T.C.

SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

DERİN ZEMİN KARIŞTIRMA YÖNTEMİ İLE İYİLEŞTİRME YAPILAN ZEMİNLERDE TAŞIMA GÜCÜ DAĞILIMININ BELİRLENMESİ

Ebru ERBEYOĞLU

Danışman Prof. Dr. S. Nilay KESKİN

YÜKSEK LİSANS TEZİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

ISPARTA -2019

©2019 [Ebru ERBEYOĞLU]

i

İÇİNDEKİLER

Sayfa İÇİNDEKİLER ......................................................................................................................... i ÖZET ......................................................................................................................................... ii ABSTRACT .............................................................................................................................. iii TEŞEKKÜR .............................................................................................................................. iv ŞEKİLLER DİZİNİ ................................................................................................................. v ÇİZELGELER DİZİNİ ............................................................................................................ vi SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ .......................................................................... vii 1. GİRİŞ..................................................................................................................................... 1 2. DERİN ZEMİN KARIŞTIRMA YÖNTEMİ .................................................................. 3

2.1. Tarihsel Gelişim ve Sınıflandırma ................................................................... 5 2.2. Uygulama Şekilleri ve Uygulama Alanları .................................................... 8 2.2.1. Temel destekleme sistemi ...................................................................... 9 2.2.2. Zemin tutucu sistem ................................................................................. 10 2.2.3. Zemin işleme sistemi ................................................................................ 12 2.2.4. Sıvılaşma toleransının düşürülmesi ................................................... 12 2.2.5. Hidrolik kesikler için DSM uygulamaları .......................................... 14 2.2.6. Çevresel iyileştirme .................................................................................. 15 2.3. Derin Zemin Karıştırma Yöntemi Uygulanan Zemin Mühendislik Özellikleri ....................................................................................... 17

3. İNCELEME ALANI ÖZELLİKLERİ VE TAŞIMA GÜCÜ HESAPLAMALARI .... 23 3.1. İnceleme Alanı Mühendislik Jeolojisi ............................................................. 23 3.2. İnceleme Alanı Zemin Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi ................... 24 3.3. Taşıma Gücü ve Oturma Hesaplamaları ........................................................ 31 3.3.1. İyileştirilmemiş zemin taşıma gücü hesabı ..................................... 31 3.3.2. DSM kolonu taşıma gücü hesabı .......................................................... 33 3.3.3. İyileştirilmiş zemin taşıma gücü hesabı ............................................ 35 3.3.4. İyileştirilmiş zemin oturma hesabı ..................................................... 35 3.3.5. İyileştirmemiş zemin oturma hesabı ................................................. 37 3.3.6.DSM kolon oturma hesabı ....................................................................... 38

4. ARAZİ İNCELEMESİ VE DENEY UYGULAMASI .................................................... 40 4.1. Yükleme Deneyi Yöntemi.................................................................................... 40 4.1.1. Standart DSM kolon yükleme deneyi ................................................. 40 4.1.2. İyileştirilmiş zemin yükleme deneyi .................................................. 45 4.1.3. İyileştirilmemiş zemin yükleme deneyi ............................................ 58 4.2. Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi ......................................................... 61

SONUÇ VE ÖNERİLER ........................................................................................................ 62 KAYNAKLAR .......................................................................................................................... 65 EKLER....................................................................................................................................... 67

EK A. Sondajlara Ait Karot Sandık Fotoğrafları .................................................. 68 EK B. Yükleme Testi Deney Föyleri ......................................................................... 72

ÖZGEÇMİŞ ............................................................................................................................... 75

ii

ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

DERİN ZEMİN KARIŞTIRMA YÖNTEMİ İLE İYİLEŞTİRME YAPILAN ZEMNLERDE TAŞIMA GÜCÜ DAĞILIMININ BELİRLENMESİ

Ebru ERBEYOĞLU

Süleyman Demirel Üniversitesi

Fen BilimleriEnstitüsü İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı

Danışman: Prof. Dr. S. Nilay KESKİN

Bu tez çalışmasında zemin iyileştirme yöntemlerinden olan derin zemin karıştırma yöntemi ile imal edilen kolonlar ile bu kolonlar arasında kalan zeminin, taşıma gücüne katkısını incelemek amacıyla üç adet tam ölçekli yükleme deneyi yapılarak deney verileri elde edilmiştir. Arazi verilerine uygun olarak yapılan hesaplamalar ile deneylerden elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve değerlerin birbiri ile uyumlu olduğu belirlenmiştir. Derin karıştırma kolonları ile iyileştirilmiş zeminlerde taşıma gücü hesabı yapılırken, yük dağılımının zemin ve DSM kolonun elastisite modülü oranına benzer şekilde dağılım gösterdiği söylenmektedir. Yapılan zemin iyileştirme tasarımlarında zeminin elastisite modülünün, kolonun elastisite modülünden çok daha küçük değerlere sahip olması sebebiyle tasarımın taşıma gücü hesaplanırken; zeminin, sistemin taşıma gücüne katkısı ihmal edilmektedir ve tüm yükün kolonlar tarafından taşındığı varsayılmaktadır. Bunun sonucunda kolonlar olması gerektiğinden daha büyük boyutlarda tasarlanmakta ve zemin iyileştirme uygulamalarının maliyetleri büyük ölçüde artmaktadır. Sahada yapılan yükleme deneylerinde görüldüğü üzere; zeminin sistemin taşıma gücüne büyük oranda katkı sağladığı gözlenmiştir. Sistem üzerinden yapılan yüklemede kolon üzerine gelen yükün, sisteme yüklenen yükten daha az olduğu tespit edilmiştir. Bu durum DSM kolon ve betonarme plak arasına dolgu yapıldığı takdirde geçerlidir. Yapılan hesaplamalar ve deney verileri ışığında; yük dağılımının, elastisite modülleri oranının aksine zemin ve DSM kolonlarının alanları oranında dağılım gösterdiği belirlenmiştir. Bu çalışma ile DSM yöntemi ile iyileştirilme yapılacak zeminlerde tasarım yapılırken, taşıma gücü dağılımının zemin ve kolonun alanları oranında hesaplanması ile sistemin tasarımının daha doğru olacağı ve tasarımlarda daha ekonomik çözümler sunulabileceği belirlenmiştir Anahtar Kelimeler: Derin zemin karıştırma, taşıma gücü. 2019, 75 sayfa

iii

ABSTRACT

M.Sc. Thesis

DETERMINATION OF CARRIAGE DISTRIBUTION IN FLOORS WITH DEEP SOIL MIXING METHOD

Ebru ERBEYOĞLU

Süleyman Demirel University

Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Civil Engineering

Supervisor: Prof. Dr. S. Nilay KESKIN

In this thesis, three full-scale loading tests were performed and results of the tests were used to examine the contribution of the soil remaining between DSM (Deep Soil Mix) columns to the bearing capacity of the stabilized base. The results obtained from the experiments and the calculations made in accordance with the field data were compared and the results were found to be consistent with each other. It is assumed that Load distribution of the stabilized soil with DSM method shows similar behavior with the ratio of the Elasticity Modulus of the soil and DSM Columns. Since Elasticity Modulus of the soil has a lot fewer than Elasticity Modulus of the DSM columns, the load capacity of the soil is neglected during calculations of the Deep Soil Mixing Design and it is assumed that all load is carried by DSM columns. As a result of these assumptions, DSM columns are designed with larger dimensions as those could not be and DSM Projects costs much more expensive than should be. As it is shown on the loading test results, soil have significant effect on the bearing capacity of the DSM system. During loading test, it was observed that the load carried by DSM column is lower than the load carried by soil. This condition is valid provided that filler material is added between DSM Column and reinforced concrete block. In the light of performed calculations and loading test results in this thesis, it is concluded that load distribution is proportionally effected with the ratio of the cross section area of the soil and DSM columns contrary to the ratio of elasticity module of the materials. In this study, it is determined that Deep Soil Mixing projects which are designed with Load Distribution calculations that are performed in accordance with the ratio of the cross-section areas of the Soil and DSM Columns will be more accurate and will be more economic solutions for constructions. Keywords:Deep Soil Mixing, Bearing Capacity. 2019, 75 pages

iv

TEŞEKKÜR Bu araştırma boyunca karşılaştığım zorlukları bilgi ve tecrübesi ile aşmamda yardımcı olan Danışman Hocam Prof. Dr. S. Nilay KESKİN’E; Tez kapsamında bulunan deneylerin imalatlarını sağlayan İksa Mühendislik’e, teknik hesaplamalarda destekleriyle yardımcı olan Progeo Mühendislik ekibine ve her ne koşulda olursa olsun yanımda olan kuzenim Kemal ACAR’A; Yüksek lisans dönemi ve tez çalışmam boyunca desteklerini benden esirgemeyen ve beni daha fazlası için teşvik eden patronlarım Kıvanç ÖNCÜ, Deniz ÇAKIR ve DKE Mühendislik çalışma arkadaşlarıma; Aynı sırada dirsek çürüttüğümüz ve tez döneminde de birbirimizi yalnız bırakmadığımız başta Nezihe ATAR olmak üzere yüksek lisans yol arkadaşlarıma; Tüm stresli zamanlarımda bana katlanabilen Caner ERİŞ’E; Sadece tez döneminde değil tüm hayatım boyunca sevgileriyle her daim yanımda olan ve beni destekleyen başta annem Betül, babam Hulusi ERBEYOĞLU olmak üzere tüm aile üyelerime; En içten teşekkürlerimi sunarım.

Ebru ERBEYOĞLU ISPARTA, 2019

v

ŞEKİLLER DİZİNİ

Sayfa Şekil 2.1. Derin karıştırma yöntemi uygulama aşamaları .................................... 8 Şekil 2.2. Temel destekleme için DSM uygulamaları.............................................. 10 Şekil 2.3. Dayanma yapıları için DSM uygulamaları ............................................... 11 Şekil 2.4. DSM ile iyileştirilmiş zemin uygulamaları .............................................. 12 Şekil 2.5. DSM yöntemi ile sıvılaşma potansiyeli azaltıcı uygulamalar .......... 14 Şekil 2.6. DSM yöntemi ile hidrolik kesim duvarı uygulamaları ....................... 15 Şekil 2.7. Pasif ve aktif DSM engellerinden oluşan koruma sistemi ................. 16 Şekil 3.1.İnceleme alanı uydu görüntüsü ................................................................... 23 Şekil 3.2. Şekil faktörü grafiği ......................................................................................... 35 Şekil 4.1. Kazık yükleme deney sistemi ....................................................................... 41 Şekil 4.2. Derin karıştırma kolonu tekil yükleme düzeneği ................................ 42 Şekil 4.3. Tekil kolon yükleme deneyi yük-zaman grafiği .................................... 43 Şekil 4.4. Tekil kolon yükleme deneyi oturma-zaman grafiği ............................ 43 Şekil 4.5. Tekil kolon yükleme deneyi yük-oturma grafiği .................................. 44 Şekil 4.6. 2.00 x 2.00 m ebatlarında plaka yükleme deneyi şematik çizimi .. 45 Şekil 4.7. Sahada oluşturulan DSM kolonu ................................................................ 46 Şekil 4.8. DSM kolon üzerine silindir ile sıkıştırılarak yerleştirilen granüler malzeme .............................................................................................................. 46 Şekil 4.9. DSM kolonu üzerindeki dolgu malzemesinin kalınlığı ....................... 47 Şekil 4.10. DSM kolon üzerine yük hücresinin yerleştirilmesi........................... 48 Şekil 4.11. Yük hücresinin çelik plaklar arasına yerleştirilmesi ........................ 49 Şekil 4.12. Çelik plakalar arasına köpük malzemesi yerleştirilmesi ................ 50 Şekil 4.13. Yük hücresi üzerine tekrardan dolgu ve sıkıştırma işlemi yapılması ........................................................................................................... 51 Şekil 4.14. Betonarme plakanın dolgu üzerine yerleştirilmesi .......................... 52 Şekil 4.15. 2.00 x 2.00 m betonarme plak ile iyileştirilmiş zemin üzerine yükleme deney düzeneği ............................................................................ 53 Şekil 4.16. Plaka yükleme deneyi yük-zaman grafiği ............................................. 53 Şekil 4.17. Plaka yükleme deneyi oturma-zaman grafiği ..................................... 54 Şekil 4.18. Plaka yükleme deneyi yük-oturma grafiği ........................................... 54 Şekil 4.19. İyileştirilmiş zemin üzerine yapılan yükleme deneyinde yük-yük hücresi grafiği ................................................................................ 57 Şekil 4.20. İyileştirilmiş zemin üzerine yapılan yükleme deneyinde yük-yük hücresi sütun grafiği ................................................................... 57 Şekil 4.21. İyileştirme yapılmamış zemin üzerine plak yükleme deneyi ....... 58 Şekil 4.22. İyileştirilmemiş zeminde plak yükleme deneyi yük- zaman grafiği 59 Şekil 4.23. İyileştirilmemiş zeminde plak yükleme deneyi oturma-zaman grafiği .................................................................................................................. 59 Şekil 4.24. İyileştirilmemiş zeminde plak yükleme deneyi yük-oturma grafiği .................................................................................................................. 60

vi

ÇİZELGELER DİZİNİ

Sayfa Çizelge 2.1. Derin karıştırma yöntemi avantaj ve dezavantajları ..................... 4 Çizelge 2.2. Bağlayıcı türü, karıştırma, çeşidi ve uygulama yerine göre zemin karıştırma yöntemi sınıflaması ....................................... 7 Çizelge 2.3. Derin karıştırma yöntemi uygulama alanları.................................... 16 Çizelge 3.1. Sondajlardan elde edilen zemin bilgileri ............................................ 24 Çizelge 3.2. SPT-N30 değerleri ......................................................................................... 25 Çizelge 3.3. Düzeltilmiş SPT-N60 değerleri ................................................................. 25 Çizelge 3.4. Deney sonuçlarının özeti (mühendislik özellikleri) ....................... 26 Çizelge 3.5. Deney sonuçlarını özeti (endeks özellikleri ...................................... 27 Çizelge 3.6. Yerel zemin sınıfı ......................................................................................... 28 Çizelge 3.7. Sismik kırılma hızlarından elde edilen VS10 dalga hızları ............. 29 Çizelge 3.8. Laboratuvar değerlerinden elde edilen kohezyon değerleri ...... 30 Çizelge 3.9. Kayma açısına bağlı taşıma gücü faktörleri ....................................... 31 Çizelge 3.10. Kare temel için zemin taşıma gücü hesabı ...................................... 32 Çizelge 3.11. a katsayısı korelasyonu ........................................................................... 33 Çizelge 3.12. İdealize zemin profili ve parametreleri ............................................ 34 Çizelge 3.13. Ø80 cm L=8 m derin karıştırma kolonu taşıma gücü .................. 34 Çizelge 3.14. İdealize zemin profili ve parametreleri ............................................ 37 Çizelge 3.15. Şekil faktörleri ............................................................................................ 38 Çizelge 4.1. Plak üzerine yapılan yüklemeye göre yük hücresinde okunan

değerler .......................................................................................................... 56 Çizelge 4.2. Yükleme deneyi ve hesaplamalara göre kalıcı ve maksimum

deformasyon değerleri ............................................................................. 61

vii

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ b : Taban Eğimi Faktörü c : Kohezyon d : Derinlik Faktörü G : Özgül ağırlığı g : Yer Eğimi Faktörü i : Yük Eğim Faktörü N : Taşıma Gücü Faktörü s : Şekil Faktörü t : Zaman Q : Taşıma Gücü w : Zeminin su içeriği β : Su bağlayıcı oranı λ : Çimento hidrosyonu için gereken suyun oranı ρ : Yoğunluk μ : Poisson oranı ε : Eksenel gerilmesi (%) σ : Efektif gerilme miktarı Ø : İçsel Sürtünme Açısı DSM : Derin Zemin Karıştırma PHRI : Liman ve Liman Araştırma Enstitüsünde SWING: Sürülebilir Kanat FHWA : Federal Highway Administration ASTM : American Society for Testing and Materials GS : Güvenlik Sayısı

1

1. GİRİŞ

Bir yapı üzerine gelen tüm yükler, yapının oturduğu zemin tarafından

taşınabilmelidir. Yapı tasarımında, yapının statik olarak uygunluğu kontrolü

kadar yapının bulunduğu zemin stabilizesi kontrolü yapılması da

gerekmektedir. Ülkemizde 1999 Adapazarı depreminden sonra ortaya çıkan

manzaralar zemin konusunun önemini tüm mühendislik camiasına bir kez daha

göstermiştir.

