zemin iyileştirme zemin iyileştirme yöntemleri, derin temeller ve
TRANSCRIPT
30.09.2010
1
ZEMİN İYİLEŞTİRME
İNŞAAT MÜHENDİSLERİ ODASI İZMİR ŞUBESİ
ZEMİN İYİLEŞTİRME YÖNTEMLERİ,
DERİN TEMELLER VE UYGULAMA ÖRNEKLERİ
Doç.Dr.Selim ALTUNEge Üniversitesi İnşaat Müh. Böl.Geoteknik Anabilim Dalı
ZEMİNLERİN İYİLEŞTİRİLMESİAMAÇ VE KAPSAMZeminlerin iyileştirilmesindeki amaç yetersiz zeminler ile bunları ağır yükleme durumları deprem veya toprakbunları ağır yükleme durumları, deprem veya toprak kayması gibi afetlerden etkilenen bina temel zeminleri için daha uygun ve yeterli koşulları sağlayacak özelliklere ulaştırmaktır.
Zemin iyileştirme tekniklerine yapıların statik yükleri altında istenen performansı gösteremeyeceği anlaşılan zeminlerde
de sık ihtiyaç duyulmaktadır.
30.09.2010
2
ZAYIF ZEMİN KOŞULLARINA İLİŞKİN ALTERNATİF ÇÖZÜMLER
Yetersiz zemin koşulları ile karşılaşıldığında birkaç çözümsöz konusu olabilir :
Sorunlu parselden vazgeçilip yeni bir arazi seçilebilir,
Daha iyi nitelikli zemin tabakalarına ulaşmak için derin temeller tasarlanabilir,
Zayıf zemin kaldırılıp yerine daha iyi bir malzeme, kontrollü olarak yerleştirilebilir,
Zayıf zemin üzerine inşa edilecek yapı zeminden Zayıf zemin üzerine inşa edilecek yapı, zeminden beklenen davranışa uyum sağlayabilecek biçimde tasarlanabilir,
Yetersiz ve zayıf zeminin iyileştirilmesi yoluna gidilebilir.
ZEMİN İYİLEŞTİRME İHTİYACI VE UYGUN METODUN SEÇİMİ
Söz konusu problemler aşağıdakilerden herhangi biri olabilir: Temel zeminlerinin sıvılaşma potansiyeli olması,Yetersiz taşıma gücü,Yapım esnası veya sonrasında belirebilecek aşırı toplam oturmalar, Yapının eğilmesine, zarar görmesine veya yıkılmasına yol
açabilecek farklı oturmalar, Temel kazısı ile ilgili problemler, Şev duraysızlığı,Kazı sonucu kabarmalar,Problemli zeminlerin varlığı (çökebilen, şişen, organik vb. zeminler).
30.09.2010
3
ZEMİN İYİLEŞTİRME TEKNİĞİNİN SEÇİMİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER
Zemin/kaya profili ve özellikleri (incelerin yüzdesi, kıvam, normal yüklenmiş/aşırı konsolide, vb.)
Yeraltı suyu durumu Gözetilen iyileştirme seviyesi (büyüklüğü) Farklı metodlarla elde edilebilecek iyileştirmelerin görece
büyüklüğü ve yararı İyileştirmeye ilişkin gerekli alan ve derinlik Yapıma ilişkin faktörler (iş planı, ulaşılabilirlik, malzemeler,
geçit hakkı, ekipman iş gücü, yeraltında çalışabilme alanlarına ilişkin engeller)ş g )
Çevresel faktörler Maliyet Yeni veya mevcut yapılarla etkileşim Bakım, dayanıklılık ve işletme gereksinimleri Diğerleri (sözleşme, politika, gelenek, vb.)
ZEMİN İYİLEŞTİRME TEKNİKLERİNİN SINIFLANDIRILMASI
Uygulama Yöntemine GöreSadece inşaat aşamasında uygulanan geçici
iyileştirme yöntemleriZemine herhangi bir malzeme karıştırmadan
uygulanan kalıcı iyileştirme yöntemleriZemine çeşitli malzemeler karıştırarak
uygulanan iyileştirme yöntemleri
Uygulama Derinliğine GöreDerin iyileştirme yöntemleriYüzeysel iyileştirme yöntemleri
30.09.2010
4
ZEMİN İYİLEŞTİRME YÖNTEMLERİ1. Vibrasyonlu (titreşimli) yöntemler
a. Vibroflotasyonb. Kum sıkıştırma kazıklarıc Vibrasyonlu sondalar ile sıkıştırmac. Vibrasyonlu sondalar ile sıkıştırmad. PatlatmaVibrasyonlu yöntemler çok kirli olmayan kohezyonsuzzeminler için uygundur (İnceler oranı < % 20-25).Zemindeki inceler daha fazla ise vibrasyon etkisinikaybettiğinden zemini yatay veya düşeyde iterek vedeplasman yaptırarak sıkıştıran şu yöntemler uygulanır:
2. Deplasman Teknikleri2. Deplasman Teknikleria) Kompaksiyon (Sıkıştırma) Kazıklarıb) Ağırlık Düşürme (Dinamik Sıkıştırma)c) Kompaksiyon Enjeksiyonu Bu yöntemler (1)’de karşılaşılan zeminlere de uygulanabilir.
