Kazı çukurlarında dışbükey köşe etkisi üzerine bir çalışma
A study of convex corner effects on digging pits
Yazar: SERMET TABUR
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA TUĞRUL ÖZKAN
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Kazı alanı = Excavation area ; Kazı destekleme sistemleri = Excavation support systems ; Kazı problemleri = Excavation problems ; Temel kazıları = Foundation excavations ; İksa sistemleri = Shoring systems

Özet:
Bu çalışmada, üç boyutlu sonlu elemanlar programı olan Plaxis 3D Foundation V2.2 programı kullanılarak, dört farklı zemin tipi için farklı kazı derinliklerinde modeller oluşturulup köşe etkisinin deplasman ve yanal toprak gerilmeleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Konu ile ilgili çalışmalar bölümünde, konuya ilişkin gerçekleş olan çalışmalar ele alınmış ve sunulmuş, daha sonra ise üç boyutlu sonlu elemanlar çözümüne ve teorik zemin modellerine ilişkin kısa bilgiler verilmiştir. Son bölümde ise kurulan modeller analiz edilmiş, bu analizlerin sonuçları grafiksel olarak sunularak konuya ilişkin değerlendirmeler yapılmıştır.
Yapılmış olan analizler için, iki farklı kazı boyutlarına sahip kazı çukurlarında dört farklı zemin tipi kullanılmış olup her zemin tipi için iki ayrı kazı derinliği olan modeller oluşturulmuştur. İksa yapısının konsol olduğu durum incelenmiştir. Analizde kullanılmış olan bütün modeller tek tabakalı zeminde kurulmuştur. Analiz sonuçlarında deplasmanlar, gerilmeler ve toprak basıncı katsayıları incelenmiştir.
Yapılan analizlerde köşe noktalarında deplasmanların en düşük değerlerde olduğu, köşelerden, her iki köşeye eşit mesafede bulunan merkez noktaya doğru uzaklaşıldıkça deplasmanın arttığı ve belirli bir mesafeden sonra yakın değerlere ulaştığı görülmektedir.
Gerilmeler incelendiği zaman ise en büyük gerilmelerin, köşe noktalarda oluştuğu ve köşelerden, her iki köşeye eşit mesafede olan merkez noktaya doğru gittikçe gerilmenin azaldığı ve köşe etkisi etki mesafesinden sonra da gerilmelerin bir birine yakın değerler aldığı görülmüştür.
Yanal toprak gerilmelerinin, derinlik ve zeminin birim hacim ağırlığına bölünmesi ile Khesap yanal toprak basıncı katsayıları bulunmuş olup, her modelde kazı taban kotu için köşeye değişen mesafelerde hesaplanmıştır. K0 ve Ka ile ilişkisi de oluşturulmuş olan grafiklerde verilmiştir. Her model için yapılan hesaplarda, hesaplanan değerlerin köşeye yakın noktalarda büyük olduğu, bu mesafe arttık sonra Khesap değerinin azaldığı ve köşe etki mesafesinden sonra Ka durumuna ulaştığı görülmüştür. Derinliğin artması ve zeminin rijitliğinin artmasının köşe etkisi etki mesafesine etkisi olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, Plaxis 3D Foundation V2.2 software which is a 3D finite element program is used. Moreover with the help of this software different excavation depth models constructed for 4 different type of soil structures, in order to examine the effects of the corner on displacements and lateral soil stresses. Firstly the previous studies about the effect of the corner in the excavation pits are presented. Then a brief description about 3D finite element models and theoretical soil models are given. In the last section, constructed models are analyzed and results of this analysis are evaluated according to graphics.

In the analysis; 8 models are used for excavation pits with two different depths which both have 4 different type of soil structures. Moreover console which was a retaining structure was studied as well. All the models used in the analysis are contructed on a single soil layer. In the results of analysis displacements, stress and earth pressure coefficients are observed.

In the analysis it is found that the displacement is maximum in the center, while it is minimum on the corners.
Furthermore when stresses are observed in the models, opposite result are found which is minimum stres is found in the center while maximum stress is found on the corners, when depth is increasing in the soil.

Lateral earth pressure coefficient, Kcount, is calculated by dividing the lateral soil stres by unit volume weight of the depth & soil. Kcount is calculated at varying distances from the corner for each model and each excavation elevation. Relationship of Ka and K0 is presented with the graphics in the analysis part. It is observed that values, which are calculated for each model, are greater at the corner points. Moreover Kcount is decreased when the distance is increased and it reached Ka value after the effective corner effect distance. Finally it is found that rise of depth and stiffness of the surface have impact on corner effects' effect distance.