Herhangi bir yapı için planlanan bölgede zemin özellikleri tasarım şartlarını

sağlamadığında mühendis zeminden kaynaklı olan kısıtlamaları kabul etmek ya

da farklı çözüm önerileri bulmak durumundadır. Bu çözümler; yapılması

planlanan bölgenin değiştirilmesi, yapının tasarımının değiştirilmesi ya da zayıf

zeminin değiştirilmesi gibi maliyetli ve zaman alıcı çözümler olabileceği gibi;

zemin iyileştirme yapılması gibi mühendislik yaklaşımına uygun çözümlerde

olabilir. Taşıma gücü zayıf, sıvılaşma potansiyeli yüksek, yükler altında

sıkışabilirliği fazla olan zeminlerde yapı tasarımı yapılacak ise yapı kullanımına

uygun olarak zemin iyileştirme yapılması gerekmektedir.

Zemin iyileştirme denildiğinde çoğunlukla zeminin kayma direncinin

arttırılması, geçirimliliğin azaltılması ve iri daneli zeminlerde sıkılığın ve ince

daneli zeminlerde kıvamın arttırılması anlaşılır (Sağlamer, 1958). Zeminin

taşıma kapasitesini arttırmak, oturmayı ve sıvılaşmayı engellemek, zemine

mukavemet kazandırmak ve permabilitesini azaltmak için, zeminin fiziksel

özelliklerini değiştirmeye yönelik olarak yapılan tüm uygulamalar zemin

iyileştirme olarak tanımlanmaktadır.

Zemin iyileştirmenin genel uygulama ilkeleri; zemin içerisindeki boşlukların

mekanik araçlar ile azaltılması ya da kimyasal maddeler ile doldurulması, zemin

su içeriğinin düşürülmesi ve çeşitli elemanlar kullanılarak zeminin

güçlendirilmesidir. (Sağlamer, 1985).

2

Zemin iyileştirme yöntemi seçiminde etkili birçok faktör vardır. Bu faktörler;

zemin cinsi, yeraltı suyu durumu, yapının önem katsayısı, saha etrafındaki

yapıların durumu olarak sıralanabilir. Bu faktörlerin etkilerine göre zemin

iyileştirme yöntemleri farklı dallara ayrılır. İlk aşamada uygulama derinliğine

bakarak yüzeysel zemin iyileştirme yöntemleri ve derin zemin iyileştirme

olarak iki gruba ayrılabilir.

Bu çalışma kapsamında zemin iyileştirme yöntemlerinden biri olan derin zemin

karıştırma yönteminin zeminin taşıma kapasitesi hesaplamalarının saha ile

uygunluğu ve etkisi araştırılacaktır. Arazide oluşturulan deney düzenekleri

aracılığıyla derin karıştırma kolonları tasarımında, kolonlar arasında kalan

zeminin taşıma gücüne katkısının hesaplanması amaçlanmıştır.

3

2. DERİN ZEMİN KARIŞTIRMA YÖNTEMİ:

Derin karıştırma yöntemi (DSM) zemin ve bağlayıcı malzemenin yerinde

karıştırılması ile zemin içerisinde yüksek dayanımlı kolonlar oluşturulmasını

sağlayan bir zemin iyileştirme yöntemidir (FHWA, 2000). Yumuşak zeminin

mühendislik özelliklerini iyileştirmek için kullanılabilen bu yöntemin genel

uygulaması karıştırıcı şaft yardımı ile zemin karıştırılırken aynı zamanda

bağlayıcı maddenin enjekte edilmesi ile uygun boyutlarda karıştırma kolonu

oluşturulmasıdır. Kuru ya da ıslak bağlayıcı ile oluşturulabilen bu kolonlar ile

zeminin daha yüksek mukavemet değerine, daha yüksek permabiliteye, daha

düşük sıkıştırılabilme özelliğine sahip olmasını amaçlanır( Timoney, 2012).

Derin karıştırma yönteminin genel mekanizması kimyasal tepkime ve tepkime

neticesinde ortaya çıkan sonuçlar ile oluşmaktadır. Bağlayıcı ve su tepkimeye

girdiğinde ısı ile birlikte hacim artışı ortaya çıkar, zeminin su içeriği zemin

kayma mukavemetindeki artış ile birlikte kimyasal emilim ile azalır. (Tanaka

and Tobiki, 1998).

Yeraltı su seviyesi yüksek yumuşak zeminlerde kuru karıştırma tekniği

kullanımı özellikle sönmemiş kireç ile iyileştirme yaptığı için tercih

edilmektedir. Kirecin sönmesi kimyasal tepkimesi sırasında çıkan enerji zemin

içeriğindeki suyun buharlaşmasını sağlar ve su içeriğini düşürür. (Bruce

vd.,1999). Kuru karıştırma tekniği bu özelliği sayesinde liman yapılarında,

yoğun şehirleşmeden kaynaklı zorunlu olarak şehirleşmeye açılan denizsel

malzeme atığı depolama bölgelerinde tercih edilmektedir.

Derin karıştırma yöntemi tasarımı sürecinin doğru yürütülmesi önemlidir.

Bağlayıcı türü ve miktarı uygulamaya göre doğru seçilmesi gerekir. Bu yöntemin

kullanımında avantaj ve dezavantajlar Çizelge2.1’de tablo halinde verilmiştir.

4

Çizelge 2.1. Derin karıştırma yöntemi avantaj ve dezavantajları (Topolnicki, 2004)

Derin karıştırma Yöntemi

Avantajları Derin Karıştırma Yöntemi

Dezavantajları

Büyük yapı alanlarında uygulanan projelerde hem ekonomik hem de verimlidir.

Derinlik limiti (uygulama yönteminin çeşidine bağlıdır.)

Zemin türlerinin çoğunda uygulanabilir.

Çok gevşek zeminlerde, çok sert zeminlerde veya kayalarda uygulanamaz.

Yapı gereksenimlerine bağlı çok sayıda uygulama şekilleri vardır.

Eğimli kolonlarda uygulanamaz. (Ekipman türüne bağlı olarak)

İyileştirilen zeminin mühendislik parametreleri güvenilir bir şekilde tahmin edilebilir.

Bazı durumlarda karıştırılacak zeminin üniform dağılımı ve zeminin kalitesi değişebilir.

Zemin iyileştirmesi sırasında komşu yapılara minimum ölçekte zarar verir.

Kolonlar mevcut yapılara yakın uygulanamaz.

Uygulama sırasında titreşim oluşturmaz ve gürültü seviyes azdır. Zemin yapısında çok fazla bozulma olmaz. (Kuru yöntem için)

Donma çözülme bozulması olabilir. Özellikle ıslak yöntemle uygulanan derin karıştırmada bozulmalar olabilir.

Karada, denizde, kıyı ve liman projelerinde uygulanabilir.

Ekipman ağırlığı zayıf zeminler için sorun olabilir. (Uygulanan yönteminin çeşidine bağlı olarak)

Uygulama sırasında çeşitli laboratuvar ve arazi testleriyle yapılan uygulamanın kalitesi doğrulanabilir.

Hava basıncı ya da zemin enjeksiyon basıncı zemin kabarmasına neden olabilir.

Derin karıştırma yönteminin çevreye verdiği zarar diğer yöntemlere göre daha azdır.

Derin karıştırma yönteminin uygulanması sırasında derinlik arttıkça izolasyon zorlaşabilir.

5

2.1 Tarihsel Gelişim ve Sınıflandırma:

Derin karıştırma yönteminin geçmişi 1950 ortalarında, Intrusion –PrepaktInc.

(FHWA,2000) tarafından geliştirilen ABD patentli yerinde kazıklama sistemine

dayanmaktadır (Jaspereand Ryan,1991). Temel elemanların oluşturulması ve

duvarları tutabilmek amacıyla bu yöntem; zemin ile çimento esaslı harcın

mekanik karıştırıcılar kullanılarak hazırlanmaktadır (Topolnicki, 2006).

ABD’deki bu gelişmeden sonra kayıtlara geçen diğer uygulamalar Japonya ve

İskandinav ülkelerinde ortaya çıkmış ve günümüzdeki DSM yönteminin

oluşmasına kaynak olmuşlardır(Topolnicki, 2006).

Japonya’da 1967’de devlet destekli olarak Liman ve Liman Araştırma Enstitüsü

(PHRI) tarafından yapılan araştırmalar ilk zamanlarda kireç kolonları olarak

geliştirilmiştir. (Okumura, Terashi, Mitsumuto, Sakai ve Yoshida, 1972)

Japonya da ıslak yöntemin gelişimiyle birlikte mekanik karıştırmayı basınçlı

karıştırma ile birleştirme fikri hız kazanmıştır. Bunu takiben 1984 yılında

sürülebilir kanat (SWING) yöntemi ortaya çıkmış ve 1986 yılında jet grouting

yöntemi SWING yöntemine dâhil edilmiştir. Delme şaftının geri çekilmesi

sırasında ilave basınçla birlikte mekanik olarak karıştırılmış iyileştirilmiş

bölgeler oluşturulmuştur (Kawasaki ve ark. , 1996).

Japonya’daki çalışmalara yakın zamanlarda benzer çalışmalar İskandinav ve

Avrupa ülkelerinde de gelişmeye başlamıştır. İsveç ve Finlandiya’nın

liderliğinde 1967’de sönmemiş kireç ile yumuşak zeminlerde iyileştirme

yöntemi geliştirilerek İsveç kireç kolonları geliştirilmiştir. (Rathmayer ve

Leminen, 1980). Yumuşak zemin için düşünülen iki bileşenli bağlayıcı içeren bu

6

tip yöntem geliştirilerek günümüzde Nordic derin karıştırma olarak bildiğimiz

yöntem oluşturulmuştur. (Holm, 2002a).

Derin karıştırma yönteminin gelişmesiyle birlikte diğer ülkelerde de

uygulamalar ve geliştirmeler devam etmiştir. Günümüzde zemin iyileştirme

yöntemi olarak kullanılmak istenildiğinde derin karıştırma yönteminin farklı

uygulama alanları ve farklı yöntemleri mevcuttur. Derin karıştırma yöntemi

bağlayıcı maddenin cinsine, uygulama şekline ve uygulama derinliğine göre

sınıflandırılmaktadır.

Bağlayıcı tipine göre derin karıştırma yöntemi kuru derin karıştırma ve ıslak

derin karıştırma olarak ikiye ayrılır. Kuru derin karıştırma İsveç ve Japonya’da

1960’lı yıllarda geliştirilen yöntemdir. İlk çalışmalarda bağlayıcı olarak kireç

kullanırken daha sonraları çimento kullanılmaya başlanmıştır.

Kuru yöntemde, karıştırma aracı yumuşak zemin içinde boşluk oluşturur,

karıştırma aracı geri çekilirken çimento, kireç vb. bağlayıcılar basınçlı hava ile

zemine enjekte edilip aynı zamanda karıştırılarak homojen kolonlar elde edilir.

Bu yöntem ile yumuşak zeminlerin kayma mukavemeti artmakta, sıkışabilirliği

azalmaktadır.

Killi ve organik zeminlerde uygulamalar arasında, taşıma kapasitesinin

arttırılması, yerleşimin azaltılması, pasif toprak basıncının arttırılması, aktif

toprak basıncının azaltılması, kazık ve zemin tabakalarının yatay direncinin

arttırılması bulunmaktadır. Öte yandan, kumlu zemine yapılan uygulamalarda,

taşıma kapasitesini arttırılması, oturmanın azaltılması ve sıvılaşmayı önlenmesi

hedeflenmektedir.

7

Derin karıştırma yöntemi, farklı coğrafyalarda geliştirilmiştir. Farklı zemin

türleri, farklı su içerikleri, farklı kullanım amaçları için uygulama yönteminde,

bağlayıcı malzeme türünde değişiklikler yapılmıştır. Çizelge 2.1.’ de derin

karıştırma yöntemi farklı uygulamalar göre sınıflandırılmıştır.

Çizelge 2.2. Bağlayıcı türü, karıştırma çeşidi ve uygulama yerine göre zemin karıştırma yöntemi sınıflaması(Topolnicki, 2006)

Derin Zemin Karıştırma Yöntemi

Kuru Derin Karıştırma

(Kuru bağlayıcı)

Islak Derin Karıştırma (ıslak bağlayıcı)

Mekanik Karıştırma Mekanik +basınçlı

karıştırma

Basınçlı

Karıştırma

-DJM Assoe.

(Japan)

-Nordicmethod

(Sweden,

Finland)

-TREVIMIX (Italy)

SMM:MassStabilit

ion (Finland,

Sweden)

-CDM ASSOC.