3. Karıştırma Teknikleria. Kireç kolonlarıb. Derin Karıştırma (Deep Mixing)c. Jet Enjeksiyonu (Jet Grouting)d Ö ( d ) Kd. Ön(ceden) Karıştırma
Üçüncü grup yöntemlerde bir bağlayıcı katkı malzemesiyle(çimento, kireç gibi) zemin karıştırılarak taşlaştırılır. Kolonlar(tekli, çiftli, dörtlü, vb.), iki yönde kesişen perdeler veya kütleolarak zemin katı hale getirilir. Izgara şeklinde(kare/dikdörtgen) iki yönde şerit şeklinde taşlaştırılan(kare/dikdörtgen) iki yönde şerit şeklinde taşlaştırılanzeminlerde ayrıca boşluk suyu basınçlarını izole ettiği vesıvılaşmayı önlediği bilinmektedir.
30.09.2010
5
4. Diğer Yöntemler
a. Zemini değiştirme ve yapısal dolgular
b. Çakıl dren kuyuları (veya suni drenaj malzemeleri)
c. Y.A.S.S. düşürme (kuyular, hendekler, vb.)ş ( y , , )
d. Permeasyon (Sızdırma) Enjeksiyonu (İnceler oranı %20’den az daneli zemin)
Zemin iyileştirme yöntemleri dışında önlemler de sıvılaşma için önerilmektedir. Bunlardan bazıları şunlardır:şunlardır:
I. Kazıklı Temel kullanımı
II. Yapı etrafına diyafram duvar, palplanş perdelerle yalıtım
III. Rijit yapı – bodrum - temel tasarımı vd.
ZEMİN İYİLEŞTİRME YÖNTEMLERİ
DERİN SIKIŞTIRMAVibroflotasyon:Vibroflotasyon:
Vibroflotasyon zemin içerisine yerleştirilen bir vibratörden kaynaklanan yatay titreşimler sonucu granüler zeminlerin sıkıştırılmasını sağlamaktadır. Dolayısıyla granüler zeminlerin başlangıçtaki boşluk oranları ve sıkışabilirlikleri azalmaktadır. o a a e s şab e a a a tadDiğer yandan içsel sürtünme açıları, taşıma gücü ve sıvılaşmaya karşı olan dirençleri de artmaktadır.
30.09.2010
6
30.09.2010
7
Sömeller için tipik vibroflotasyon karelajları (Brown, 1977)
30.09.2010
8
Kum Sıkıştırma Kazıkları (SCP) Kum sıkıştırma kazıkları yumuşak zeminleri iyileştirme
tekniği olarak Japonya’da geliştirilmiştir. Bu teknik yumuşak zemin içerisinde titreşimli bir muhafaza borusu yardımıyla kum veya benzer bir malzeme kullanarak iyiyardımıyla kum veya benzer bir malzeme kullanarak iyi sıkıştırılmış kum kazıklardan oluşmaktadır.
Kum Sıkıştırma Kazıkları (SCP) tekniğine ilişkin ekipman kum dren yerleştirme ekipmanına benzemektedir. Ekipman istenilen derinliğe ulaştıktan sonra, daha önceden belirlenen boydaki gevşek kum ekipmanın mili arasından boşaltılır ve ekipman biraz yukarı çekilir. Daha sonra milin üstündeki bir vibratör yardımıyla mil gevşeksonra milin üstündeki bir vibratör yardımıyla mil gevşek kumu sıkıştırır ve çapını artırır. Bu işlemin tekrar ettirilmesiyle sıkıştırılmış kum kazıkları oluşturulur ve ayrıca etraftaki zeminde sıkıştırılmış olur.
Sıkıştırılımış kum kazıkları oluşturma aşamaları (Tanimoto, 1973)
30.09.2010
9
Ağırlık Düşürme (Dinamik Kompaksiyon)
Dinamik kompaksiyon işlemi ağır bir yükün tekrarlı olarak değişik yüksekliklerden zemin üzerine düşürülmesinden oluşmaktadır Yüklerin ağırlıkları genellikle 5 ile 27 ton veoluşmaktadır. Yüklerin ağırlıkları genellikle 5 ile 27 ton ve düşüş yükseklikleri ise 12 ile 30 m arasında değişmektedir.
Elde edilen iyileştirme derecesi uygulanan enerjiye yani tokmağın ağırlığına, düşüş yüksekliğine, karelaj aralıklarına ve her noktadaki düşüş sayısına bağlıdır. Hafif tokmakların alçak yüksekliklerden düşürülmesi ileHafif tokmakların alçak yüksekliklerden düşürülmesi ile 3.0 ile 4.5 m arasında bir iyileştirme derinliği elde edilir. Daha ağır tokmakların daha yükseklerden düşürülmesiyle ise elden edilen iyileştirme derinliği ise 6.0 ile 9.0 m arasında değişmektedir.
- Zemine yüksekten ağırlık düşürülmesi
Granüler zeminler
Dinamik KompaksiyonDinamik Kompaksiyon
dolgu alanlar ve karstik ortamlar için uygundur.
Dü tki i l
Ağırlık
Düşme etkisiyle oluşan çukurlar
30.09.2010
10
SUNİ DRENLER KULLANILARAK / KULLANILMAKSIZIN ÖNYÜKLEME İLE KONSOLİDASYONEk Dolgu ile Ön Yükleme Ek dolgu ile ön yükleme konsolidasyon oturmalarının g y ytamamlanması için gereken sürenin kabul edilemez derecede uzun veya çok kalın homojen kil tabakalarının mevcut olduğu durumlarda söz konusudur. Temel kural zeminin taşıma gücünü aşmayacak şekilde ek dolgunun uygulanmasıdır. Eğer belli durumlarda böyle bir yükün uygulanması gerekecekse, yükleme hızı oluşan aşırı boşluk suyu basınçlarının sönümlemesini sağlayacak şekilde olmalı ya da dolgunun hemen altında geotekstillerolmalı ya da dolgunun hemen altında geotekstiller kullanılmalıdır.Ön yüklemenin amacı öngörülen yapısal yükler altında oluşacak nihai oturmaları daha kısa bir zaman aralığında gerçekleştirmektir.
