Zemin İyileştirme Yöntemleri, Derin Temeller ve Uygulama Örnekleri

61 Pages·2010·10.63 MB·Turkish

by  Selim Altun

30.09.2010
İNŞAAT MÜHENDİSLERİ ODASI
İZMİR ŞUBESİ
ZZEEMMİİNN İİYYİİLLEEŞŞTTİİRRMMEE
YÖNTEMLERİ,
DERİN TEMELLER VE
UYGULAMA ÖRNEKLERİ
Doç.Dr.Selim ALTUN
Ege Üniversitesi İnşaat Müh. Böl.
Geoteknik Anabilim Dalı
ZEMİNLERİN İYİLEŞTİRİLMESİ
AMAÇ VE KAPSAM
Zeminlerin iyileştirilmesindeki amaç yetersiz zeminler ile
bbuunnllaarrıı aağğıırr yyüükklleemmee dduurruummllaarrıı, ddeepprreemm vveeyyaa ttoopprraakk
kayması gibi afetlerden etkilenen bina temel zeminleri için
daha uygun ve yeterli koşulları sağlayacak özelliklere
ulaştırmaktır.
Zemin iyileştirme tekniklerine yapıların statik yükleri altında
istenen performansı gösteremeyeceği anlaşılan zeminlerde
de sık ihtiyaç duyulmaktadır.
1
30.09.2010
ZAYIF ZEMİN KOŞULLARINA İLİŞKİN
ALTERNATİF ÇÖZÜMLER
Yetersiz zemin koşulları ile karşılaşıldığında birkaç çözüm
söz konusu olabilir :
 Sorunlu parselden vazgeçilip yeni bir arazi seçilebilir,
 Daha iyi nitelikli zemin tabakalarına ulaşmak için derin
temeller tasarlanabilir,
 Zayıf zemin kaldırılıp yerine daha iyi bir malzeme,
kontrollü olarak yerleştirilebilir,
 ZZaayyııff zzeemmiinn üüzzeerriinnee iinnşşaa eeddiilleecceekk yyaappıı, zzeemmiinnddeenn
beklenen davranışa uyum sağlayabilecek biçimde
tasarlanabilir,
 Yetersiz ve zayıf zeminin iyileştirilmesi yoluna gidilebilir.
ZEMİN İYİLEŞTİRME İHTİYACI VE UYGUN
METODUN SEÇİMİ
Söz konusu problemler aşağıdakilerden herhangi biri olabilir:
Temel zeminlerinin sıvılaşma potansiyeli olması,
Yetersiz taşıma gücü,
Yapım esnası veya sonrasında belirebilecek aşırı toplam oturmalar,
Yapının eğilmesine, zarar görmesine veya yıkılmasına yol
açabilecek farklı oturmalar,
Temel kazısı ile ilgili problemler,
Şev duraysızlığı,
Kazı sonucu kabarmalar,
Problemli zeminlerin varlığı (çökebilen, şişen, organik vb. zeminler).
2
30.09.2010
ZEMİN İYİLEŞTİRME TEKNİĞİNİN SEÇİMİNİ
ETKİLEYEN FAKTÖRLER
 Zemin/kaya profili ve özellikleri (incelerin yüzdesi, kıvam,
normal yüklenmiş/aşırı konsolide, vb.)
 Yeraltı suyu durumu
 Gözetilen iyileştirme seviyesi (büyüklüğü)
 Farklı metodlarla elde edilebilecek iyileştirmelerin görece
büyüklüğü ve yararı
 İyileştirmeye ilişkin gerekli alan ve derinlik
 Yapıma ilişkin faktörler (iş planı, ulaşılabilirlik, malzemeler,
geçit hakkı, ekipman iş gücü, yeraltında çalışabilme
alanlarına ilişşkin enggeller))
 Çevresel faktörler
 Maliyet
 Yeni veya mevcut yapılarla etkileşim
 Bakım, dayanıklılık ve işletme gereksinimleri
 Diğerleri (sözleşme, politika, gelenek, vb.)