(Japan)

-SCC (Japan)

-SMM (USA)

-Keller System

(usa, Europe)

Mectool (USA)

-SMM

Massstabilition

(Japan, USA)

Delme Şaftı sonunda

Şaft boyunca Delme Şaftı sonunda

-SMW (Japan,

USA)

- DSM (USA)

-MULTIMIX

(Italy, USA)

-COLMIX

(France)

-

BauerTripleAu

gerSystem

(Germany)

-FMI

(Germany)

-SWING

(Japan)

-JACSMAN

(Japan)

-GEOJET

(USA)

-HYDRAMECH

(USA)

-TURBOJET

(Italy)

Single

(grout)

-Double

(air+grout)

-Triple

(water+air

+grout)

-superjat

-crossjet

8

Derin karıştırma yöntem tipi seçiminde zemin özelliklerinde etkili olmaktadır.

Yüksek su muhtevasına sahip zeminlerde kuru yöntem ıslak yönteme göre daha

etkilidir. Sert zemin ya da tabakalı zeminlerde ıslak yöntem daha homojen bir

yapı oluşturmaktadır. Islak yöntem kuru yönteme göre daha maliyetlidir. Bu

gibi yaklaşımlarla zemin tipine göre yapılacak uygulama tipi seçilebilmektedir.

Bu ayrımdan sonra ayrıca uygulama alanlarına göre seçim yapılması

gerekmektedir.

2.2 Uygulama Şekilleri ve Uygulama Alanları:

DSM kolonları, Şekil2.1.’de şematik olarak gösterildiği gibi mekanik karıştırıcı

araçlar ile yerinde karıştırılıp geri çekilirken bağlayıcı madde enjekte edilmesi

ile oluşturulur.

Şekil 2.1. Derin karıştırma yönteminin uygulama aşamaları (Hussin, 2006)

9

Derin karıştırma yöntemi; iyileştirilecek zeminde yapılacak olan yapının

önemine, iyileştirmenin amacına ve yapının uygulanacağı yerin şartlarına göre

tekil kolon, duvar, ızgara sistemler ve bloklar olarak sınıflandırılmaktadır

(Kaya,2006). Uygulama şekillerine göre sınıflandırma yapımı çok geniş olacağı

için uygulama amacına göre derin karıştırma yöntemi altı temel grupta

tanımlanabilir(Bruce, 2001).

Tanımlanan altı temel grup için genel amaçlar ise; taşıma kapasitesini arttırmak,

oturmayı azaltmak, şev stabilizesi sağlamak, kazı çevresinde yapıları korumak,

sızıntıları kontrol altına almak, sıvılaşma potansiyelini azaltmak, zeminlerde

titreşimi engellemek gibi amaçlar olarak sıralanabilir (Porhaba, Tanaka ve

Kobayashi,1998).

Yukarıda anlatılan altı uygulama alanının avantajları ve dezavantajları vardır.

Bunula birlikte önerilen tüm uygulama yöntemleri zemin yapısına göre farklılık

göstermektedir. Bu durum DSM uygulaması için farklı uygulama önerilerinin

ortaya çıkmasına neden olacaktır.

2.2.1.Temel destekleme sistemi:

Bu sistem zemindeki oturmaları azaltmak, zemin taşıma kapasitesini arttırarak

zemin stabilitesini iyileştirmek gibi amaçlara ihtiyaç duyulan uygulamalardır

(Kitazume ve Terashi, 2013). Üst yapı yükü fazla olmayan karayolu, demiryolu

gibi uygulamalarda tekil ya da blok tipi derin karıştırma yöntemi tercih

edilirken, üst yapı yükü fazla olduğu durumlarda grup kolon uygulaması tercih

edilmektedir (Topolnicki,2006).

10

Grup kolon sistemi kullanılarak yapılan DSM iyileştirmesinde kolonların yatay

direnci çok yüksek olmadığı için yerleşimi azaltmak ve stabiliteyi arttırmak

amaçlı kurulan bu sistemler daha çok düşük dolgu ve hafif yapı yüküne sahip

durumlarda uygulanır. (Masakiate, 2006). Bu uygulama tipine uygun örnekler

Şekil 2.2’de gösterilmiştir.

Şekil 2.2. Temel destekleme için DSM uygulamaları a)yol dolgusu; b)demiryolu

dolgusu; c)köprü yaklaşım bölgesi; d)döşeme temeli; e)şerit ve zımbalama başlığı f)menfez; g)tank temeli; h)su kesici temeli; ı)rıhtım duvarı

2.2.2.Zemin tutucu sistemler:

Derin kazılar ve yumuşak zemin tutucular, dolgu destekleme sistemleri, heyelan

önleme, şev stabilizesi sağlanması uygulamaları bu bölümde yer almaktadır

(Topolicki, 2006). Bu uygulamalarda kesişen kolon uygulaması tercih

edilmektedir. Bu sisteme duvar sistemi denilir ve üst yapıdan gelen yüklerin

11

sağlam zemine aktarılmasını sağlar (Kitazume ve Terashi, 2013). Farklı

uygulama çeşitlerine göre örnekler Şekil 2.3.’ de gösterilmiştir.

Şekil 2.3. Dayanma yapıları için DSM uygulamaları: a)Tipik DSM duvarı; b)DSM

duvarı beton yüzeye sahip DSM duvarı; c)komposit ağırlık duvarı; d)Toprak kayması koruması; e)Şev stabilitesi.

Bu uygulamada, eğilme direncini arttırmak için ıslak yöntemle oluşturulan derin

karıştırma kolonlarına Şekil 2.3. (b)’de görüldüğü gibi I kiriş veya çelik borular

kullanılabilir. Kesişen kolonların birbiri ile bağlantısının düzgün olması ve

uygulama sırasında zorluk yaşanmaması için uzun karıştırma süresi ve katkı

maddeleri ile hızlı priz alması sağlanabilir.

İyileştirme için uygulanan DSM kolonu toplam alanının zemin alanına oranına

iyileştirme alan oranı denilir ve bu oranı 0,75'i aştığından, teğet bir bloğun grup

sütun tipindeki iyileştirmede en iyi işlevi göstermesi beklenir. (Masakiate,

2006)

Yeni Dolgu

12

2.2.3.Zemin işleme sistemi:

Bu uygulamalar genellikle karada, deniz kenarlarında dolgularda büyük ölçekli

projeler de kullanılır. Tipik örnekler Şekil 2.4.’ de görüldüğü gibi yumuşak

zeminlerde yol, tünel inşaatı, geri kazanılmış alanların ve nehir kıyıları gibi

alanların güçlendirilmesidir. İyileştirmenin genel amacı oturmanın azaltılması

ve taşıma kapasitesinin arttırılmasıdır.

Şekil 2.4. DSM ile iyileştirilmiş zemin uygulamaları; a) geri kazanılan alanın iyileştirilmesi; b)Düşük mukavemetli DSM.

2.2.4.Sıvılaşma toleransının düşürülmesi:

DSM kolonlarının sıvılaşmaya etkisi 1995 yılında Kobe’deki 7,2 büyüklüğündeki

bir depremde onaylandı. Deprem esnasında iyileştirilmiş zeminde inşaatı

devam eden ayakta kalırken, hemen yan tarafındaki deniz duvarı yanal harekete

maruz kalmıştır. (Kamon, 1996)

Stabilize Taranmış

Zemin

Büyük Çaplı Kolon

13

Blok ve duvar sistemin bir arada kullanıldığı sistem ızgara sistemi olarak

sınıflandırılmıştır. Bu sistem zemin taşıma kapasitesi ve zemin stabilizesini

arttırdığı gibi aynı zamanda sıvılaşma riskini de azaltmaktadır. (Kitazume ve

Terashi, 2013).

Izgara sistemlerde DSM kolonlar arasında kalan orijinal zeminden oluşan

"Hücreler", kesme gerginliğini ve aşırı gözenek basıncı birikimini azaltır ve

sismik olaylar sırasında yanal yayılmayı önleyen yerel sıvılaştırılmış bölgeler

içerir. Aynı zamanda yerleşimi en aza indirebilir ve / veya şev arızasına karşı

güvenliği artırabilir. Kolon grupları genellikle tavsiye edilmez, çünkü stres

konsantrasyonlarından ve bükülme yetersizliğinden muzdarip olabilirler

(Topolnicki, 2006).

Izgara tipi için modifiye edilmiş bir iyileştirme kalıbı olarak, petek tipi

iyileştirme gibi karmaşık bir sütun yerleştirme kalıbı bazen Avrupa'da

uygulanmıştır. Bununla birlikte, böyle bir kurulumun üretimde son derece

yüksek bir inşaat doğruluğu ve tasarımda üç boyutlu analiz gerektirdiği

belirtilmelidir (Masakiate, 2006).

Blok tipi iyileştirmede, tüm stabilize edilmiş toprak kolonlarının üst üste

binmesiyle bir zeminde büyük bir iyileştirilmiş toprak kütlesi oluşturulur. Bu

iyileştirme en istikrarlı iyileştirmeyi sağlayabilir, ancak maliyet daha yüksektir.

Yapım süresi diğer iyileştirme türlerinden daha uzundur. Bu tür bir iyileştirme

normalde liman ve liman yapılarında dalgakıran ve denizin geri dönüşü gibi ağır

ve kalıcı yapılara uygulanır(Masakiate, 2006).

14

Blok tipi iyileştirmenin en istikrarlı iyileştirmeyi sağladığı sonucuna varılmıştır,

ancak pahalıdır. Duvar tipi iyileştirme ve ızgara tipi iyileştirme de kararlı bir

iyileşme sağlar ve daha ekonomiktir, ancak her ikisi de yüksek kalitede sürekli

örtüşen uygulamalar gerektirir. (Masakiate, 2006)Duvar ve ızgara tipi

iyileştirme örnekleri Şekil 2.5. ’ de gösterilmiştir.

Şekil 2.5. DSM yöntemi ile sıvılaşma potansiyeli azaltıcı uygulamalar; a)bir nehir

yatağının korunması; b) Kazıkların yanal direncinin iyileştirilmesi.

2.2.5.Hidrolik kesikler sistemleri:

Derin zemin karıştırma barajlar ya da bodrum katlarda su tutucu yapılarda su

akışını engellemek için kullanılır. Kullanılan zemin çeşitleri yüksek geçirgenlikli

ince ve kaba daneli zeminlerin karışmış olduğu zeminlerdir.

Hidrolik kesme duvarları uygulamalarında önemli olan geçirgenlik olduğu için

uygulama esnasında kesişen kolonların birbiri ile kaynaşmasına ve zemin

koşullarına uygun bağlayıcı seçimine dikkat edilmelidir. Bu uygulamaya ait

örnekler Şekil 2.6.’ da gösterilmiştir.

Sıvılaşabilir

zemin Kafes DM Grid DM

Kazık

15

Şekil 2.6. DSM yöntemi ile hidrolik kesim duvarları uygulamaları: a) baraj

sızdırmazlığı; b) kil çekirdeğin uzatılması; c) taşkın önleme duvarı; d)sızıntı koruması.

2.2.6.Çevresel iyileştirme:

Son 10 yılda ortaya çıkmıştır Islak ve kuru metotlu toprak karışımı kullanarak

metaller, yarı uçucu organik bileşikler ve düşük seviyeli radyoaktif maddeler

içeren kirlenmiş toprak ve tortuların katılaşması / stabilizasyonu, diğer tutma

ve iyileştirme yöntemlerine göre avantajları nedeniyle tercih edilen bir

iyileştirme seçeneği olarak tanınmaya başlamıştır. Bunlar arasında sağlık ve

güvenlik risklerinin azaltılması, saha dışı imhaların ortadan kaldırılması, düşük

maliyet ve uygulama hızı sayılabilir. (Topolnicki,2006)

Kimyasal ya da kirlenmiş alanın yeraltı suyuna karışımını engellemek için DSM

kolonlarında modifiye edilmiş alümina silikatlar kullanılarak mikro kimyasallar

için bir elek oluşturulur. Şekil 2.7.’ de gösterildiği gibi yeraltı suyunun

kirlenmesi engellenmiş olur.

16

Şekil 2.7.Pasif ve aktif DSM engellerinden oluşan koruma sistemi

Yukarıda anlatılmış olan uygulama sınıfları çeşitlendirilebilir. Ancak genel

anlamda sınıflandırma ve uygulama alanları Çizelge 2.3.’de gösterildiği gibi

olacaktır.

Çizelge 2.3. Derin karıştırma yöntemi uygulama alanları (Porbaha ve diğerleri, 1998)

DERİN KARIŞTIRMA TEKNOLOJİSİ

KIYI VE DENİZ

UYGULAMALARI

YAPI

TEMELLERİ

TOPRAK BASINCINI

KONTROL EDİLMESİ

SIZINTI

KONTROLÜ

SIVILAŞMANIN

ENGELLENMESİ

ÇEVRESEL

UYGULAMALAR

Rıhtım

Duvarları

İskele

Yapıları

Dalgakıran

Tarıklar-

Kuleler

Köprü

Ayakları

Altyapı

Tesisleri

Dolgu

Stabilites

i İstinat

Duvarları

Yapı

Temeli

Temel

Kullanılması

Kazı Kontrol

Toprak ve Şev

Kayması

Komşu Yapı

Desteklenme

Açık Kazı

Stabilitesi

Baraj

İyileştirmesi

Nehir Kıyısı

Stabilitesi

Pasif Bariyer Aktif Bariyer

Kirlenmiş

Bölge

17

2.3 Derin Karıştırma Yöntemi Uygulanan Zemin Mühendislik Özellikleri:

DSM yöntemi tasarımı için uygulanacak zeminin basınç, kayma ve çekme

dayanımları, elastikiyet modülü, birim yoğunluk ve geçirgenlik özelliklerinin

bilinmesi gerekmektedir. Düşük mukavemetli DSM uygulamalarında zeminin

sıkıştırılabilirlik katsayısı oturma tahminleri için gereklidir. Zeminin hidrolik

iletkenlik özelliği, yeraltı su kontrolü ve çevresel uygulamalar için yapılan

sızdırmazlık duvarları için önem arz etmektedir. Uygulama esnasında kullanılan

bağlayıcı tipi ve göre geçirimlilik ve geçirimsizlik durumu değişecektir. Bu

nedenle kullanım amacına yönelik olarak bağlayıcı türü seçimine dikkat

edilmelidir. Zeminin kayma ve gerilme dayanımları ve elastikiyet modülü,

iyileştirilmiş zeminin basınç dayanımı ile doğrudan ilişkilendirilebilir.

