ZEMİN BİTİRME DENEYLERİ

7/29/2019 ZEMN BTRME DENEYLER

1/301

UKUROVA NVERSTESFEN BLMLER ENSTTS

DOKTORA TEZ

Erdal UNCUOLU

KOHEZYONSUZ ZEMNLERDEK KAZIKLARIN YATAY YK VEMOMENT ETKS ALTINDAK DAVRANILARININ ANALZ

NAAT MHENDSL ANABLM DALI

ADANA, 2009


2/301



Erdal UNCUOLU

DOKTORA TEZ


Bu tez / / 2009 Tarihinde Aadaki Jri yeleri TarafndanOybirlii/Oyokluu le Kabul Edilmitir.

mza:..................................... mza:.................................... mza:..............................

Prof. Dr. Mustafa LAMAN Prof. Dr. M. Arslan TEKNSOY Prof. Dr. Hasan ETN

DANIMAN YE YE

mza:.................................... mza:....................................

Yrd. Do. Dr. H. Bekir KARA Yrd. Do. Dr. A. Azim YILDIZ

YE YE

Bu tez Enstitmz naat Mhendislii Anabilim Dalnda hazrlanmtr.

Kod No:

Prof. Dr. lhamiYENGLEnstit Mdrmza ve Mhr

Bu alma ukurova niversitesi Bilimsel Aratrma Projeleri Birimi TarafndanDesteklenmitir.Proje No:MMF2006D2

Not: Bu tezde kullanlan zgn ve baka kaynaktan yaplan bildirilerin, izelge, ekil ve fotoraflarn

kaynak gsterilmeden kullanm, 5846 sayl Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hkmlere tabidir.


3/301

Sevgili eim Evrim, biricik kzmIlgn ve aileme


4/301

I

Z

DOKTORA TEZ


Erdal UNCUOLU



Danman : Prof. Dr. Mustafa LAMANYl : 2009 Sayfa: 277

Jri : Prof. Dr. Mustafa LAMANProf. Dr. M. Arslan TEKNSOYProf. Dr. Hasan ETNYrd. Do. Dr. H. Bekir KARAYrd. Do. Dr. A. Azim YILDIZ

Bu almada; kum zemin ierisinde yer alan rijit ksa kazklarn zemin

yzeyi zerinden belli bir ykseklikte uygulanan bir yanal yk etkisindekidavranlar aratrlmtr. almalar kapsamnda; ok sayda kk leklilaboratuar model deneyi gerekletirilmi, problem boyutlu non-lineer sonluelemanlar yntemi ile modellenerek analiz edilmi ve mevcut analitik yaklamlarkullanlarak yanal yk tama kapasitesi deerleri hesaplanmtr. Yaplan modeldeney almalar ile ykleme hz, kazk geometrisi ve zemin koullarnn yanal ykve moment tama kapasitesi zerindeki etkileri incelenmitir. Deneysel almalarsrasnda aratrma olanann bulunmad dilatasyon as, zemin-kazk ara yzeydavran ve zemin elastisite modl deiiminin davran zerindeki etkileri yaplan

parametrik almalar ile saysal olarak aratrlmtr. Mevcut analitik yaklamlarile problem zlm ve her bir yntemden elde edilen yanal yk tama kapasitesi

deerleri karlatrlmtr. Deneysel almalar, saysal analizler ve analitikyntemlerden elde edilen sonular, relatif sklk derecesinin, dilatasyon asnn,zemin elastisite modlnn ve zemin-kazk ara yzey davrannn yanal yk tamakapasitesini nemli derecede etkilediini gstermektedir. Bununla birlikte; yklemehznn, yanal yk ve moment tama kapasitesi zerinde nemli bir etkiye sahipolmad belirlenmitir. Mevcut analitik yntemler kullanlarak hesaplanan yanal yktama kapasitesi deerleri arasnda nemli miktarda farkllklar olduu grlmtr.

Anahtar kelimeler: yanal yk, ksa kazk, moment tama kapasitesi, sonluelemanlar yntemi, Plaxis 3D Foundation.


5/301

II

ABSTRACT

Ph.D. THESIS

THE BEHAVIOUR OF THE PILES

SUBJECTED TO LATERAL LOAD AND OVERTURNING MOMENT

FOUNDED IN COHESIONLESS SOILS

Erdal UNCUOLU

DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING

INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES

UNIVERSITY OF CUKUROVA

Supervisor : Prof. Dr. Mustafa LAMAN

Year : 2009 Pages: 277

Jury : Prof. Dr. Mustafa LAMAN

Prof. Dr. M. Arslan TEKNSOYProf. Dr. Hasan ETNAssist. Prof. Dr. H. Bekir KARA

Assist. Prof. Dr. A. Azim YILDIZ

In this study, the behaviour of short rigid piles founded in sand subjected to a

lateral load applied at a certain height above sand surface has been investigated. Thestudy comprises an extensive series of small scale laboratory model tests, three

dimensional non-lineer finite element analyses and calculations made by existing

design formulae. In the experimental studies; the effects of loading rate, pile

geometry and soil conditions on the lateral load and moment carrying capacity have

been explored. The parameters of which effects can not been investigated with the

experimental studies such as dilatation angle, interface behaviour and elasticity

modulus have been evaluated performing numerical analyses. The problem of

laterally loaded pile has been solved with the existing analytical approaches. The

lateral load capacities obtained from these calculations have been compared. The

results obtained from experimental studies, numerical analyses and analytical

approaches indicate that relative density, dilatation angle, elasticity modulus andinterface behaviour have major importance on the lateral load capacity. However, the

loading rate has a negligible effect on the lateral load and moment carrying capacity.

The lateral load capacity values obtained from different analytical approaches are

significantly different from each other.

Key words: lateral load, short pile, moment carrying capacity, finite element

method, Plaxis 3D Foundation.


6/301

III

TEEKKR

Doktora almalarm sresince almalarma yn veren, bilgi ve tecrbesini

paylaan, deerli katklarn ve zamann esirgemeyen, gnlk yaantsnda gler

yzn eksik etmeyen deerli hocam Prof. Dr. Mustafa LAMANa sonsuz

teekkrlerimi sunarm.

Deerli katklarndan dolay Sayn Prof. Dr. M. Arslan TEKNSOY, Sayn

Yrd. Do. Dr. H. Bekir KARA, Sayn Yrd. Do. Dr. A. Azim YILDIZ, Sayn Do.

Dr. Cafer KAYADELEN, Sayn Prof. Dr. Hasan ETN ve blm hocalarmateekkr ederim.

Desteklerinden dolay bata Dr. M. Salih KESKN olmak zere Murat

RNEK, Veysel GM, Ahmet DEMR, Burhan NAL, Dr. Murat OBANER,

Seluk BLDK, Baki BARIAIK, G. Mge NALKA ve Gizem MISIRa

teekkr ederim.

Deneysel almalarm srasndaki yardmlarndan dolay, ukurova

niversitesi Mhendislik-Mimarlk Fakltesi Dekanlk personeli Ahmet

DURSUNa, ukurova niversitesi Mhendislik-Mimarlk Fakltesi Atlye

teknisyenlerine, naat Mhendislii Blm Laboratuar teknisyeni mer

KTKe, bitirme rencilerinden bata Gkhan YALIN ve Tolga YARDIMCI

olmak zere Haluk LAMAN ve M. Ferhat YTe ve blm personeli Sleyman

EVLEKSZe teekkr ederim.

Tez almam maddi olarak destekleyen ukurova niversitesi Aratrma

Projeleri Birimine teekkr ederim.

Bana sonsuz destek olan, skntlarm paylaan, g ve moral veren sevgili

eim Evrim UNCUOLUna ve dnya tatls biricik kzm Ilgn UNCUOLUna

teekkr ederim.

Hayatmn her aamasnda bana destek olan bata annem Fatma

UNCUOLU olmak zere tm aileme teekkr ederim.


7/301

IV

NDEKLER SAYFA NO

Z ................................................................................................................................. I

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

TEEKKR............................................................................................................... III

NDEKLER.......................................................................................................... IV

ZELGELER DZN ........................................................................................... VIII

EKLLER DZN.................................................................................................... XI

SMGELER VE KISALTMALAR......................................................................... XIX

1. GR ....................................................................................................................... 1

2. NCEK ALIMALAR........................................................................................ 9

2.1. Analitik Yaklamlar......................................................................................... 9

2.1.1. Brinch-Hansen (1961) .............................................................................. 13

2.1.2. Broms (1964) ........................................................................................... 15

2.1.3. Meyerhof ve Ark. (1981) ......................................................................... 18

2.1.4. Prasad and Chari (1999) ........................................................................... 21

2.1.5. Zhang ve ark. (2005) ................................................................................ 24

2.2. Deneysel almalar........................................................................................ 30

2.2.1. Arazi Deneyleri ........................................................................................ 31

2.2.2. Model Deney almalar ........................................................................ 36

2.2.2.1. Klasik Model Deney (1g) almalar .............................................. 36

2.2.2.2. Centrifuge Model Deney (Ng) almalar....................................... 48

2.3. Saysal Analiz almalar .............................................................................. 57

3. DENEYSEL ALIMALAR................................................................................ 723.1. Deney Dzenei .............................................................................................. 72

3.1.1. Deney Kasas............................................................................................ 72

3.1.2. Model Kazklar......................................................................................... 74

3.1.3. Ykleme Dzenei................................................................................... 75

3.1.4. Yk Hcresi ............................................................................................. 76

3.1.5. Deplasman Transduserleri ........................................................................ 78

3.1.6. Veri Kaydetme nitesi (ADU) ................................................................ 78


8/301

V

3.1.7. Titreim Cihaz......................................................................................... 80

3.1.8. Model Kazk Sabitleme Aparat ............................................................... 81

3.1.9. ev Oluturma Dzenei.......................................................................... 82

3.2. Kum Zemin ..................................................................................................... 84

3.2.1. Endeks Deneyler ...................................................................................... 84

3.2.1.1. Elek Analizi ....................................................................................... 84

3.2.1.2. Piknometre Deneyi ............................................................................ 86

3.2.1.3. Rlatif Sklk Deneyleri ................................................................... 86

3.2.2. Kayma Mukavemeti Deneyleri ................................................................ 88

3.2.2.1. Kesme Kutusu Deneyleri .................................................................. 89

3.2.2.2. Eksenli Basn Deneyleri ............................................................ 90

3.3. Deney Yntemi ............................................................................................... 92

3.3.1. lm Aletleri ve Ykleme Dzeneinin Kalibrasyonu ......................... 92

3.3.2. Deneylerin Yapl ................................................................................ 100

4. DENEY SONULARI ........................................................................................ 104

4.1. Ykleme Hz ................................................................................................ 109

4.2. Kazk Geometrisi .......................................................................................... 115

4.2.1. Kazk Gml Uzunluu ....................................................................... 116

4.2.2. Kazk ap.............................................................................................. 121

4.3. Kazk En Kesit ekli ..................................................................................... 127

4.4. Tabakal Kum Zemin Durumu ...................................................................... 134

4.5. evli Zemin Yzeyi Durumu ........................................................................ 139

