Geogrid donatılı kum üzerine oturan sürekli temellerde taşıma gücünü etkileyen tasarım faktörlerinin deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of design factors affecting the bearing capacity of strip foundaiton on geogrid-reinforced sand
Yazar: ATİLA DEMİRÖZ
Danışman: DOÇ. DR. ÖZCAN TAN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: İnşaat mühendisliği = Civil engineering

Özet:
Temeller, üst yapı yüklerini zemine aktaran, Terzaghi'nin deyimiyle görkemsiz yapı elemanlarıdır. Bunu yaparlarken, yapısal bütünlüklerini korurlarken üzerinde bulundukları zeminleri de aşırı gerilmelere zorlamamalıdırlar. Çünkü aşırı gerilmeler zeminde kayma yenilmesine veya aşırı oturmalara neden olabilir. Bu nedenle temel tasarımları hem geoteknik ve hem de yapısal gereksinimleri ekonomik olarak karşılamak zorundadır. Geoteknik gereksinimler, temellerin üzerine oturtulacağı zemin veya kayanın izin verilebilir taşıma gücüne ve oturma kriterlerine yöneliktir.Son yıllarda, taşıma gücünü arttırmak ve oturmaları izin verilen değerlerde tutmak için zemin içerisine yerleştirilen çeşitli donatılar (geosentetik ailesi) kullanılmaya başlanmış olup, günümüzde kullanımları artış göstermektedir. Yapı temelleri altında taşıma kapasitesini arttırmak ve oturmaları azaltmak amacıyla temel zemin içerisine çekmeye dayanıklı ve zemin ile arasında yeterli sürtünmeye sahip donatılar yerleştirilmesi ile geleneksel yöntemlere oranla daha hızlı ve ekonomik çözümler elde edilmiştir.Geogridler, yüksek çekme dayanımı, elastisite modülü ve sıyrılma direncine sahip, üzerinde düzgün olarak dağılmış elips, dikdörtgen ya da kare boşluklar bulunan ve özellikle zemin güçlendirmesinde kullanılan bir geosentetik türüdür. Tek eksenli ve çift eksenli olmak üzere iki gruba ayrılan geogridlerle güçlendirmede temel ilke, zemin yapısı içerisinde düşük deformasyona karşılık yüksek çekme mukavemeti oluşturmaktır. Bu da, temel zemini ile geogrid arasındaki kenetlenme sayesinde ortaya çıkmaktadır.Bu çalışmada, geogrid donatlı kum üzerine oturan sürekli temellerde taşıma gücünü etkileyen tasarım faktörleri deneysel olarak araştırılmıştır. Deneyler, Taguchi yöntemine göre 5 parametreli (temel genişliği, temel derinliği, donatı uzunluğu, donatılar arası uzaklık ve donatı sayısı) 4 seviyeli standart L16 ortogonal dizin tablosu seçilerek yapılmıştır. S/N ve varyans analizleri yapılarak taşıma gücünü etkileyen faktörlerin etki dereceleri ve güvenilirlikleri belirlenmiş, taşıma gücünün en yüksek olduğu faktör seviyelerini belirlemek için optimizasyon yapılmıştır. Deneylerden ve analizlerden elde edilen sonuçlar ise grafikler ve tablolar halinde sunulmuş ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Ayrıca deneyler esnasında çekilen fotoğraflar dijital fotogrametri tekniği ile değerlendirilerek kayma yüzeyleri sayısallaştırılarak koordinatları belirlenmiştir. Bu teknik ile donatılı ve donatısız zeminlerde oluşan kayma yüzeyleri daha doğru bir şekilde belirlenmiştir.Çalışma sonucunda; sınır taşıma gücü üzerinde en etkili parametrenin % 39 oran ile temel genişliği, ikinci etkili parametrenin ise % 27'lik oran ile temel derinliği olduğu belirlenmiştir. Temel genişliği ve temel derinliği arttıkça, sınır taşıma gücünün de arttığı belirlenmiştir. Taşıma gücü, oturma ve ekonomiklik kriterleri gözönüne alınarak, geogrid donatılı kum üzerine oturan sürekli temellerin tasarımında temel derinliği Df=0.5B, donatı sayısı N=3, donatı uzunluğu LG=6B ve donatı derinlik oranı u=0.5B olarak seçilebilir.

Abstract:
Foundations are unimposing structural elements that transfer loads to the ground as Terzaghi expessed. While transferring these loads foundations should preserve their integrity and do not force the soil under it to expose excessive stresses, because excessive stress conditions cause shear failure or excessive settlement in the soil. Therefore, foundation designs should meet geotechnical and structural needs economically. Geotechnical needs concern the allowable bearing capacity and settlement criteria of the soil or rock where the foundations rest on.Use of geosynthetics to improve soil properties is increasing year by year. Geosynthetics being durable to tensional forces and able to form friction with the soil interface gives more practical, economic and fast solutions for the geotechnical improvement than the classic methods.Geogrids have high tensional strength, debonding resistance and elasticity modulus. They are types of a geosynthetic used for the reinforcement of soil and have elliptic, square and rectangular cavities in it. There are two types of geogrids; uniaxial and biaxial. Its task is to provide high tensile strength in relation to the low deformation. This is done by binding of foundation soil and geogrid tightly.In this study, design factors affecting the bearing capacity of strip foundation on geogrid-reinforced sand were investigated experimentally. The experiments were made according to Taguchi?s 5 parameter, 4 level, and standard L16 orthogonal arrays. Signal-to-noise (S/N) and variance analysis are used to determine the levels of the factors affecting the bearing capacity. In this study, a comparison between analysis of variance and method of graphical representation has been made by using the data obtained from the study. In addition to this, pictures taken during the tests were evaluated to determine the shear planes by using the digital photogrametry techniques. With this technique, shear planes occurred in reinforced and unreinforced soils were determined more precisely.Thus, it was determined that the most effective parameters on bearing capacity are foundation width (with 39 % influence ratio) and foundation depth (with 27 % influence ratio). While the foundation width and depth increased, the bearing capacity increased also.Considering the bearing capacity, settlement and economic criterions, foundation depth, number of reinforcement, length of reinforcement and depth ratio of reinforcement can be chosen as Df=0.5B, N=3, LG=6B and u=0.5B, recpectively for designing of strip foundation on geogrid reinforced sand.