s044

7/21/2019 S044

http://slidepdf.com/reader/full/s044 1/12

6. Geoteknik Sempozyumu26-27 Kasım 2015, Çukurova Üniversitesi, Adana

GEOSENTETİK DONATILI YÜK TRANSFER

PLATFORMLARI – TEOR İ VE UYGULAMAGEOSYNTHETIC REINFORCED LOAD TRANSFER PLATFORMS –

THEORY AND PRACTICE

Lars VOLLMERT 1 Oğul DOYGUN2 Stephan WESTHUS 3

ABSTRACT

Geosyntetic load transfer platform is a soil improvement method which is applied above the piles in the subsoil and the main purpose of which is to transfer the loads resulting from aroad embankment (dead loads) and the traffic loads above the embankment (live loads) tothe piles with the help of the arching effect within the embankment and the membrane effectof the geosyntetic. With the help of a parameter study (FEM) and a comparison of the resultsfrom an in-situ measurement, the arching effect within a fill embankment over pilefoundations and the supporting of this arch through a geosynthetic reinforced load transfer

platform were proved. The paper gives both basic information about the design fundamentalsand the practice.

Key words: Geosynthetic, soil improvement, pile foundations, geogrid, road embankment.

ÖZET

Geosentetik donatılı yük transfer platformlar ı zemin kazıklar ının üstüne uygulanan ve anagörevi dolgu ve trafik yüklerinin dolgu icerisinde oluşan kemerleme etkisi ve geosentetikleulaşılan membranlama etkisi vasıtasıyla kazıklara aktar ılması olan bir zemin iyileştirmeyöntemidir. Bir sonlu elemanlar yöntemi (FEM)-parametre araştırması ve bir vaka analizivasıtasıyla dolgu içerisindeki kemerlenme etkisini ve bu kemerlenmenin geosentetik donatılı yük transfer platformu ile desteklenmesini araştıran ve kanıtlayan bu calışma, hem dizaynesaslar ı hem de uygulamadan k ısa bilgiler vermektedir.

Anahtar kelimeler: Geosentetik, zemin iyileştirmesi, kazık temeller, geogrid, yol dolgu.

1. GİR İŞ

Kazık temeller üzerindeki geosentetik donatılı yük transfer platformlar ının dizaynı Almanya’da 2010 yılında yayınlanan EBGEO 2010 dizayn kaynağına göre yapılmaktadır(EBGEO: Recommendations for design and analysis of earth structures using geosyntheticreinforcements). Bahsedilen bu zemin iyileştirme yöntemi, zemin kazıklar ı üzerine

1 Dipl.-Ing., BBG Bauberatung Geokunststoffe GmbH & Co. KG, [email protected] 2 M.Sc.-Ing., BBG Bauberatung Geokunststoffe GmbH & Co. KG, [email protected] 3 Dipl.-Ing., NAUE GmbH & Co. KG, [email protected]

7/21/2019 S044



uygulanan zemin-geosentetik kompozit sistemi olarak adlandır ılabilir. Taşıyıcı yapının anaçalısma prensibi, az (düşük) taşıma gücüne haiz olan zemin üzerine gelen dolgu ve trafikyüklerinin geosentetik kemerleme ile kazıklara aktar ılmasıdır. Bu yapının dizayn sonuçlar ı,dizayn girdi parametreleri olan kazıklar arası zeminin yatak katsayısına (bedding modulus)ve seçilen yük dağılımının tipine büyük hassaslık göstermektedir. Kazıklar arasındaki

toprağın (zeminin) yatak katsayısının doğru ve güvenilir biçimde belirlenmesinde, kazık-zemin-geosentetik elementleri arasında oluşan etkileşimlerin detaylı incelenmesi, oluşançekme kuvvetlerinin/uzamalar ının gerçek sonuçlarla teyidi tatmin edici sonuçlar vericektir.EBGEO dizayn kaynağına [1] göre, bu yapı için zemin yatak katsayısı, zemin katmanlar ınınkalınlıklar ını baz alan ortalama elastisite modülü biçimde hesaplanmaktadır. Bu bildirininamacı, bahsedilen kazık-zemin-geosentetik etkileşimlerinin, sonlu elemanlar analizisonuçlar ına [2] göre incelenmesi ve seçilen iki yük dağılımının sonuçlar üzerindeki etkisiningerçeklestirilen bir projededen in-situ ölçüm sonuçlar ı [3] yardımıyla araştır ılmasıdır.Yapılan araştırma, zemin yatak katsayısının dizayn üzerindeki etkisinin daha iyianlaşılmasına da faydalı olmaktadır.