4.6. Kazn mal Edildii Malzeme .................................................................... 145

5. SONLU ELEMANLAR YNTEM ................................................................... 153

5.1. Sonlu Elemanlar Ynteminin Tantm ......................................................... 155

5.2. Zemin Davrannn Modellenmesi ............................................................... 161

5.2.1. Mohr-Coulomb (MC) Malzeme Modeli ................................................ 164

5.2.2. Model Parametrelerinin Gerek Zemin Davran ile likilendirilmesi 165

5.2.3. Mohr-Coulomb (MC) Malzeme Modeli Parametreleri .......................... 166

5.2.3.1. Elastisite Modl (E) ...................................................................... 166

5.2.3.2. Poisson Oran () ............................................................................ 168


9/301

VI

5.2.3.3. Kohezyon (c) ................................................................................... 168

5.2.3.4. sel Srtnme As () ................................................................. 169

5.2.3.5. Dilatasyon As () ........................................................................ 169

5.3. Kazk Davrannn Modellenmesi ve Lineer Elastik (LE) Malzeme Modeli

.................................................................................................................... 169

5.4. Ara Yzey Davran..................................................................................... 170

5.5. Plaxis 3D Foundation Program .................................................................... 172

5.5.1. alma Dzlemlerinin Oluturulmas ................................................... 172

5.5.2. Kazk Elemann Oluturulmas .............................................................. 173

5.5.3. Ykn Uygulanmas .............................................................................. 174

5.5.4. Zemin Profilinin Elde Edilmesi ............................................................. 175

5.5.5. Malzeme zelliklerinin Tanmlanmas.................................................. 176

5.5.6. Snr Koullar ........................................................................................ 176

5.5.7. Sonlu Elemanlar Ann Oluturulmas ................................................. 177

5.5.8. Balang Gerilme Durumunun Tanmlanmas...................................... 179

5.5.9. Saysal Analiz......................................................................................... 180

6. SONLU ELEMANLAR ANALZ...................................................................... 182

6.1. Mesh Analizi ................................................................................................. 183

6.2. Parametrik alma ....................................................................................... 189

6.2.1. Elastisite Modlnn Etkisi ................................................................... 190

6.2.2. Dilatasyon Asnn Etkisi...................................................................... 194

6.2.3. Ara Yzey Elemannn Etkisi................................................................. 198

6.3. Saysal Analizler........................................................................................... 202

6.3.1. Kazk Gml Uzunluu ....................................................................... 203

6.3.2. Kazk ap.............................................................................................. 208

6.3.3. Kesit Geometrisi..................................................................................... 212

6.3.4. Tabakal Zemin Durumu ........................................................................ 217

6.3.5. Kazk Malzemesi.................................................................................... 222

6.3.6. evli Durum ........................................................................................... 229

7. SONULARIN KARILATIRILMASI ........................................................... 235

7.1. Kazk Gml Uzunluu .............................................................................. 235


10/301

VII

7.2. Kazk ap..................................................................................................... 241

7.3. Kazk En Kesit ekli ..................................................................................... 247

7.4. Kazk Malzemesi........................................................................................... 253

7.5. Tabakal Zemin Durumu ............................................................................... 255

7.6. evli Durum .................................................................................................. 258

7.7. Sonularn Karlatrlmasna likin Genel Deerlendirmeler ................... 260

8. SONU ve NERLER....................................................................................... 263

KAYNAKLAR ........................................................................................................ 271

ZGEM ............................................................................................................. 277


11/301

VIII

ZELGELER DZN SAYFA NO

izelge 2.2 Kulhawy ve ark. (1983) ve Kulhawy (1991) Tarafndan nerilmi Olan

K Katsays Deerleri (Zhang ve ark., 2005) ......................................... 27

izelge 2.3 Kulhawy ve ark. (1983) ve Kulhawy (1991) Tarafndan nerilmi Olan

Katsays Deerleri (Zhang ve ark., 2005) ............................................. 28

izelge 2.8 Analitik Yaklamlar ile Sonlu Elemanlar Ynteminin Karlatrmas. 71

izelge 3.1 Deneysel almalarda Kullanlan Kazk ve ekme Kolu zellikleri ... 74

izelge 3.2 Yk Hcresi zellikleri (www.esit.com.tr) ............................................ 77

izelge 3.3 Elek Analizi Sonular ............................................................................ 85

izelge 3.4 Kuru Birim Hacim Arlk Deneyi Sonular ......................................... 88

izelge 3.5 Yk Hcresi Kalibrasyon Deerleri........................................................ 92

izelge 3.6 1 Nolu Deplasman Transduseri Kalibrasyon Deerleri......................... 93

izelge 3.7 2 Nolu Deplasman Transduseri Kalibrasyon Deerleri......................... 94

izelge 4.2 Gevek Kum Zeminde Farkl Yanal Ykleme Hzlar iin Saysal Deney

Sonular .............................................................................................. 113

izelge 4.3 Sk Kum Zeminde Farkl Yanal Ykleme Hzlar iinSaysal DeneySonular .............................................................................................. 114

izelge 4.4 Farkl L/D Oranlar iin Gevek Kum Zeminde Elde Edilen Deney

Sonular (L, Deiken) ....................................................................... 119

izelge 4.5 Farkl L/D Oranlar iin Sk Kum Zeminde Elde Edilen Deney Sonular

(L, Deiken)........................................................................................ 120

izelge 4.6 Farkl L/D Oranlar iin Gevek Kum Zeminde Elde Edilen Deney

Sonular (D, Deiken)....................................................................... 124izelge 4.7 Farkl L/D Oranlar iin Sk Kum Zeminde Elde Edilen Deney Sonular

(D, Deiken) ....................................................................................... 125

izelge 4.8 Farkl En kesit ekilleri iin Gevek Kum Zeminde Elde Edilen Deney

Sonular .............................................................................................. 132

izelge 4.9 Farkl En kesit ekilleri iin Sk Kum Zeminde Elde Edilen Deney

Sonular .............................................................................................. 132

izelge 4.10 Tabakal Kum Zeminde Elde Edilen Deney Sonular ....................... 138


12/301

IX

izelge 4.11 evli Kum Zeminde Elde Edilen Deney Sonular............................. 144

izelge 4.12 Deneylerde Kullanlan Kazk Malzemelere Ait zellikler................. 147

izelge 4.13 Farkl Kazk Malzemeleri iin Gevek Kum Zeminde Elde Edilen

Deney Sonular ................................................................................... 150

izelge 4.14 Farkl Kazk Malzemeleri iin Sk Kum Zeminde Elde Edilen Deney

Sonular .............................................................................................. 150

izelge 6.1 Kum Zemine Ait Malzeme zellikleri ................................................. 183

izelge 6.2 Kazk Malzemelerine Ait Malzeme zellikleri .................................... 183

izelge 6.3 Mesh Analizleri Srasnda Kullanlan Malzeme zellikleri ................. 184

izelge 6.5 Gevek Kum Zeminde Elastisite Modl Etkisi................................... 191

izelge 6.6 Sk Kum Zeminde Elastisite Modl Etkisi ........................................ 192

izelge 6.7 Gevek Kum Zeminde Dilatasyon Asnn Etkisi ............................... 196

izelge 6.8 Sk Kum Zeminde Dilatasyon Asnn Etkisi..................................... 196

izelge 6.9 Gevek Kum Zeminde Ara Yzey Elemann Etkisi ............................. 199

izelge 6.10 Sk Kum Zeminde Ara Yzey Elemann Etkisi................................. 200

izelge 6.11 Kum Zemin iin Tanmlanan Parametreler......................................... 203

izelge 6.12 Gevek Kum Zeminde Kazk Gml Uzunluunun Yanal Yk Tama

Kapasitesine Etkisi (Plaxis 3D Foundation) ........................................ 204

izelge 6. 13 Sk Kum Zeminde Kazk Gml Uzunluunun Yanal Yk Tama


izelge 6.14 Gevek Kum Zeminde Kazk apnn Yanal Yk Tama Kapasitesine

Etkisi (Plaxis 3D Foundation) .............................................................. 209

izelge 6.15 Sk Kum Zeminde Kazk apnn Yanal Yk Tama Kapasitesine

Etkisi (Plaxis 3D Foundation) .............................................................. 209

izelge 6.16 Gevek Kum Zeminde Kesit Geometrisinin Yanal Yk Tama


izelge 6.17 Sk Kum Zeminde Kesit Geometrisinin Yanal Yk Tama


izelge 6.18 Farkl Yanal Yk Deerleri ve Farkl Ykleme Admlarnn Etkisi

(Plaxis 3D Foundation) ........................................................................ 218


13/301

X

izelge 6.19 Tabakal Kum Zemin Durumunda Yanal Yk Tama Kapasitesi

Deerleri (Plaxis 3D Foundation) ........................................................ 221

izelge 6.20 Gevek Kum Zeminde Kazk Malzemesinin Yanal Yk Tama


izelge 6. 21 Sk Kum Zeminde Kazk Malzemesinin Yanal Yk Tama


izelge 7.1 Gevek Kum Zeminde Farkl Kazk Gml Uzunluklar iin Sonularn

Karlatrlmas ................................................................................... 236

izelge 7.2 Sk Kum Zeminde Farkl Kazk Gml Uzunluklar iin Sonularn

Karlatrlmas ................................................................................... 237

izelge 7.3 Gevek ve Sk Kum Zeminde Dnme Noktas (Pivot Nokta)

Derinliklerinin Karlatrlmas........................................................... 240

izelge 7.4 Gevek Kum Zeminde Farkl Kazk aplar iin Sonularn

Karlatrlmas ................................................................................... 242

izelge 7.5 Sk Kum Zeminde Farkl Kazk aplar iin Sonularn Karlatrlmas

.............................................................................................................. 244

izelge 7.6 Gevek ve Sk Kum Zeminde Dnme Noktas (Pivot Nokta)

Derinliklerinin Karlatrlmas........................................................... 246

izelge 7.9 Gevek Kum Zeminde Farkl Kazk Malzemeleri iin Sonularn

Karlatrlmas ................................................................................... 253

izelge 7.10 Sk Kum Zeminde Farkl Kazk Malzemeleri iin Sonularn

Karlatrlmas ................................................................................... 254

izelge 7.11 Tabakal Kum Zeminde Farkl H/L Oranlar iin Sonularn

Karlatrlmas ................................................................................... 255


14/301

XI

EKLLER DZN SAYFA NO

ekil 1.1. Rijit Ksa Kazk Temellerin Kullanld YapTiplerine rnekler............. 2

ekil 2.1. Brinch-Hansen Yanal Zemin Basnc Dalm (Laman, 1995) ................ 13

ekil 2.2. Brinch-Hansen Katsaylar Kq ve Kcnin Deerleri (Brinch Hansen, 1961)

