Vida kazık kapasitelerinin arazi deneyleri ve sayısal analizlerle belirlenmesi
Determination of screw pile capacities via field tests and numerical analyses
Yazar: LEVENT ÜNKAP
Danışman: PROF. DR. HAVVANUR KILIÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Vida kazıklı temellerin tasarımında, kazık kapasitelerinin doğru tahmini yapıların güvenliği açısından önemlidir. Geleneksel kazıklar zeminin daha derin kısımlarına uzandığı için doğal olarak yapılan literatür çalışmalarının odak noktaları da zeminin derin kısımlarındaki zemin profilleri olmuştur. Vida kazıkların uygulandığı zeminin üst kısımları (bitkisel toprak, dolgu veya zayıf zemin profileri) ile ilgili veriler genelde sınırlı kalmaktadır. Oysa, bitkisel toprak ve/veya dolgu tabakaların kalınlığı vida kazık boyu içerisinde gözardı edilemeyecek kalınlıktadır. Vida kazık gibi, kapasitesini zeminin ilk bir kaç metre derinliği dikkate alınarak yapılan tasarımlarda, amprik eşitliklerden yararlanılarak belirlenen kapasite değerlerinin sahada yapılacak deneylerle kontrol edilmesi önemlidir. Bu kapsamda, vida kazık kapasitelerinin tahmini için yapılan deneysel ve sayısal analiz çalışmaları henüz yeterli değildir.
Bu çalışmada, vida kazıkların basınç, çekme ve yanal kapasiteleri sahada yapılan deneyler ile ölçülerek, literatürde önerilen eşitliklerden hesaplanan değerlerle  karşılaştırılması yapılmıştır. Ayrıca vida kazık deneyleri, saha zemininin özellikleri dikkate alınarak sayısal olarak modellenmiş ve geri analiz yöntemi kullanılarak zemin özellikleri ve model, saha deneylerinden elde edilen yük-deplasman değerleri ile doğrulanmıştır. Çalışmanın devamında aynı sayısal model dikkate alınarak, farklı zemin türleri için analizler tekrarlanarak vida kazık kapasiteleri tahmin edilmiştir.
Yapılan saha deneyleri ve sayısal analizlere göre, yükü taşınacak yapıya bağlı olarak uygun sayı, yerleşim ve boyutta seçilecek vida kazıklı temel sistemlerinde taşıma kapasitesi bakımından sorun yaşanmadığı tespit edilmiştir. Bununla beraber inşa etme hızı, zeminde kazıya ihtiyaç duyulmadan yerleştirilebilmeleri ile doğaya minimum etkisi, sürdürülebilir olma ve çıkarıldıktan sonra tekrar kullanılabilme özelliklerinden dolayı geleneksel yöntemlere göre öncelikli bir tercih olabileceği düşünülmektedir. Özellikle villa tipi az katlı yapılar, küçük köprü, platform tipi yapılar ve güneş panellerinin desteklenmesi için kullanımı önerilmektedir.

Abstract:
In the design of screw pile foundations, accurate estimation of pile capacities is important for the safety of structures. Traditional studies have focused on deep soil profiles as conventional piles extend into the deeper parts of the soil. Data regarding the upper parts of the soil where screw piles are applied (such as topsoil, fill, or weak soil profiles) are limited. However, the thickness of organic soil and/or fill layers within the screw pile length is a significant factor that cannot be neglected. In designs involving screw piles where the capacity is determined considering the first few meters of soil depth, it is crucial to verify the capacity values derived from empirical equations through field tests. Experimental and numerical analysis studies for predicting screw pile capacities are still insufficient.
This study compares the compression, tension, and lateral capacities of screw piles measured through field tests with values calculated from recommended equations in the literature. Additionally, screw pile tests are numerically modeled considering the characteristics of the site soil, and the soil properties and model are validated against load-displacement values obtained from field tests using back-analysis. Subsequently, using the same numerical model, predictions of screw pile capacities are made by repeating analyses for different types of soils.
According to the field tests and numerical analyses conducted, it was determined that there were no issues in terms of load-bearing capacity in screw pile foundation systems selected with appropriate numbers, placements, and dimensions based on the structure to be supported. Furthermore, due to their construction speed, ease of installation without excavation in the ground, minimal environmental impact, sustainability, and potential for reuse after removal, screw pile systems could be a preferred choice over traditional methods. Their usage is especially recommended for villa-type low-rise buildings, small bridges, platform structures, and supporting solar panels.