2. PARAMETRE CALIŞMASI

2.1. Sonlu Elemanlar Modeli (FEM)

Yapılan sonlu elemanlar analizinin sınır koşullar ı detaylı olarak [2]`de verilmektedir.Yapılan analizde girdi parametreleri olarak; kazık, zemin ve geogrid elastisite modüllerideğiştirildi. Zemin yatak katsayısı; normal gerilme ve oturma değerlerinin, aksiyel simetrikPlaxis modelinden belirlenmesi ile aşağıdaki formülle hesaplandı:

(1)

Yatak katsayısının hesabında güvenli tarafta kalmak icin, kazıklar arasındaki maksimumoturmalar ve geogrid yüzeyi üzerinde ortalama normal gerilmeler Şekil 1`de gösterildigi gibiPlaxis modelinden okunmuştur.

Şekil 1. Sonlu Eleman Yöntemiyle Elde Edilen Oturma ve Normal GerilmeDiyagramlar ı[2]

7/21/2019 S044



2.2. Parametre Çalışmasının Sonuçları

Yapılan parametre çalışmasının sonuçlar ı; sabit tutulan geogrid elastisite modülü vearttır ılan kazık elastisite modülü etkisiyle, zemin yatak katsayısının araştır ılan tüm zemintipleri için arttığını göstermektedir (bak ınız Şekil 2). Bahsedilen bu artış, kazık elastisite

modülünün 50 MN/m² ve 26000 MN/m² değerleri arasında daha kaydedeger bir biçimdegerçekleşmiştir. 26000 MN/m²`nin üzerindeki kazık elastisite modülü değerleri için, taşıyıcı yarar ı olan yatak katsayısındaki artış hemen hemen sabit kalmıştır. Diğer bir biçimde ifadeedilecek olursa, belirtilen sabit sınır koşullar ı göz önüne alındığında, kazık elastisitemodülünün yatak katsayısı üzerindeki etkisi belli bir eşik değere kadar kayda değer derecedegerçekleşirken, bu eşik değerinden sonra ihmal edilebilek kadar küçük olmaktadır.Bahsedilen eşik değer, beton kullanılmadan gerçekleştirilen zemin iyileştirme kazıklar ınınelastisite modülü değerlerinin üstünde aranmalıdır.

Şekil 2. Kazık Elastisite Modülünün Farklı Zemin Tiplerine Göre Yatak Katsayısına Etkisi

Kazık elastisite modülünün eşik değer olan Es,kazık = 26000 MN/m² altındaki değerlerindezeminin taşıma gücüne bağlı olarak farklı etkiler görülmektedir. Çök küçük taşıma gücünehaiz toprak zeminlerde (Es,zemin= 0,5-1,5 MN/m²), bahsedilen yatak katsayısı artış miktar ı %60 olarak gerçekleşirken, daha iyi taşıma gücüne haiz zeminler icin bu artış daha azolmuştur. (Es,zemin = 5 MN/m² olan zemindeki yatak katsayısı artışı %43 ve Es,zemin = 10

MN/m² olan zemindeki yatak katsayı

sı

artı

şı

%28). Diğer bir biçimde ifade edilecek olursa,zemin-geosentetik-kazık etkileşimi, sabit tutulan diğer sınır koşullar ı çerçevesinde, artankazık elastisite modülüne bağlı olarak, taşıma gücü düşük olan zemin tipleri için (meselaturba, Es,zemin= 0,5-1,5 MN/m² ), taşıma gücü daha iyi olan zemin tiplerine nazaran (meselakil (CL), Es,zemin= 5-10 MN/m²) daha büyük önem arz etmektedir. Zeminin elastisitemodülünün, yatak katsayısına etkisi, diğer sınır koşullar ının sabit tutulması çerçevesindeŞekil 3’de ayr ıca gösterilmektedir.Şekil 4’de zemin-geosentetik etkileşimi üzerine yapılan inceleme, sabit tutulan kazık vezemin elastisite modülü çerçevesinde, geosentetik yük transfer platformu altındakioturmalar ın, artan geogrid elastisite modülü ile azaldığını göstermektedir. Geogrid elastisitemodülünün artışıyla tesbit edilen oturma azalması, elastisite modülünün 0-2000 kN/m

değerleri arasında daha belirgin olarak gözlemlenmektedir. Yani, sabit tutulan zeminelastiste modülü ve kazık elastisite modülü ışığında, zemin-geogrid etkileşiminin geogrid

7/21/2019 S044



elastisite modülünün arttır ılması sayesinde elde edilen faydalı etkisi, yük platformununaltında görülen oturmalar ı belli bir değere kadar azaltmakta ve oturma farklılıklar ını kompanse edebilmekte, ancak oturmalar ı tamamiyle yok edememektedir.