DSM kolonlarının kalitesi, bağlayıcı maddenin türü, kalitesi, su ve diğer katkı

maddeler ile karıştırılması gibi özeliklerine, iyileştirilecek zeminin su

muhtevası, boşluk suyu oranı gibi mühendislik özelliklerine ve minerolojik

özelliklerine, karıştırma derecesi, süresi ve yöntemi, kürleme kalitesine ve

yükleme durumuna göre değişiklik göstermektedir. (Terashi,1997)

İyileştirme tasarımını belirlemek için zeminde değişen mühendislik

özelliklerinin bilinmesi, tasarım sırasında ve uygulamadan sonrasında zeminin

istenilen özelliklere uygun olup olmadığını kontrol için gerekli olacaktır.

Tasarım sırasında laboratuvar deneyleri ile uygulama sırasında ise saha

deneyleri ile bu özellikler test edilmelidir. Zemin iyileştirmeden etkilenen

mühendislik özellikleri aşağıda açıklanmaya çalışılmıştır.

-Su içeriğinin değişimi: su içeriği, bağlayıcının hidrasyonu ile aşağıdaki

denkem2.1.’de görüldüğü gibi değişiklik gösterir.

CaO +H2O Ca(OH)2 + 15,6 Kcal / mol (2.1.)

18

Kalsiyum oksit, su ve kalsiyum hidroksit ağırlık oranı 1: 0,32: 1,32’dir. Stabilize

edilmiş zeminin su içeriği denklem 2.2.’ de gösterildiği gibi belirlenir.

ws=𝑊𝑂−(𝜆 𝑤/𝐶𝑎𝑂 + 𝑚∗𝑛)∗𝑞𝑤

100+ 𝜆 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2 /𝐶𝑎𝑂 ∗𝑞𝑤 x 100 (2.2.)

qw = Bağlayıcı faktör

m: zeminde buharlaşan su için üretilen ısı oranı

w0: orijinal zeminin su içeriği

ws: iyileştirilmiş zeminin su içeriği

λw/Cao: Suyun, CaO oranı

λCa(OH) /Cao: Ca(OH)2, CaO oranı

n: CaO birim ağırlığı ile ısı nedeniyle buharlaştırılan su miktarı ( 0,478 g/g)

Bağlayıcı madde olarak çimento kullanılan iyileştirmelerde daha karmaşık

tepkimeler meydana gelir. Denklem 2.3.’deki gösterildiği gibi su içeriği

belirlenebilir.

wt=𝑤𝑜+(𝛽−𝜆)∗𝑞𝑤

100+(1+𝜆)∗𝑞𝑤 x100 (2.3)

aw :Bağlayıcı oranı (%)

w0 : orijinal zeminin su içeriği (%)

ws : iyileştiilmiş zeminin su içeriği (%)

β :su bağlayıcı oranı (%)

λ :çimento hidrosyonu için gereken suyun oranı (0.25-0.28)

19

-zemin birim ağırlığı değişimi: iyileştirilmiş zeminin birim ağırlığı bağlayıcı

maddenin miktarına bağlı olarak denklem 2.4.’de gösterildiği gibi hesaplanır. Bu

denklem ile hesaplanan değer herhangi bir sıkıştırma yapılmadan sadece

bağlayıcı maddeye bağlı olan birim ağırlık hesabıdır.

ρs= 100+𝑤0+𝑎𝑤

100

𝐺𝑠+

𝑤𝑜−𝜆 𝐶𝑎(𝑂𝐻) 𝑐𝐴𝑂∗𝑎𝑤⁄

𝐺𝑤+

𝜆𝐶𝑎(𝑂𝐻) 𝐶𝑎𝑜⁄ ∗𝑎𝑤

𝐺𝑐𝑎(𝑜ℎ)2

x ρw (2.4)

aw : bağlayıcı faktör (%)

Gs : Zemin özgül ağırlığı

Gw : suyun özgül ağırlığı

GCA(OH)2: Ca(OH)2özgül ağırlığı

W0 : orijinal zeminin su içeriği

ρw su yoğunluğu

ρw : iyileştirilmiş zeminin yoğunluğu

Bağlayıcı olarak çimento kullanılan iyileştirme yönteminde zemin birim

ağırlığını denklem2.5.’deki gibi hesaplanabilir.

ρs= 100+w0+(1+β)∗aw

100

Gs+(

100

Gc+

100β

Gw)∗aw+

w0

Gw

x ρw (2.5)

Gc : Bağlayıcının özgül ağırlığı

Gs : Zemin özgül ağırlığı

Gw : suyun özgül ağırlığı

GCa(OH)2: Ca(OH)2özgül ağırlığı

20

w0 : orijinal zeminin su içeriği

ρw : su yoğunluğu

ρw : iyileştirilmiş zeminin yoğunluğu

β : su bağlayıcı oranı

-İyileştirilmiş zemin kıvam limitleri: bağlayıcı madde hidrasyonu nedeniyle su

içeriği azalır, iyon değişiminden dolayı iyileştirilmiş zeminin kıvamı değişir. WL

artan bağlayıcı miktarı arttıkça azalır, plastik limit WP ise artar. Plastiklik

indeksi IP azalır (Japan Lime Association,2009).

-İyileştirilmiş zeminin gerilme-şekil değiştirme eğrisi; göçme anında yüksek

mukavemetli ve küçük eksenel gerginlik ile karakterize edilirken, iyileştirme

öncesi zemin küçük mukavemetli ve büyük eksenel gerilme ile karakterize

edilir. Göçme durumunda eksenel gerilmenin büyüklüğü yüzde birkaçtır ve

iyileştirilmemiş zeminden daha küçüktür (Masakia, 2006).

-Poisson oranı; iyileştirilmiş kum zemin üzerinde yapılan farklı testlerde

zeminin gücünden bağımsız olarak yaklaşık olarak 0,2 ila 0,3 arasında değiştiği

görülmüştür (Hirade ve diğerleri, 1995).

İyileştirilmiş kum, tüf, silt, organik toprak zeminlerinde yapılan deneyler

sonucunda poisson oranı 0,19 ile 0,3 arasında ve zemin türüne bağlı olmadan

ortalama 0,26 olduğu tespit edilmiştir. Denklem 2.6.’da hesaplandığında

laboratuar ve sahanın aynı sonuçlar verdiği gözlenmiştir. (Japonya Yapı

Merkezi, 1997)

21

μ= 𝜀𝑓− 𝜀 𝑣𝑓

2𝜀𝑓 (2.6)

εf : Göçme eksenel gerilmesi (%)

εvf : Hacimsel eksenel gerilmesi (%)

μ : Poisson oranı

-İçsel sürtünme açısı; iyileştirilmiş zeminin konsolidasyon basıncı

konsolidasyon verim basıncından düşük olduğu ve konsolidasyon basıncı verim

basıncından yüksek olduğunda iyileştirilmemiş zemin ie aynıdır.

-drenajsız kayma mukavemeti; iyileştirilmiş zeminin konsolidasyon basıncı

düşük olduğu sürece neredeyse sabittir. Konsolidasyon basıncı konsolidasyon

verim basıncını aştığında, drenajsız kayma dayanımı artar. İyileştirilmiş zemin

ile iyileştirilmemiş zemindeki drenajsız kayma mukavemeti değişimi aynıdır.

(Masakia,2006)

-Çekme mukavemeti; toprağın türüne, bağlayıcı miktarına ve başlangıçtaki su

muhtevasına bakılmaksızın, sınırsız basınç mukavemet ile neredeyse doğrusal

olarak artar.

-uzun dönemde dayanım; zemin iyileştirmede kullanılan derin karıştırma

kolonlarının uzun dönemde etkileyen iki faktör vardır. Bu faktörlerden biri

zamanla kolonların çekirdeğindeki kuvvet artışı, bi diğeri ise zamanla kolon

çevresinde su vb. dış etkenler ile bozulma sonucu kuvvet kaybıdır. Kolon

çekirdeğindeki kuvvet geçen zamanın logaritması ile orantılı olarak artar.

Çevresel bozulmaya göre kuvvet azalışı zamanın logaritmasına göre azalır.

22

İyileştirilen zeminin özelliklerini belirlemek, gerekli iyileştirmenin yapıldığını

kanıtlamak için sahada ve laboratuvar ortamında uygun testler yapılmalıdır.

Teorik olarak hesaplamalar ile sahadaki uygulamanın benzerliği kontrol

edilmelidir.

23

3. İNCELEME ALANI ÖZELLİKLERİ VE TAŞIMA GÜCÜ HESAPLAMALARI

Bu çalışma; Ankara İli, Altındağ İlçesi, Zübeyde Hanım Mahallesi Sınırları

içerisinde yer alan AKM Millet Bahçesi Proje sahasında yapılacak olan katlı

otopark projesi için yapılan DSM kolon incelemelerini içermektedir. İnceleme

alanına ait uydu görüntüsü Şekil 3.1.’ de gösterilmiştir.

Şekil 3.1. İnceleme alanı uydu görüntüsü

3.1 İnceleme Alanının Mühendislik Jeolojisi

İnceleme alanında yapılmış olan çalışmalar neticesinde inceleme alanı

Kuaterner yaşlı alüvyon (Qa) olarak tespit edilmiş olup sahada yapılan sondaj

çalışmalarında düşük plastisiteli kil (CL), yüksek plastisiteli inorganik kil (CH),

düşük plastisitelisilt (ML), ince kumlu silt (MH), siltli kum (SM) ve killi kum-kum

kil karışımı (SC) yoğunluklu birimler tespit edilmiştir (Perform,2019).

24

3.2 İnceleme Alanı Zemin Fiziksel Özelliklerinin Belirlenmesi

Proje alanında 58137 m2 oturma alanına sahip katlı otoparkın bulunduğu

bölgenin zemin özelliklerini belirlemek amacıyla 20m. derinlikte 4 adet sondaj

kuyusu açılmıştır. Bu sondajlara ait sonuçlarda çizelge 3.1. verilmiştir.

Çizelge 3.1. Sondajlardan elde edilen zemin bilgileri

Sondaj No

Derinlik (m)

Zemin Bilgisi Y.A.S.S

SK-34

0.00-1.00 Dolgu

6.00m 1.00-4.00 Düşük Plastisiteli, Gevşek, Kumlu Kil

4.00-20.00 Düşük Plastisiteli, Az Kumlu, Orta Sıkı Kil

SK-35

0.00-1.00 Dolgu

6.00m

1.00-4.00 Düşük Plastisiteli, İnce Kumlu Kil

4.00-13.00 Yer yer Çakıllı, Killi-Siltli Kum

13.00-15.00 Düşük Plastisiteli, İnce Kumlu Kil

15.00-20.00 Düşük Plastisiteli, Orta Sıkı-Sıkı Kil

SK-36

0.00-1.00 Dolgu

6.00m

1.00-6.00 Düşük Plastisiteli, İnce Kumlu Kil

6.00-16.00 Yer yer Çakıllı, Killi-Siltli Kum

16.00-20.00 Düşük Plastisiteli, Orta Sıkı-Sıkı Kil

SK-37

0.00-1.00 Bitkisel Toprak

6.00m 1.00-8.00

Düşük Plastisiteli, Yer yer çakıllı, Az

Kumlu Kil

8.00-15.00 Çakıllı, Killi Kum

15.00-20.00 Orta Sıkı-Sıkı Kil

Sondajlardan elde edilen SPT-N30 ve düzeltilmiş SPT-N60 değerleri sırasıyla

çizelge 3.2. ve çizelge 3.3.’de verilmiştir.

25

Çizelge 3.2. SPT-N30 değerleri

Derinlik (m) SK-34 SK-35 SK-36 SK-37

1.50-1.95 10 12 9 12

3.00-3.45 14 20 14 20

4.50-4.95 19 23 12 16

6.00-6.45 24 25 14 20

7.50-7.95 24 29 - 25

9.00-9.45 27 41 21 31

10.50-10.95 21 29 30 26

12.00-12.45 27 28 27 29

13.50-13.95 24 32 30 33

15.00-15.45 21 30 21 40

16.50-16.95 22 27 27 36

18.00-18.45 21 36 30 35

19.50-19.45 28 32 35 29

Çizelge 3.3. Düzeltilmiş SPT-N60 değerleri

Derinlik (m) SK-34 SK-35 SK-36 SK-37

1.50-1.95 7.50 9.00 6.75 9.00

3.00-3.45 10.50 15.00 10.50 15.00

4.50-4.95 16.15 19.55 10.20 13.60

6.00-6.45 22.80 23.75 13.30 19.00

7.50-7.95 22.80 27.55 - 23.75

9.00-9.45 26.65 38.95 19.95 29.45

10.50-10.95 21.00 29.00 30.00 26.00

12.00-12.45 27.00 28.00 27.00 29.00

13.50-13.95 24.00 32.00 30.00 33.00

15.00-15.45 21.00 30.00 21.00 40.00

16.50-16.95 22.00 27.00 27.00 36.00

18.00-18.45 21.00 36.00 30.00 35.00

19.50-19.45 28.00 32.00 35.00 29.00

26

Sondajlardan alınan örselenmiş ve örselenmemiş zemin numuneleri üzerinden

zeminin fiziksel özelliklerini belirlemek amacıyla kesme, üç eksenli basınç,

konsolidasyon deneyleri yapılmıştır. Ayrıca SPT değerleri ile zeminin

mühendislik özellikleri belirlenmesine katkıda bulunulmuştur. Çizelge 3.4 ve

Çizelge 3.5 ‘de çalışmanın yapıldığı bölgeye yakın sondaj numunelerinin

laboratuvar çalışmalarından elde edilen sonuçlara göre zemin mühendislik

özelliklerinin özetleri sunulmuştur.