ZEMİN İYİLEŞTİRME TEKNİKLERİNİN
SINIFLANDIRILMASI
 Uygulama Yöntemine Göre
Sadece inşaat aşamasında uygulanan geçici
iyileştirme yöntemleri
Zemine herhangi bir malzeme karıştırmadan
uygulanan kalıcı iyileştirme yöntemleri
Zemine çeşitli malzemeler karıştırarak
uygulanan iyileştirme yöntemleri
 Uygulama Derinliğine Göre
Derin iyileştirme yöntemleri
Yüzeysel iyileştirme yöntemleri
3
30.09.2010
ZEMİN İYİLEŞTİRME YÖNTEMLERİ
1. Vibrasyonlu (titreşimli) yöntemler
a. Vibroflotasyon
b. Kum sıkıştırma kazıkları
cc. VViibbrraassyyoonnlluu ssoonnddaallaarr iillee ssııkkıışşttıırrmmaa
d. Patlatma
Vibrasyonlu yöntemler çok kirli olmayan kohezyonsuz
zeminler için uygundur (İnceler oranı < % 20-25).
Zemindeki inceler daha fazla ise vibrasyon etkisini
kaybettiğinden zemini yatay veya düşeyde iterek ve
deplasman yaptırarak sıkıştıran şu yöntemler uygulanır:
22.. DDeeppllaassmmaann TTeekknniikklleerrii
a) Kompaksiyon (Sıkıştırma) Kazıkları
b) Ağırlık Düşürme (Dinamik Sıkıştırma)
c) Kompaksiyon Enjeksiyonu
Bu yöntemler (1)’de karşılaşılan zeminlere de uygulanabilir.
3. Karıştırma Teknikleri
a. Kireç kolonları
b. Derin Karıştırma (Deep Mixing)
c. Jet Enjeksiyonu (Jet Grouting)
dd. ÖÖn((cedden)) KKarıştırma
Üçüncü grup yöntemlerde bir bağlayıcı katkı malzemesiyle
(çimento, kireç gibi) zemin karıştırılarak taşlaştırılır. Kolonlar
(tekli, çiftli, dörtlü, vb.), iki yönde kesişen perdeler veya kütle
olarak zemin katı hale getirilir. Izgara şeklinde
((kkaarree//ddiikkddöörrttggeenn)) iikkii yyöönnddee şşeerriitt şşeekklliinnddee ttaaşşllaaşşttıırrııllaann
zeminlerde ayrıca boşluk suyu basınçlarını izole ettiği ve
sıvılaşmayı önlediği bilinmektedir.
4
30.09.2010
4. Diğer Yöntemler
a. Zemini değiştirme ve yapısal dolgular
b. Çakıl dren kuyuları (veya suni drenaj malzemeleri)
c. Y.A.S.S. düşşürme ((kuyyular,, hendekler,, vb.))
d. Permeasyon (Sızdırma) Enjeksiyonu (İnceler oranı
%20’den az daneli zemin)
Zemin iyileştirme yöntemleri dışında önlemler de
sıvılaşma için önerilmektedir. Bunlardan bazıları
şşuunnllaarrddıırr::
I. Kazıklı Temel kullanımı
II. Yapı etrafına diyafram duvar, palplanş perdelerle
yalıtım
III. Rijit yapı – bodrum - temel tasarımı vd.
ZEMİN İYİLEŞTİRME
YÖNTEMLERİ
DERİN SIKIŞTIRMA
VViibbrroofflloottaassyyoonn::
Vibroflotasyon zemin içerisine yerleştirilen
bir vibratörden kaynaklanan yatay
titreşimler sonucu granüler zeminlerin
sıkıştırılmasını sağlamaktadır. Dolayısıyla
granüler zeminlerin başlangıçtaki boşluk
ooraanlaarı vee ssıkışşaabbilirlikleeri aazaalmaakttaaddır.
Diğer yandan içsel sürtünme açıları, taşıma
gücü ve sıvılaşmaya karşı olan dirençleri de
artmaktadır.
