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

20 40 60 80 100ω L (%)

Derin

lik (m

)

2.45-3.00

3.95-4.50

5.45-6.00

6.95-8.50

8.95-10.50

11.00-12.00

SK3

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34ω P (%)

Derin

lik (m

)

2.45-3.00

3.95-4.50

5.45-6.00

6.95-8.50

8.95-10.50

11.00-12.00



137

SK4

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

20 40 60 80 100ω L (%)

Der

inlik

(m)

2.45-3.00

3.95-4.50

5.45-6.00

6.95-8.00

10.00-11.50

SK4

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

16,0

16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40ω P (%)

Derin

lik (m

)

2.45-3.00

3.95-4.50

5.45-6.00

6.95-8.00

10.00-11.50



EK 3 PİKNOMETRE DENEY SONUÇLARI

138

SK1

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

6.5

7.0

7.5

8.0

8.5

9.0

9.5

10.0

2.56 2.57 2.58 2.59 2.60 2.61 2.62 2.63 2.64 2.65 2.66 2.67 2.68 2.69 2.70 2.71 2.72

γs (g/cm3)De

rinl

ik (m

)

1.50-1.95 m 1.95-2.25 m 3.00-3.45 m 4.00-4.50 m

5.00-5.45 m 5.50-6.00 m 8.00-8.50 m

SK2

0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.5

10.0

2.58 2.59 2.60 2.61 2.62 2.63 2.64 2.65 2.66 2.67 2.68 2.69 2.70

γs (g/cm3)

Der

inlik

(m)

2.45-3.00 m 3.95-4.50 m

5.45-6.00 m 6.50-6.95 m

EK 3.a. SK1 Sondajına Ait Piknometre Deney Sonuçları

EK 3.b. SK2 Sondajına Ait Piknometre Deney Sonuçları

139

S K 3

0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.5

10.010.511.011.512.012.5

2.38 2.40 2.42 2.44 2.46 2.48 2.50 2.52 2.54 2.56 2.58 2.60 2.62 2.64 2.66 2.68 2.70 2.72

γs (g /cm 3)

Derin

lik (m

)

2.45-3.00 m 3.95-4.50 m 5.45-6.00 m

8.00-8.50 m 8.95-10.50 m 11.00-12.00 m

S K4

0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.09.5

10.010.511.011.512.012.513.0

2.38 2.40 2 .42 2 .44 2.46 2.48 2 .50 2 .52 2 .54 2.56 2.58 2.60 2 .62 2 .64 2 .66 2 .68 2.70 2.72

γ s (g /cm 3 )

Deri

nlik

(m)

2.45-3.00 m 3.95-4 .50 m 5.45-6 .00 m

6.95-8.00 m 10.00-11 .50 m

EK 3.c. SK3 Sondajına Ait Piknometre Deney Sonuçları

EK 3.d. SK4 Sondajına Ait Piknometre Deney Sonuçları

EK 4 ELEK ANALİZİ DENEY SONUÇLARI

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,000 0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000Çap (mm)

Geçe

n %

Proje : 106M496 Çukur No

KilSilt Kum Çakıl

İnce Orta Kaba İnce Orta Kaba İnce Orta Kaba

GRANÜLOMETRİ EĞRİSİ (HİDROMETRE ANALİZİ)

0.002 0.06 2 200.20.02

Zemin Cinsi : CH Numune No

MÇ - 1 Derinlik

Tarih1

1.80 - 2.20

20.03.2007

0.6 6

140

EK 4.a. MÇ-1 Muayene Çukuruna Ait Hidrometre Deney Sonuçları

141

EK 4.b. MÇ-2 Muayene Çukuruna Ait Hidrometre Deney Sonuçları

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,000 0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000Çap (mm)

Geçe

n %

Proje : 106M496 Sondaj No

KilSilt Kum Çakıl



0.002 0.06 2 200.20.02


SK - 1 Derinlik

TarihSPT-1

1.50-1.95

12.06.2007

0.6 6

142

EK 4.c. SK-1 Sondajına Ait Hidrometre Deney Sonuçları

143

EK 4.d. SK-2 Sondajına Ait Hidrometre Deney Sonuçları

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,000 0,001 0,010 0,100 1,000 10,000 100,000Çap (mm)

Geçe

n %

Proje : 106M496 Sondaj No

KilSilt Kum Çakıl



0.002 0.06 2 200.20.02


SK - 3 Derinlik

TarihD2

2.45 - 3.00

14.06.2007

0.6 6

17 144

EK 4.e. SK-3 Sondajına Ait Hidrometre Deney Sonuçları

145

EK 4.f. SK-4 Sondajına Ait Hidrometre Deney Sonuçları

EK 5 SERBEST BASINÇ DENEY SONUÇLARI

146

147

148

149

150

151

152

153

EK 6 KONSOLİDASYON DENEY SONUÇLARI

154

Ön Konsolidasyon Basıncı Değeri (p’) : 0.50 kg/cm2

155


156


157


158


Documents

ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK ... · Arazi deneylerinden sonra, sonlu elemanlar yöntemine dayanan PLAXIS 2D bilgisayar yazılımı ile sayısal