Çizelge 3.4. Deney sonuçları özeti (mühendislik özellikleri)

Sondaj No Derinlik (m)

Zeminde Direkt Kesme Deneyi

Zeminde Üç Eksenli Basınç Deneyi

c (kPa) ϕ (°) c (kPa) ϕ (°)

SK-34 4.00-4.50 - - 47.49 7

5.50-6.00 - - 46.44 8

SK-35 4.00-4.50 - - 50.53 8

10.50-10.95 42.8 6 - -

SK-36 4.00-4.50 - - 54.30 6

7.50-8.00 - - 51.83 8

SK-37 4.00-4.50 - - 47.94 5

9.00-9.45 34.6 10 - -

27

Çizelge 3.5. Deney sonuçlarının özeti (endeks özellikleri)

Sondaj No

Derinlik (m)

Doğal Su İçeriği (%)

Doğal Birim Hacim Ağırlık (g/cm3)

Elek Anaizi Atterberg Limitleri

Zemin Sınıfı

No:10 Kalan (%)

No:200 Geçen (%)

LL (%) PL(%) PI(%)

SK-34

3.00-3.45 21,20 - 0,60 70,50 43,80 25,50 18,30 CL

4.00-4.50 22,90 1,90 0,20 72,80 45,00 25,90 19,10 CL

5,50-6.00 20,50 1,89 1,70 68,40 42,70 24,90 17,80 CL

6.00-6.45 22,00 - 0,50 70,10 40,30 24,20 16,10 CL

9.00-9.45 18,60 - 1,00 65,20 42,80 22,50 20,30 CL

15,00-15,50

22,80 - 0,00 81,70 46,00 24,70 21,30 CL

SK-35

4.00-4.50 19,50 1,88 7,50 65,20 39,50 22,10 17,40 CL

6.00-6.45 18,30 - 2,10 70,50 41,20 23,90 17,30 CL

7.50-7.95 18,10 - 0,70 72,40 43,30 24,00 19,30 CL

10.50-10.95

22,60 1,90 0,00 81,80 45,00 25,10 19,90 CL

19.50-19.95

16,30 - 0,00 78,20 43,70 22,90 20,80 CL

SK-36

4,00-4.50 22,90 1,91 0,50 82,10 44,80 25,10 19,70 CL

6.00-6.45 22,00 - 0,20 85,60 42,40 24,70 17,70 CL

7.50-8.00 13,10 1,89 0,50 61,90 40,30 25,90 14,40 ML

10.50-10.95

13,40 - 1,10 54,70 42,80 27,00 15,80 ML

15.00-15.45

19,80 - 0,80 60,30 45,00 27,30 17,70 ML

SK-37

3.00-3.45 22,90 - 0,00 91,20 44,90 24,50 20,40 CL

4.00-4.45 23,40 1,90 0,10 85,50 46,30 25,80 20,50 CL

6.00-6.45 21,90 - 2,80 61,90 39,40 22,80 26,60 CL

9.00-9.45 15,50 1,85 18,50 44,90 32,70 16,90 15,80 SC

12.00-12.45

14,70 - 27,10 35,70 28,50 15,20 13,30 SC

15.00-15.45

17,30 - 20,90 40,10 33,20 18,80 14,40 SC

Çalışmanın bulunduğu sahaya ait yerel zemin sınıfı TBDY 2018’e göre Çizelge

3.6. kullanılarak, belirlenmiştir. Sırasıyla Çizelge 3.7. , Çizelge 3.8. gösterilmiş

olan Jeofizik etütlerden elde edilen kayma dalgası hızı; (VS)10 ve laboratuvar

deneylerinden elde edilen kohezyon değerleri kullanılarak araziye ait zemin

sınıfı seçilmiştir.

28

Çizelge 3.6 Yerel zemin sınıfı (TBDY, 2018)

Yerel Zemin Sınıfı

Zemin Cinsi

Üst 30 metrede ortalama

(Vs)30

(m/s)

(N60)30 (darbe/30 cm)

(cu)30

(kPa)

ZA Sağlam, sert kayalar >1500 - -

ZB Az ayrışmış, orta sağlam kayalar 760-1500 - -

ZC Çok sıkı kum, çakıl ve sert kil tabakaları veya ayrışmış, çok çatlaklı zayıf kayalar

360-760 >50 >250

ZD Orta sıkı-sıkı kım, çakıl veya çok katı kil tabakaları

180-360 15-50 70-250

ZE

Gevşek kum, çakıl veya yumuşak-katı kil tabakaları veya PI>20 ve W>%40 koşullarını sağlayan toplamda 3 metreden daha kalın yumuşak kil tabakası (cu<25 kPa) içeren profiller

<180 <15 <70

ZF

Sahaya özel araştırma ve Değerlendirme gerektiren zeminler; 1)Deprem etkisi altında çökme ve potansiyel göçme riskine sahip zeminler (sıvılaşabilir zeminler, yüksek derecede hassas killer, göçebilir zayıf çimentolu zeminler vb.), 2)Toplam kalınlığı 3 metreden fazla turba ve/veya organik içeriği yüksek killer, 3)Toplam kalınlığı 8 metreden fazla olan yüksek plastisiteli (PI>50) killer, 4)Çok kalın (>35m) yumuşak veya orta katı killer

29

Çizelge 3.7. Sismik kırılma hızlarından elde edilen VS10 dalga hızları

Serim Tabaka Kalınlık (m)

VS10

Masw-1 1. Tabaka 7

214 2. Tabaka

Masw-2 1. Tabaka 5

232 2. Tabaka

Masw-3 1. Tabaka 4

232 2. Tabaka

Masw-4 1. Tabaka 7

210 2. Tabaka

Masw-5 1. Tabaka 4

275 2. Tabaka

Masw-6 1. Tabaka 4

291 2. Tabaka

Masw-7 1. Tabaka 4

236 2. Tabaka

Masw-8 1. Tabaka 4

248 2. Tabaka

Masw-9 1. Tabaka 5

241 2. Tabaka

Masw-10 1. Tabaka 5

214 2. Tabaka

Masw-11 1. Tabaka 4

217 2. Tabaka

Masw-12 1. Tabaka 4

199 2. Tabaka

Masw-13 1. Tabaka 5

218 2. Tabaka

Masw-14 1. Tabaka 5

215 2. Tabaka

Masw-15 1. Tabaka 5

206 2. Tabaka

30

Çizelge 3.8. Laboratuvar değerlerinde elde edilen kohezyon değerleri

Sondaj No Derinlik (m)

Zeminde Üç Eksenli Basınç

Deneyi

c (kPa) ϕ (°)

SK-34

4.00-4.50 47,49 7

5.50-6.00 46,44 8

SK-35 4.00-4.50 50,53 8

SK-36

4.00-4.50 54,3 6

7.50-8.00 51,83 8

SK-37 4.00-4.50 47,94 5

Yapılan değerlendirilmeler sonucunda; (VS)10 değeri 199-292 m/s, SPT

sonuçlarının düzeltilmiş N60 değeri 4.50-50.00, laboratuvar deneylerinden elde

edilen kohezyon değeri 31.54-69.74 kPa arasında değişti gözlenmiştir. Bu

veriler ışığında TBDY 2018’de verilen zemin sınıfları tablosuna göre Zemin sınıfı

ZE olarak belirlenmiştir.

Sondajlardan alınan veriler ve hesaplamalar neticesinde otoparkın temel

zeminini oluşturan kil birimlerin oturma probleminin oluşmasına neden olan

normal konsolide kil olduğu belirlenmiştir. Ayrıca hacimsel sıkışma katsayısının

(mv) alınan sondaj numunelerinde elverişsiz olarak çıktığı belirlenmiştir.

Otoparkın bulunduğu alanda zemin taşıma gücü açısından herhangi bir sıkıntı

olmasa dahi oturma problemleri nedeniyle zemin iyileştirme yapılması

öngörülmüştür. Bu bölgede zemin iyileştirme olarak 2.00 x2.00 m. Karelajda

Ø80 cm çapında ve 8 m. derinliğinde DSM kolon imalatının uygun olacağı

hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar ilerleyen bölümlerde detaylı olarak

anlatılmıştır.

31

3.3 Zemin Taşıma Gücü ve Oturma Hesaplamaları

3.3.1 İyileştirilmemiş zemin taşıma gücü hesabı

Zemin taşıma gücü hesaplamaları denklem 3.1. ve 3.2.’ye uygun olarak

hesaplanmıştır.

qf = K1 ∗ c ∗ Nc + γ1

∗ Df ∗ Nq + K2 ∗ Nγ ∗ B ∗ γ2

(3.1.)

qemniyetli =qf

F.S (3.2.)

Bağıntısına göre hesaplanmıştır. Bu denklemlerde kullanılan parametreler;

c = Kohezyon (kPa)

Df= Temel Derinliği (m)

B= Temel Genişliği (m)

K1-2 = Temel şekline bağlı katsayılar

Nc, Nq, Nγ : Temel taban alanındaki zeminin kayma mukavemeti açışına bağlı

faktörlerdir. Çizelge 3.9.’de verilmiştir.

F.S = Güvenlik katsayısı

Çizelge 3.9 Kayma açısına bağlı taşıma gücü faktörleri (Terzaghi,1967)

ɸ Nc Nq Nɣ ɸ Nc Nq Nɣ

0,00 5,70 1,00 0,00 26,00 27,09 14,21 9,84

1,00 6,00 1,10 0,01 27,00 29,24 15,90 11,62

2,00 6,30 1,22 0,04 28,00 31,61 17,81 13,70

3,00 6,62 1,35 0,06 29,00 34,24 19,98 16,18

4,00 6,97 1,49 0,10 30,00 37,16 22,46 19,13

5,00 7,34 1,64 0,14 31,00 40,41 25,28 22,65

6,00 7,73 1,81 0,20 32,00 44,04 28,52 26,87

7,00 8,15 2,00 0,27 33,00 48,09 32,33 31,94

8,00 8,60 2,21 0,35 34,00 52,64 36,50 38,04

32

ɸ Nc Nq Nɣ ɸ Nc Nq Nɣ

9,00 9,09 2,44 0,44 35,00 57,75 41,44 45,41

10,00 9,61 2,69 0,56 36,00 65,53 47,16 54,36

11,00 10,16 2,98 0,69 37,00 70,01 53,80 65,27

12,00 10,76 3,29 0,85 38,00 77,50 61,55 78,61

13,00 11,41 3,63 1,04 39,00 85,97 70,61 95,03

14,00 12,11 4,02 1,26 40,00 95,66 81,27 115,31

15,00 12,86 4,45 1,52 41,00 106,81 93,85 140,51

16,00 13,68 4,92 1,82 42,00 119,67 108,75 171,99

17,00 14,60 5,45 2,18 43,00 134,58 126,50 211,56

18,00 15,12 6,04 2,59 44,00 151,95 147,74 261,60

19,00 16,56 6,70 3,07 45,00 172,28 173,28 325,34

20,00 17,69 7,44 3,64 46,00 196,22 204,19 407,11

21,00 18,92 8,26 4,31 47,00 224,55 241,80 512,84

22,00 20,27 9,19 5,09 48,00 258,28 287,85 650,67

23,00 21,25 10,23 6,00 49,00 298,71 344,63 831,99

24,00 23,36 11,40 7,08 50,00 347,50 415,14 1072,80

25,00 25,13 12,72 8,34

Nc, Nq, Nγ değerleri Çizelge 3.9’den kayma mukavemeti açışına bağlı olarak

alınmıştır.

Güvenlik katsayısı hesaplamalarda 3,00 olarak alınmıştır.

qf = K1 ∗ c ∗ Nc + γ1

∗ Df ∗ Nq + K2 ∗ Nγ ∗ B ∗ γ2

(3.3)

K1 = 1,20K2 = 0,40

Zemin net emniyetli taşıma gücü, denklem 3.3.’e göre Çizelge 3.10.’da verilen

değerler ile yapılan hesaplardan 194,00 kPa olarak hesaplanmıştır. Otopark

temelinden zemine aktarılan gerilme 190,00 kPa’dır.

Çizelge 3.10. Kare temel için zemin taşıma gücü hesabı

ϕ c (kPa)

B (m)

Df

(m) Nc Nq Nɣ

qf

(kPa) F.S.

Zemin Taşıma Gücü(kPa)

Taşıma Gücü(ton/m2)

5 50,00 2,00 4,50 7,34 1,64 0,14 581,63 3,00 193,88 19,76

33

3.3.2 DSM kolonu taşıma gücü hesabı

Derin karıştırma kolonlarının taşıma gücü hesabı yapılırken sahada alınan ve

laboratuvar deneyleriyle hesaplanan parametreler idealize edilerek Denklem

3.4 ve 3.5’e göre taşıma gücü hesaplanmıştır.

Hesaplarda güvenlik katsayısı 3,00 olarak alınmıştır.

Qt = Qp + Qs (3.4)

Qem= QT / G.S. (3.5)

Qp: Kolon uç taşıma direnci

Qs: Kolon çevre sürtünmesi direnci

Sürtünme Hesabı (Kil Birim)

Qs = f * p * ΔL (3.6)

f = α * Cu (3.7)

Qs = ∑ (α * Cu * p * ΔL ) (3.8)

Denklem 3. 8 her zemin katmanı için ayrıca hesaplanıp toplanacaktır.

p: Kolon Çevresi

α = 1 – 0,00615 * (Cu – 25) (3.9)

25 kPa< Cu< 90 kPa

α katsayısının korelasyonu Çizelge 3.11’den alınmıştır.

Çizelge 3.11. α katsayı korelasyonu

Cu (kPa) α

90,00 0,60

100,00 0,58

150,00 0,42

200,00 0,35

34

Uç Direnci (Kil Birim)

Qp = 9 * Cu * Ap (3.10)

Zemine ait idealize profil bilgileri çizelge 3.12.’ de verilmiştir.

Çizelge 3.12. İdealize zemin profili

Derinlik Zemin

Birimi

SPT-

Nort

Cu

(kPa) 4,50 - 12,50 Kil-1 25 95,00

12,50 –

20,00

Kil-2 30 115,00

Otopark temeli altında tasarlananØ80cm L=8,00m derin karıştırma kolonu için

taşıma kapasitesi Çizelge 3.13’deverilmiştir.

Çizelge 3.13. Ø80cm L=8,00m derin karıştırma kolonu taşıma gücü

Zemin Birimi Tabaka

Kalınlığı (m)

Cu

(kPa) α Alan (m2)

Taşıma

Kapasitesi (kN)

Kil-2 8,00 95 0,59 20,11 1.126,95

Kil-2 Uç Direnci 95

429,77

Toplam Boy (m) 8,00 Toplam: 1.566,72

Kil zemin birimlerinde kolon grup etkisi AASHTO(2005) standardına uygun

olarak hesaplanmıştır. Buna göre, iki kolon arasındaki mesafe 2,50xÇap veya

daha az olması durumunda verimlilik faktörü µ= 0,65, mesafenin 6,00xÇap

olması durumunda verimlilik faktörü µ= 1,00 olarak kabul edilir. Arada kalan

değerler için interpolasyon yapılmıştır. Buna göre verimlilik faktörü µ= 0,75

olarak alınmıştır.

Grup etkisi katsayı 0,75 olarak alındığında DSM kolon taşıma gücü 1175,04 kN

olarak hesaplanır. Güvelik katsayısı 3.00 olarak kabul edildiğinden dolayı

Ø80cm, L=8,00m Derin Karıştırma Kolonu taşıma kapasitesi 391,68Kn yaklaşık

olarak 40 ton olarak hesaplanır.

35

3.3.3 İyileştirilmiş zemin taşıma gücü hesabı:

2,00m x 2,00m uzunlukta temel yapılması durumunda yüklenecek alan 4,00

m2’dir. Ø 80 çapındaki DSM kolon alanı 0.50 m2 olarak hesaplanır. Yük

dağılımının alanlar oranında dağıldığı düşünülerek iyileştirilmiş zeminin taşıma

kapasitesi 110 ton olarak belirlenir.