.................................................................................................................... 15

ekil 2.3. Serbest Bal Rijit Ksa Kazk-telenme-Zemin Reaksiyonu ve Eilme

Momenti Dalmlar (Broms,1964-Gunanaratne, 2006) .......................... 16

ekil 2.4. Tabakal Zeminde Gme Annda Rijit Duvara Etkiyen Net Toprak

Basncnn Dalm (Meyerhof ve ark., 1981) .......................................... 18

ekil 2.5. Kum Zemindeki Yanal Ykl Rijit Bir Kazk iin ekil Faktrleri

(Meyerhof ve ark., 1981) ........................................................................... 21

ekil 2.6. nerilen Zemin Basn Dalm (Prasad ve Chari, 1999) ........................ 23

ekil 2.7. Yanal Yke Maruz Kaza Etkiyen Normal ve Kayma Gerilmelerinin

Dalm (Zhang ve ark., 2005).................................................................. 25

ekil 3.1. Deney Dzenei......................................................................................... 73

ekil 3.2. (a) Model elik Kazk (b) ekme Kolu, elik Halat ve Bilyal Kanca .... 75

ekil 3.3. Yk Hcresi (www.esit.com.tr) ................................................................. 77

ekil 3.4. Deplasman Transduseri.............................................................................. 78

ekil 3.5. ADU Cihaz ve DIALOG Program .......................................................... 79

ekil 3.6. Titreim Cihaz .......................................................................................... 80

ekil 3.7. Kazk Temel Sabitleme Aparat ................................................................. 81

ekil 3.8. Model Kazn Zeminde Dik Konumda Tutulmas ................................... 82

ekil 3.9. ev Oluturma Dzenei (Keskin, 2009) .................................................. 83

ekil 3.10. Deney Kumunun Kurutulmas ................................................................. 85

ekil 3.11. Model Kum Zeminin Dane ap Dalm Erisi .................................... 86

ekil 3.12. Gevek Kum Zeminin Kuru Birim Hacim Arlnn Belirlenmesi ...... 87

ekil 3.13. Sk Kum Zeminin Kuru Birim Hacim Arlnn Belirlenmesi ............ 88

ekil 3.14. Gevek Kum Zeminde Kesme Kutusu Deney Sonucu ............................ 89

ekil 3.15. Sk Kum Zeminde Kesme Kutusu Deney Sonucu .................................. 90

ekil 3.16. Gevek Kum Zeminde CD- Eksenli Basn Deneyi Sonular ........... 91


15/301

XII

ekil 3.17. Sk Kum Zeminde CD- Eksenli Basn Deneyi Sonular................. 91

ekil 3.18. Yk Hcresi Kalibrasyon Erisi .............................................................. 93

ekil 3.19. 1 Nolu Deplasman Transduseri Kalibrasyon Erisi ............................... 94

ekil 3.20. 2 Nolu Deplasman Transduseri Kalibrasyon Erisi ............................... 95

ekil 3.21. Deneyin Hazrlanmas............................................................................ 102

ekil 4.1. Yanal Yke Maruz Rijit Ksa Kazn Davran (Broms, 1964) ............ 104

ekil 4.2. Gevek Kum Zemindeki Rijit Ksa Kazklar iin Yanal Yk-Yanal

telenme likileri ................................................................................... 106

ekil 4.3. Sk Kum Zemindeki Rijit Ksa Kazklar iin Yanal Yk-Yanal telenme

likileri.................................................................................................... 106

ekil 4.4. Model Deney Sistemi Geometrisi............................................................ 109

ekil 4.5. Gevek Kum Zeminde Farkl Yanal Ykleme Hzlar iin Kazk Ba

Yanal Yk-Yanal telenme likisi ........................................................ 111

ekil 4.6. Sk Kum Zeminde Farkl Yanal Ykleme Hzlar iin Kazk Ba Yanal

Yk-Yanal telenme likisi ................................................................... 112

ekil 4.7. Gevek Kum Zeminde Farkl Yanal Ykleme Hzlar iin Kazk Ba

Dnme As-Moment Tama Kapasitesi likisi................................... 112

ekil 4.8. Sk Kum Zeminde Farkl Yanal Ykleme Hzlar iin Kazk Ba Dnme

As-Moment Tama Kapasitesi likisi ............................................... 113

ekil 4.9. Gevek ve Sk Kum Zeminde Yanal Ykleme Hz-Yanal Yk likisi 115

ekil 4.10. Gevek Kum Zeminde Farkl L/D Oranlar iin Yanal Yk-Yanal

telenme likisi (L, Deiken)............................................................... 117

ekil 4.11. Sk Kum Zeminde Farkl L/D Oranlar iin Yanal Yk-Yanal telenme

likisi (L, Deiken) ............................................................................... 117

ekil 4.12. Gevek Kum Zeminde Farkl L/D Oranlar iin Dnme As-Moment

Tama Kapasitesi likisi (L, Deiken)................................................. 118

ekil 4.13. Sk Kum Zeminde Farkl L/D Oranlar iin Dnme As-Moment

Tama Kapasitesi likisi (L, Deiken)................................................. 118

ekil 4.14. Kazk Bandaki 2 lik Dnme As iin L/D-Yanal Yk ilikileri .... 121

ekil 4.15. Gevek Kum Zeminde Farkl L/D Oranlar iin Yanal Yk-Yanal

telenme likisi (D, Deiken) .............................................................. 122


16/301

XIII

ekil 4.16. Sk Kum Zeminde Farkl L/D Oranlar iin Yanal Yk-Yanal telenme

likisi (D, Deiken)............................................................................... 122

ekil 4.17. Gevek Kum Zeminde Farkl L/D Oranlar iin Dnme As-Moment

Tama Kapasitesi likisi (D, Deiken) ............................................... 123

ekil 4.18. Sk Kum Zeminde Farkl L/D Oranlar iin Dnme As-Moment

Tama Kapasitesi likisi (D, Deiken) ................................................ 123

ekil 4.19. Kazk Bandaki 2lik Dnme As iin L/D-Yanal Yk likileri ..... 126

ekil 4.20. Kazk Bandaki 2lik Dnme As iin L ve D ye Bal L/D-Yanal

Yk likileri............................................................................................ 126

ekil 4.21. Gevek Kum Zeminde Farkl En kesit ekilleri iin YanalYk-Yanal

telenme likisi...................................................................................... 129

ekil 4.22. Sk Kum Zeminde Farkl En kesit ekilleri iin Yanal Yk-Yanal

telenme likisi...................................................................................... 129

ekil 4.23. Gevek Kum Zeminde Farkl En kesit ekilleri iin Dnme As-

Moment Tama Kapasitesi likisi ......................................................... 130

ekil 4.24. Sk Kum Zeminde Farkl En kesit ekilleri iin Dnme As-Moment

Tama Kapasitesi likisi ........................................................................ 130

ekil 4.25. Gevek ve Sk Kum Zeminde Farkl En kesit ekilleri iin 2lik Dnme

Asnda Yanal Yk Tama Kapasitelerinin Karlatrlmas ............... 133

ekil 4.26. Tabakal Kum Zemin Durumunun Modellenmesi................................. 135

ekil 4.27. Tabakal Kum Zeminde Yanal Yk-Yanal telenme likisi ............... 136

ekil 4.28. Tabakal Kum Zeminde Dnme As-Moment Tama Kapasitesi likisi

................................................................................................................. 137

ekil 4.29. Tabakal Kum Zeminde H/L-Yanal Yk............................................... 139

ekil 4.30. evli Zemin Yzeyi Durumunda Model Deney Geometrisi.................. 141

ekil 4.31. evli Kum Zeminde Yanal Yk-Yanal telenme likisi ..................... 142

ekil 4.32. evli Kum Zeminde Dnme As-Moment Tama Kapasitesi likisi 143

ekil 4.33. evli Kum Zeminde ev Tepesine Uzaklk-YYTKO likisi................ 145

ekil 4.34. Gevek Kum Zeminde Farkl Kazk Malzemeleri iin Yanal Yk-Yanal

telenme likisi...................................................................................... 148


17/301

XIV

ekil 4.35. Sk Kum Zeminde Farkl Kazk Malzemeleri iin Yanal Yk-Yanal

telenme likisi...................................................................................... 148

ekil 4.36. Gevek Kum Zeminde Farkl Kazk Malzemeleri iin Dnme As-

Moment Tama Kapasitesi likisi ......................................................... 149

ekil 4.37. Sk Kum Zeminde Farkl Kazk Malzemeleri iin Dnme As-Moment

Tama Kapasitesi likisi ........................................................................ 149

ekil 4.38. Gevek ve Sk Kum Zeminde Farkl Kazk Malzemeleri iin 2lik

Dnme Asnda Yanal Yk Tama Kapasitelerinin Karlatrlmas .. 152

ekil 5.1. Sonlu Elemanlar Yntemi........................................................................ 154

ekil 5.2. Problem Geometrisinin Sonlu Elemanlara Ayrlmas.............................. 155

ekil 5.3. Sonlu Eleman rnekleri........................................................................... 156

ekil 5.4. Dm Noktas Serbestlik Dereceleri ..................................................... 157

ekil 5.5. Global Matris Eitliklerinin Elde Edilmesi.............................................. 158

ekil 5.6. Snr artlarnn Probleme Uygulanmas ................................................. 159

ekil 5.8. Elasto-Plastik Malzeme iin Gerilme-Deformasyon likisi (Johnson ve

ark., 2006) ................................................................................................ 162

ekil 5.9. Mohr-Coulomb Gme Yzeyi (Johnson ve ark., 2006)......................... 162

ekil 5.10. dealize Edilmi Gerilme-Deformasyon likisi (Johnson ve ark., 2006)

................................................................................................................. 164

ekil 5.11. (Plaxis 3D Foundation V2-Manual)....................................................... 166

ekil 5.12. E0 ve E50Elastisite Modllerinin Tanmlanmas (Plaxis 3D V2-Manual)

................................................................................................................. 167

ekil 5.13. alma Dzlemlerinin Temsili Gsterimi ............................................ 173

ekil 5.14. Tekil Yk Veri Penceresi....................................................................... 174

ekil 5.15. Sondaj Kuyusu Veri Penceresi .............................................................. 175

ekil 5.16. Boyutlu Model Geometrisi............................................................... 177

ekil 5.17. ki ve Boyutlu Mesh Oluumunda Kullanlan Sonlu Eleman Tipleri

................................................................................................................. 178

ekil 6.1. Kazk Bandaki 1 lik Dnme As iin Yanal telenme-Yanal Yk

likileri.................................................................................................... 185