30.09.2010
11
Konsolidasyonu hızlandırmanın en etkili yolu ön yüklemeden dolayı oluşan aşırı boşluk suyu basınçlarının hem düşey hem de yatay yönde sönümlenmesini sağlamaktır.
Belli aralıklarla kil içerisine yerleştirilen yüksek geçirimli Belli aralıklarla kil içerisine yerleştirilen yüksek geçirimli düşey kolonlar yeraltı suyunun yatay olarak hızlı bir şekilde drene olmasını sağlamakta, bu esnada aynı zamanda düşey drenaj da devam etmektedir. Sonuç itibariyle sistemin doğal durumdan çok daha hızlı bir şekilde konsolide olduğu görülecektir.
Düşey drenler genellikle 0.3 m çapında kum kolonlardan veya 100 mm genişliği olan suni düz drenlerin zemin içerisine sokulmasıyla oluşturulmaktadır Fitil drenleriniçerisine sokulmasıyla oluşturulmaktadır. Fitil drenlerin kullanılması kum drenlerin killi zemine yerleştirilmesi esnasında zeminin sıkışmasına yol açıp geçirimliliği önemli ölçüde düşürmesinden dolayı tercih edilmelidir. Bu yöntem konsolidasyon katsayısı, cv, 3x10-7 m2/s den küçük olan killerde etkili görülmektedir.
30.09.2010
12
ZEMİN GÜÇLENDİRME IMini Kazıklar
Bir mini kazık, küçük çaplı (genellikle 300 mm’den az) burgu ile açılıp betonlanmış genellikle donatılı değiştirme kazığıdıraçılıp betonlanmış genellikle donatılı değiştirme kazığıdır.
Bir minikazık, bir sondaj deliği açılması, donatının yerleştirilmesi ve deliğin betonlanması şeklinde inşaa edilir.
Mini kazıklar çevre yapılara, zemine ve çevreye en az rahatsızlık veren metotlarla inşa edilir. Ulaşım güçlüğü olan ortamlarda ve tüm zemin tipleri ve koşullarında inşa edilebilir. p ş ş
Minikazıklar, zemin ankrajları ve enjeksiyon projelerinde kullanılan ekipmanla, yatayla her açıda inşa edilebilir.
Mini kazıklar, genellikle mevcut yapıların alttan desteklenmesinde kullanılır.
30.09.2010
13
Tip A Tip B Tip C Tip D
Enjeksiyon tipine bağlı olarak mini kazık sınıflandırması
Taş Kolonlar Taş kolonlar Vibrokompaksiyona benzer yöntemle inşa
edilir, farklı olarak çakıl geri dolgu kullanılır, ve genellikle temiz kumlardan çok, az kohezif zeminlerde veya siltli kumlarda inşa edilirler.kumlarda inşa edilirler.
Kuru yöntemde, vibratörle silindir bir çukur açılır, ve aşağıdan yukarıya çakıl veya kırma taş ile doldurulur. Sıkıştırma vibrasyonla ve vibratörün defaten 0.5 m geri çekilmesi ve sokulması sırasındaki deplasmanla sağlanır.
Taş kolonlar, zemin koşullarına, ekipmana ve inşa ö t i b ğl l k k d l llikl 1yöntemine bağlı olmak kaydıyla genellikle 1 m
çapındadır. Bunlar genellikle kare veya üçgen sistemde uygulanırlar.
Merkezden merkeze kolon aralığı tipik olarak 1.5-3.5 m’dir.
30.09.2010
14
Temel uygulamaları açısından, derinlikle gerilme dağılımı düşünülerek bina çevresinin ötesine geçecek şekilde uygulama alanı genişletilmelidir. Uygulama alanının üzerine 0.3 m veya daha kalın bir kum veya çakıl drenaj örtüsü yerleştirilir. Bu örtü hem de yukarıdaki ç j y ş yyapıdan gelen gerilmeleri dağıtmaya yarar.
Taş kolonun dikey kesitte ve üstten görünüşü
30.09.2010
15
Vibro Taş Kolon İşlemi; Temel oturmasını azaltır. Temel ebadında azalmaya ve taşıma kapasitesinin
artmasına neden olurartmasına neden olur. Sıvılaşma potansiyelini hafifletir. Eğim stabilizasyonu sağlar. Dolgular üzerinde inşaya izin verir. Sığ temel inşasına izin verir. Deprem tarafından oluşturulan yanal yayılmayı önler.
Vibro teknolojiler ile değiştirilebilen zemin tipleri
30.09.2010
16
Derin Karıştırma (Deep Mixing)
Derin karıştırma, zeminin çimentolu maddelerle yerindekarıştırılmasıdır Bu amaçla ucunda palet bulunan içikarıştırılmasıdır. Bu amaçla, ucunda palet bulunan içi boş bir burgu (auger) kullanılır.
Derin karıştırma yönteminin amacı zeminin basınç mukavemetinin (kayma mukavemeti) arttırılması, permeabilitesinin azaltılması veya zararlı maddelere karşı dayanıklılığının iyileştirilmesidir.
Islak ve kuru yöntem olmak üzere iki yöntem söz k dkonusudur.
