Ayrışmış kayada zemin çivili duvar performansının incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ANIL YENİ
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Murat Ergenokon Selçuk
Eş Danışman: Ömer Ündül
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Zemin çivileri, zeminler veya ayrışmış kaya ortamlarında bulunan yamaç ve şevlerin geçici veya kalıcı stabilitesini sağlamak amacıyla belirli eğimlerde zemine yerleştirilen rijit donatı elemanlarıdır. Yatay veya yataya belirli bir açı yapan delgilerin tamamlanması ile kuyuya yerleştirilen rijit donatı elemanı; enjeksiyon sıvısı ile doldurularak, enjeksiyonlu çivi ile zemin arasında bir aderans gerilmesi oluşturur. Bu gerilmeyle, zemin-enjeksiyon etkileşim yüzeyi boyunca zemine doğru yük transferi meydana gelir. Sakarya-Taşkısığı mevkiine yapılacak olan bir sanayi tesisinin parsel sınırındaki yamacın daha dik konumda kazılarak arazi alanının arttırılması planlanmıştır. Bu planlama kapsamında daha önce yapılan çalışmalarla oluşturulacak şevin kendini tutamama durumundan dolayı ayrışmış kayalara uygun düşük maliyetli zemin çivili duvar destek sistemi olarak seçilmiştir. Bu çalışmada, zemin çivisi uygulaması esnasında ve tamamlanması sonrasında seçilen bu destek sisteminin performansı; iki adet inklinometre ve iki adet gerinim (uzama) ölçer sensörlerle donatılmış zemin çivisi çekme deneyleriyle iki farklı kesit üzerinde takip edilmiştir. Kesit 1-1' inklinometre ölçümlerinde yatay yer değiştirme değeri 2.30 mm ve bu kesitteki ileri derecede ve tümüyle ayrışmış kumtaşı biriminde yapılan zemin çivisi çekme deneyinde aderans gerilmesi değeri 190 kPa olarak ölçülmüştür. Kesit 2-2' inklinometre ölçümlerinde yatay yer değiştirme değeri 3.90 mm ve bu kesitteki orta derecede ayrışmış kumtaşı biriminde yapılan zemin çivisi çekme deneyinde aderans gerilmesi değeri 440 kPa olarak ölçülmüştür. Her iki zemin çivisi çekme deneyinde gerinim ölçer sensörlerle, tasarımda belirlenen çekme yükü etkisi altında çivi üzerine etkiyen gerilme dağılımı incelenmiştir. Buna göre, tasarım yükü altında çivi üzerine etkiyen gerilmelerin; tasarım aşaması tahmini aksine, kaplamaya daha yakın bölgede sönümlenmeye başladığı belirlenmiştir. Mohr-Coulomb bünye modeli kullanılarak yapılan sonlu eleman analizleri sonuçlarına göre Kesit 1-1' konumunda yatay deplasman değeri 2.22 cm olarak belirlenmişken; Kesit 2-2' konumunda yatay deplasman değeri 1.53 cm olarak belirlenmiştir. Orta derecede ayrışmış kumtaşı biriminde aderans gerilmesi değeri 200 kPa; ileri derecede ayrışmış kumtaşı biriminde aderans gerilmesi değeri 75 kPa olarak literatürden yararlanılarak seçilmiştir. Projeye esas tasarımda, olması gerekenden yüksek parametreler seçildiği; arazi ölçüm verileri ve yapılan sayısal analizler ile ortaya koyulmuştur. Bu kapsamda Mohr-Coulomb bünye modeli yerine kaya kütlelerinde daha yaygın olarak kullanılan Hoek-Brown bünye modeli kullanılarak hassaslık ve parametre analizleri yapılmıştır. Jeolojik Dayanım İndisi (GSI), güvenlik katsayısı (GS) ve yatay deplasman (ux) değerinin belirlenmesi açısından en önemli parametrelerden birisidir. GSI değerinin yeniden değerlendirilmesi yapılmış ve tasarım aşamasında belirlenenden daha farklı GSI değeri kullanılmıştır. Belirlenen yeni GSI değerinin arazi performansından elde edilen gözlem sonuçları ile uyumlu olması için hem karot sandık fotoğrafları hem de parametrik analizler göz önüne alınarak sahada elde edilen GSI değerlerine yaklaşılmaya çalışmıştır. Duvar performansının beklenenden daha yüksek olması nedeniyle yapısal elemanların geometrik parametrik analizi yapılmış; şev eğimi, çivi boyu, çivi aralığı ve çivi eğimi tasarım parametrelerinin güvenlik katsayısına ve yatay yer değiştirmeye etkisi incelenmiştir. 1-1' kesitinde; 65o şev eğimi, 6.00 m çivi boyu, 1.60 m çivi aralığı ve 15o çivi eğiminde tasarımda beklenen güvenlik katsayısı değeri 1.72 olarak hesaplanmışken; yapılan geri analizler sonrasında belirlenen yeni GSI değeriyle güvenlik katsayısı değeri 2.87 olarak belirlenmiştir. 2-2' kesitinde 85o şev eğimi, 4.00 m – 6.00 m çivi boyu, 1.40 m çivi aralığı ve 15o çivi eğiminde tasarımda beklenen güvenlik katsayısı değeri 1.70 olarak hesaplanmışken; yapılan geri analizler sonrasında belirlenen yeni GSI değeriyle güvenlik katsayısı değeri 2.43 olarak belirlenmiştir. Geometrik parametre analizlerinde, tüm varyasyonlarda yüksek güvenlik katsayısı değeri belirlenmiştir. Bu bağlamda, tasarımın optimum performansı için destek sistemindeki çivi boylarının 4.00 m, çivi aralıklarının 1.60 m ve çivi eğimlerinin 20o olması önerilmiştir. Şev eğiminin ise güvenlik katsayısına etkisi tahmin edilenden daha düşük olduğu belirlenmiştir. Sonuç olarak, çivi boylarının kısaltılmasıyla benzer güvenlik katsayısında daha ekonomik bir tasarımın elde edilebileceği ortaya konulmuştur.