Şekil 3. Zemin Elastisite Modülünün Yatak Katsayısına Etkisi

Şekil 4. Geogrid Elastisite Modülünün Oturmalara Etkisi

Yapılan parametre çalışmasının sonuçlar ı ışığında, zemin yatak etkisinin sonlu elemanlaryöntemi ile çok daha gerçekçi biçimde tespit edilebileceği görülmektedir. Sonlu elemanyönteminin bu avantajı sunmasının temel sebebi, geogrid yük transfer platformu içindegerçekleşen kemerleme etkisinin ve kazık çeper sürtünmelerinin zemin yatak katsayısınaetkilerinin sonlu elemanlar yöntemi ile araştır ılabiliyor olmasıdır. EBGEO ile yapılan bir

dizayn, sonlu elemanlar yöntemi ile kombine edilerek, zemin yatak katsayı

sı

nı

n dahagerçekçi biçimde tesbitini ve hesaba alınmasını sağlayabilir.

3. AKTUEL DİZAYN KAYNAKLARI

3.1. Hesap Yöntemlerine Genel Bak ış

Bu zemin iyileştirme yöntemi için ilk hesap yöntemi Kempfert v.d. [4] taraf ından 1997yılında geliştirildi. Bu hesap yönteminde zemin yatak etkisi, zemin taşıma gücü vasıtasıylahesaplandı ve geogridler üzerindeki yük dağılımı Şekil 5`de görüldüğü gibi üniform

dağılımlı yük olarak kabul edildi (Yük figürü 3).

7/21/2019 S044



Şekil 5. Yük Dağılımlar ı

Kempfert hesap yönteminin ardından, Zaeske [5], 2001 yılında, Emde (1995) bildirisini [6] baz alarak yeni bir hesap yöntemi geliştirdi. Bu hesap yönteminde zemin yatak etkisi,kazıklar arasındaki geogridin sicim biçimindeki formunun diferensiyel denklemleredönüştürülmesi ile hesaplandı. Bu hesap yönteminde sadece geogrid altındakideformasyonlar değil, aynı zamanda kazıklar ın oturmalar ı da hesaplanabildi. Bu yöntem,Şekil 5’de gösterilen 3 yük dağılımının da kullanılabilmesine izin vermektedir. Zaeske, yükfigürü 3’e odaklandı ve bunun için analitik bir çözüm yöntemi geliştirdi. Zaeske, bu yöntemiaynı zamanda basitleştirilmiş bir grafik forma dönüştürdü ve EBGEO 2010 hesapyönteminin temelini attı.EBGEO 2010 hesap yöntemi, geogridler üzerine gelen yük dağılımı olarak, yük figürü 2’yi

baz aldı (bak ınız Şekil 5) ve kazıklar zayıf zemin yatak etkisiyle kar şılaştır ıldığında rijitolarak hesaba katıldı. Başka bir biçimde ifade edilecek olursa, bahsedilen yatak katsayısı koşulu sağlandığı için, kazıklar ın deformasyonu ihmal edilmekte, dizaynın kendisi kazıklararasındaki geogridlerin deformasyon davranışına odaklanmaktadır ve böylelikle güvenlitarafta olan bir dizayn yöntemi sağlanmaktadır. Bu basitleştirilmiş grafiksel hesapyönteminin kullanılabilmesi için, EBGEO`ya göre, kazıklar ın yatak katsayısının, zeminyatak katsayısından en az 75 kat daha büyük olması gerekmektedir.Geduhn & Vollmert [7], 2005 yılında, Zaeske yöntemini yeni basitleştirilmiş bir forma

