Temel altı zemin iyileştirme yöntemi olan jetgrout yöntemi ile iyileştirilen zeminlerin sonlu elemanlar yöntemiyle sayısal analizi
Numerical analysis of the jet grout soil reinforcement by finite element method
Yazar: SEVİLAY PARLAK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AYŞE BENGÜ SÜNBÜL
Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Zemin sıvılaşması = Soil liquefaction

Özet:
Günümüzde hızla artan nüfus, sanayileşme ve yeni kent merkezlerinin dağılımı, gelişmiş ülkelerde olduğu gibi ülkemizde de yerleşim alanlarının hızla tükenmesine neden olmuştur. Büyüyen ve gelişen şehirlerde imara açılacak yeni yerler gün geçtikçe azalmaktadır. Bunun doğal sonucu olarak, ihtiyaçların artmasıyla iyi yapı-temel zemin özelliği gösteren yerler dışında, uygun olmayan zeminler üzerinde de mühendislik yapıları inşa edilmesi zorunlu hale gelmiştir. Bu anlamda zayıf zeminlerde karşılaşılan düşük taşıma gücü, yüksek deformasyon ve oturma problemlerine karşı zemin güçlendirme veya zemin özelliklerini iyileştirme konusunda çalışmalar yaygınlaşmıştır. En temel çözüm, mevcut zemine uygun yapı temeli projelendirmektir. Bu mümkün olmadığında; zayıf zemin kaldırılarak yerine daha sağlam zemin yerleştirilebilir veya zayıf zemin geçilebilir derinlikteyse yapı temellerini daha alt kısımda mevcut bulunan sağlam zeminlere taşıtılabilir, eğer bu da mümkün değilse, zemin özellikleri arazide yapılacak zemin iyileştirme yöntemleriyle iyileştirilebilir. 
Literatürde yer alan zemin iyileştirme yöntemlerinden biri olan jet-grout kolonları çimento ve zeminin karışımından oluşan yüksek dayanımlı kolondur ve imalatı sırasında zeminin sıkıştırılarak konsolide olmasını da sağlar. 
Bununla birlikte jet grout yönteminin, yapı temellerinin sismik hareketlerin etkisiyle oluşan zemin sıvılaşma problemlerini azaltmak için de kullanıldığı bilimsel çalışmalarda kanıtlanmıştır. Bu calışmada, yapılaşma alanında sıvılaşma potansiyeli taşıyan bir zeminde, iyileştirme yontemi olarak seçilen jet-grout kolonu uygulaması durumunda, zeminin nasıl davranış göstereceği, statik ve dinamik durum sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak modellenmiştir. Sayısal analizler arazi ve laboratuvar deneylerinden elde edilen veriler ile korele edilerek uygulama alanı farklı senaryolar altında değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında; zemin iyileştirme yöntemi olarak önerilen jetgrout kolonu uygulaması, tasarım yöntemleri, tasarım kriterleri ve göçme mekanizmaları olarak değerlendirilmiştir. Zeminde iyileştirme öncesi ve sonrası elde edilen geoteknik parametreler kıyaslanarak, yer değiştirme değerlerinin, iyileştirme sonrası azaldığı tespit edilmistir. Ayrıca sayısal analizlerin projelendirme öncesinde ekonomik olarak fayda getirebileceği bilimsel olarak bu çalışma da tespit edilerek, proje uygulama süreçleri ile ilgili çeşitli öneriler sunulmuştur.

Abstract:
Today, the rapid increase in population, industrialization and distribution of new urban centers, as observed in almost all developing countries, causes a rapid depletion of settlement areas as well in Turkey. The new settlement areas to be opened in the growing and developing cities are gradually getting smaller. As a natural consequence of increased settlement needs, it has become compulsory to construct engineering works on unsuitable soils besides for places where building-foundation ground characteristics are suitable for a possible construction. In this sense, it has become widespread to work on ground improvement work against the bearing capacity, high deformation and settlement problems encountered on the weak soils or improving the soil properties. The most basic solution is to design a building based on existing soil. If this case is not possible; the weaker ground can be removed and replaced with a more robust ground or the weaker ground can be transported to the deeply grounded buildings on the lower ground. When both two cases are not possible; the ground properties can be improved by the ground improvement methods. Jet-grouting columns, one of the soil improvement methods in the literature, is a high-strength columns consisting of a mixture of cement and soil, and the soil is compressed and become consolidated during production. In this context, scientific studies have been also used to mitigate soil liquefaction problems, which cause building foundations to be affected by seismic movements. In this thesis, the behaviour of the soil in the case of jet-grouting soil improvement method in a liquafable problematic soil is modelled using the finite element method for both static and dynamic case. Numerical analyses are correlated bith the data obtained from field and laboratory experiments and the study area is evaluated under different scenarios. Within the scope of work; Jet grouting method is also assessed in dfifferent aspects such as a design method, design criteria and settlement mechanism. By comparing the geotechnical parameters obtained prior and post soil improvement, it was determined that the displacement values were decreased following the improvement in the study area. The results also prove that, the numerical analysis conducted prior to the project implementation on the ground can provide economic benefits.