18/301

XV

ekil 6.2. niform Sk Kum Zemin Durumunda Boyutlu Sonlu Elemanlar A

................................................................................................................. 187

ekil 6.3. Tabakal Kum Zemin Durumunda Boyutlu Sonlu Elemanlar A..... 188

ekil 6.4. evli Kum Zemin Durumunda Boyutlu Sonlu Elemanlar A .......... 188

ekil 6.5. Gevek Kum Zeminde Elastisite Modl Etkisi...................................... 192

ekil 6.6. Sk Kum Zeminde Elastisite Modl Etkisi ........................................... 193

ekil 6.7. Ereferans-Yanal Yk Tama Kapasitesi likisi ..................................... 194

ekil 6.8. Gevek Kum Zeminde Dilatasyon Asnn Etkisi .................................. 197

ekil 6.9. Sk Kum Zeminde Dilatasyon Asnn Etkisi........................................ 197

ekil 6.10. ()-Yanal Yk Tama Kapasitesi likisi .......................................... 198

ekil 6.11. Gevek Kum Zeminde AraYzey Elemannn Etkisi ........................... 201

ekil 6.12. Sk Kum Zeminde Ara Yzey Elemannn Etkisi................................. 201

ekil 6.13. Rinter Katsaysnn Kazk-Zemin Etkileimine Etkisi........................... 202

ekil 6.14. Rinter-Yanal Yk Tama Kapasitesi likisi ....................................... 202

ekil 6.15. Gevek Kum Zeminde Kazk Gml Uzunluunun Yanal Yk Tama

Kapasitesine Etkisi (Plaxis 3D Foundation) ............................................ 206

ekil 6.16. Sk Kum Zeminde Kazk Gml Uzunluunun Yanal Yk Tama


ekil 6.17. Gevek Kum Zeminde Farkl Kazk Gml Uzunluklar iin Deneysel

ve Saysal Yanal Yk-Yanal telenme likilerinin Karlatrlmas .... 207

ekil 6.18. Sk Kum Zeminde Farkl Kazk Gml Uzunluklar iin Deneysel ve

Saysal Yanal Yk-Yanal telenme likilerinin Karlatrlmas......... 207

ekil 6.19. Gevek Kum Zeminde Kazk apnn Yanal Yk Tama Kapasitesine

Etkisi (Plaxis 3D Foundation) ................................................................. 210

ekil 6.20. Sk Kum Zeminde Kazk apnn Yanal Yk Tama Kapasitesine Etkisi

(Plaxis 3D Foundation) ............................................................................ 210

ekil 6.21. Gevek Kum Zeminde Farkl Kazk aplar iin Deneysel ve Saysal

Yanal Yk-Yanal telenme likilerinin Karlatrlmas ..................... 211

ekil 6.22. Sk Kum Zeminde Farkl Kazk aplar iin Deneysel ve Saysal Yanal

Yk-Yanal telenme likilerinin Karlatrlmas................................ 212


19/301

XVI

ekil 6.23. Gevek Kum Zeminde Kesit Geometrisinin Yanal Yk Tama


ekil 6.24. Sk Kum Zeminde Kesit Geometrisinin Yanal Yk Tama Kapasitesine


ekil 6.25. Gevek Kum Zeminde Farkl Kesit Geometrileri iin Deneysel ve Saysal


ekil 6.26. Sk Kum Zeminde Farkl Kesit Geometrileri iin Deneysel ve Saysal


ekil 6.27. Tabakal Kum Zemin Durumunda Rinter Katsaysnn Deiimi ......... 220

ekil 6.28. Tabakal Zemin Durumunun Yanal Yk Tama Kapasitesine Etkisi... 221

ekil 6.29. Tabakal Kum Zemin Durumunda H/L=0.25 iin Deneysel ve Saysal


ekil 6.30. Rinter=0.035 iin Gevek Kum Zeminde Elde Edilen Yanal Yk-Yanal

telenme likileri (Plaxis 3D Foundation)............................................. 223

ekil 6.31. Rinter=0.200 iin Sk Kum Zeminde Elde Edilen Yanal Yk-Yanal

telenme likileri (Plaxis 3D Foundation)............................................. 224

ekil 6.32. Farkl ekme Kolu Malzemesi Durumunda Gevek Kum Zeminde Elde

Edilen Yanal Yk-Yanal telenme likileri .......................................... 224

ekil 6.33. Sk Kum Zeminde Yanal Yke Maruz Model Derlin Kazk................ 225

ekil 6.34. Gevek Kum Zeminde Alminyum Model Kazk iin Deneysel ve Saysal


ekil 6.35. Sk Kum Zeminde Alminyum Model Kazk iin Deneysel ve Saysal


ekil 6.36. Gevek Kum Zeminde Kazk Malzemesinin Yanal Yk TamaKapasitesine Etkisi (Plaxis 3D Foundatin) .............................................. 228

ekil 6.37. Sk Kum Zeminde Kazk Malzemesinin Yanal Yk Tama Kapasitesine


ekil 6.38. Kendi Arl Etkisinde Stabil Olmayan evlendirilmi Kum Zemin . 231

ekil 6.39.evli Durumda ev Tepesine En Yakn ve En Uzak Konumda Elde

Edilen Yanal Yk-Yanal telenme likileri .......................................... 231


20/301

XVII

ekil 6.40. evli ve evsiz Durumda Elde Edilen Kazk Ba Yanal Yk-Yanal

telenme likilerinin Karlatrlmas................................................... 233

ekil 6.41. evli Kum Zeminde ev Tepesine Uzaklk-YYTKO likisi................ 233

ekil 7.1. Gevek Kum Zeminde Farkl Kazk Gml Uzunluklar iin Yanal Yk

Tama Kapasitelerinin Karlatrlmas................................................. 236

ekil 7.2. Sk Kum Zeminde Farkl Kazk Gml Uzunluklar iinYanal Yk

Tama Kapasitelerinin Karlatrlmas................................................. 238

ekil 7.3. Gevek Kum Zeminde L/D=5 iin Deneysel ve Saysal Yanal Yk-Yanal


ekil 7.4. Sk Kum Zeminde L/D=5 iin Deneysel ve Saysal Yanal Yk-Yanal


ekil 7.5. Gevek Kum Zeminde Farkl Kazk aplar iin Yanal Yk Tama

Kapasitelerinin Karlatrlmas ............................................................. 242

ekil 7.6. Sk Kum Zeminde Farkl Kazk aplar iin Yanal Yk Tama


ekil 7.7. Gevek Kum Zeminde L/D=3 iin Deneysel ve Saysal Yanal Yk-Yanal


ekil 7.8. Sk Kum Zeminde L/D=3 iin Deneysel ve Saysal Yanal Yk-Yanal


ekil 7.9. Gevek Kum Zeminde Farkl En Kesit ekilleri iin Yanal Yk Tama


ekil 7.10. Sk Kum Zeminde Farkl En Kesit ekilleri iin Yanal Yk Tama


ekil 7.11. Gevek Kum Zeminde B=50mm Genilikteki Kare Kesitli Kazk iin. 252

ekil 7.12. Sk Kum Zeminde B=50mm Genilikteki Kare Kesitli Kazk iin ...... 252

ekil 7.13. Gevek Kum Zeminde Derlin Model Kazk iin Deneysel ve Saysal


ekil 7.14. Tabakal Kum Zeminde Farkl H/L Oranlar iin Yanal Yk Tama


ekil 7.15. Tabakal Kum Zeminde H/L=0.50 Oran iin Deneysel ve Saysal Yanal



21/301

XVIII

ekil 7.16. Tabakal Kum Zeminde H/L=0.75 Oran iin Deneysel ve Saysal Yanal


ekil 7.17. evlendirilmi Gevek Kum Zeminde YYTKO-ev Tepesine Uzaklk

likilerinin Karlatrlmas ................................................................... 259


22/301

XIX

SMGELER VE KISALTMALAR

c ; kohezyon

; isel srtnme as

Pz ; z derinliindeki efektif rt basnc

Kqz, Kcz ; Brinch Hansen pasif zemin basn katsaylar

; zemin birim hacim arl

D ; kazk ap

Kp ; Rankine pasif zemin basn katsays

L ; kazk gml uzunluu

e ; yanal yk uygulama noktasnn zemin yzeyinden ykseklii

Qu ; nihai yanal yk

Kb ; kohezyonsuz zemin iin yanal zemin basn katsays

Kc ; kohezyonlu zemin iin yanal zemin basn katsays

Pu ; nihai yanal diren

B ; kazk genilii

; zemin basnc iin ekil faktr

; kayma direnci iin ekil faktr

K0 ; skunetteki toprak basn katsays

; zemin ve kazk arasndaki ara yzey srtnme as

EpIp ; kazk eilme rijitlii

Dd ; dane ap

Cu ; niformluk katsays

Dr ; relatif sklk derecesi

k ; kuru birim hacim arlk

L/D ; narinlik oran

Dk ; deney kasasnn ap

Lk ; deney kasasnn uzunluu

Bk ; deney kasasnn genilii

Hk ; deney kasasnn ykseklii

g ; yerekim ivmesi


23/301

XX

N ; centrifuge ivmesi

RD ; dnme noktas derinlii

R () ; kazk bandaki dnme as

Ue ; e yksekliindeki yanal telenme

t ; deney sresi

P ; yatay yk tama kapasitesi

M ; moment tama kapasitesi

U0.10D ; kazk apnn %10u deerindeki yanal telenme

H/L ; tabakalanma oran

; ev as

x ; kazn ev tepesine yatay mesafesi

E ; elastisite modl

I ; atalet momenti

u ; telenme hareketi

; dnme hareketi

{u} ; dm noktas deplasman vektr

{u}e ; eleman deplasman vektr

[k]e ; eleman rijitlik matrisi

{f}e ; eleman yk vektr

[K] ; sistem rijitlik matrisi

{F} ; sistem yk vektr

{U} ; deplasman vektr

1 ; byk asal gerilme

2 ; orta asal gerilme

3 ; kk asal gerilme

; poisson oran

; dilatasyon as

E0 ; balang elastisite modl

E50 ; sekant elastisite modl

1 - 3 ; deviatorik gerilme

Eincrement ; birim derinlik bana elastisite modlndeki artm miktar


24/301

XXI

Ereferans ; referans elastisite modl

yref. ; referans derinlik

h ; yatay gerilme

v ; dey gerilme

; kayma mukavemeti

n ; normal gerilme

Rinter ; mukavemet azaltma katsays

v, 0 ; balang dey gerilmesi

h, 0 ; balang yatay gerilmesidry ; zemin kuru birim hacim arl

sat. ; zemin doygun birim hacim arl

ux, y=0 ; kazk bandaki yanal telenme


25/301

1.GR Erdal UNCUOLU

1

1. GR

Yksek gerilim hatt kuleleri, elektrik direkleri, otobanlarda yolun st

ksmnda belirli bir ykseklikte yer alan iaret ve bilgilendirme levhalar ile trafik

klarn tayan kpr veya konsol tipi direkler, otoban ve demiryollarndaki byk

reklam panolarn tayan direkler ve ticari reklam panolarn tayan direkler iin

kullanlan temel sistemleri esas olarak zemin yzeyi zerinden olduka yksekte

etkiyen yanal yklere kar koyacak ekilde tasarlanmaldr (ekil 1.1). Byk

devrilme momentlerine maruz olan bu tip yaplarn temel sistemleri rlatif olarak

kk saylan dey ve yatay kuvvetlere de maruzdur. Yukarda saylan yaplar iin

temel sistemi olarak, genellikle, rijit ksa kazklar kullanlmaktadr.

Ksa kazklar, aplar veya genilikleri byk ancak derinlikleri kk olan

kazklardr. Dairesel veya kare en kesit geometrisine sahip olabilirler. Ksa kazklar,

imal edilecekleri sahada zeminin zelliklerine ve artlarna bal olarak muhafaza

borulu ya da muhafaza borusuz bir kuyunun almas daha sonra da bu kuyunun

ierisine donatnn koyulup kuyu iinin beton ile doldurulmas eklinde imal

edilmektedirler. Rijit ksa kazk temeller (short bored piles), ayak (pier) temeller ile

ayn grevi yerine getirmektedirler.

Yanal yke maruz rijit ksa bir kazn gme mekanizmas flexible uzun bir

kazn gme mekanizmasndan farkldr. Rijit ksa kazk zemin yzeyi zerinden

belirli bir ykseklikte etkiyen yanal bir yke maruz kaldnda kazn etkiyen yanal

yk ve moment etkisi ile gml uzunluu boyunca herhangi bir derinlikte yer alan

bir nokta etrafnda dnerek kendisini evreleyen zemine yasland kabul edilir. Bu

durumda; dnme noktasnn st tarafnda kazk n yznde, dnme noktasnn alttarafnda da kazk arka yznde pasif zemin basnlar oluur. Zemin tarafndan

kaza etkitilen yanal zemin basnlarnn deerinin zeminin nihai yanal direncine ya

da baka bir ifade ile zeminin pasif basn deerine ulamas ile gme meydana

gelir.