Derin Karıştırma
Uygulama Alanları Kazı çukurlarının desteklenmesiGeçirimsizlik perdeleriGeçirimsizlik perdeleri Rıhtım yapıları Tünel zeminin desteklenmesi Temel takviyesi Sıvılaşmanın önlenmesi
Su altındaki veya ıslak gevşek kumlar, yumuşak killer
Uygulama derinliği ~30m İyileştirilmiş zeminde qu= 70 kPa – 3.5MPa
30.09.2010
17
Derin karıştırmanın üretim süreci gösterilmiştir. Bu üç safhaya ayrılabilir:
Karıştırıcının gerekli derinliğe kadar girmesi Bağlayıcının dağılımı Moleküler difüzyon
Derin Karıştırma Yöntemi
İyileştirilmemiş gevşek zemin
İyileştirilmiş zemin
30.09.2010
18
ZEMİN GÜÇLENDİRME II ENJEKSİYON TEKNİKLERİZemin enjeksiyonu temel olarak akışkan malzemelerin basınç altında zemin içerisindeki boşluklara enjektebasınç altında zemin içerisindeki boşluklara enjekte edilmesidir. Buradaki amaç zeminin ya da kaya kütlesinin mühendislik özelliklerini iyileştirmektir. Nitekim bu iyileştirme zeminin gerilme-deformasyon ve dayanım gibi mekanik özellikleri ile geçirimlilik gibi hidrojeolojik özellikleri değiştirilerek elde edilir.
30.09.2010
19
Permeasyon (Sızdırma – Emdirme) Enjeksiyonu Xanthakos vd.’de (1994), emdirme enjeksiyonunun en eski ve şu ana kadar en iyi çalışılmış enjeksiyon tekniği ş y ç ş ş j y ğolduğu söylenmektedir. Emdirme enjeksiyonunun amacı zeminin hacminde ve yapısında önemli bir değişiklik meydana getirmeksizin zemin içerisindeki boşlukların enjeksiyon malzemesiyle doldurulmasıdır. Enjeksiyon malzemesi başlangıçta akışkan iken zemin boşlukları içerisinde zamanla setleşmekte ve dolayısıyla zemin özelliklerini değiştirmektedir.
30.09.2010
20
Kompaksiyon Enjeksiyonu Kompaksiyon enjeksiyonu 25 mm’den daha az çökme
değeri olan, yeterli plastisiteyi sağlayacak kadar silt ve içsel sürtünmeyi sağlayacak kadar da kum içeren katı enjeksiyon malzemesinin zemin boşlukları içerisineenjeksiyon malzemesinin zemin boşlukları içerisine girmeksizin enjeksiyon noktası etrafında giderek genişleyen bir kütle oluşturacak ve bu sayede etrafındaki gevşek zeminleri sıkıştıracak şekilde yüksek basınçlarda enjekte edilmesi olarak tanımlanabilir.
Yöntem çoğunlukla zayıf veya yumuşak zeminlerin sıkıştırılmasında, temel ve döşemelerin alttan desteklenmesinde yapı oturmalarının kontroldesteklenmesinde, yapı oturmalarının kontrol edilmesinde, farklı oturmalar gösteren yapı temellerinin rehabilitasyonunda ve tekrar eski seviyelerine yükseltilmesinde kullanılmıştır.
Kompaksiyon enjeksiyonunun şematik gösterimi
30.09.2010
21
Kompaksiyon enjeksiyonu karışımındaki kum için öngörülen dane çapı dağılım aralığı
Kompaksiyon enjeksiyonunun avantajları Tam olarak belirli bir yerin iyileştirilmesi Kurulum hızı Geniş uygulama alanı Birçok zemin çeşidinde etkili olmasıç ç ş Dar girişli ve boşluk payı çok az olan durumlarda
uygulanabilmesi Zararsız olması Atık toprak olmaması Temel veya kolona bağlanmaya ihtiyaç olmaması Var olan temellere uyumlu olması ve zarar vermemesi Kald rma er değiştirme e ka k çakma a ekonomik bir Kaldırma, yer değiştirme ve kazık çakmaya ekonomik bir
alternatif olması Diğer yöntemlerle ulaşılamayan derinliklere ulaşılabilmesi Yüzey ortamına en az etkiye sebep olması
30.09.2010
22
Mission Vadisi hafif raylı köprüsü kompaksiyon enjeksiyonu uygulama profili
Petronas İkiz Kuleleri genelleştirilmiş yer altı profili
30.09.2010
23
Jet Enjeksiyonu (Jet Grout)
Bu yöntemde, yüksek hızla enjekte edilen karışımzeminin doğal yapısını bozmakta ve zemin ile enjekte edilen malzemenin karışımıyla yeni bir malzeme (soil –crete) oluşmaktadır.
Böylece, zeminin taşıma gücü ve elastisite modülüartarken permeabilitesi azalmaktadır. Homojen vesürekli yapıdaki bu yeni malzemenin karakteristiközellikleri önceden belirlenebilmektedirözellikleri önceden belirlenebilmektedir.
Jet grout yöntemi, zemine malzeme karıştırılarak yapılan derin ve kalıcı bir zemin iyileştirme yöntemidir.