dönüştürdüler. Bu yönteme göre kazı

klar, EBGEO yöntemine analog olarak rijit kabuledildi. Ek olarak, basitleştirilmiş Zaeske yöntemi, Zaeske taraf ından 2001 yılında tarif edilenve van Eekelen [8] tarafindan 2011`de yorumlanan 3 yük dağılımının da hesaplanmasını (bak ınız Şekil 5) sağladı. Bahsedilen hesap yöntemlerinin k ısa bir özeti Tablo 1`deverilmektedir.2006 yılında Heitz [9], Zaeske hesap yöntemini periyodik dinamik (cyclic) yükleri de hesabakatabilmek için daha da geliştirdi. Heitz taraf ından yapılan model deneylerinin ışığında,geogrid kemerleme etkisinin periyodik dinamik yükler altında azaldığı tesbit edildi. Buazalma Heitz yöntemiyle [9] hesaplanabilmektedir.

7/21/2019 S044



Tablo 1. Dizayn Yöntemlerinin Kar şılaştır ılması

Seçilen hesap yöntemi sonuçlar üzerinde büyük bir etki yaratmaktadır. Van Eekelen deney

araştırmasının [8] sonuçlar ına göre, kazıklar arasındaki geogridin deformasyon eğrisi tümyapılan deneylerde en az üçüncü dereceden fonksiyon eğrisi olarak tesbit edilmiştir. Tersüçgen yük dağılımı (yük figürü 1) de aynı şekilde üçüncü dereceden fonksiyon eğrisindedeformasyon sonuçlar ı vererek diğer yük dağılımlar ı arasında deney sonuçlar ının ışığındagerçeğe en yak ın sonuçlar veren yük dağılımı olmuştur [8]. Aynı sınır koşullar ı için, vanEekelen araştırması [8] göstermiştir ki, aynı toplam yük, geosentetik donatı üzerinde tersüçgen dağılımı ile (yük figürü 1), üçgen yük dağılımına nazaran (yük figürü 2) yaklaşık %25daha az cekme kuvvetine sebep olmustur ve bu durum seçilen yük dağılımının dizaynsonuçlar ı üzerindeki büyük etkisini göstermektedir. Özetlemek gerekirse, yük figürü 1,geosentetik donatı içinde en az gerilime ve kazıklar üzerinde en fazla gerilime sebep olurken,yük figürü 2 bunun tam tersi eğilimi göstermekte, ve yük figürü 3 ise bu iki yük dağılımınınarasında bir eğilimi izlemektedir. Bu bahsedilen eğilim, Vollmert v.d. [10] araştırmasındada teyyid edilmiştir.

3.2. Değiştirilmiş Yatak Katsayısı Modeli

Yukar ıda bahsedilen yük dağılımlar ının dışında, zemin yatak modelinin dizayn sonuçlar ınaetkisi çok büyük olmaktadır. Vollmert v.d. [10] zemin yatak etkisinin daha gerçekçihesaplanabilmesine yönelik değiştirilmiş bir yatak modeli geliştirdi. Bu değişiklik gerçekçiolan şu varsayıma dayanmaktadır: Zaeske [5] hesap yöntemine göre geosentetik alanına (AL)gelen toplam yük, iki kazık arasındaki bir donatı kirişine (“b” kalınlığında ve kazıklar

arasindaki “LW” temiz açı

klı

ğı

nda) aktar ı

lmaktadı

r. Ancak aynı

şekilde bir ayarlamanı

n,zemin yatak katsayısına da yapılması gerekmektedir, çünkü kazıklar arasındaki oturmalar ınaynı hesap yönteminde aynı miktarda kalması gerekmektedir. Bu sebepten dolayı, zeminyatak katsayısı asağıda gösterildiği gibi değiştirilmelidir:

∗∗

,üş

(2)

,üş ∗ / ∗ (3)

σo: Geosentetikler üzerine gelen normal gerilme

7/21/2019 S044



Bu bahsedilen ufak değişikliğin ardından, zemin yatak katsayısı, kazıklar arasındaki donatı kirişindeki oturmalar ın eşitliği prensibinden düzeltilmiş kabul edilmektedir.

