Sonlu elemanlar metodu ile dolgu zemin modellemesi
Earth fill modelling with finite element method
Yazar: SERDAR DOĞAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. AYDIN KAVAK
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Dolgu çalışmaları her tür inşaat faaliyetinde sıklıkla uygulanan bir yöntemdir. Eğimli arazilerde düzgün bir alan elde etmek için kazı ile dolgu miktarı dengelenerek ekonomik bir çözüm elde edilebilmektedir. Bu çalışmanın amacı gerçek bir sahada yüksek ve geniş bir dolgu imalatında; dolgu yüksekliğince teşkil edilecek tabakalarda zeminin yatak katsayısı, taşıma gücü ve deformasyon değerlerinde oluşabilecek değişimler ve bunları etkileyen faktörlerin araştırılmasıdır. Araştırmada dolgunun her tabakasında yapılmış elek analizi, su muhtevası ve yerinde yoğunluk tespiti deneyleri ile malzemenin arazide homojen ve yeterli enerji ile sıkışmış olması sağlanmıştır. Dolgu tabakalarında yapılan 15 adet plaka yükleme deneyi ile yüke karşı zeminin yaptığı deformasyonlar bulunarak karşılaştırmalar yapılmıştır. Çalışmada plaka yükleme deneyleri Plaxis sonlu elemanlar programı ile modellenerek zemin parametrelerinin etkileri incelenmiştir. Mohr-Coulomb parametreleri tahmin edilen Plaxis modeli ile arazide yapılan deneylerin kıyaslanması sonucunda, sıkı kumlar için Plaxis programında kullanılan Eplx değeri ortalaması 54800 kN/m2 poison oranı ise 0.2 olarak bulunmuştur. Bulunan deformasyon modülü değeri birincil ve ikincil deformasyon modüllerinin ortalama değerlerine oldukça yakındır. Dolgu tabakaları ve doğal zemin üzerinde yapılan plaka yükleme deneyleri için yatak katsayıları 112000 ile 176000 kN/m2 aralığında bulunmuştur. Arazide sıkışma iyi şekilde yapılabildiğinde dolgu ile doğal zemin arasında mukavemet değerleri farklı dolgu tabakalarında hemen hemen aynı olarak bulunmuştur. Bu bilgiler ışığında taşıma gücü açısından dolgu yüksekliği çok etkili olmamaktadır ancak dolgu yüksekliği arttığında dolgu tabanındaki zeminin taşıma gücü, özellikle killi zeminlerde oturma değerleri, şev stabilitesi mutlaka incelenmelidir.

Abstract:
Earth fill is a method often applied in all kinds of construction activities. An economical solution can get from balancing the amount of excavation and filling for making lowland from inclined land. The objective of this study is to examine changes of modulus of subgrade reaction, bearing capacity and deformations and investigating the factors affecting them for layers of large and high earth fills in a real construction site. In this study, sieve analysis, moisture content determination and in-situ density tests were conducted regularly on fill layers to get compacted homogeneous fill layers where enough energy is provided. On fill layers, after 15 plate load tests were performed, load-deformation properties have been determined and compared with each other. Plate load tests were modeled to examine the soil properties by using Plaxis finite element program. Mohr-Coulomb model with parameters estimated Plaxis compared to the results of site loading tests. The typical dense sand parameter values were used initially in the Plaxis program. The average value of the modulus of elasticity Eplx was found to be 54,800 kN/m2 and poisson ratio was found to be 0.2 for the dense sand soil used in the site. The value of the modulus of elasticity was found very close to average value of primary and secondary elasticity values. Modulus of subgrade reaction values were found in the range of 112,000 to 176,000 kN/m3 from plate load tests which were made on a natural soil and fill layers. If compaction is made properly at the site, load-deformation characteristics are found almost identical in different layers of the fill and natural soil. In the light of this information, filling height is not very effective on bearing capacity with enough relative compaction, but the bearing capacity and settlements of soils which is under fill and slope stability of the soil section should be examined for a safer earth fill works.