Taş kolon ve geopier uygulaması ile zemin iyileştirmesi

Abstract

Yumuşak zeminler üzerinde inşa edilecek dolgularda taşıma gücü ve deformasyon ile diğer duraylılık problemlerini (yanal yayılma, yerel göçme vb.) çözmek için çeşitli zemin iyileştirme yöntemleri geliştirilmiştir. Bu çalışmada bu yöntemlerden taş kolonlar ile geopier (Rammed Aggregate Pier) uygulaması yöntemleri incelenmiştir. Taş kolonlar günümüzde sıkça kullanılan zemin iyileştirme yöntemlerinden birisidir. Gerek kohezyonlu gerekse kohezyonsuz zeminlerde uygulanabilen taş kolonlar, konsolidasyonu hızlandırmak, taşıma kapasitesini arttırmak, sıvılaşma potensiyelini azaltmak, dolgu ve şev stabilitesini sağlamak gibi pek çok amaçla kullanılmaktadır. Geopier uygulaması daha çok Amerika'da yumuşak zemin özelliği taşıyan bölgelerde zemin iyileştirmesi amacıyla kullanılan, başarılı ve ekonomik sonuçlar veren bir yöntemdir. Bu yöntem, iyileştirme yapılmak istenilen sahada, zeminde açılan kuyuya çok sert ve yoğunluğu yüksek agregaların kademeler halinde yerleştirilmesi ve patentli bir tokmak yardımıyla sıkıştırılmasından ibarettir. Bu çalışmada, yumuşak killi zeminler üzerine dolgu inşa edilmesi durumunda, taş kolonlar ve geopier elemanlar uygulanması ile taşıma kapasitesinin arttırılması ve oturmaların azaltılması incelenmiştir. Yumuşak kil ve orta katı kil tabakalarından oluşan zeminin üzerine inşa edilecek dolgu altında temel zemininin oturmalar ve taşıma gücü açısından davranışı incelenmiş, daha sonra zemine iyileştirme yöntemlerinden olan taş kolon ve geopier elemanlar ayrı ayrı uygulandığında meydana gelen değişimler literatürdeki hesap yöntemleri ve Plaxis sonlu elemanlar programı kullanılarak analiz edilmiştir. Hem literatürdeki hesap yöntemleri ile yapılan analizler hem de Plaxis sonlu elemanlar programı yardımı ile yapılan analiz sonuçlarından anlaşılacağı üzere taş kolon ile iyileştirilen zeminin taşıma kapasitesi artmaktadır. Ayrıca meydana gelmesi beklenilen oturma değerleri iyileştirilmemiş zemine göre bir hayli azalmaktadır. Klasik yöntemlerle bulunan taşıma gücü değerleri Plaxis sonlu elemanlar programı ile bulunanlardan daha fazla çıkmaktadır. Yapılan analizlerden anlaşılacağı üzere geopier elemanlar ile iyileştirilen zeminin taşıma kapasitesinde, kolon boyları daha kısa olmasına rağmen taş kolonlarla sağlanan iyileşmeye yakın artış sağlamaktadır. Ayrıca oturma değerleri de, taş kolonlara göre daha büyük olmasına rağmen, iyileştirilmemiş zemine göre bir hayli azalmaktadır. Klasik yöntemlerle hesaplanan taşıma gücü değerleri Plaxis sonlu elemanlar programı ile bulunanlardan fazla çıkmaktadır. Taş kolonlar davranışı literatürde bulunan yöntemlere göre hesaplanırken gerilme konsantrasyon oranı n=3 olarak alınmıştır. Plaxis sonlu elemanlar yöntemiyle yapılan analizlerde bu değerin değişik kolon çaplarına göre 2.88 ile 3.70 arasında değiştiği bulunmuştur. Buna göre alınan n=3 değeri doğru gözükmektedir. Geopier elemanların literatürde bulunan yöntemlere göre hesaplanmasında ise gerilme konsantrasyon oranı n=6 olarak alınmıştır. Plaxis sonlu elemanlar yöntemiyle yapılan analizlerde ise bu değerin değişik kolon çaplarına göre 5.35 ile 5.75 arasında değiştiği bulunmuştur.