3.3 Konsantre Kemerler Yöntemi (2015)

2015 yılında von Eekelen [10] taraf ından geliştirilen bu yeni hesap yöntemi, dizaynı iki parçaya bölmektedir. Hesaplamanın birinci k ısmında büyük oranda kazıklar üzerineaktar ılan yük, yeni bir kemer modeliyle açıklanmaktadır. Bu modele göre, geogriddeformasyonu ile birbirinin içine geçmiş kemerler oluşmakta ve her bir kemer belli birmiktarta yük taşımaktadır. Kazıklar arasındaki orta noktadan kazıklara yaklaştıkça oluşankemerlerin yar ı çapı büyümekte (bak ınız Şekil 6) ve aktar ılan yük de kemer büyüklüğüyledoğru orantılı olarak büyümektedir. Yükler, oluşan bu kemerler ile yine büyük orandakazıklara ve kazıklar arasındaki donatı kirişlerine aktar ılmaktadır. Bu model, araştırmacının2010 ile 2015 yıllar ı arasında yaptığı ve incelediği laboratuar, in-situ ve sonlu elemanlaranalizi araştırmalar ını baz almaktadır. Bu araştırmalar sonucu geliştirilen yeni analitik hesapyöntemi, geogrid üzerine gelen yüklerin zemin yatak katsayısı düşük olan zemin tipleri için

ters üçgen biçiminde yayılımını mekanik olarak da açıklamaktadır. Dizaynın ikinci k ısmındaters üçgen biçiminde yayılan yükün geogrid üzerinde sebep olduğu uzamalardan gerekli olançekme mukavemeti hesabı yapılmaktadır. Hollanda norm komitesi olan CUR, CUR 226(2015) normuna konsantre kemerler yöntemini integre etme karar ı almış ve modelinyukar ıda açıklanan değiştirilmiş yatak katsayısı modeli (3.2) ile kombine edilmesini ve enaz geogrid uzamasına sebep olan yük dağılımının baz alınmasını önermektedir. Komite,zemin yatak katsayısı çok az veya olmayan zeminler için, yük dağılımının ters üçgen

biçiminde (YF 1), kayda değer miktarda zemin yatak katsayısına sahip zeminler için iseüniform yük tipini (YF 3) önermektedir. Bu norm değişikliği ile ilgili olan probabilistik(ihtimal) analizleri sürmektedir.

Şekil 6. Konsantre Kemerler Yöntemi [11]

Bir sonraki ünitede, yukar ıda bahsedilen zemin yatak etkisinin sonlu elemanlar yöntemiyle(FEM) hesaplanması (bak ınız 2.1) ve yatak katsayısının düzeltilmesinin (bak ınız 3.2), iki

7/21/2019 S044



yük dağılımını (YF 1 ve YF 2) ve bir vaka analizini baz alarak gerçekliğe (in-situsonuçlar ına) yak ınlığı araştır ılacaktır.

4. VAKA ANALİZİ – SCHLEUSE NEUER HAFEN/ BREMERHAVEN/

ALMANYA

Vollmert & Doygun [2], gerçekleştirilmiş bir projenin zemin yatak katsayısını (2.1) bölümünde tanıtılan parametre calışmasına benzer olarak sonlu elemanlar yöntemini (FEM)kullanarak Plaxis programıyla hesapladılar. Hesaptan çıkan sonuçlar ve tahminler,Almanya’daki “Schleuße Neuer Hafen, Bremerhaven” projesinde yapılan in-situ ölçümleriile kar şılaştır ıldı. Bu vaka analizinde hesaba katılan sınır koşullar ı ve zemin parametreleriVollmert v.d. [3] ve Vollmert & Doygun [2] bildirilerinde detaylı olarak verilmiştir. Buaraştırmalara ilaveten, yukar ıda bahsedilen değiştirilmiş yatak modelinin (3.2) ve yük figürü1’in (YF 1) sonuçlar üzerine etkisi, yeni geri hesaplamalarla incelenmiş ve aşağıdakigrafiklerde sunulmuştur. Sonuçlar ın değerlendirilmesi için, kapasite kullanım derecesi,geogrid uzaması, zemin yatak katsayısı, ve yük transfer platformunun altındaki maksimumoturma miktar ı, kar şılaştırma kriterleri olarak seçildi. Kapasite kullanım derecesininhesabında güvenlik katsayılar ı hesaba katıldı. Makul bir kar şılaştırma yapabilmek için, in-situ ölçümlerinin neden olduğu kapasite kullanım değerinin hesabında da, geogrid çekmemukavemeti azaltma faktörleri (geogridin inşaa sırasında hasar ı, geogrid sünmesi, ve DIN1054:2010 / EBGEO’ya göre güvenlik katsayısı M) hesaba katıldı. Bunun dışındaki tümkar şılaştırma kriterleri (geogrid uzamalar ı, yük transfer platformunun oturması, zemin yatakkatsayısı) ve bu kriterlere tekabül eden in-situ ölçüm değerleri karakteristik (güvenlikkatsayısız) değerlerle hesaplanmıştır.