26/301

1.GR Erdal UNCUOLU

2

(a) (http://en.wikipedia.org/wiki/File:Acosta_Bridge_southbound_end.jpg)

(b) (http://en.wikipedia.org/wiki/File:A27.jpg)

(c) (www.clickindia.com) (d) https://reader009.{domain}/reader009/html5/0410/5acc

ekil 1.1. Rijit Ksa Kazk Temellerin Kullanld Yap Tiplerine rnekler
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Acosta_Bridge_southbound_end.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Acosta_Bridge_southbound_end.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:A27.jpghttp://www.clickindia.com/http://img218.imageshack.us/i/04in6.jpg/http://img218.imageshack.us/i/04in6.jpg/http://www.clickindia.com/http://en.wikipedia.org/wiki/File:A27.jpghttp://en.wikipedia.org/wiki/File:Acosta_Bridge_southbound_end.jpg


27/301

1.GR Erdal UNCUOLU

3

Yanal yke maruz kazklarn davran boyutlu ve non-lineer bir zemin-

yap etkileimi problemi olup kazk ve zemin arasndaki etkileim tarafndan kontrol

edilmektedir. Bu tip temel sistemlerinin analizi iin kullanlan yntemler eksenel

yke maruz derin temellerin analizinde kullanlan yntemler kadar ileri dzeyde

deildir. Bununla birlikte; yanal ykl kazk probleminde yk-transfer mekanizmas

son derece karmak olup eksenel yke maruz derin temellerin davranlar kadar iyi

anlalamamtr.

Yanal yke maruz rijit ksa kazklarn analizi iin kullanlan mevcut tasarm

yntemlerinin ounluu arazi ya da laboratuar model deneylerinden elde edilen

deneysel bilgilere veya basit saylabilen limit durum yaklamlarna dayanmaktadr.

Arazi deney sonularnn, zellikle, deney yaplan saha ve zemin koullar iin

geerli olmas, model deneylerden elde edilen sonularda lek etkisinin bulunmas

bununla birlikte elde edilen deneysel ilikilerin ounlukla homojen zemin koullar

iin geerli olmas ve zemin parametrelerinin keyfi seilmesi gibi nedenlerden dolay

bahsedilen yntemler ok gvenilir kabul edilmemektedir. yle ki; kohezyonsuz

zeminler ierisinde yer alan kazklarn yanal yk tama kapasiteleri farkl analitik

yntemler kullanlarak tahmin edildiklerinde elde edilen tama gc deerleri

arasnda nemli derecede farkllklar olduu grlmtr. Bu yzden; uygulamac

mhendisler, tasarm aamasnda yanal yk tama kapasitesi tahmin edilirken hangi

yaklamn daha efektif olduu konusunda zorluk yaamaktadrlar.

Yanal yke maruz kazklarn davranlarnn tahmin edilmesinde kullanlmak

zere son yllarda gelitirilmi olan yeni yaklamlar da mevcuttur. Bunlar arasnda

centrifuge modelleme teknii ve sonlu elemanlar yntemi saylabilir.

Centrifuge modelleme teknii, tam lekli arazi deneylerine ekonomik vepratik bir alternatif olarak kullanlabilmektedir. Ancak; dzenein dnya genelinde

az sayda aratrma merkezinde bulunuyor olmas bu yntem ile yaplacak almalar

ve gelitirilecek zm teknikleri iin bir snrlama oluturmaktadr.

Sonlu elemanlar yntemi, zemin mekanii ve temel mhendislii

problemlerinin tasarm ve analizlerinde, zellikle, son yirmi yldr yaygn olarak

kullanlmaktadr. Sonlu elemanlar yntemi, bir sistemin davrann etkileyebilecek

ok saydaki faktr gz nne alarak zmleme yapabilen gl bir hesaplama


28/301

1.GR Erdal UNCUOLU

4

aracdr. Zeminin gerilme-deformasyon davrannn non-lineer olmas ve bu

zelliin non-lineer davran zelliini tanmlayan malzeme modelleri ile dikkate

alnabilmesi sonlu elemanlar ynteminin en nemli avantajlarndan birisidir. Buna

karlk; zeminin belirsizlikler ieren ve zellik deiimi olan bir malzeme olmas,

anizotrop ve heterojen bir yapsnn olmas, kullanlan zemin modellerinin hala

eksiklikler ieriyor olmas gibi nedenlerden dolay sonlu elemanlar yntemi, yaygn

olarak, tasarm aamasnda n fikir edinmek ve problem ile ilgili parametrik alma

yapmak amac ile kullanlmaktadr.

Yanal yke maruz rijit ksa kazk problemi boyutlu ve non-lineer bir

problem olup problemin zmnde birok parametrenin dikkate alnmasn

gerektirmektedir. Bu yzden; problemin zm ile ilgili kesin sonu veren genel bir

zm teknii hala gelitirilememitir.

Bu tez almas, kuru kum zemin ierisinde yer alan yanal yke maruz rijit

ksa kazklarn yanal yk ve moment tama kapasitelerinin aratrlmasna ynelik

olarak yaplmtr. almalar kapsamnda; ok sayda kk lekli laboratuar

model deneyleri gerekletirilmi, problem boyutlu non-lineer sonlu elemanlar

yntemi ile modellenerek analiz edilmi ve mevcut analitik yaklamlar kullanlarak

yanal yk tama kapasitesi deerleri hesaplanmtr. almalar boyunca, yanal yke

maruz rijit ksa bir kazn davrannn daha iyi bir ekilde anlalabilmesi iin

literatrdeki almalardan farkl olarak aada sralanan almalar

gerekletirilmitir.

Yanal yke maruz rijit ksa kazklarn davranlarn aratrmaya ynelik arazi

ve laboratuar ykleme deneyleri, genellikle, yatay ykn sabit bir hzda

uygulanmas yolu ile gerekletirilmektedir. Ykleme hznn kum zeminin

kayma mukavemeti zerindeki etkisi, genellikle, farkl kesme hzlarnda

gerekletirilmi kesme kutusu deneyleri ile aratrlmtr. Literatrdeki

mevcut deneysel almalar incelendiinde ykleme hznn kum zemin

ierisinde yer alan yanal yke maruz rijit ksa kazklarn yanal yk tama

kapasitesine etkisini aratrmaya ynelik yaplm kk lekli bir model

deney almasna rastlanlmamtr. Bu amala; deneysel almalarda

kullanlmak zere yeni bir ykleme dzenei tasarlanp imal edilmitir.


29/301

1.GR Erdal UNCUOLU

5

Bylelikle; yanal ykn farl hzlarda uygulanmas ve uygulanan ykleme

hznn yanal yk tama kapasitesi zerindeki etkisi hem gevek hem de sk

kum zemin durumlarnda aratrlmtr. Elde edilen sonulara gre ykleme

hzndaki deime, yanal yk tama kapasitesine nemli bir etkide

bulunmamaktadr.

Yanal yke maruz rijit ksa kazklarn tasarm iin kullanlan mevcut analitik

yntemler, kazn yanal yk tama kapasitesinin kazn en kesit eklinden

bamsz olduunu kabul etmektedirler. Broms (1964) un bildirdiine gre

Shilts ve ark. (1948), Ramelot ve Vandeperre (1950) ve Roscoe (1957), en

kesit ekilleri farkl model kazklar zerinde laboratuar yanal ykleme

deneyleri yaparak kazk en kesit eklinin kazn yanal yk tama

kapasitesine etkisini incelemi ve almalar sonucunda kazk en kesit

eklinin ksa kazklarn nihai yanal yk tama kapasitesi zerinde nemli

saylmayacak bir etkiye sahip olduunu belirtmilerdir. Yanal yke maruz

kazklarn davran zemin ve kazk arasndaki etkileim tarafndan kontrol

edildii iin kazk en kesit eklinin kazn yanal yk tama kapasitesi

zerinde nemli bir etkisi olabilir. Bu amala; dairesel ve kare en kesitli

model kazklar zerinde bir seri model deney almas yaplarak edeer

dairesel alan kabul ve apa edeer genilik kabul iin kazk en kesit

eklinin yanal yk tama kapasitesine etkisi aratrlmtr. Elde edilen

sonulara dayanlarak analitik yaklamlarda kullanlan edeer dairesel alan

kabul yaklamnn doruluu da yorumlanmtr.

Yanal yke maruz rijit ksa kazklarn davranlarn aratrmak iin yaplm

olan laboratuar model deneylerinin ounluu niform zemin koullarnda

gerekletirilmitir. Benzer ekilde; mevcut analitik yntemlerin ounluu

da sadece niform zemin koullarnda kullanlabilmektedir. Oysa; pratikte,

kazk temeller, ounlukla, mukavemet ve deformasyon zellikleri

birbirinden farkl zemin tabakalarnn oluturduu zemin profilleri ierisinde

yer almaktadr. Tabakal zemin profilleri ierisinde yer alan yanal yke maruz

kazk temellerin davranlarn incelemeye ynelik alma says olduka

snrldr. Bu almada; model kazn tabakal kum zemin ierisinde yer


30/301

1.GR Erdal UNCUOLU

6

almas durumunda yanal yk etkisi altndaki davran bir seri model deney

almas yaplarak aratrlmtr. Yanal yk tama kapasitesinin

tabakalanma oran H/L ile nasl bir deiim gsterecei belirlenerek

matematiksel bir ilikinin elde edilmesi amalanmtr. Bununla birlikte;

Meyerhof ve ark. (1981) tarafndan nerilmi olan analitik yaklamn

gvenilirlii de elde edilen deney sonular kullanlarak yorumlanmtr.

Deneysel almalar ile aratrlma olanann olmad kum zeminin

dilatasyon as, elastisite modl ve zemin-kazk ara yzey davrannn

yanal yk tama kapasitesi zerindeki etkileri yaplan parametrik almalar

ile saysal olarak aratrlmtr. Yaplan almalar ile yanal yk tama

kapasitesinin her bir parametre ile deiimi ve bu deiimi ifade eden

matematiksel eitlikler elde edilmitir. Saysal analizler Plaxis 3D Foundation

sonlu elemanlar program kullanlarak gerekletirilmitir. Kum zeminin

dilatasyon as, elastisite modl ve zemin-kazk ara yzey davran iin

Plaxis programnn nerdii yaklamlarn model deney almalarn ne

kadar doru modelleyebildii ortaya konmu ve saysal analizlerde model

sistemin en uygun parametreler kullanlarak modellenmesinin saysal analiz

almalarnn doruluunu ve gvenilirliini artran en nemli unsur olduu

sonucu vurgulanmtr. Yaplan parametrik almalar sonucunda bahsedilen

parametrelerin yanal yk tama kapasitesi zerinde nemli etkileri olduu

grlmtr.

Analitik yntemlerde; gme anndaki yanal yk tama kapasitesini ifade

eden deerlerin kazk banda ne kadar bir dnme as oluturduu veya

kazk bandaki yanal telenme deerlerinin ne olduu konusunda gvenilir

yaklamlar bulunmamaktadr. Analitik yntemlerden elde edilen sonular

deneysel almalardan elde edilen sonular ile karlatrlarak gerek gevek

kum zeminde gerekse de sk kum zeminde gmenin ne kadarlk bir dnme

asnda meydana gelecei yorumlanmtr.