Jet Grouting Yönteminin Uygulama Alanları
Temel takviyesi,Temel takviyesi, Kazı yüzeylerinin desteklenmesi, Zemin iyileştirmesi, Tünel inşaatlarında tünel aynasının ve tünel tavanının
desteklenmesi, Kazı çukurlarına gelen yeraltı sularının azaltılması, Şev ve heyelan stabilizasyonu Şev ve heyelan stabilizasyonu, Geçirimsizlik perdeleri, Atık sahalarında geçirimsizliğin sağlanması
30.09.2010
24
JET GROUT EKİPMANLARI
Çimento Silosu
Karıştırma Ünitesi Yüksek Basınç Pompası
Su Pompası Kompresör
Delgi Makinesi
30.09.2010
25
JET GROUT YAPIMI
JET GROUT YÖNTEMİNİNİ UYGULANABİLDİĞİ ZEMİNLER
30.09.2010
26
JET GROUT SİSTEMLERİ
Jet 1 Tek Akışkanlı Sistem
Jet 2 Çift Akışkanlı Sistem
Jet 3 Üç Akışkanlı Sistem
JET GROUT SİSTEMLERİ KARŞILAŞTIRMA TABLOSU
Zemin Cinsi Kolon Çapı JG Kolon Dayanımı
Jet 1 Kum ve Çakıl
Kil
60 cm – 90 cm (up to 110 cm)60 cm – 90 cm
70 – 250 kg/cm2
20 – 100 kg/cm2
Jet 2Kum ve Çakıl
Kil
90 cm – 180 cm (up to 300 cm)90 cm 150 cm
35 – 140 kg/cm2
10 – 70 kg/cm2
Kil 90 cm – 150 cm
Jet 3Kum ve Çakıl
Kil
150 cm – 240 cm90 cm – 180 cm
35 – 105 kg/cm2
10 – 50 kg/cm2
30.09.2010
27
•JET SİSTEMİ (JET-1, JET-2, JET-3)• TİJ DÖNME HIZI (rpm)
• TİJ ÇEKME HIZI (cm/dak)
JET GROUT SİSTEMLERİ İMALAT PARAMETRELERİ
• ENJEKSİYON BASINCI (bar)
• NOZUL SAYISI VE ÇAPI (adet, mm)
SİSTEMENJEKSİYON
TİPİ BASINÇ
NOZUL ADEDİ VE
ÇAPIÇEKME
HIZIDÖNME
HIZISU/ÇİMENTO
ORANIPOMPA
KAPASİTESİ
JET 1 ÇİMENTO 400 - 550 1-2 X 2-5 15 -100 5 - 15 1.0 - 1.5 70 - 600
• SU / ÇİMENTO ORANI
• POMPA KAPASİTESİ (lt/dak)
JET 2 ÇİMENTO 400 - 550 1-2 X 2-5 10 - 30 4 - 8 1.0 - 1.5 70 - 600
HAVA 10 - 12 - 10 - 30 - - 4000 - 10 000
JET 3 ÇİMENTO 50 - 100 1-2 X 4-5 6 - 15 4 - 8 1.2 - 1.5 80 - 200
HAVA 10 -12 - 6 - 15 - - 4000 - 10 000
SU 6 - 15 - - 40 - 100
JET GROUT’IN AVANTAJLARI
Klasik enjeksiyon yöntemlerine göre daha hızlı ve ekonomiktir.
i k l d ki klik i d Monitör ve püskürtme ağızlarının tasarımındaki esneklik sayesindefarklı geometride elemanlar imal edilebilir. Yatay, eğimli ve düşeyduvarlar rahatlıkla yapılabilmektedir.
Klasik enjeksiyona göre kontrolü daha kolaydır.
Kimyasal açıdan zemine hiçbir zararı ve kirletici etkisi yoktur.
Kullanılan ekipmanın boyutları sayesinde kapalı, dar ve sıkışıkortamlarda dahi çalışılabilmektedir.
Bütün zemin cinslerinde kullanılabilmektedir.
İmalata istenilen derinlikten başlanabilir ve istenilen derinlikte son verilebilir.
Vibrasyonsuz bir yöntemdir.
30.09.2010
28
JET GROUT’IN DEZAVANTAJLARI
Yö h ü li d d Yöntem henüz gelişme aşamasındadır.
Teknolojisinin yeni oluşu ve teorik bilgi eksikliği nedeniylemühendislik tasarımında yararlanılacak kurallar henüzkesinleşmemiştir. Bu nedenle, benzer koşullarda yapılmışolan tecrübeler ile uygulama sırasında yapılan gözlemleredayalı tasarım yapılmaktadır.
Zemin içinde enjeksiyonun dağılımını ve oluşan geometriyibelirlemek zordur. Bu nedenle, dikkatli ve detaylı gözlem vekontrol testleri yapmayı zorunlu kılmaktadır.
UYGULAMA ALANLARI
30.09.2010
29
UYGULAMA ALANLARIGEÇİRİMSİZLİK PERDELERİ
UYGULAMA ALANLARITEMEL TAKVİYESİ
30.09.2010
30
TÜNEL MÜHENDİSLİĞİNDE
TÜNEL MÜHENDİSLİĞİNDE
30.09.2010
31
ŞEV STABİLİTESİNDE
KAZI ÇUKURLARINDA
30.09.2010
32
TEMEL ZEMİNİ İYİLEŞTİRMESİNDE
Kolon uygulaması sonrası kum zemininSPT dirençlerindeki artış
30.09.2010
33
JET GROUT KOLONLAR
SuperJet kolonlar
30.09.2010
34
SIVILAŞMA YÖNÜNDEN ZEMİN İYİLEŞTİRME YÖNTEMLERİ
Depremde yapılarda zemin açısından ortaya çıkan hasarların ana nedenlerinden biri zeminin sıvılaşması sonucu temellerin deplasmanlar göstermesidir. Bazen tam bir sıvılaşma bazen de yine yüksek oturma vetam bir sıvılaşma bazen de yine yüksek oturma ve hasarlara neden olan yarı sıvılaşma oturmaları gerçekleşir. Ayrıca yayılma sonucu yatay deplasmanların ortaya çıktığı durumlar da söz konusudur.
