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
Description: