Toprakarme ve zemin çivili bir derin kazı uygulamasının örnek bir proje üzerinde nümerik analizlerinin yapılması
Numerical analysis of a deep excavation application with earth reinforcement and soil nails on a sample project
Yazar: OĞUZHAN TIRAŞÇI
Danışman: PROF. DR. NİYAZİ UĞUR TERZİ
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Jeogrid = Geogrid ; Sayısal analiz modelleri = Numerical analysis models ; Zemin çivisi = Soil nail

Özet:
Bu çalışmada, Ankara OSB bölgesinde alanında bulunan bir derin kazı sahasındaki kompozit bir dayanma yapısının detaylı nümerik analizleri ele alınmıştır. Derin kazı alanı zemin çivisi/geosentetik duvar kompozisyonu olarak bütünleşik tasarlanmıştır. Tasarımda birbirinden farklı davranış sergileyen dayanma elemanlarının eşgüdümlü olarak derin kazı güvenliğini sağlamadaki performansları incelenmiştir. Zemin kayma mukavemet değerleri sahada yapılmış olan derin saha sondajlarından temin edilmiş ve bu değerler sonlu elemanlar programında kullanılmıştır. Zemin çivisi ve geosentetik malzemeler için mühendislik parametreleri imalatçı firmalardan alınan ve standartlara uygun olan değerler çerçevesinde kullanılmıştır. Analizlerde geçici derin kazı süresi dikkate alınarak, Pekleşen Zemin modeli kullanılmıştır. Derin kazı modellemesinde kademeli inşa yöntemi esas alınmıştır. Bu sayede imalat süre ve adımları nümerik modelde birebir senaryolaştırılmıştır. Derin kazının nihai derinliğine ulaşıldığında bütün kesit için şev stabilitesi analizi yapılmış olup analiz için modelde Phi/C reduction yöntemi dikkate alınmıştır. Şev ortamındaki olası kayma kesitinde plastik deformasyon noktaları tespit edilmiş sonra göçme kaması elde edilmiştir. Analizlerde hassaslık sağlamak adına zemin çivisi ve geosentetik malzemeler için zemin – yapı arayüzeyleri tanımlanmış ve modelde ağ yoğunlaştırması ile belirginleştirilmiştir. Yapılan analizler çerçevesinde iki farklı derin kazı uygulama yönteminin birlikte yer aldığı bu saha çalışmasında derin kazının güvenli bir biçimde inşa edilebileceği görülmüştür. Çekme gerilmelerine maruz kalan zemin ortamında hem geosentetik donatının hem de zemin çivisi malzemesinin mobilize olma ihtimali olan aktif kamayı stabil zemin kesitine başarı ile bağladığı görülmüştür. Nümerik analizler ile hesaplanan yanal deformasyonların %1 kazı derinliğinden daha küçük değerlerde olduğunda, kazı kesitinde göçme mekanizmasının görülmediği, şev stabilitesi problemi görülmediği, çivi ve geosentetik malzemede sıyrılma ve kopma problemlerinin ortaya çıkmadığı görülmüştür. Nümerik modelin kompozit iyileştirme metotlarında kullanılabileceği anlaşılmıştır.

Abstract:
In this study, detailed numerical analyses of a composite retaining structure in a deep excavation area located in Ankara Organized Industrial Zone were investigated. The deep excavation area was designed as an integrated soil nail/geosynthetic wall composition. The performance of the retaining elements that exhibit different behaviors in the design was investigated numerically. Soil shear strength values were obtained from deep field drillings in the field and these values were used in a finite element program. Engineering parameters for soil nail and geosynthetic materials were used within the framework of values obtained from the manufacturing companies and in accordance with the standards. In the analyses, the hardening soil model was used considering the temporary deep excavation period. The stepwise construction method was taken as basis in deep excavation modeling. In this way, the manufacturing period and steps were scenario-based on the numerical model. When the final depth of the deep excavation was reached, a slope stability analysis was performed for the entire section. In the analysis, the Phi/C reduction method was used. Plastic deformation points were determined in the possible shear section in the slope environment, then the collapse wedge was obtained. In order to provide sensitivity in the analyses, the soil-structure interfaces for soil nails and geosynthetic materials were defined and highlighted in the model with mesh densification. Within the scope of the analyses performed, it was observed that deep excavation could be constructed safely in this field study where two different deep excavation application methods were used together. It was observed that both geosynthetic reinforcement and soil nail material successfully connected the active wedge, which is likely to be mobilized, to the stable soil section in the soil environment exposed to tensile stresses. When the lateral deformations calculated by numerical analysis are less than 1% of the excavation depth, no collapse mechanism is observed in the excavation section, no slope stability problem is observed, and no stripping and rupture problems occur in the nail and geosynthetic material. It was understood that the numerical model can be used in composite improvement methods.