Sıvılaşma potansiyeline sahip zeminlerde temel zemininin iyileştirilmesi veya iyileştirme dışında uygun bir yöntem ile önlem alınması gerekir. Gevşek ve orta gevşek, kohezyonsuz zeminlerin su seviyesi altında g ş , y ybulunduğu profillerde deprem büyüklüğüne bağlı olarak bu potansiyel kontrol edilir.
Gevşek kumlu zeminlerin sıvılaşma/yenilme potansiyeli olduğu gözönüne alınarak titreşimli sıkıştırma yöntemleri ile kuru birim hacım ağırlığı artırma en güvenilir yoldur .
SIVILAŞMAYA KARŞI TEMEL MÜHENDİSLİĞİ UYGULAMALARI
METODOLOJİPREFABRİK
DREN
VİRBRO FLOTASYON
VİBRO KOMPAKSİYON
KOMPAKSİYON KAZIKLARI
(COMPACTION PILES)
TAŞ KOLON
(5)
DİNAMİK KOMPAKSİYON
(4)DEEP
MIXINGJET
GROUT
1
AŞIRI BOŞLUK SUYU BASINCI OLUŞUMUNA
MANİ OLUNMASI
√ - - - - - -
2
ZEMİNİN YERİNDE SIKIŞTIRILMASI - İZAFİ
SIKILIĞININ ARTTIRILMASI
- √ (2) √ √ (3) √ - -
3
ZEMİN İÇİNDE RİJİT KOLON
OLUŞTURULMASI SURETİYLE KAYMA GERİLMELERİNİN
ALINMASI
- - √ - (1) - √ √
ZEMİNİN YANAL HAREKETİNE MANİ
OLMAK ÜZERE ZEMİN İÇİNDE ZEMİNİ - - - - - √ √
4
İÇİNDE ZEMİNİ HAPSEDECEK
ELEMANLARIN TEŞKİLİ
√ √
5 ÜSTYAPININ DAHA RİJİT VE FARKLI OTURMA VE YATAY DEPLASMANLARDAN DAHA AZ ETKİLENECEK TARZDA TEŞKİLİ VEYA TAKVİYE EDİLMESİ
(1) İHMAL EDİLEBİLİR(2) YANLIZ KUMLARDA FC < 5%(3) İNCE DANELİ ZEMİNLERDE 5% < FC < 35%
(4) ENERJİNİN DAHA DERİNE İLETİLMESİ İÇİN TAŞ KESON / STONE PİLLAR UYGULAMASI(5) UCU KAPALI TAPA İLE BORU ÇAKILARAK VEYA VİBROREPLACEMENT METODU İLE
30.09.2010
35
Kocaeli (1999) depreminden bazı örnekler…
Temel izolasyonu
etkisi
Sıvılaşan tabaka
Kobe (1995) Tayvan (1999)
Tayvan (1999) Tayvan (1999)
30.09.2010
36
Derin Temeller~ Üstyapı yüklerini derindeki sağlam zemine iletmek
~ Genellikle zayıf zeminler veya ağır yük durumları
KAZ
Ana Kaya
Zayıf zemin
ZIK
Kazıklı Temeller
Malzemesine göre kazık çeşitleri-Ahşap kazıklar,-Çelik kazıklar,BA k kl-BA kazıklar,
Yapılışına göre kazık çeşitleri-Yerinde dökme kazıklar,-Prefabrike çakma kazıklar,-Yerinde dökme çakma kazıklar,
Fonksiyonlarına göre kazıklar-Sürtünme kazıkları,-Uç kazıklar,-Sürtünme & uç kazıkları
30.09.2010
37
Ahşap Kazıklar
Çelik Kazıklar
30.09.2010
38
Çelik Boru Kazıklar
Betonarme Kazıklar
30.09.2010
39
Kompozit Kazıklar
Kazıklar Çakma Sistemleri
30.09.2010
40
Deniz içi çelik kazık çakımı
Kazık çakma sistemleri - Vibrasyonlu
30.09.2010
41
Fore Kazık Delgi Aşaması
FORE KAZIK YAPIMI
KAZIK YAPIMI SIRASINDA ÖZELLİKLE DİKKAT EDİLMESİ GEREKEN HUSUSLAR
1 APLİKASYON:1 – APLİKASYON:-Kazıkların projedeki koordinatlara göre aplikasyonu yapıldıktan sonra kazık makinasının tam olarak kazık orta noktasına merkezlenmesi sağlanmalıdır. Zemin yüzeyinde bulunabilecek büyük taş ve kaya parçaları makina delgi ekipmanını sağa sola oynatarak kazığı ekseninden kaçırabilmektedir.
-Kazık makinasının delgi ekipmanının dikliği mutlaka kontrol edilmeli.
-Diklik ilk baştaki merkezleme safhasında sağlanmalı, kazığın yapımına başlandıktan sonra özellikle ilerlemenin ilk 5 metresinde diklik tekrar tekrar kontrol edilmelidir.
-Kazık delgi ekipmanının dikliğini kontrol etmek için en pratik ekipman su terazisidir. Kazık delgi makinasının delme kulesinin dikliği su terazisi ile birbirine dik iki yönde kontrol edilmelidir.