Yaygn olarak kullanlan mevcut analitik yaklamlardan elde edilen sonular

deerlendirilerek hangi yaklamn daha gvenilir olduu ve analitik

yntemler arasndaki farkllklarn nedenleri ortaya konmutur.


31/301

1.GR Erdal UNCUOLU

7

Tez almas aada zetlenen blmlerden olumaktadr.

kinci blmde; kum zemin ierisinde yer alan yanal ykl kazklar ile ilgili

olarak yaplm nceki almalar incelenmitir. Literatrdeki mevcut deneysel

almalar, arazi ve laboratuar deneyleri ile ilgili almalar olmak zere iki a na

balkta toplanm, laboratuar deney almalar da kk lekli laboratuar model

deney almalar ve centrifuge model deney almalar olarak iki gruba ayrlmtr.

Konu ile ilgili saysal almalar ksmnda, ounlukla, sonlu elemanlar yntemi

kullanlarak yaplm almalardan bahsedilmitir. Yanal yke maruz rijit ksa

kazklarn yanal yk tama kapasitelerinin tahmin edilmesi amacyla gelitirilmi

analitik tasarm yntemleri de ayrntl olarak aklanmtr.

nc blmde; deneysel almalar anlatlmaktadr. Deney dzenei,

deney kumu ve model kazklar ile ilgili ayrntl bilgiler verilmitir. Deney kumunun

endeks ve mukavemet zelliklerinin belirlendii deneyler ve bu deneylerden elde

edilen sonular, ykleme ve lm sistemlerinin kalibrasyonlar ve deneylerin

yaplmas srasnda uygulanacak admlar da bu blm bal altnda sunulmutur.

Drdnc blmde; uygulanacak deney program, deneysel almalardan

elde edilen verilerin nasl deerlendirilecei, gerekli hesaplamalarn nasl yaplaca

anlatlm ve deneysel almalardan elde edilen sonular sunulmutur.

Beinci blmde; sonlu elemanlar yntemi ile ilgili tanmlamalar yaplarak

sonlu elemanlar yntemine dayal hesap yapabilmek iin izlenmesi gerekli prosedr

aklanmtr. boyutlu non-lineer sonlu elemanlar program Plaxis 3D Foundation

tantlm ve yanal ykl kazk probleminin Plaxis 3D Foundation program ile

modellenerek analiz edilebilmesi iin gerekletirilmesi gerekli ilemler maddelerhalinde zetlenmitir.

Altnc blmde; deneysel almalarda inceleme imkanmzn bulunmad

baz parametrelerin yanal yke maruz rijit ksa kazn davranna etkisi yaplan

parametrik almalar ile aratrlmtr. Ayrca; Plaxis 3D Foundation program

kullanlarak gerekletirilen boyutlu non-lineer sonlu elemanlar analizinden elde

edilen sonular da bu blmde sunulmutur.


32/301

1.GR Erdal UNCUOLU

8

Yedinci blmde; deneysel almalar, saysal analizler ve analitik

yntemlerden elde edilen yanal yk tama kapasitesi deerleri karlatrlmaktadr.

Tez almasnn son blm olan sekizinci blmde ise; gerekletirilen

almalardan elde edilen sonular zetlenmi ve ileride yaplabilecek almalar ile

ilgili nerilerde bulunulmutur.


33/301

2. NCEK ALIMALAR Erdal UNCUOLU

9

2. NCEK ALIMALAR

Bu blmde; kum zemin ierisinde yer alan yanal yke maruz kazklarn

yanal yk tama kapasitelerinin tahmin edilmesinde kullanlan analitik yaklamlar,

yanal yke maruz tek kazk ve kazk gruplar zerinde gerekletirilmi deneysel ve

saysal analiz almalar anlatlmaktadr. Bu alma; kum zemin ierisinde yer alan

yanal yke maruz rijit ksa kazklarn yanal yk ve moment tama kapasitesinin

tahmin edilmesi ile ilgili olduu iin zellikle, rijit ksa kazklarn yanal yk tama

kapasitelerini tahmin etmeye ynelik almalar ayrntl bir ekilde aklanmtr.

2.1. Analitik Yaklamlar

Yanal ykl kazk probleminde yk-transfer mekanizmas son derece

karmak olup hala tam anlam ile anlalamamtr. Bu nedenle; gnmze kadar

birok tasarm yntemi gelitirilmitir. Yanal yke maruz kazklarn davran

boyutlu ve nonlineer bir zemin-yap etkileimi problemi olup kazk ve zemin

arasndaki etkileim tarafndan kontrol edilmektedir. Kazk zellikleri (kazn

eilme rijitlii, kazn geometrisi), zeminin gerilme-deformasyon davran (kayma

mukavemeti, zeminin rijitlii ve dilatasyon zellii) ve kazk-zemin ara yzeyi yanal

yke maruz bir kazn tama kapasitesi zerinde nemli etkilere sahiptir (Fan ve

Long, 2005).

Yanal yke maruz kazk temeller aada sralanm olan artsalayacak

ekilde tasarlanmaldr (Duncan ve ark., 1994).

Uygulanan yanal yk, kaz evreleyen zeminin nihai yanal yk tama

kapasitesini aaca bylkte olmamaldr.

Uygulanan yanal yk nedeni ile kazk bnyesinde oluan eilme momentleri kazk

kesit alannn moment tama kapasitesini amamaldr.

Yanal yk etkisinde meydana gelen yanal telenme miktar st yap iin izin

verilebilir telenme deerinden kk olmaldr.


34/301


10

Yanal ykl kazklarn analizi iin kullanlan mevcut tasarm yntemleri drt

ana grupta toplanabilir. 1-snr durum yntemi (limit state method) 2- temel zemini

reaksiyon yntemi (subgrade reaction method) 3- p-y eri yntemi 4-elastik analiz

yntemi (Fan ve Long, 2005).

Bir kazn nihai yanal yk tama kapasitesinin tahmin edilmesindeki en

basit yaklam serbest bal bir kazn statik dengesinin gz nne alnmasdr.

Yatay bir H ykne ve bir M momentine maruz kazn rijit bir kazk olduu kabul

edilip, yatay kuvvetlerin dengesi prensibi ve momentler kullanlarak elde edilen

denklemlerin zlmesi ile gmeye neden olan yatay kuvvet ve moment deeri

hesaplanabilir. zmlemeler; zemin direncinin derinlik boyunca niform olduu

durum, derinlik ile beraber dorusal olarak artt durum ve derinlik ile beraber

nonlineer olarak deitii durum olmak zere farkl zemin direnci dalmlar iin

elde edilmitir (Poulos ve Davids, 1980). Gnmzde en yaygn ekilde kullanlan

snr durum yntemleri Brinch-Hansen (1961) ve Broms (1964) tarafndan nerilmi

olan yntemlerdir.

Temel zemini reaksiyon yntemi ve p-y Eri Yntemi elastik zemine oturan

kiri kabuln (beam-on-elastic foundation) kullanmaktadr. Belirtilen yntemler,

basit olmalar ve uygun dorulukta sonular vermeleri nedenleri ile yaygn bir

kullanm alanna sahiptir. Bununla birlikte; zemin direnci nonlineer zellikte

olmasna karn zemin direncinin kazk deplasmannn dorusal bir fonksiyonu

olarak modellenmesi, yatay temel zemini reaksiyon katsaysnn zeminin temel bir

zellii olmasndan ziyade bir model parametresi olmas, zeminin srekli bir ortam

olarak kabul edilip zemin direncinin sreksiz yaylar ile modellenmesi, kazk

geometrisinin dorudan gz nne alnmamas temel zemini reaksiyon ynteminindezavantajlar olarak sralanabilir. p-y Eri Yntemi, temel zemini reaksiyon

yntemine benzer avantaj ve snrlamalara sahiptir. p-y Eri Yntemi; kaz elastik

bir eleman olarak, zemini de nonlineer zellik gsteren bir seri yay olarak

modellemektedir. Farkl olarak; p-y Eri Ynteminde, zemin direnci kazk

deplasmannn nonlineer bir fonksiyonu olarak gz nne alnmakta ve elastik

zemine oturan Winkler kirii yaklamnda zemin, deneysel olarak elde edilmi


35/301


11

nonlineer zellikteki yaylar (p-y erileri) ile temsil edilmektedir (Brown ve Shie,

1990; Duncan ve ark., 1994; Fan ve Long, 2005).

Elastik analiz ynteminde zemin homojen, izotrop ve elastik davran

zelliine sahip srekli bir ortam olarak kabul edilmektedir. Eer zemin ktlesi

ierisinde tamam ile elastik artlar hakim ise, kazk uzunluu boyunca kazn ve

zeminin yatay deplasmanlar birbirine eit olacaktr. Zeminin lineer elastik zellikte

srekli bir ortam olarak kabul edildii bu yaklamda; kazk ve zemin ortam ayr

ayr analiz edilir ve iteratif bir ilem uygulanarak kazk-zemin ara yzeyi boyunca

kazk ve zemin iin elde edilmi olan telenme ve basn deerlerinin birbiri ile

elemesi salanr. Zemin deplasmanlar, yar sonsuz bir ktle ierisinde tekil bir

yatay yk nedeni ile bir noktada oluan yatay deplasman deerinin belirlenmesi iin

Mindlin tarafndan nerilen eitlie dayanlarak elde edilmektedir. Kazk

deplasmanlar hesaplanrken de kirilerdeki eilmeyi idare eden differansiyel

denklem kullanlmaktadr. (Poulos, 1971; Poulos ve Davids, 1980, Laman ve ark.,

1999). Yanal yke maruz kazk davrannn analizi iin gelitirilmi mevcut

yntemler izelge 2.1de karlatrlmtr.

Temel zemini reaksiyon yntemi, p-y eri yntemi ve elastik analiz yntemi

gml uzunluk / ap orannn byk olduu flexible kazklarn yanal yk etkisi

altndaki davranlarnn incelenmesinde yaygn olarak kullanlmaktadr. Bu

yntemlerin gml uzunluk / ap orannn kk olduu rijit ksa kazklarn

davranlarnn tahmin edilmesinde kullanlmas uygun deildir. nk; iki farkl

durum iin iki farkl gme mekanizmas sz konusudur. Flexible (uzun) kazklarda

yanal yk etkisi altnda kazkta meydana gelen telenmeler sonucu kazk kesit

alannn yenilme momentinin almas ile gme meydana gelirken rijit ksakazklarda kazn yanal yk etkisinde bir btn eklinde bir nokta etrafnda dnerek

zemine yaslanmas ve zeminin tama gcnn almas sz konusudur. Rijit ksa

kazklarn yanal yk ve moment tama kapasitesi ile ilgili mevcut tasarm

yntemlerinin ounluu tam lekli arazi deneyleri ya da laboratuar model

deneylerinden elde edilen deneysel bilgilere ya da olduka basit limit durum

yaklamlarna dayanmaktadr (Laman ve ark., 1999). Bu yntemlerden en nemli

olanlar ayrntl bir ekilde aadaki blmde aklanmtr.