3.3.4 İyileştirilmiş zemin oturma hesabı

Otopark temeli altında Ø80cm, L=8,00m derin karıştırma kolonu ile zemin

iyileştirme yapılması durumunda oluşacak ani oturma miktarı aşağıdaki gibi

hesaplanmıştır.

Sko şe=qnet*B

'*I'p

E2L/3 (3.11)

Hesaplamada kullanılacak olan Şekil faktörü Ip Şekil 3.2.’deki grafik aracılığı ile

elde edilmiştir.

Şekil 3.2. Şekil faktörü grafiği

36

Kolon boyunun 2L/3 olduğu mertebeden 20,00m derinlik arasındaki birim

sıkışabilir tabaka olarak belirlenmiştir. Buna göre;

H : Sıkışabilir Tabaka (m)

B : Temel genişliği (m)

Ed : Sıkışabilir tabaka sonundaki elastisite modülü (kPa)

Ef :Sanal radye civarındaki zemin formasyonuna ait elastisite modülü (kPa)

İyileştirilmiş zemin emniyet gerilmesi = 27,50 ton/m2~ 269,77 kPa

B1=4,67 m

L1=24,67 m

∆Q = Q * B * L

B1 * L1 (3.12)

E2L/3= 20.000 kPa

B’ =1,00 m

H =14,67 m

H/B’ =14,67 olarak bulunur.

Ed=Ef*(1+k*H

B) (3.13)

Şekil 3.3 aracılığıyla H/B' = 14,67 ve k = 0,07 değerlerine karşılık olarak I'p =

0,37 olarak belirlenmiştir.

Bu durumda kolonlarda oluşacak ani oturma miktarı Denklem 3.10 ile

hesaplanmıştır.

Sko şe =0,10 cm

Smerkez = 4,00mm olarak hesaplanmıştır.

37

3.3.5 İyileştirmemiş zemin oturma hesabı:

Si = (q * B/E) (1 – v 2 ) Is (3.14)

Si : Oturma miktarı

q : Yapı yükü

B : Yapı genişliği

E : Elastisite modülü

v : Poisson oranı

Is : Etki faktörü

Laboratuvar sonuçlarında verilen plastisite indisi değerlerine göre drenajsız

kayma mukavemet değerleri seçilmiştir.

cu(kN m2⁄ ) = {PI<20

20 < 𝑃𝐼 < 30PI > 30

(6 − 7)N60

(4 − 5)N60

4.2N60

Hesaplamalarda kullanılan idealize zemin profili ve parametreleri, yapılan saha

ve laboratuvar deneyleri kullanılarak ayrıca literatürde belirtilen sınırlar

içerisinde kalınarak belirlenmiş olup Çizelge3.14’de sunulmuştur.

Çizelge 3.14. İdealize zemin profili ve parametreleri

Derinlik (m) Zemin

Birimi

SPT-

Nort

Cu

(kPa)

Es

(kPa) v

0,00 – 12,50 Kil-1 25 95,00 20.000 0,30

12,50 – 20,00 Kil-2 30 115,00 30.000 0,40

Oturma hesabında kullanılan şekil faktörleri Çizelge 3.15’de verilmiştir.

38

Çizelge 3.15. Şekil faktörleri (R.F. Craig Soil Mechnanics)

Şekil Şekil Faktörü(I)

Merkez Köşe Ortalama

Daire 1.00 0.64 0.85

Kare 1.12 0.56 0.95

Dikdörtgen

L/B:1.5 1.36 0.68 1.20

L/B:2 1.53 0.77 1.31

L/B:5 2.10 1.05 1.83

L/B:10 2.52 1.26 2.25

L/B:100 3.38 1.69 2.96

Hesaplamalarda kullanılan şekil faktörü, tabloda bulunmayan L/B oranları için

interpolasyonla elde edilmiştir.

S = (qNET * B/E) x (1 – v2) x Is (3.15)

E = 20.000kPA

ν = 0,30

Zeminde oluşacak gerilme artışı: 194,00 kPa Denklem 3.15’e göre yapılan

oturma hesabına göre oturma; s =1,98 cm olarak belirlenmiştir.

3.3.6 DSM kolon oturma hesabı

=(𝑊𝑠+2𝑊𝑏)∗𝐿

2∗𝐴𝑠∗𝐸𝑃 +

𝜋

4∗

𝑊𝑏

𝐴𝑏∗

𝐵∗(1−𝑣2)∗𝐼𝑝

𝐸𝑏 (3.16)

: Oturma

Ws: Kolon sürtünme direnci

Wb: Kolon uç direnci

39

L: Kolon boyu

As: Kolon çevre alanı

Ab: Kolon uç alanı

Ep: Kolonun elastisitemodülü

B: Kolon çapı

v: Zeminin Poisson oranı

Ip: Şekil faktörü

Eb: Kolon ucundaki zeminin elastisite modülü

: Oturma

L: 8,00m

As: 20,11𝑚2

𝐴𝑏 = 0,50𝑚2

Ep: 4.000.000 kPa

B: 0,80 m

v: 0,30 (Bowles 1996)

Ip: 0,50

Eb: 30.000 kPa

Denklem 3.16’ya göre yapılan hesaplamalara göre DSM kolon oturma miktarı

ρ=2,05 mm olarak hesaplanmıştır.

40

4. ARAZİ İNCELEMESİ VE DENEY UYGULAMASI

4.1 Yükleme Deneyi Yöntemi

Çalışma Kapsamında karşılaştırma yapabilmek amacıyla üç farklı deney

düzeneği kurulmuştur. Bunlar; zemin taşıma gücünü belirlemek amacıyla 2.00 x

2.00 m. ebatlarında betonarme plak üzeri yükleme, DSM kolon taşıma

kapasitesini belirlemek için tekil DSM kolonu yükleme deneyi ve iyileştirilmiş

zeminin taşıma kapasitesini ve kazık üzerine gelen yükü belirlemek için 2.00 x

2.00 m. ebatlarında betonarme plak üzerinden iyileştirilmiş zemin üzerine

yükleme yapılmasıdır. Tüm deneylere ait uygulama adımları ve sonuçları

ilerleyen bölümlerde detaylı olarak anlatılmıştır.

4.1.1 Standart DSM kolon yükleme deneyi:

Kazık yükleme deneyleri tam ölçekli bir model deney olmasıyla, hâlihazırda

zeminde inşa edilen DSM kolonlarının yük taşıma kapasiteleri ve yük-oturma

davranışını belirlemek için uygulanan en net kontrol mekanizmasıdır.

Bu deney;

-kazık taşıma kapasitesinin belirlenmesi

-öngörülen kazık servis yükünün, kazık imalatından sonra kontrolünün

yapılması

-yük-oturma ilişkisini tespit edilmesini sağlar.

Zemin koşulları ve sistemin taşıma kapasitesine bağlı olarak yükleme deney

düzeni çekme kolonlu sistemler ve ölü yükle yükleme olarak iki gruba ayrılır. Bu

çalışma kapsamında derin karıştırma kolonlarının yükleme deneyleri çekme

kolonlu sistemde yürütülecektir. Bu deney düzenekleri ASTM D1143’de

belirtildiği şekilde standartlara uygun olarak Şekil 4.1. ’de gösterildiği şekilde

hazırlanmıştır.

41

Şekil 4.1. Kazık yükleme deney sistemi (ASTM D1143, 2007)

Deney ekipmanları olarak çekme kolonları, eksenel yüke maruz kalacak şekilde

tasarlanmış çelik kirişler, kademeli olarak yük artırımı için hidrolik krikodur.

DSM kolon yükleme deneyleri ASTM-D1143 yönetmeliğine uygun olarak yapılır.

Yükleme deneyleri için her bir derin karıştırma kolonu için iki adet çekme

kolonu imal edilir. Deney doğrultusunda statik eksenel basınç yükü yüklenerek

yük-oturma, yük-zaman ve oturma-zaman grafikleri hazırlanır. Deney yükü için

kolon taşıma kapasitesinin 1.5 katına kadar yükleme dikkate alınmalıdır.

Deneme kolonları göçene kadar veya maksimum kabul edilebilir oturma

meydana gelene kadar yükleme yapılır. Göçme yükü;

-Yük daha fazla artmadığı halde oturmanın devam etmesi durumu,

-Kolon çapının %10’u kadar bir toplam oturmaya yol açan yük

tanımlamalarından birisine göre seçilir.

42

Yükü kaldırıldıktan sonra meydana gelen kalıcı deformasyonun ise toplam

deformasyonun %50’sini geçmemesi ve kazık başlığında ölçülen toplam oturma

değerinin 10 mm’yi geçmemesi gerekmektedir.(Düzceer, 2004)

Şekil 4.2.’de gösterildiği şekilde kurulan deney düzeneği ile DSM kolon tekil

yükleme deneyi yapılmıştır. Deney sonuçlarından elde edilen verilere göre

Şekil4.3.’ yük-zaman, şekil 4.4’de oturma-zaman ve şekil4.5.’de yük oturma

grafiği hazırlanmıştır.

Şekil 4.2. Derin karıştırma kolonu tekil yükleme düzeneği

43

Şekil 4.3. Tekil kolon yükleme deneyi yük zaman grafiği

Şekil 4.4. Tekil kolon yükleme deneyi oturma-zaman grafiği

0

10

20

30

40

50

60

70

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Yük

(to

n)

Zaman (dk)

0

1

2

3

4

5

6

7

8

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Otu

rma

(mm

)

Zaman (dakika)

44

Şekil 4.5. Tekil kolon yükleme deneyi yük-oturma grafiği

DSM kolonu üzerine yapılan tekil yükleme deneyinde 40 ton ve 60 ton

yüklemeli ve iki çevrimli yükleme yapılmıştır. Bu yüklemeler neticesinde

maksimum deformasyon 7,2 mm. ve kalıcı deformasyon 3,2 mm olduğu tespit

edilmiştir.

0,00

1,00

2,00

3,00

4,00

5,00

6,00

7,00

8,00

0 10 20 30 40 50 60 70O

turm

a (m

m)

Yük (ton)

1.Yüklemeve YükBoşaltma

2.Yüklemeve YükBoşaltma

45

4.1.2 İyileştirilmiş zemin yükleme deneyi

DSM kolon üzerinde yük dağılımının belirlenmesi için önemli bir adım olan bu

deney düzeneğinde, betonarme plak ve dolgudan iyileştirilmiş zemin üzerine

gelen yük dağılımını belirlemek için yapılmıştır. Bu deneyde, zemin ve kolon

üzerine yük dağılımı oluşturabilmek adına DSM kolon üzerine 35 cm

kalınlığında sıkıştırılmış granüler malzeme dolgusu yapılmıştır. Bu dolgu

üzerine 2.00 x 2.00 m betonarme plak üzerinden yüklemeler yapılmıştır. Sistem

üzerine gelen yüklerden ne kadarının DSM kolon üzerine geldiğini belirlemek

için ise DSM kolon ile granüler malzeme arasına yük hücresi yerleştirilmiştir. Bu

deney düzeneği şematik çizimi Şekil 4.6.’ da gösterilmiştir.

Şekil 4.6. 2.00 x 2.00 m. ebatlarında plaka yükleme deneyi şematik çizimi

46

Şekil 4.7. Sahada oluşturulan DSM kolonu

Saha da oluşturulan DSM kolonu(Şekil 4.7. )zerine zemin ve kolonun bir arada

çalışması için yerleştirilen 30~40 cm derinliğinde granüler malzeme, silindir ile

sıkıştırılarak DSM kolonun üzerine yerleştirildi. (Şekil 4.8. )

Şekil 4.8. DSM kolon üzerine silindir ile sıkıştırılarak yerleştirilen granüler malzeme

47

DSM kolonun üzerine yük hücresi yerleştirilmesi için sıkıştırılan granüler

malzeme DSM kolon çapında kazıldı. Aynı zamanda bu işlem ile birlikte DSM

kolon üzerinde bulunan dolgu malzemesinin kalınlığının istenilen değerlerde

olduğu kontrol edildi. (Şekil 4.9. )

Şekil 4.9. DSM kolon üzerindeki dolgu malzemesinin kalınlığı

48

DSM kolon üzerinden yük okuması yapılabilmesi için yük hücresi kolon üzerine

yerleştirildi.(Şekil 4.10.)

Şekil 4.10. DSM kolon üzerine yük hücresinin yerleştirilmesi

Yük hücresi, 80 cm çapında ve 3 mm kalınlığında iki adet çelik plaka arasına

yerleştirildi. Bu şekilde yük hücresine gelen yükün kolon üzerine gelen yükten

farklı olmasının önüne geçilmiş olundu.(Şekil 4.11.)

49

Şekil 4.11. Yük hücresinin çelik plakalar arasına yerleştirilmesi

Yük hücresinin bağlı olduğu iki çelik plaka arasına dolgu maddesinin girmesini

engellemek amacıyla yük hücresi etrafına dayanımı düşük köpük malzemeler

yerleştirildi. Bu sayede dolgu malzemesi çelik plakalar arasına girerek yük

hücresine gelen yükü engellemesine izin verilmemiş olundu. (Şekil 4.12.)

50

Şekil 4.12. Çelik plakalar arasına köpük malzemesi yerleştirilmesi

Yük hücresi yerleştirildikten sonra üzerine tekrardan dolgu malzemesi ile

dolduruldu ve gerekli sıkıştırma işlemi olması için silindir ile tekrardan

sıkıştırma işlemi gerçekleştirildi.(Şekil4.13.)

51

Şekil 4.13. yük hücresi üzerine tekrardan dolgu ve sıkıştırma işlemi yapılması

Yeterli sıkıştırma işlem yapıldıktan sonra dolgu üzerine 60 cm kalınlığında 2.00

x 2.00 m. Ebatlarında betonarme plaka DSM kolonu ortalanacak şekilde dolgu

üzerine yerleştirildi.(Şekil 4.14).

52

Şekil 4.14. Betonarme plakanın dolgu üzerine yerleştirilmesi

Betonarme plaka üzerine kriko ve yükleme kirişi çekme kolonları ile bağlanarak

sistem kurulmuş oldu. (Şekil 4.15.) Sistem üzerine yapılan yüklemeler

sonucunda elde edilen verilere göre Şekil4.16’ yük-zaman, Şekil 4.17 oturma-

zaman ve Şekil 4.18’de yük-oturma grafikleri elde edilmiştir.