30.09.2010
42
FORE KAZIK YAPIMI
2- DELGİ :
Delgi sırasında mutlaka en az bir boy (5-6m) geçici muhafaza borusu kullanılmalıdır. Bu özellikle emniyet ve betonlama sırasındaborusu kullanılmalıdır. Bu özellikle emniyet ve betonlama sırasında kazık içine kenardaki taş-toprak parçalarının düşmesini engellemek bakımından gereklidir. Muhafaza borusunun en az 1m’lik kısmının zeminden yukarıda olması önerilir.
Kuru zeminlerde delgi; burgu (auger) kullanılarak,
Yeraltı suyu altında yapılan kazılarda delgi ise kova (drill bucket) Yeraltı suyu altında yapılan kazılarda delgi ise kova (drill bucket) kullanılarak yapılmalıdır.
DELGİ EKİPMANLARIEKİPMANLARI
30.09.2010
43
Delgi Ekipmanları
30.09.2010
44
TAM BOY MUHAFAZA BORUSU İLE DELGİ
Zayıf ve yeraltı suyunun yüksek
olduğu zemin koşullarında
muhafaza borusunun k lçakılması
30.09.2010
45
Çakılan muhafaza borusunun içinin
forajının yapılması
BENTONİT İLE DELGİ
30.09.2010
46
Fore Kazık Delgi Aşaması
Burgu ile
Forajla Zeminin Yüzeye Çıkarılması
30.09.2010
47
Forajı yapılmış kazık çukuru
DELGİ (Devam)- Delgi sırasında muhafaza borusu kullanılıyorsa
muhafaza borusunun her zaman burgu veya kovanın önünde olması sağlanmalıdırönünde olması sağlanmalıdır.
- Delgi sırasında bentonit kullanılıyorsa kuyu içinin her zaman bentonitle dolu olması sağlanmalıdır.
- Delgi bittikten sonra kuyu boyu mutlaka kontrol edilmelidir.
- Betonarme demiri indirilmeden mutlaka kuyu dibi kova ile i i t i l lidiiyice temizlenmelidir.
30.09.2010
48
BETON DÖKÜMÜ
Betonlamaya kuyu dibi temizlenip, donatı yerleştirildikten sonra hemen başlanmalı, kuyu hazır vaziyette beton için beklememelidir.
Kuyunun tamamlanmasını ve donatının yerleştirilmesini takiben kazık beton için beklemişse, donatı tekrar çıkarılarak kova ile kuyu dibi temizliği yapılmalı donatı tekrar yerleştirilmeli ve betondibi temizliği yapılmalı, donatı tekrar yerleştirilmeli ve beton dökümüne hemen başlanmalıdır.
Bentonit ile delgi yapılıyorsa, beton dökümünden önce mutlaka şartnamede verilen bentonit ile ilgili deneyler yapılmalı ve şartnamedeki değerler sağlanmalıdır.
Betonlama tam boy tremie borusu kullanılarak yapılmalı, tremie borularının kuyu dibine oturduğu mutlaka teyid edilmelidir. Betonun ilk akışı sonrasında tremie boruları kazık tabanı ile tremie borularının ucu arasında max. 20’cm olacak şekilde kaldırılmalıdırBetonlama öncesi tremi boruları içine lastik tıkaç konulmalıdır Betonlama öncesi tremi boruları içine lastik tıkaç konulmalıdır.
Betonlama sırasında her zaman tremie borusunun ucu beton içinde en az 3.0m gömülü olmalıdır.
Betonlamaya kazık ucundan taze beton gelinceye kadar devam edilmelidir.
BETON DÖKÜMÜ (Devam)
30.09.2010
49
Dairesel kesitli kazık için hazırlanmış kazık donatıları
Açılan kazık çukuruna donatının
yerleştirilmesi
30.09.2010
50
Tremi Borusu
30.09.2010
51
Tremi borusuyla beton dökümü
Beton döküm işlemi tamamlanmış fore kazık
30.09.2010
52
Kazıklı Temellerin Kullanım Yerleri
Kaya
(a) (b) (c)
(d)
Şişenzemin
Sağlamzemin
(e)
ErozyonBölgesi
(f)
Kazık taşıma gücü bileşenleri
Qu
Qs
Qp
u s pQ Q Q
Qu : Kazığın niahi taşıma gücü (Taşıyabileceği toplamen büyük yük)Qs : Kazık şaftı ve zemin arasında sürtünmeyle taşınantoplam yükQp : Kazık ucu tarafından taşınan toplam yük
30.09.2010
53
Kazık taşıma gücünün belirlenmesi için geçerli belli başlı yaklaşımlar şunlardır:
1. Mühendislik analizi-Statik taşıma gücü formülleri: Temel zemin etüd verileri ve laboratuar deneyleri sonuçları ile uygun parametreler tayin edilir ve kazık davranış mekanizmasına göre geliştirilmiş genel kabul görmüş taşıma gücü denklemleri kullanılır. Bu yaklaşım yüzeysel temeller için uygulanan yaklaşıma benzerdir.
2. Kazık çakma direncini esas alan dinamik kazık formülleri uygulanarak taşıma gücü elde edilir.
3. Arazi yükleme deneyleri: Tüm kazık temel sisteminin inşa edilmesinden önce, farklı zemin özellikleri gösteren noktalarda deney kazıkları öngörülen boyutta ve yöntemle inşa edilerek yükleme deneyine tabi tutulur.