36/301


12

izelge2.1YanalYklKazkAnaliz

Yntemlerive

zellikleri(Kim

veark.,

2004)


37/301


13

2.1.1. Brinch-Hansen (1961)

Brinch-Hansen (1961), nihai dayanm teorisi ve bir dnme noktasna dayal

olan bir tasarm forml gelitirmitir. Bu yntem, hem niform zeminlerde hem de

tabakal zeminlerde uygulanabilir. Yntem temel olarak yanal zemin basnc

teorisine dayanmaktadr. Brinch-Hansen (1961) nerdii yntemde, ayrca, kazk

uzunluu boyunca zemin direncinin deiimini de gz nne almaktadr.

ekil 2.1. Brinch-Hansen Yanal Zemin Basnc Dalm (Laman, 1995)

ekil 2.1de D derinliine aklm B x b kesit alanna sahip dey bir kazk

grlmektedir. Dey kazk b geniliine dik ynde etkiyen yatay bir F kuvvetine

maruzdur. Yatay F kuvveti zemin yzeyinden itibaren L yksekliinde etkimektedir.

Zemin tabakas kohezyon (c) ve isel srtnme asna () sahip genel zemin

durumunu (c - zemini) temsil etmektedir.

B

z

a

Pz

b

D

L

F

Zemin Yzeyi


38/301


14

Kazn ok salam olduu ve uygulanan F kuvveti etkisinde kazkta mafsal

olumad, kazn rijit bir ktle olarak zemin yzeyinden itibaren a kadar derinde

bulunan bir nokta etrafnda dnd kabul edilir. Bu kabule dayanlarak, gme

annda, o ana kadar olumu olan elastik deformasyonlar ihmal edilmektedir.

Brinch-Hansen tarafndan nerilmi olan bu yntemde dnme noktas

derinlii deneme-yanlma ilemleri sonucu belirlenir. Dnme noktasnn stnde ve

altnda meydana gelen pasif zemin basn alanlarnn yanal ykn uyguland

noktaya gre momentleri birbirine eittir. ki basn alan arasndaki fark yanal yke

maruz rijit ksa kaznyanal yk tama kapasitesini verecektir.

Zemin yzeyinden itibaren herhangi bir z derinliinde kaza etkiyen pasif

direncin deeri (2.1) eitliinde ifade edildii gibidir.

Pz = z Kqz + c Kcz (2.1)

Pz ; z derinliindeki efektif rt basnc,

c; zeminin kayma mukavemetidir. Ksa sreli yklemelerde drenajsz kayma

mukavemeti cukullanlr.

Kqz, Kcz ; zemin zellikleri, z derinlii ve kazk geniliine (apna) bal pasif zemin

basn katsaylardr.

Brinch-Hansen (1961) tarafndan nerilmi olan Kqz ve Kcz katsaylarnn

deerleri grafikler halinde ekil 2.2de sunulmutur.

Kohezyonsuz zemin ierisinde yer alan bir kazn birim uzunluuna etkiyen

nihai zemin direncinin deeri aadaki eitlik ile hesaplanabilmektedir.

Pult. = Pz Kqz B (2.2)

Bu eitlikte yer alan;

B; kazn genilii ya da apdr.


39/301


15

ekil 2.2. Brinch-Hansen Katsaylar Kq ve Kcnin Deerleri (Brinch Hansen, 1961)

2.1.2. Broms (1964)

Broms (1964); kohezyonsuz zeminler ierisinde yer alan akma kazklarnyanal yk tama kapasitelerini tahmin edebilmek iin bir yntem nermitir. Broms

(1964)un nermi olduu bu yntem kolay anlalr ve basit olmas nedeni ile temel

mhendisleri tarafndan kule ve direk temellerinin tasarmnda yaygn olarak

kullanlmaktadr. Bu yntemde; yanal yk etkisine maruz kazklarn yanal yk

tama kapasitelerinin kaz evreleyen kohezyonsuz zeminin yanal yndeki

mukavemeti ya da kazk kesit alannn eilme momenti tama kapasitesi tarafndan

kontrol edildii kabul edilmektedir. Broms (1964) nermi olduu yntemde; gmeanndaki yanal zemin basnlarnn pasif Rankine zemin basncnn katna eit

olduunu ve yanal zemin basncnn yanal yklenmi kazn kesit alannn eklinden

bamsz olduunu kabul etmitir. Gme annda kaz evreleyen zeminde pasif

yanal direncin tamam ile aktif hale geldii dier bir ifade ile kaz evreleyen

zemindeki yanal zemin basn deerinin pasif zemin basnc deerine ulat kabul

edilmektedir. Yanal ykl bir kazn gme ekli kazn gml uzunluuna ve


40/301


16

kazk ba snr artna baldr. Serbest bal rijit ksa bir kazn gme ekli ve

gme anndakiyanal zemin basnc dalm ekil 2.3de grld gibidir.

Zemin yzeyinden z kadar bir derinlikte kazk birim uzunluuna etkiyen

zemin reaksiyonu, Q, aadaki eitlik ile hesaplanmaktadr.

Q=3DzKp (2.3)


D; kazk ap,

; zemin birim hacim arl,

Kp; Rankine pasif zemin basn katsays, Kp=tan2(45+/2).

ekil 2.3. Serbest Bal Rijit Ksa Kazk-telenme-Zemin Reaksiyonu ve EilmeMomenti Dalmlar (Broms,1964-Gunanaratne, 2006)

Gme annda meydana gelmi olan yanal telenmelerin, pasif Rankine

zemin basncnn katna eit olduu kabul edilen yanal direncin oluabilmesi iin

yeterli byklkte olduu kabul edilmektedir. Kazk ucu civarnda kazn arka

yzeyinde etkiyen byk deerdeki pasif zemin basnlarnn nerilen yntemde

Kabul EdilenZemin ReaksiyonDalm

L

e

Yk = PR

a

f

g

Mmax

KazkUcundakiEdeerYk

telenme Zemin Reaksiyonu Eilme Momenti

3DLKp


41/301


17

kazk ucunda etkiyen tekil bir yk olarak kabul edildii belirtilmitir. Yanal yke

maruz bir kazn yanal yk tama kapasitesi kuvvetlerin dengesi prensibi gz nne

alnarak sisteme etkiyen kuvvetlerin kazk ucuna gre momentleri alnarak

hesaplanr.

Sisteme etkiyen P ve R kuvvetlerinin kazk ucuna gre momenti Md dir.

Md = P(e+L)+Ra (2.4)

Gme annda kazk gml uzunluu boyunca kaza etkiyen yanal zemin

basnlarnn kazk ucuna gre momenti Mrdir.

Mr= 0.50 D L3 Kp (2.5)

Gme annda Md ve Mrmomentlerinin birbirine eit olduu kabul edilirse;

R=0 iin

P= 0.50DL3Kp / (e+L) (2.6)

P=0 iin

R=0.50DL3Kp / a (2.7)

Maksimum eilme momenti zemin yzeyinden f kadar derinde meydana

gelmektedir. Meydana gelen maksimum eilme momentinin kazk kesit alannn

yenilme momenti deeri Myden kk olduu kabul edilir.

f = 0.82 )DK/(P p (2.8)


42/301


18

2.1.3. Meyerhof ve Ark. (1981)

Meyerhof ve ark. (1981) kum ve kil zemin tabakalarndan oluan iki tabakal

bir zemin ktlesi ierisinde yer alan yanal yke maruz serbest bal rijit bir duvarn

nihai yanal yk tama kapasitesini ve yanal telenmesini aratrmlardr. Homojen

zemin ktlesi ierisinde yer alan yanal yke maruz rijit duvarlarn yanal yk tama

kapasiteleri ve yanal telenme deerlerini tahmin etmek iin kullanlan mevcut

teoriler tabakal zemin durumu iin gelitirilmitir. Gelitirilmi olan bu teorik

yaklam ekil faktrleri kullanlarak modifiye edilmi ve tabakal zeminler

ierisinde yer alan yanal yke maruz rijit ksa kazklarn yanal yk tama

kapasitelerinin tahmin edilmesinde kullanlmtr.

ekil 2.4. Tabakal Zeminde Gme Annda Rijit Duvara Etkiyen Net ToprakBasncnn Dalm (Meyerhof ve ark., 1981)

ekil 2.4de grld gibi tabakal bir zemin ierisine ksmen gml

haldeki serbest bal, przl, rijit bir duvar, duvar st kotunda etkiyen yatay bir Qu

ykne maruz kaldnda duvar dnme noktasnn st tarafnda duvarn n yznde


43/301


19

ve dnme noktasnn altnda duvararka yznde pasif zemin basnlar olumaktadr.

Duvar zerinde etkili olan net zemin basnc dalmnn her bir tabakada tabaka

derinlii boyunca dorusal olarak deitii ve bununla birlikte bir tabakadan dierine

geerken sreksizlik gsterdii kabul edilmektedir. Net zemin basncnn duvar

gml uzunluu boyunca dalm Coulomb teorisine gre tanmlanmtr. Dnme

noktasnn altnda duvar arka yznde etkili olan pasif zemin basncnn dalmnn

kabaca bir gen olduu kabul edilir. Duvar u noktasnda etkiyen maksimum pasif

zemin basncnn deeri Coulomb teorisine gre hesaplanmaktadr.

Duvar birim geniliine etkiyen nihai yanal yk deeri Qu, ekil 2.4de

grlen yatay kuvvetlerin dengesi ve kuvvetlerin O noktasna gre momentleri

alnarak elde edilebilir. Nihai yanal yk deeri hesaplanrken zemin birim hacim

arl deeri olarak tabakalarn birim hacim arlk deerlerinin ortalamas

alnmaktadr.

= (1 + 2) / 2 (2.9)

Qu = D2 Kb2 Fb rb + c2 D

Kc2 Fc rc (2.10)


Qu; duvar birim geniliine etkiyen nihai yanal yk deeri,

D; duvar gml uzunluu,

Fb, Fc; sras ile zeminin arl ve kohezyonu iin yanal diren faktrleridir. st

tabaka kalnlnn duvar gml uzunluuna oran H/Dye ve zemin

tabakalarnn rlatif yanal direnleri arasndaki orana bal olarak tabakal

zeminlerin farkl tabakalama durumlar iin grafikler halinde tanmlanmtr.

Kb, Kc; sras ile kohezyonsuz ve kohezyonlu zeminlerdeki yanal zemin basn

katsaylardr.

Kb = tan2 (45+/2) - tan2 (45-/2)

Kc = 2tan(45+/2)

c; kohezyon,


44/301


20

rb, rc; M = Qu e momentinin etkisini gz nne alan azaltma faktrdr.

rb = 1/(1+1.40e/D)

rc = 1/(1+1.90e/D)

e; yatay yk uygulama noktasnn zemin yzeyinden yksekliidir.

Kohezyonsuz zemin durumunda (c=0) 2.10 eitlii aada belirtildii gibi

elde edilir.

Qu = D2 Kb2 Fb rb (2.11)

Homojen kum zemin ierisinde yer alan serbest bal rijit dey bir kazn

nihai yanal yk tama kapasitesi sbuekil faktr kullanlarak rijit duvarlar iin elde

edilmi yaklamdan hareketle hesaplanabilir. sbu ekil faktr, yanal yke maruz rijit

duvarlar iin nerilmi olan eitlikile arplarak yanal yke maruz serbest bal rijit

kazn yanal yk tama kapasitesini tahmin eden ifade elde edilebilir.

Qu = B( D2 Kb Fb rb sbu) (2.12)

Bu eitlikte yer alan B, kazk ap ya da kazk geniliini ifade etmektedir.