53

Şekil 4.15. 2.00 x 2.00 m betonarme plak ile iyileştirilmiş zemin üzerine yükleme deney düzeneği

Şekil 4.16. Plaka yükleme deneyi yük zaman grafiği

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Yük

(to

n)

Zaman (dk)

54

Şekil 4.17. Plaka yükleme deneyi oturma-zaman grafiği

Şekil 4.18. Plaka yükleme deneyi yük-oturma grafiği

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 100 200 300 400 500 600 700 800O

turm

a (m

m)

Zaman (dakika)

0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

3,00

3,50

4,00

4,50

0 50 100 150 200

Otu

rma

(mm

)

Yük (ton)

1.Yüklemeve YükBoşaltma2.Yüklemeve YükBoşaltma

55

Standart kolon yükleme deneyinde yapılmış olduğu şekilde 600 tonluk kriko ile

110 ton ve 165 tonluk iki çevrimli olarak yükleme yapıldı. Yapılan yüklemeler

neticesinden maksimum deformasyon 4.2mm kalıcı deformasyon ise 1.8mm

olarak tespit edildi.

Yapılan yüklemeler ve meydana gelen oturmalar esnasında iyileştirilmiş zemin

üzerine yapılan yüklemeler neticesinde yük hücresinden okunan değerler

Çizelge 4.1.’ de verilmiştir. Yük ve yük hücresinde okunan değerler ile Şekil

4.19’deki grafik oluşturulmuştur. Şekil 4.20. ise aynı değerlerin sütun

grafiklerini vermektedir.

56

Çizelge 4.1. Plak üzerine yapılan yüklemeye göre yük hücresinde okunan değerler

YÜK (ton) YÜK HÜCRESİ (ton)

0,00 0,00

27,50 8,77

55,00 17,87

82,50 27,10

110,00 35,33

110,00 35,30

82,50 26,11

55,00 16,21

27,50 7,07

0,00 0,05

27,50 9,97

55,00 18,67

82,50 28,71

110,00 37,58

137,50 49,15

165,00 59,10

165,00 59,17

165,00 59,21

165,00 59,22

137,50 48,53

110,00 38,53

82,50 29,01

55,00 19,10

27,50 10,87

0,00 1,02

57

Şekil 4.19. İyileştirilmiş zemin üzerine yapılan yükleme deneyinde yük – yük hücresi grafiği

Şekil 4.20. İyileştirilmiş zemin üzerine yapılan yükleme deneyinde yük – yük hücresi sütun grafiği

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

0 50 100 150 200Yü

k H

ücr

esi(

ton

)

Yük (ton)

1.Yüklemeve YükBoşaltma2.Yüklemeve YükBoşaltma

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

0,00 0,50 1,00 0,75 0,25 0,25 0,75 1,25 1,50 1,50 1,00 0,50 0,00

YÜK

YÜK HÜCRESİ

58

4.1.3 İyileştirilmemiş zemin yükleme deneyi:

Hesaplamalar neticesinde bulunan değerlerin teyit edilmesi aynı zamanda

iyileştirmeye etki edecek zemin taşıma gücünün belirlenmesi için yapılan bu

deneyde, 2.00 x 2.00 m. ebatlarındaki betonarme plak ile iyileştirilmemiş

zemine yükleme yapılmıştır. Şekil 4.21’de iyileştirilmemiş zemin üzerine

yapılan yükleme deney düzeneği gösterilmektedir.

Şekil 4.21. İyileştirme yapılmamış zemin üzerine plak yükleme deneyi.

Zemin üzerine yapılan yükleme deneyi ile zeminin çevrimli yükleme altındaki

taşıma gücü ve deformasyon değerlerine ulaşılmıştır. Deney verileri ile Şekil

4.22. yük zaman grafiği, Şekil 4.23. oturma zaman grafiği ve Şekil 4.24. yük-

oturma grafiği verilmiştir.

59

Çizelge 4.22. İyileştirilmemiş zeminde plak yükleme deneyi yük zaman grafiği

Şekil 4.23. İyileştirilmemiş zeminde plak yükleme deneyi oturma-zaman grafiği

0

20

40

60

80

100

120

140

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Yük

(to

n)

Zaman (dk)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Otu

rma

(mm

)

Zaman (dakika)

60

Şekil 4.24.İyileştirilmemiş zeminde plak yükleme deneyi yük-oturma grafiği

İyileştirilmemiş zemin üzerinde yapılan plak yükleme deneyinde 79 ton ve

118,5 tonluk iki çevrimli yükleme yapılmıştır. Bu yüklemeler neticesinde

maksimum deformasyon 45 mm. Ve kalıcı deformasyon 18 mm olduğu tespit

edilmiştir.

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

0 20 40 60 80 100 120 140O

turm

a (m

m)

Yük (ton)

1.Yüklemeve YükBoşaltma

2.Yüklemeve YükBoşaltma

61

4.2.Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi

Bu araştırma için yapılmış olan DSM kolonu tekil yükleme deneyi, iyileştirilmiş

zemin betonarme plak yükleme deneyi, iyileştirilmemiş zemin betonarme plak

yükleme deneyleri yapılmıştır. Bu deneylere ait yük-zaman, yük-oturma ve

zaman-oturma grafikleri elde edilmiş, bu grafikler ile yapılan hesaplamalara ait

sonuçlar karşılaştırılmıştır.

Çizelge 4.2. Yükleme deneyi ve hesaplamalara göre kalıcı ve maksimum deformasyon değerleri

Hesaplanan Deformasyon Değerleri (mm)

Arazi Deneylerinden Elde Edilen Değerler (mm)

Kalıcı Deformasyon

Maks. Deformasyon

DSM Kolon 4.00 3.2 7.2

İyileştirilmiş Zemin 2.05 1.8 4.2

İyileştirilmemiş Zemin 19.8 18 45

Bu sonuçlara göre yapılan hesaplamalar ve arazide uygulanan deneyler

birbiriyle tutarlılık göstermektedir. Aynı zamanda arazide yapılmış olan zemin

iyileştirme oturma açısından elverişsiz olan zemin için uygun bir çözüm

olmuştur.

İyileştirilmiş zemin üzerine yapılan yükleme deneyinde DSM kolonu üzerinden

okunulan değerler ile yapılan hesaplamalar karşılaştırıldığında da aynı

yakınsamanın elde edildiği tespit edilmiştir. İyileştirilmiş zeminin taşıma gücü

110 ton bulunmuş ve bu değerin 40 tonluk kısmını DSM kolonun taşıdı

düşünülerek hesaplama yapılmıştır. Deney verilerinden elde edilen sonuçlara

göre, 110 tonluk yükleme yapıldığında yük hücresinde okunan değer 37,58 ton

okunmuştur. Bu sonuçlar alan oranında iyileştirme hesapları ile deneylerden

elde edilen sonuçların birbirine yakın sonuçlar elde ettiğini göstermektedir.

62

5. SONUÇ VE ÖNERİLER

Bir yapı üzerine gelen tüm yükler temel aracılığı ile zemine aktarılır. Aktarılan

yüklerin zemin tarafından taşınması, aynı zamanda oluşacak

deformasyonlarında standartlarda belirtilen sınırlar içerisinde kalması

gerekmektedir. Yapı için belirtilen bu şartların zemin tarafından sağlanamadığı

durumlarda zeminin mühendislik özelliklerini iyileştirmek için zemin

iyileştirme yöntemlerine başvurulur.

Derin zemin karıştırma yöntemi zemin ve bağlayıcının yerinde karıştırılması ile

oluşturulan yüksek dayanımlı kolonlar oluşturulmasını sağlayan bir zemin

iyileştirme yöntemidir.(FHWA 2000). Bağlayıcı ve su tepkimeye girerek zeminin

su içeriğinde azalma kayma mukavemetinde artış gözlenir.

DSM yöntemi 1950 ortalarından günümüze kadar gelişimini sürdürmüştür.

Japonya ve İskandinav ülkelerinde gelişmeler günümüzdeki DSM yönteminin

temel ayaklarını oluşturmuştur. Farklı coğrafyalardaki farklı gelişmeler DSM

yönteminin uygulama yelpazesinin genişlemesine neden olmuştur. Bağlayıcı

cinsine uygulama yöntemine ve uygulama derinliğine göre sınıflandırılmaktadır.

DSM yöntemi iyileştirilecek zeminde yapılacak olan yapının önemine,

iyileştirme amacına ve yapının uygulanacağı yerin şartlarına göre tekil kolon,

duvar, ızgara ve blok sistemler olarak uygulanabilir. Bu yöntemlerin genel

amaçlar ise; taşıma kapasitesini arttırmak, oturmayı azaltmak, şev stabilizesi

sağlamak, kazı çevresinde yapıları korumak, sızıntıları kontrol altına almak,

sıvılaşma potansiyelini azaltmak, zeminlerde titreşimi engellemek olarak

sıralanabilir.

63

DSM yöntemi uygulanan zeminlerde zemin su içeriği, kayma mukavemeti, birim

yoğunluk, geçirgenlik, elastisite modülü gülü zeminin mühendislik

özelliklerinde iyileşmeler gerçekleşecektir. Bu iyileşmeler bağlayıcı türüne göre

değişiklik göstermektedir.

Bu çalışma kapsamında, yeni ve gelişmekte olan zemin iyileştirme

yöntemlerinden biri olan derin zemin karıştırma metodunun zemin taşıma

kapasitesine etkisi incelenmiştir. Derin zemin karıştırma kolonlarının

tasarımında DSM kolonlarının uç yükü ve sürtünme yükleri ile taşıma gücü

hesabı yapılmaktadır. Kolonların etrafında bulunan zemininin taşıma gücüne

etkisi literatürde gösterilen kaynaklara göre elastisite modülü oranında etki

etmektedir. Zemin ve kolon arasındaki yük dağılımı elastisite modülü oranında

dağılması hesaplamalarda tüm yükü DSM kolonun alacağını düşünülmesine

neden olmaktadır. Bu hesaplama modeline göre iyileştirilen zemin üzerine

uygulanan tüm yük kolonlar üzerinde taşınacağı, zeminin taşıma katkısının yok

denecek kadar az olacağı öngörülmektedir.

Ankara İli, Altındağ İlçesi, Zübeyde Hanım Mahallesi sınırları içerisinde bulunan

proje sahasında DSM kolon ve zemin arasındaki yük dağılımını araştırmak

amacıyla arazi çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmalar için üç farklı deney

düzeneği hazırlanmıştır. Bunlar; zemin taşıma gücünü belirlemek için zemin

üzerine 2,00x2,00 m ebatlarında betonarme plak ile yükleme deneyi, kazık

taşıma kapasitesini belirlemek amacıyla ASTM standartlarına göre eksenel

düşey kazık yükleme deneyi ve iyileştirilmiş zeminin taşıma kapasitesini

belirlemek ve DSM kolonu üzerine gelen yüklerin tayini amacıyla yine 2,00x2,00

m ebatlarında betonarme plak üzeri yükleme deneyi yapılmıştır. İyileştirilmiş

zemin için hazırlanan deney düzeneğinde yapılan yüklemede literatürde

bulunan elastisite oranında yük dağılımı sistemine göre 110 tonluk yükleme

durumunda 110 ton’a yakın bir değer okunması gerekirdi. Ancak yapılan

yükleme deneyinde yük hücresinde okunan değerler DSM kolonun literatürde

hesaplanan ve yükün elastisite modülüne göre çoğunu aldığı yaklaşımına göre

64

değil aksine betonarme plak altındaki granüler dolgu malzemesi sayesinde

plaktan yükün homojen ve alan oranında dağıldığını göstermiştir. Buna göre

DSM kolonu literatürde belirtilenin (110 ton) aksine çok daha az yük (~40 ton)

almıştır. Bununla birlikte oturma miktarları önemli ölçüde ve hesaplanan

mertebelerdeazalmıştır. Buna göre kazık veya kolon imalatı şeklinde yapılan

zemin iyileştirmelerde temel ile kolon/kazıkların arasında uygulanan 30~40 cm

mertebesindeki granüler dolgunun temelden gelen yüklemeyi zemine homojen

ve alan oranına yakın bir şekilde dağıttığı gözlenmiştir. Bu durumda zemin

emniyet gerilmesi ve oturum alanı oranında zeminin yük taşıdığı kabulüne

dayanarak yapılan hesaplamalar, test neticesinde doğrulanmıştır. İlgili

hesaplamalar ve test sonuçları zeminin yük taşımadığını aksine emniyet

gerilmesi oranında yük aldığını göstermektedir. Yük hücresinde okunan

değerler Bölüm 3.5.’ de alanlar oranı olarak hesaplanan değerlere yakınsadığı

gözlenmiştir.

Tüm çalışma neticesinde DSM kolon tasarımı yapılırken, kolonların taşıma

gücünün yanında zeminin taşıma gücünün etkisinin de var olduğu, bu etkinin

kolon ve zeminin elastisite modülü oranında dağılmadığı, zeminin taşıma

gücüne daha çok katkı sağladığı ve hatta yük dağılımının iyileştirme alanları

oranına yakın bir değer aldığı gözlenmiştir.

Bu çalışma sonucunda derin karıştırma yöntemi ile iyileştirilmiş zeminlerde

DSM kolonların yanı sıra zemininde taşıma gücüne katkısının olması, iyileştirme

tasarımı yapılırken mühendislik yaklaşımına uygun ve ekonomik tasarımlar

yapılmasını sağlayacaktır. Bu çalışmaların tüm DSM uygulamaları için kesin

sonuç elde edebilmesi için farklı zemin ortamlarında ve farklı dolgu malzemeleri

ile deneyler tekrarlanarak yük dağılım oranın tüm senaryolara da uygunluğu

teyit edilmelidir.

65

KAYNAKLAR

Anonim, An introduction to the deep soil mixing methods as used in geotechnical applications, U.S Federal Highway Administration, 2000.

Bowles, J. E., 1996. Foundation Analysis and Design: McGraw-Hill Companies,

Inc., New York, USA.

Bruce, D.A., Bruce, M.E.C., Dimillio, A.F. (1999), “Dry mix methods: a brief over view of international practice”, Balkerna, Rotterdam.

Bruce, D.A.,(2001), “Practitioner’s guide to the deep mixing method”, Venetia,

USA. Craig R. F. ,Knappett J. A. (2012), Craig’sSoilMechanics, Düzceer R., 2004. “Sakhalin Doğalgaz ve Petrol İşleme Tesisi Kazık İşleri”, Zemin

Mekaniği ve Temel Mühendisliği Onuncu Ulusal Kongresi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul.

Federal Highway Administration Design Manual: Deep Mixing for Embankment

and Foundation Support, (2013) Holm, G. (2002a) Nordic Dry Deep Mixing Method – Execution Procedure,

Proceedings of Deep Mixing Workshop 2002 in Tokyo, Port and Airport Research Institute&Coastal Development Institute of Technology.