4. Uygulama standartları ve tecrübe doğru tasarımınönemli bileşenlerindendir.
30.09.2010
54
Kazıklarda Taşıma Gücü Tayini
1) Statik kazık formülleri
Kum ve çakıl zeminler için;
ssortbqou
sbu
AtanKσ'ANσ'Q
QQQ
Kil ve silt zeminler için;
subuu
sbu
AαcA9cQ
QQQ
β K t δ
Kazık malzemesi ve zemin sıkılığına bağlı önerilen Ks ve için değerleri;
Ks δβs=Ks.tanδ
Φ'=25o Φ'=40o
Beton kazık
Gevşek kum 1 3/4Φ' 0.34 0.58
S k k 2 3/4Φ' 0 68 1 15Sıkı kum 2 3/4Φ' 0.68 1.15
Çelik kazık
Gevşek kum 0.5 20o 0.18
Sıkı kum 1 20o 0.36
30.09.2010
55
2) Dinamik kazık formülleri
Bir kazığın güvenle taşıyabileceği yük, kazık çakımı için gerekli olan enerjinin, kazığın zemine girmesi ile yapılan işe eşit olması kriterine göre türetilmiş formüllerdir. Örnek olarak “Engineering News formülü”Engineering News formülü
)(6 cs
HWQ T
s
Qs : Maksimum servis yükü (Maksimum 6)
WT: Tokmak ağırlığı (ton)
H Dü ü ük kliği ( )H : Düşüş yüksekliği (cm)
s : Refü (cm)
c : Katsayı (2.5-Serbest düşen tokmaklarda)
(0.25-Buharlı tokmaklarda)Not: Diğer formüller Geoteknik mühendisliği kaynaklarında mevcuttur.
3) Kazık yükleme deneyi:
Şantiyede inşaa edilmiş mevcut kazık grubu içinde seçilen bir veya birkaç üzerinde bu deney yapılır. Genelde servis yüküne kadar yapılan yükleme değerine göre kazığın yerdeğiştirmesi ve göçme yükü değeri belirlenmeye çalışılır
4) Penetrasyon deneyleri yardımı ile;
• Hollanda sondası,
• Standart penetrasyon deneyi.
yerdeğiştirmesi ve göçme yükü değeri belirlenmeye çalışılır.
Not: Bu deneylerden elde edilen veriler, ilgili bağıntılarda kullanılarak, kazık taşıma gücü hesaplanır.
30.09.2010
56
Gelişmiş Derin Temel Modeli
Deprem hareketi nedeniyle kazıklarda zorlama mekanizmaları
30.09.2010
57
Sıvılaşan zeminlerde yalnız sığ temeller değil kazıklı temeller dehasar görebilir.
Tayvan (1999) Tayvan (1999)
Ama çoğu durumda kazıklı temeller sıvılaşan zeminlerde üst yapınınHasar görmesini engelleyen sistemlerdir
30.09.2010
58
Sonuçlar Geoteknik tasarım ve problemlere çözüm arayışı
sürecinde başarılı olmak, doğru zemin araştırmalarına ve sağlıklı verilere bağlıdır. ş ğ ğYani Geoteknik tasarım kalitesi doğrudan saha ve laboratuvar çalışmaları ile raporun kalitesine bağlıdır.
Birçok konu gibi zemin incelemeleri de çok disiplinlibir mühendislik konusudur. Bu nedenle inceleme
l kli kild ti i i t j l jiraporları gerekli şekilde yetişmiş inşaat, jeoloji vejeofizik kökenli mühendisler ve jeomorfologlarınkonunun niteliği ölçüsünde katılımları ilehazırlanmalıdır.
30.09.2010
59
Sonuçlar Ancak, özellikle bina temellerinde tasarımı
yapması gereken inşaat mühendislerinin arkaplanlara itilerek raporların onların hiç katılmadığıgruplarca hazırlanması teknik açıdan kabuledilemez sonuçlar doğurmaktadır.
Bu durumda, genellikle olan şudur: fazlaca emniyetli tarafta öneriler (gerekli olmadığı halde k k i i l h ibi)kazık, zemin islahı gibi)
Öte yandan temeller hem yapıdan hem de zeminden etkilenen yapısal elemanlardır. Buna göre, temel tasarımı bir yapı-zemin etkileşimiproblemidir.
Sonuçlar Özellikle zayıf zemin koşullarında zemin ıslahımı
yoksa derin temel mi gerekliliği konusu mutlaka geoteknik uzmanı bir inşaat mühendisinin karargeoteknik uzmanı bir inşaat mühendisinin karar vermesi gereken durumdur.
Aksi taktirde gereksiz yere zemin ıslahları veya derin temel uygulamalarıyla karşı karşıya kalıp, ekonomik anlamda milli servet kaybının yaşanması y y şkaçınılmaz.
30.09.2010
60
Sonuçlar Temel tasarımı ve zemin iyileştirme
uygulamalarının Geoteknik alanında uzman olanygmühendislerce ve doğru parametrelerle yapılmasıgereklidir.
Böylelikle ya gereksiz uygulamalardan dolayı ekonomik kayıpların önüne geçilebilecek ya da e o o ay p a ö ü e geç eb ece ya dayanlış tasarımlardan dolayı olası hasarlar engellenebilecektir.
Sonuçlar
ÇözümÇözüm
Kısa vadede: Mevcut mühendislerin yeniden eğitimi (Üniversiteler, İMO, vs.)
Uzun vadede: Daha kaliteli ve daha iyi ve daha çok geoteknik mühendisi yetiştirmekda a ço geo e ü e d s ye ş e
30.09.2010
61
Teşekkürler…