[S023]
Eksenel Yüklü Tekil Kazığın Farklı Yöntemlerle Sayısal Analizi
Mustafa Tolun, Mustafa Laman1. GİRİŞ
Yapılar, üzerlerine etkiyen yüklerin büyüklüğü ve bu yükleri taşıyabilecek zemin tabakalarının derinlerde olması sebebiyle; daha gelişmiş, karmaşık ve derin temellere ihtiyaç duyarlar. Bu tip yapılar için, kazık temeller en önemli çözüm yöntemidir. Kazık temel uygulamasının uygun bir çözüm olabileceği durumlar şöyle sıralanabilir;
Yeterli taşıma gücüne sahip olan zemin tabakalarının derinde olması,
Yüzeysel zemin tabakalarının yetersiz, çok değişken veya çok eğimli olması,
Zemin oturmalarının kabul edilebilir değerden büyük olması veya binanın farklı oturmalara müsait olması,
Yatay ve/veya eğimli büyük yüke maruz kalan yapılar.
Kazık temel, ihtiyaca göre tek bir kazıktan oluşturulabildiği gibi daha fazla kazıkla da projelendirilebilir [1]. Bunun dışında, yan yana yapılmış sıralı kazıklar, gerektiğinde ankraj elemanları ile güçlendirilerek dayanım yapısı olarak projelendirilebilirler [2]. Kazıklar, yükleri iletme şekillerine göre; sürtünme ve uç kazığı, imal edildikleri malzemeye göre; ahşap, betonarme ve çelik, imalat şekillerine göre; çakma kazıklar ve yerinde dökülen kazıklar olarak sınıflandırılırlar [3]. Eksenel düşey yük altındaki bir kazığın davranışı o kazığın sürtünme ya da uç kazığı olması durumuna göre değişmektedir. Yarı sonsuz bir zemin ortamındaki bir kazık yüklendiğinde bir miktar oturur ve bu esnada kazık ile zemin arasında, oturma yönüne ters doğrultuda bir sürtünme direnci oluşur. Bu direnci esas alarak, üzerine gelen yükü taşıyan kazıklar sürtünme kazığı olarak anılırlar. Kazığın yarı sonsuz bir zemin içinde olmayıp, tabanını sağlam bir kaya zemine bastığı düşünülürse, bu durumda oturma olmayacağından kazık ile zemin arasında bir sürtünme direnci de gözlenmez. Kazık, uygulanan yükü yalnızca tabandan aldığı direnç ile karşılar ve bu tür kazıklar uç kazığı olarak adlandırılırlar [2].
2. ÇALIŞMANIN ÖNEMİ VE AMACI
Her temel, birbirinden bağımsız olarak, iki şartı sağlamalıdır.
1. Temelin göçmeye karşı yeter bir güvenliği bulunmalıdır (Taşıma Gücü Şartı),
2. Maksimum toplam ve farklı oturmalar, kabul edilebilecek değerleri geçmemelidir (Oturma Şartı),[4].
Kazıkların taşıma gücünü etkileyen birçok faktör vardır. Bunlardan başlıcaları; kazık boyu, kazık çapı, zeminin tabakalanma durumu, kazık geometrisi olarak sıralanabilir. Bu çalışmada kazıklı temellerin taşıma gücü yukarıda belirtilen faktörler açısından farklı yöntemlerle değerlendirilecektir. Bu YÖNTEMLER:
Kazık Uç Taşıma Kapasitesi için Geleneksel Yöntemler (Hansen, Vesic, Terzaghi, Janbu),
Kazık Sürtünme Direnci için Geleneksel Yöntemler (λ, α, β),
Plaxis (2D, 3D),
Geo5 (Analitik Çözüm),
Elde edilen analiz sonuçları değerlendirilerek, bu yöntemlerin kıyaslamasının yapılması amaçlanmaktadır.
3.SONUÇLAR
Kum zeminde, kazık boyu sabit (10 m) tutulup, kazık çapı (0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0 m) değiştirilerek; Hansen, Vesic, Terzaghi, Janbu, Plaxis ve Geo5 (analitik çözüm) yöntemleriyle yapılan analizlerin sonuçları grafik şeklinde sunulmuştur. Analitik çözümlerde güvenlik sayısı 3.0 alınmıştır.
Analiz sonuçları; tüm çaplar için Vesic yönteminin en yüksek, Plaxis programının ise en düşük taşıma gücü değerini verdiğini göstermektedir. Bowles (1997), 25m uzunluğunda 0.361x0.378m boyutlarında dikdörtgen kazık için Vesic, Hansen, Terzaghi ve Janbu yöntemlerini karşılaştırmıştır. Bu çalışmada, Vesic yönteminin en yüksek taşıma gücü değerini verdiği, Hansen, Terzaghi ve Janbu yöntemlerinin ise birbirlerine yakın sonuçlar verdiği görülmektedir [5]. Yapılan çalışmada, teorik yöntemler için, Bowles (1997) ile benzer sonuçlar elde edilmiştir (Şekil.1). Plaxis programı ve Geo5 programının analitik çözümü kullanılarak yapılan sayısal analizlerde, taşıma gücü değerlerinin her iki programdan elde edilen değerlerin oldukça yakın değerler verdiği gözlenmiştir. Bu sayede, elde edilen sonuçlara göre; çözümü çok hızlı ve kullanımı daha kolay olan Geo5 programı yardımıyla hızlı bir hesap yaparak imal edilmek istenen kazığın taşıma gücü hakkında ön fikir edinilmesi mümkün olabilmektedir.
KAYNAKLAR
[1]Sarı, D. (2005), “Kohezyonsuz Zeminlerde Yanal Yüklü Kazıkların ve Kazık Gruplarının İncelenmesi”, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya.
[2] Birand, A. A. (2001), “Kazıklı Temeller”, Teknik Yayınevi.
[3] Coduto, D. P., Mollamahmutoğlu, M. ve Kayabalı, K. (2005), “Temel Tasarımı: İlkeler ve Uygulamalar”, Gazi Kitabevi.
[4] Kumbasar, Vahit, ve Fazıl Kip. (1999), Zemin mekaniği problemleri. Çağlayan Kitabevi.
[5] Bowles, J. E. (1997), “Foundation Analysis and Design”, McGraw-Hill International.
Şekil 1. Kum Zemin için Taşıma Gücü Değerlerinin Grafik Gösterimi
)