Hussin, J. D. (2006). Methods of soft ground improvement. LLC: Taylor & Francis

Group. Japan Lime Association (2009) Technical Manual on Ground Improvement using

Lime. Japan Lime Association. 176p. (in Japanese). Kamon, M. (1996) Effect of grouting and DMM on big construction projects in

Japan and the 1995 Hyogoken-Nambu Earthquake, Grouting and Deep Mixing, Proceedings of IS-Tokyo ’96, 2nd International Conference on Ground Improvement Geosystems, Tokyo, 14–17 May, pp. 807–823.

Kitazume, M.,Terashi, M. (2013). The deep mixing method. Netherlands: CRC

Press.

Kitazume, M. (2013). Deep mixing method in Japan. Geotechnical Engineering Jpurnalofnthe SEAGS and AGSSEA, 44(4), 97-114.

Prakash, S.,Sharma, H. D. (1990). Pile foundations in engineering practice. USA:

JohnWiley&Sons.

66

Porbaha, A.,Tanaka, H., Koyoyashi, M. (1998). State of the art in deepmixingtechnology:Part II. applications. GroundImprovement, 2(2), 125-139.

Rathmayer, H. (1997) Deep mixing methods for soft subsoil improvement in the

Nordic Countries, Proceedings of the 2nd International Conference on Ground Improvement Geosystems, 14–17 May, IS-Tokyo ’96, Vol. 2, pp. 869–877.

Ryan, R. C. ,Jasperse B. H. (1991). Deep soil mixing at the jackson lake dam. American Society of Civil Engineers, 117(12), 1976-1978.

Sağlamer, A., 1985, “Zemin Islah Metotları, Dolgu Barajlar Yönünden Zemin

Mekaniği Semineri”, DSİ Genel Müdürlüğü, Adana. Alpaut, O., 1980. Kimyasal Termodinamik. S.D.Ü. Yayınları, A30, 558s. Isparta.

Sonuvar, M.M., 2007, Kazık yükleme deneyi prosedürü, s.130, 6. Ulusal Kıyı

Mühendisliği Sempozyumu, İzmir. Terzaghi, K. andPeck, R. (1967). Soil Mechanics in Engineering Practice. Topolnicki, M. (2004). In situ soil mixing. Ground Improvement, 2, 331-428. Topolnicki, M. (2006). In situ soil mixing. In M. P Moseley, B.

Gebreselassie,(Eds.),Ground İmprovement book. Second Edition. New York: Spon Press.

Timoney, M.J.,McCabe, B.A., Bell, A.L. (2012), “Experiences of dry soil mixing in

highly organic soils”, Ground Improvement, Vol 165(1), 3-14. Türk Bina Deprem Yönetmeliği, 2018

67

EKLER

EK A.Sondajlara ait Karot Sandık Fotoğrafları Ek B. Deney Yükleme Föyleri

68

EK A. Sondajlara ait Karot Sandık Fotoğrafları

EK A.1. SK-8 Sondaj Alınan Numune Örnekleri

EK A.2. SK14 Sondaj Alınan Numune Örnekleri

69

EK A.3. SK15 Sondaj Alınan Numune Örnekleri

EK A.4. SK-16 Sondaj Alınan Numune Örnekleri

70

EK A.5. SK-17 Sondaj Alınan Numune Örnekleri

EK A.6. SK-24 Sondaj Alınan Numune Örnekleri

71

EK A.7. SK-30 Sondaj Alınan Numune Örnekleri

72

EK.B. Deneylere ait Yükleme Föyleri

EK B.1. DSM kolon Tekil Yükleme deney föyü

: 600

: 40,00 ton

: 60,00 ton

PROJE YÜKÜ UYGULAMA YÜKÜ (S1)1 (S1)2 (S2)1 (S2)2 ORTALAMA ORTALAMA OKUMA SÜRESİ TOPLAM SÜRE SAAT

Project Load Applied Load Average Average Read Time Total Time Time

% ton mm mm mm mm [(S1)1+(S2)1]/2 [(S1)2+(S2)2]/2 (Dk.) (Dk.)

0% 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0 0 18:30

25% 10,00 0,29 0,35 0,48 0,51 0,39 0,43 30 30 19:00

50% 20,00 0,96 1,03 0,88 0,96 0,92 1,00 30 60 19:30

75% 30,00 1,86 1,96 2,09 2,15 1,98 2,06 30 90 20:00

100% 40,00 3,34 3,44 3,57 3,66 3,46 3,55 60 150 21:00

100% 40,00 3,89 4,14 4,02 60 210 22:00

75% 30,00 3,55 3,47 3,83 3,70 3,69 3,58 10 220 22:10

50% 20,00 3,05 2,89 3,12 2,96 3,09 2,93 10 230 22:20

25% 10,00 2,19 1,99 2,25 2,12 2,22 2,06 10 240 22:30

0% 0,00 1,29 0,90 1,62 1,13 1,45 1,01 30 270 23:00

25% 10,00 1,64 1,83 1,70 1,80 1,67 1,82 30 300 23:30

50% 20,00 2,28 2,44 2,51 2,76 2,39 2,60 30 330 00:00

75% 30,00 2,96 3,12 3,09 3,44 3,02 3,28 30 360 00:30

100% 40,00 3,86 4,11 3,79 4,31 3,83 4,21 30 390 01:00

125% 50,00 4,80 5,16 4,85 5,19 4,83 5,18 30 420 01:30

150% 60,00 6,24 6,67 6,49 6,94 6,37 6,81 60 480 02:30

150% 60,00 6,95 7,03 6,99 60 540 03:30

150% 60,00 7,06 7,12 7,09 60 600 04:30

150% 60,00 7,15 7,34 7,25 60 660 05:30

125% 50,00 7,10 7,02 7,16 7,05 7,13 7,04 10 670 05:40

100% 40,00 6,92 6,80 6,84 6,60 6,88 6,70 10 680 05:50

75% 30,00 6,30 6,12 6,20 6,00 6,25 6,06 10 690 06:00

50% 20,00 5,43 5,24 5,46 5,30 5,45 5,27 10 700 06:10

25% 10,00 4,31 4,28 4,25 4,19 4,28 4,24 10 710 06:20

0% 0,00 3,75 3,41 3,65 3,26 3,70 3,34 30 740 06:50

74,00

29,00

20,00

39,00

DENEY YÜKÜ OTURMA OKUMALARI

YÜKLEME KRİKOSU / Loading Jack

PROJE YÜKÜ / Project Load

10,00

20,00

0,00

10,00

20,00

29,00

39,00

49,00

MAKSİMUM YÜK / Applied Load

POMPA YÜKÜ

0,00

74,00

74,00

10,00

29,00

39,00

49,00

39,00

29,00

20,00

74,00

10,00

bar

0,00

Pump Load

ZAMAN

Test Load Settlement Measurements Time

73

EK B.2.2.00 X2.00 mt Ebatlarda Betonarma Plak ile İyileştirilmiş zemin üzerine yapılan yükleme deney föyü

: 600

: 110,00 ton

: 165,00 ton

PROJE YÜKÜ UYGULAMA YÜKÜ (S1)1 (S1)2 (S2)1 (S2)2 ORTALAMA ORTALAMA OKUMA SÜRESİ TOPLAM SÜRE SAAT

Project Load Applied Load Average Average Read Time Total Time Time

% ton mm mm mm mm [(S1)1+(S2)1]/2 [(S1)2+(S2)2]/2 (Dk.) (Dk.)

0% 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0 0 10:30

25% 27,50 0,28 0,36 0,40 0,44 0,34 0,40 8,68 8,77 30 30 11:00

50% 55,00 0,60 0,64 0,68 0,76 0,64 0,70 17,55 17,87 30 60 11:30

75% 82,50 1,02 1,04 1,20 1,28 1,11 1,16 27,11 27,10 30 90 12:00

100% 110,00 1,88 2,04 2,08 2,40 1,98 2,22 35,54 35,33 60 150 12:30

100% 110,00 2,28 2,56 2,42 35,30 60 210 13:30

75% 82,50 2,20 2,16 2,44 2,36 2,32 2,26 26,44 26,11 10 220 14:30

50% 55,00 1,84 1,76 2,12 2,02 1,98 1,89 16,44 16,21 10 230 14:40

25% 27,50 1,36 1,24 1,52 1,44 1,44 1,34 7,14 7,07 10 240 14:50

0% 0,00 0,56 0,44 0,64 0,56 0,60 0,50 0,10 0,05 30 270 15:00

25% 27,50 0,92 1,00 1,12 1,20 1,02 1,10 9,54 9,97 30 300 15:30

50% 55,00 1,32 1,42 1,64 1,72 1,48 1,57 18,65 18,67 30 330 16:00

75% 82,50 1,88 1,92 1,96 2,08 1,92 2,00 28,65 28,71 30 360 16:30

100% 110,00 2,34 2,45 2,48 2,67 2,41 2,56 37,44 37,58 30 390 17:00

125% 137,50 3,16 3,18 3,27 3,49 3,22 3,34 48,57 49,15 30 420 17:30

150% 165,00 3,29 3,64 3,54 3,86 3,42 3,75 58,55 59,10 60 480 18:00

150% 165,00 3,89 3,95 3,92 59,17 60 540 19:00

150% 165,00 4,05 4,09 4,07 59,21 60 600 20:00

150% 165,00 4,12 4,22 4,17 59,22 60 660 21:00

125% 137,50 4,10 4,03 4,13 4,03 4,12 4,03 48,68 48,53 10 670 22:00

100% 110,00 3,98 3,81 3,95 3,75 3,97 3,78 38,67 38,53 10 680 22:10

75% 82,50 3,72 3,61 3,51 3,33 3,62 3,47 29,11 29,01 10 690 22:20

50% 55,00 3,28 3,00 3,18 2,84 3,23 2,92 19,22 19,10 10 700 22:30

25% 27,50 2,58 2,42 2,10 2,06 2,34 2,24 11,18 10,87 10 710 22:40

0% 0,00 1,54 1,38 1,60 1,44 1,57 1,41 1,24 1,02 30 740 22:50

15,00

30,00

45,00

62,00

DENEY YÜKÜ

0,00

Pump Load

OTURMA OKUMALARI

Settlement Measurements

Loadcell

Ortalama (S1)

Loadcell

Ortalama (S2)

0,00

15,00

30,00

45,00

62,00

78,00

95,00

95,00

0,00

95,00

95,00

15,00

45,00

62,00

78,00

62,00

45,00

30,00

15,00

30,00

MAKSİMUM YÜK / Applied Load

bar

YÜKLEME KRİKOSU / Loading Jack

PROJE YÜKÜ / Project Load

ZAMAN

Test Load Time

POMPA YÜKÜ

74

EK B.3.2.00 X2.00 mt Ebatlarda Betonarma Plak ile İyileştirilmemiş zemin üzerine yapılan yükleme deney föyü

: 600

: 79,00 ton

: 118,50 ton

PROJE YÜKÜ UYGULAMA YÜKÜ (S1)1 (S1)2 (S2)1 (S2)2 ORTALAMA ORTALAMA OKUMA SÜRESİ TOPLAM SÜRE SAAT

Project Load Applied Load Average Average Read Time Total Time Time

% ton mm mm mm mm [(S1)1+(S2)1]/2 [(S1)2+(S2)2]/2 (Dk.) (Dk.)

0% 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0 0 18:30

25% 19,75 2,03 2,48 3,38 3,60 2,70 3,04 30 30 19:00

50% 39,50 6,75 7,20 6,19 6,75 6,47 6,98 30 60 19:30

75% 59,25 13,05 13,73 14,63 15,08 13,84 14,40 30 90 20:00

100% 79,00 23,40 24,08 24,48 24,98 23,94 24,53 60 150 21:00

100% 79,00 25,05 25,14 25,10 60 210 22:00

75% 59,25 24,86 24,30 26,78 25,88 25,82 25,09 10 220 22:10

50% 39,50 21,38 20,25 21,83 20,70 21,60 20,48 10 230 22:20

25% 19,75 15,30 13,95 15,75 14,85 15,53 14,40 10 240 22:30

0% 0,00 9,00 6,30 11,36 7,88 10,18 7,09 30 270 23:00

25% 19,75 11,48 12,83 11,93 12,60 11,70 12,71 30 300 23:30

50% 39,50 15,98 17,10 17,55 19,35 16,76 18,23 30 330 00:00

75% 59,25 20,70 21,83 21,60 24,08 21,15 22,95 30 360 00:30

100% 79,00 25,16 25,55 26,49 27,02 25,83 26,29 30 390 01:00

125% 98,75 28,48 30,15 32,48 33,19 30,48 31,67 30 420 01:30

150% 118,50 40,50 41,25 41,06 41,63 40,78 41,44 60 480 02:30

150% 118,50 42,75 42,88 42,82 60 540 03:30

150% 118,50 43,38 44,06 43,72 60 600 04:30

150% 118,50 44,67 45,48 45,08 60 660 05:30

125% 98,75 44,15 44,02 43,68 43,10 43,92 43,56 10 670 05:40

100% 79,00 43,05 42,48 42,00 40,51 42,53 41,50 10 680 05:50

75% 59,25 37,69 36,75 38,25 37,88 37,97 37,31 10 690 06:00

50% 39,50 33,69 32,56 33,88 32,48 33,79 32,52 10 700 06:10

25% 19,75 26,38 26,25 26,17 25,81 26,28 26,03 10 710 06:20

0% 0,00 21,88 19,92 21,27 19,00 21,57 19,46 30 740 06:50

bar

0,00

Pump Load

ZAMAN

Test Load Settlement Measurements Time

0,00

141,00

141,00

22,00

67,00

91,00

116,00

91,00

67,00

44,00

141,00

22,00

0,00

22,00

44,00

67,00

91,00

116,00

MAKSİMUM YÜK / Applied Load

POMPA YÜKÜ

141,00

67,00

44,00

91,00

DENEY YÜKÜ OTURMA OKUMALARI

YÜKLEME KRİKOSU / Loading Jack

PROJE YÜKÜ / Project Load

22,00

44,00

75

ÖZGEÇMİŞ Adı Soyadı :Ebru ERBEYOĞLU Doğum Yeri ve Yılı : Uşak, 1993 Medeni Hali :Bekar Yabancı Dili : İngilizce E-posta : ebruerbeyoglu@gmail.com Eğitim Durumu Lise:Uşak Eşme Anadolu Öğretmen Lisesi, 2011 Lisans:Akdeniz Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği, 2015 Mesleki Deneyim DKE Mühendislik& Danışmanlık 2016-…….. (halen) Yayınlar

5.1 Erbeyoğlu E. ve diğ., 2017. Bahçe-Nurdağ (Fevzipaşa) Varyantı Tünel

Geçişi Yapısal Tasarımı İncelemesiErişim Tarihi:31.12.2017

http://dergipark.gov.tr/humder/issue/33936/427965