Şekil 7. Yük Dağılımı ve Yatak Katsayısı Düzeltmesinin Etkisi

7/21/2019 S044



Şekil 7’ye göre, EBGEO 2010 (YF 2) ve “basitleştirilmiş Zaeske” (YF 1) ile geri hesaplanankapasite kullanım derecesi ve geogrid uzama değerleri, in-situ değerlerinden oldukçauzaktadırlar. Yine de yük figürü 1 (YF1), yük figürü 2 (YF 2) ile kar şılaştır ıldığında sonucu

biraz da olsa düzeltmekte, gerçek değere (in-situ) yak ınlaştırmaktadır. Aynı şekilde yatakkatsayısı düzeltmesi, sonuçlar ın bir nebze daha iyileşmesini, gerçek değerlere yaklaşmasını

sağlamaktadır. Bu eğilim van Eekelen v.d.[8] ve Vollmert v.d.[10] daki sonuçlarla da iyi birahenk göstermektedir. Yine de hesaplanan değerler, yatak katsayısının EBGEO’ya görezemin tabakalar ının kalınlıklar ını baz alan ortalama elastisite modülüyle hesabının (kazık-zemin-geosentetik etkileşimlerini hesaba katmadan) tatmin edici sonuçlar vermediğinigöstermektedir. Bu bahsedilen hesap yolu, gerçek zemin yatak katsayısının eksik tahmininesebep olduğu için, oturma ve yatak katsayısını baz alan yeni bir araştırma yapıldı (bak ınızŞekil 8).

Şekil 8. Yatak Katsayısı Hesap Yolunun Etkisi

Şekil 8’de görüldüğü gibi zemin yatak katsayısının bahsedilen EBGEO yöntemiylehesaplanması, gerçek (in-situ) zemin yatak katsayısı ile kar şılaştır ıldığında yaklaşık olarak14 kat daha küçük değer sonucu vermektedir. Daha iyi bir sonuç, kazık-zemin-geosentetiketkileşimlerini hesaba katan sonlu elemanlar yolu (FEM) ile elde edilmiştir. Maksimum

oturma, in-situ ölçümlerde 2,3cm olarak gözlenirken, yatak katsayı

sı

nı

n aksiyel simetriksonlu eleman analizi ile geri hesabı, yaklaşık olarak 3,5cm oturma değerini vererek, gerçekoturma değeriyle iyi bir uyuşma göstermektedir.Şekil 9’da gözlemlenen sonuçlara göre, hem EBGEO hesap yöntemi (YF2) hem de

basitleştirilmiş Zaeske yöntemi (YF 1), yatak katsayısının sonlu elemanlar yöntemihesabıyla kombine edildiklerinde, Şekil 7’ye nazaran gerçeğe daha yak ın sonuçlarvermektedirler. Bunun dışında, EBGEO yöntemi (YF 2), yatak katsayısının sonlu elemanlaryöntemi ile elde edilmesi ve yatak katsayısının (3.2)’ye göre düzeltilmesiyle kombineedilmesi durumunda, geogrid uzama ve kapasite kullanım değerlerinde eksik tahmine sebepolurken, basitleştirilmiş Zaske yöntemi (YF 1) aynı kombinasyonla gerçek uzamadeğerlerine en yak ın sonuçlar ı vermekte, ve kapasite kullanım derecesinin eksik tahminine

de yol açmamaktadır.

7/21/2019 S044



Şekil 9’da tesbit edilen diğer önemli bir nokta, Şekil 7’ye nazaran yük dağılımlar ındagözlemlenen zıt eğilimdir. Yük figürü 1, Sekil 7 ile kar şılaştır ılacak olursa Sekil 9’da yükfigürü 2’ye nazaran daha fazla geogrid uzama ve kapasite kullanım derecesine sebepolmaktadır. Şekil 7 ve Sekil 9 ışığında, bu zıt eğilimin, hesaplanan yatak katsayılar ınınmertebelerindeki büyük farklılıktan kaynaklandığı tahmin edilmektedir. Bu durumu açıklığa

kavuşturmak için, zemin yatak katsayısının bahsedilen iki yük dağılımına etkisi Şekil 10yardımıyla araştır ıldı.