Tabakal bir zemin ierisinde yer alan serbest bal rijit dey bir kazn

yanal yk tama kapasitesi ise sb ve scekil faktrleri kullanlarak elde edilmektedir.

ap veya genilii B olan bir kazn yanal yk tama kapasitesi aadaki eitlik

kullanlarak tahmin edilebilir.

Qu = ( D2 Kb2 Fb rb sb + c2 DKc2 Fc rc sc)B (2.13)

ki tabakal zemin durumunda yanal diren faktrleri Fb ve Fcnin deerlerinin

tanmlanmas iin rlatif diren deerleri Kb1sb1 / Kb2sb2 ve c1Kc1sc1 / c2Kc2sc2

kullanlr. Rlatif diren oranlar hesaplanrken kullanlan ekil faktrleri sb ve sc,

stte yer alan tabaka iin z/B=H/2, altta yer alan tabaka iin de z/B = (D+H)/2

ortalama derinliinde tanmlanmaktadr.


45/301


21

ekil faktrleri sbu, sb ve sc, z/B, D/B ve isel srtnme asnn bir

fonksiyonu olarak homojen ve tabakal kum zeminler iin ekil 2.5de grafik halinde

sunulmutur.

Homojen kum zemin ierisinde yer alan rijit bir kazn birim uzunluuna

etkiyen nihai yanal zemin direncinin deeri aadaki eitlik ile hesaplanmaktadr.

Pult. = z Kb sbu B (2.14)

ekil 2.5. Kum Zemindeki Yanal Ykl Rijit Bir Kazk iin ekil Faktrleri(Meyerhof ve ark., 1981)

2.1.4. Prasad and Chari (1999)

Prasad ve Chari (1999) yapm olduklar deneysel almada rijit bir model

kazn uzunluu ve genilii boyunca gerek zemin basn dalmlarn

lmlerdir. Prasad ve Chari (1999) alma sonucunda kohezyonsuz zeminlerde


46/301


22

yer alan rijit kazklarn yanal yk tama kapasitelerini ve rijit kazklara etkiyen

zemin basn dalmn tahmin etmek iin bir yntem nermilerdir.

Prasad ve Chari (1999) tarafndan nerilen yntemde deneysel almalardan

elde edilen sonulara dayanlarak yanal basncn derinlik boyunca deiimi ekil

2.6da grld gibi idealize edilmitir. Pasif zemin basncnn zemin yzeyindeki

deeri sfrdr. ekil 2.6da grlen x derinlii dnme noktasnn zemin yzeyine

olan uzakln gstermektedir. Yanal zemin basnc lineer bir ekilde artarak dnme

noktas derinliinin %60 derinlikte maksimum deerine ulamaktadr. 0.6x

derinliinde maksimum deerine ulaan yanal zemin basnc bu derinlikten sonra

lineer bir ekilde azalarak dnme noktas derinliinde sfr olur. Dnme noktas

derinliinin altnda pasif zemin basnc kazn arka yznde etkimeye balar. Yanal

basncn deeri dnme noktasnda sfr iken derinlik ile birlikte lineer olarak artp

kazk ucunda maksimum bir deere ular. Kazk ucunda etkiyen yanal basncn

deeri 0.6x derinliinde etkiyen basn deerinin 1.7 kat byklndedir. Kazn

n yznde etkiyen maksimum pasif zemin basncnn deeri aadaki eitlik

kullanlarak hesaplanabilir.

P0.6x = s Kp 0.6 x (2.15)

Bu eitlikte;

s; ekil faktr,

Kp; Rankine pasif zemin basn katsays, Kp = tan2 (45+/2),

x; dnme noktas derinliidir.

Hem ekil faktr s hem de Kp katsays isel srtnme as nin

fonksiyonu olup aadaki eitlik ile tanmlanr.

sKp = 10(1. 3 tan + 0.3) (2.16)

Rijit ksa kazklarn dnme noktas derinlii ve yanal yk tama kapasiteleri

2.17 ve 2.18 eitlikleri kullanlarak hesaplanmaktadr.


47/301


23

x = [-(0.567L + 2.7e) + (5.307L2 + 7.29e2 + 10.541eL)0.5] / 2.1996 (2.17)

Qu = 0.24 [10(1.3tan+0.3)] x B {2.7a - 1.7L} (2.18)

Bu eitliklerde yer alan;

L = kazk gml uzunluu,

e = yanal yk uygulama noktasnn zemin yzeyinden ykseklii,

x = dnme noktas derinliidir.

ekil 2.6. nerilen Zemin Basn Dalm (Prasad ve Chari, 1999)

Bununla birlikte; dairesel bir kazkta kazn eklinden dolay kaza etkiyen

yanal zemin basncnn deeri kazk kenarlarnda muhtemelen sfr veya sfra yakn

bir deer iken, kazk merkezine karlk gelen yzeyde basn deeri pik bir deerdir.

B

Hu

e

0.6x

x

L

z

Pz

P0.6x

dz

1.7 (P0.6x)

BPz


48/301


24

Bu durum; Prasad ve Chari (1999) tarafndan kazk evresindeki farkl lokasyonlara

basn transduserleri yerletirmek sureti ile deneysel olarak dorulanmtr. Kazn

yanal yk tama kapasitesi teorik olarak hesaplanrken kazk genilii boyunca

niform olmayan bu basn dalmnn dikkate alnmas gerekmektedir. Deiken

basn dalm ortalama niform bir basn dalm eklinde dnlmtr.

Ortalama niform basn deeri llen pik basn deerinin 0.8 katdr.

Prasad ve Chari (1999) tarafndan nerilmi olan basn dalmnda kazn

n yzndeki maksimum pasif basn noktas, sadece, niform kohezyonsuz

zeminlerde yer alan rijit model kazklar zerinde yrtlm deney sonularna

dayanlarak gelitirildiinden yntem sadece niform kohezyonsuz zeminler

ierisinde yer alan rijit ksa kazklara uygulanabilir. Bununla birlikte nerilen

eitlikler isel srtnme asnn , 30 ile 50 derece arasnda olduu durumlar iin

geerlidir.

2.1.5. Zhang ve ark. (2005)

Zhang ve ark. (2005) yapm olduklar almada ilk olarak kohezyonsuz

zeminler ierisinde yer alan yanal yke maruz kazklarn nihai yanal yk tama

kapasitelerini tahmin etmek iin kullanlan mevcut tasarm yntemlerini

incelemilerdir. Kazk genilii boyunca yanal zemin direncinin dalm analiz

edilerek, literatrde yaynlanm, kohezyonsuz zeminlerdeki rijit kazklar zerinde

gerekletirilmi, sekiz adet model deneyin sonularna dayanlarak basit bir yntem

gelitirilmitir. nerilen yntem zeminin nihai tama gcn dikkate aldndan

hem rijit hem de flexible kazklar iin uygulanabilir.

ekil 2.7de grld gibi, kazn yanal yndeki hareketine kar zeminin

gstermi olduu diren iki bileenden olumaktadr. Bunlardan ilki; kazn n

yzne etkiyen normal reaksiyon direnci, ikincisi ise kazn kenar yzlerinde etkili

olan kayma direncidir.


49/301


25

ekil 2.7. Yanal Yke Maruz Kaza Etkiyen Normal ve Kayma Gerilmelerinin

Dalm (Zhang ve ark., 2005)

Zemin tarafndan kaza uygulanan nihai yanal diren, Pu, aadaki eitlik ile

ifade edilebilir;

Pu = Q+F (2.19)

Q = Kazn n yzne dik (normal olan) olarak etkiyen nihai zemin direncinin net

deeri,

F = Nihai yanal kayma direncinin (kazk yzeyine teet kenar-zemin srtnmesi) net

deeri.

Q ve F ifadeleri birim uzunlua etkiyen kuvvetlerdir. Q ve F ifadeleri

aadaki eitlikler yardm ile elde edilirler.

Q = PmaxB (2.20)


50/301


26

F = maxB (2.21)

Bu eitliklerde yer alan parametrelerden;

B : Kazk ap,

:Kazn n yznde etkiyen ve niform olmayan bir dalm gsteren zemin

basnc iin ekil faktr,

:Yanal kayma srklenme direncinin niform olmayan dalm iin ekil

faktr,

Pmax= 0 daki maksimum zemin basnc deeri,max/2 deki maksimum kenar kayma direncidir.

ve ekil faktrleri kullanlarak basn dalmlar niform hale

getirilmektedir. Briaud ve Smith (1983)e gre; ve nin deerleri aadaki gibi

alnabilir;

Dairesel Kazk iin; = 0.8 ve = 1.0

Kare Kesitli Kazk iin; = 1.0 ve = 2.0

(2.20) ve (2.21) eitlikleri (2.19) eitlikliinde yerine konacak olursa; zemintarafndan kaza uygulanacak yanal diren, Pu, aadaki gibi ifade edilir;

Pu = (Pmax + max)B (2.22)

Pmax ve max ifadelerinin elde edilmesine ynelik de bir alma yaplm ve

elde edilen sonulara gre Pmax ve max ifadelerinin en doru ve gvenilir olarak

aadaki ekilde elde edilebilecekleri belirtilmitir;

Pmax = Kp2 z (2.23)

max = K z tan (2.24)

K : Yanal zemin basn katsays,


51/301


27

: Zemin ve kazk arasndaki ara yzey srtnme asdr. deeri; zemin tipi ve

sklnn birfonksiyonudur.

Hem kazn n yzne etkiyen zemin direnci hem de kazn kenarlarnda

etkili olan kayma direnci iin ekil 2.8de grlen Prasad ve Chari (1999) tarafndan

nerilmi olan basn dalmnn ekli kullanlmtr. 2.25 ve 2.26 eitlikleri;

kohezyonsuz zeminlerdeki rijit deney kazklarnn (arazi ve laboratuar) yanal yk

tama kapasitelerini belirlemede kullanlr. Eitliklerde yer alan K ve katsaylar

Kulhawy ve ark. (1983) ve Kulhawy (1991) tarafndan izelge 2.2 ve izelge 2.3de

nerilmi olan deerler kullanlarak elde edilmektedir.

a = [-(0.567L + 2.7e) + (5.307L2 + 7.29e2 + 10.541eL)0.5] / 2.1996 (2.25)

Hu = 0.3(Kp2 + Ktan)aB(2.7a-1.7L) (2.26)

izelge 2.2 Kulhawy ve ark. (1983) ve Kulhawy (1991) Tarafndan nerilmi OlanK Katsays Deerleri (Zhang ve ark., 2005)

Kazk Tipi ve malat Yntemi K

Pile-jetted (0.5-0.7)K0

Kk deplasman kaz, akma kazk (0.7-1.2)K0

Byk deplasman kaz, akma kazk (1.0-2.0)K0

Kuru yntem kullanlarak yaplan, kuyu eperlerindeki rselenmenin

minimum olduu ve betonlamann abuk yapld fore kazk(0.9-1.0)K0

yi bir iilikle sulu har yntemi ile yaplan fore kazk (0.9-1.0)K0

Kt bir iilikle sulu har yntemi ile yaplan fore kazk (0.6-0.7)K0

Yeralt su seviyesi altnda muhafaza borusu kullan

ZEMİN BİTİRME DENEYLERİ

Documents

Transcript of ZEMİN BİTİRME DENEYLERİ