5
30.09.2010
6
30.09.2010
Sömeller için tipik vibroflotasyon karelajları (Brown,
1977)
7
30.09.2010
Kum Sıkıştırma Kazıkları (SCP)
 Kum sıkıştırma kazıkları yumuşak zeminleri iyileştirme
tekniği olarak Japonya’da geliştirilmiştir. Bu teknik
yumuşak zemin içerisinde titreşimli bir muhafaza borusu
yyaarrddıımmııyyllaa kkuumm vveeyyaa bbeennzzeerr bbiirr mmaallzzeemmee kkuullllaannaarraakk iiyyii
sıkıştırılmış kum kazıklardan oluşmaktadır.
 Kum Sıkıştırma Kazıkları (SCP) tekniğine ilişkin ekipman
kum dren yerleştirme ekipmanına benzemektedir.
Ekipman istenilen derinliğe ulaştıktan sonra, daha
önceden belirlenen boydaki gevşek kum ekipmanın mili
arasından boşaltılır ve ekipman biraz yukarı çekilir. Daha
ssoonnrraa mmiilliinn üüssttüünnddeekkii bbiirr vviibbrraattöörr yyaarrddıımmııyyllaa mmiill ggeevvşşeekk
kumu sıkıştırır ve çapını artırır. Bu işlemin tekrar
ettirilmesiyle sıkıştırılmış kum kazıkları oluşturulur ve
ayrıca etraftaki zeminde sıkıştırılmış olur.
Sıkıştırılımış kum kazıkları oluşturma aşamaları (Tanimoto, 1973)
8
30.09.2010
Ağırlık Düşürme (Dinamik Kompaksiyon)
 Dinamik kompaksiyon işlemi ağır bir yükün tekrarlı olarak
değişik yüksekliklerden zemin üzerine düşürülmesinden
oolluuşşmmaakkttaaddıırr. YYüükklleerriinn aağğıırrllııkkllaarrıı ggeenneelllliikkllee 55 iillee 2277 ttoonn vvee
düşüş yükseklikleri ise 12 ile 30 m arasında
değişmektedir.
 Elde edilen iyileştirme derecesi uygulanan enerjiye yani
tokmağın ağırlığına, düşüş yüksekliğine, karelaj
aralıklarına ve her noktadaki düşüş sayısına bağlıdır.
HHaaffiiff ttookkmmaakkllaarrıınn aallççaakk yyüükksseekklliikklleerrddeenn ddüüşşüürrüüllmmeessii iillee
3.0 ile 4.5 m arasında bir iyileştirme derinliği elde edilir.
Daha ağır tokmakların daha yükseklerden düşürülmesiyle
ise elden edilen iyileştirme derinliği ise 6.0 ile 9.0 m
arasında değişmektedir.
DDiinnaammiikk KKoommppaakkssiiyyoonn
- Zemine yüksekten ağırlık düşürülmesi
Granüler zeminler
dolgu alanlar ve
karstik ortamlar
için uygundur.
Ağırlık
DDüüşme ettkkiisiiylle
oluşan çukurlar
9
30.09.2010
SUNİ DRENLER KULLANILARAK /
KULLANILMAKSIZIN ÖNYÜKLEME İLE
KONSOLİDASYON
Ek Dolgu ile Ön Yükleme
Ek dolggu ile ön yyükleme konsolidasyyon oturmalarının
tamamlanması için gereken sürenin kabul edilemez
derecede uzun veya çok kalın homojen kil tabakalarının
mevcut olduğu durumlarda söz konusudur.
Temel kural zeminin taşıma gücünü aşmayacak şekilde ek
dolgunun uygulanmasıdır. Eğer belli durumlarda böyle bir
yükün uygulanması gerekecekse, yükleme hızı oluşan aşırı
boşluk suyu basınçlarının sönümlemesini sağlayacak şekilde
oollmmaallıı yyaa ddaa ddoollgguunnuunn hheemmeenn aallttıınnddaa ggeeootteekkssttiilllleerr
kullanılmalıdır.
Ön yüklemenin amacı öngörülen yapısal yükler altında
oluşacak nihai oturmaları daha kısa bir zaman aralığında
gerçekleştirmektir.
10