Şekil 9. Yük Dağılımı, Sonlu Eleman Yöntemi (FEM) ve Yatak Katsayısı DüzeltmesininSonuçlara Etkisi

Şekil 10’da tesbit edilen sonuçlara göre, yük figürü 2, zemin yatak katsayısının belli bir eşikdeğerinin altında, yük figürü 1’e nazaran daha büyük deformasyona sebep olmaktadır. Bueşik değerin üstündeki değerler icin (taşıma gücü daha yüksek olan zemin tipleri için), yükfigürü 1 daha büyük geogrid uzamalar ına neden olmaktadır. Bu durumun nedenininmaksimum yükün varsayılan yeri ile ilgili olduğu tahmin edilmektedir. Taşıma gücü düşükolan zemin tipleri icin (küçük zemin yatak katsayılı zeminler), yük maksimumunun ortada

bulunması (yük figürü 2), yük figürü 1’e (yük maksimumunun kazık yak ınında olduğu, ve bu kazık yak ını alanın, kazıklar ın tam ortasında kalan zeminle kar şılaştır ıldığında, kazıketkisiyle daha iyi bir taşıma gücünün olduğu varsayıldığı) nazaran daha büyük oturmalaraneden olmaktadır.

Şekil 10. Zemin Yatak Katsayısının Seçilen İki Yük Dağılımına Etkisi

7/21/2019 S044



Bu bahsedilen eğilim, yüksek taşıma gücüne haiz zeminler için zıt bir rota izlemektedir.Taşıma gücü yüksek olan zeminlerde (yüksek yatak katsayılı zeminlerde), yükmaksimumunun ortada olması durumunda (yük figürü 2), zeminin yüksek taşıma gücündendaha çok faydalanılmakta ve dolayısıyla geogrid uzamalar ı yük figürü 1’e nazaran dahaküçük olmaktadır. Yük figürü 1’de, yüksek taşıma gücüne haiz zemin için yaşanan durum,

kazık yak ınındaki yük maksimumunun, kazıkla kar şılaştır ıldığında daha az taşıma gücünehaiz zemini daha kritik taşıma elementi olarak seçmesi ve geogridlerin üstünde (kazığınhemen yanında) delme benzeri (punching) bir etki yaratması ve dolayısıyla geogridlerüzerinde daha fazla uzamaya sebep olması olarak tahmin edilmektedir. Sonuç olarak, zemintipine bağlı olarak, yük figürü 1, yük figürü 2`ye göre geogrid üzerinde daha yüksek birkapasite kullanım derecesine sebep olabilir. Bu sebepten dolayı, taşıma gücü kayda değerderecede yüksek olan zemin tipleri için uniform dağılımlı yük olan yük figürü 3 (YF 3)`üngerçek (in-situ) sonuçlara daha yak ın olacağı düşünülmektedir. Van Eekelen`in aktuel deneyve numerik araştırmalar ı [11] bu tahmini eğilimi desteklemektedir.

5. SONUÇLAR

Yatak katsayısının gerçekçi tahmini ve kritik yük dağılımının doğru seçimi, geosentetik yüktransfer platformlar ının güvenli ve aynı zamanda ekonomik dizaynında anahtar rolüoynamaktadır. Varolan dizayn yöntemleri arasında aktuel olan EBGEO yöntemi [1],kendisine herhangi bir düzeltme yapılmadan, kazık-zemin-geosentetik etkileşimlerinin sonluelemanlar yöntemi ile hesaba katılmasıyla, tatmin edici sonuçlar vermektedir.Yine de, bu yöntem belirli sınırlamalara sahiptir. EBGEO yönteminin [1] bir sınırlaması,sadece en konzervatif yük dağılımı olan yük figürü 2’yi (YF 2) baz almasıdır. EBGEOyönteminin dizayn dayanağı olan basitleştirilmiş Zaeske yöntemi (2005) [7] ise, literatürde

bilinen 3 yük dağılımının da hesabına izin vermektedir. Basitleştirilmiş Zaeske yöntemi(2005) [7], zemin yatak katsayısını hesaplamak için sonlu eleman yöntemi ile desteklenir ve

bir yatak katsayısı düzeltmesine tabi tutulur ((3.2.)`ye göre) ve yük figürü 1 (YF1) ilekombine edilirse, in-situ ölçüm sonuçlar ına k ıyasla gayet gerçekçi sonuclar vermektedir.Van Eekelin’in yeni geliştirdiği analitik yöntem (3.3) [11], bahsedilen bu yük dağılımı (YF1) ve yatak katsayısı düzeltmesi (3.2) ile kombine edildiğinde, keza gerçekçi sonuçlar (in-situ ölçümlerine paralel) vermektedir. Bu bildirinin yazarlar ı, ekonomik ve aynı zamandagüvenli dizaynlara izin veren bu kompozit (zemin + geogrid) yapının daha iyi anlaşılabilmesiiçin, şu anki aktuel dizayn kaynağı olan EBGEO’da [1] küçük bir iyileştirmeyiönermektedirler.Günlük kullanımda, EBGEO’ya göre dikkatli yapılan dizayn, yatak katsayısının güvenli

tarafta ama yine de gerçekçi olan tahminiyle (örneğin sonlu elemanlar yöntemiyle belirlenmesiyle) tatmin edici sonuçlar vericektir. En iyi dizayn pratiği icin, bildiri yazarlar ı şu önerilerde bulunmaktadırlar:

Taşıma gücü olmayan veya zayıf olan zeminler için yük dağılımı 1 (YF 1,ters üçgen), kayda değer derecede taşıma gücüne sahip olan zeminler içinyük dağılımı 3 (YF 3, üniform)

Zeminin yatak etkisinin doğru tahmini için sonlu eleman yöntemidesteğinin alınması

Yatak katsayısının (3.2)`ye göre düzeltilmesi

7/21/2019 S044



KAYNAKLAR

[1] Deutsche Gesellschaft für Geotechnik e. V., Arbeitskreis 5.2. (2010), “Empfehlungen fürden Entwurf und die Berechnung von Erdkörpern mit Bewehrungen ausGeokunststoffen – EBGEO”, Berlin: Wilhelm Ernst & Sohn

[2] Vollmert, L., Doygun, O. (2011), “Geosynthetic Reinforced Load Transfer Platforms forInfrastructural Projects and Wind Energy Plants”, Lectures on 18. DarmstädterGeotechnik.Kolloquim, Heft Nr. 88. Darmstadt: Mitteilungen des Institutes und derVersuchsanstalt für Geotechnik der Technischen Universität Darmstadt

[3] Vollmert, L., Kahl, M., Giegerich, G. & Meyer, N. (2006), “Schleuse Neuer Hafen,Bremerhaven – In-situ Verifizierung eines erweiterten Berechnungsverfahrens fürgeogitterbewehrte Gründungspolster über vertikalen Traggliedern”, Beitrag zurBaugrundtagung. Bremen: DGGT

[4] Kempfert, H.G., Stadel, M. & Zaeske, D. (1997), “Berechnung vongeokunststoffbewehrten Tragschichten über Pfahlelementen”, Bautechnik Nr.74(12), P.818-825

[5] Zaeske, D. (2001), “Zur Wirkungsweise von unbewehrten und bewehrten mineralischenTragschichten über pfahlartigen Gründungselementen”, Kassel: SchriftenreiheGeotechnik Universität Kassel

[6] Emde, O. (1995), “Der unterspannte schubsteife Balken-ein mechanisches Modell fürgeotextilbewehrte Tragschichten”, Bericht-Nr.15. Wuppertal: Bergische UniversitätGesamthochschule Wuppertal, Grundbau, Bodenmechanik und UnterirdischesBauen

[7] Geduhn, M. & Vollmert, L. (2005), “Verformungsabhängige Spannungszustände beihorizontalen Geokunststoffbewehrungen über Pfahlelementen in der Dammbasis”,Bautechnik Nr. 82(9), P.657-662

[8] Van Eekelen, S.J.M., Bezuijen, A., Lodder, H.J., van Tol, A.F. (2011), “Modelexperiment on piled embankments.Part 1 & Part 2”, Netherlands: Elsevier

[9] Heitz, C. (2006), “Bodengewölbe unter ruhender und nichtruhender Belastung beiBerücksichtigung von Bewehrungslagen aus Geogittern”, Kassel: SchriftenreiheGeotechnik Universität Kassel

[10] Vollmert, L., Körlin, R., Herold, A. (2012), “Comparison of design methods forgeosynthetics spanning over columns”, Valencia: EUROGEO

[11] Van Eekelen, Suzanne J. M., Ph.D Thesis (2015), “Basal Reinforced PiledEmbankments: Experiments, field studies and the development and validation of anew analytical model”, TU Delft

s044

Documents