Killi zeminlerde kazıklı radye temellerin düşey yükler etkisi altında davranışının model deneyleri ile incelenmesi
Investigation of the behavior of piled raft foundations under the effect of vertical loads with model experiments on clay soils
Yazar: AYKUT ÖZPOLAT
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN SUHA AKSOY
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Tek kazık, kazık grupları ve kazıklı radye temellerin taşıma gücü ve oturma davranışının araştırılması üzerine birçok arazi ölçümü, model deneyi ve numerik çalışma mevcuttur. Arazi ölçümlerinden elde edilen veriler genelde sonlu elemanlar yöntemine dayalı paket programlar kullanılarak analiz edilmiştir. Laboratuvar model deneylerinde ise genelde saf kum veya saf kilden oluşturulmuş zeminler üzerinde araştırmalar yapılmış ve bu deney sistemleri sonlu elemanlar yöntemi tabanlı paket programları ile modellenmiştir. Ancak saf kil ya da saf kum zeminler doğada az bulunmaktadır ve bu zeminler üzerinde yapı inşa edilme ihtimali daha düşüktür.
Bu çalışma kapsamında ise yaygın arazi koşullarını sağlayacak doğadaki zeminlere benzer olacak şekilde standart bir zemin oluşturulmuş ve üzerinde deneyler yapılmıştır. Bu amaçla ağırlıkça %50 kil ve %50 kum malzeme karıştırılarak, doğadaki zeminlere yakın olacak türde yeni bir zemin elde edilmiştir. Elde edilen zemine likit limitinin 1.5 katı oranında su karıştırılarak, deney tanklarına yerleştirilmiş ve 100, 200, 300 kPa basınçlarında konsolide edilmiştir. Böylece farklı parametrelere sahip 3 türde homojen killi zemin oluşturulmuştur. Elde edilen zeminlerde kazık gruplarının davranışı, kazıklar arası mesafenin taşıma gücüne etkisi, blok davranışının varlığı ve taşıma gücü üzerindeki etkisi, radye temelin zemine temas etmesi durumunda kazıklar ile radye temelin üst yapıdan gelen yükleri hangi oranda paylaştıkları araştırılmıştır. Zemin parametrelerindeki değişimin kazıklı radye temel davranışına etkisi incelenmiştir. Ayrıca kazıklı radye temellerde, kazıklar arası yük dağılım mekanizmasının belirlenmesi için her bir kazığa gelen yük ölçülmüştür. Laboratuvar deneyleri ile benzer sınır koşullarında 3 boyutlu geometrik modelleri oluşturulmuş ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak analizler yapılmıştır. Böylece killi zeminlerde teşkil edilmiş kazıklı radye temellerin davranışının deneysel ve sayısal yöntemler kullanılarak araştırılmıştır. Bu araştırma neticesinde literatürde görülen eksikliklere katkı yapılacağı düşünülmektedir. Deneyler sonucunda kazık grubunun ve kazık grubu + radyenin üst yapı yüklerini birlikte taşıdığı her iki durum için kazık sayısındaki artışın belirli bir sayıya kadar taşıma gücünü arttırdığı tespit edilmiştir. Belirli bir sayıdan sonra kazık sayısında meydana gelen artışın taşıma gücünün artışı üzerinde etkisinin azaldığı, kazık aralığın daha önemli olduğu belirlenmiştir. Literatürdeki çalışmalara benzer olarak radyenin orta bölgesinde olan kazıklar daha çok yük taşırken, radyenin kenar bölgelerinde olan kazıklar daha az yük taşımaktadır. Radye temelin zemine temas etmesi durumunda temelin taşıma gücünde büyük oranlarda artış meydana geldiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
There are many model tests, field measurements and numerical studies on the determination of bearing capacity and settlement behavior of single piles, pile groups and piled raft foundations. The data obtained from field measurements were analyzed by using package programs based on finite element method. In the laboratory model experiments, researches were made on soils composed of pure sand or pure clay and these test systems were modeled with finite element method programs. However, pure clay or pure sand soils are scarce in nature and therefore less likely to build structures on these soils.
On the basic of this study, a new soil was created similar to the soils in nature to provide widespread land conditions and experiments were conducted on this soil. For this purpose, 50% by weight of clay and 50% by weight of sand material was mixed and a new type of soil was obtained which would be close to the nature. 1.5 times of the liquid limit was mixed with water and placed in the test tanks and consolidated at 100, 200, 300 kPa pressures. Thus, 3 types of homogeneous clay soil with different parameters were formed. The behavior of the pile groups on the obtained soils, the effect of the distance between the piles on the bearing capacity, the presence of block behavior and the effect on the bearing capacity, the raft foundation in contact with the soil, the share of piles and the load from the superstructure were investigated. The effect of changes in soil parameters on the foundation behavior of piled raft was investigated. In addition, in the piled raft foundations, the load to each pile was measured using strain gauges to determine the load distribution mechanism between the piles. Three dimensional geometric models were created under similar boundary conditions with laboratory experiments and analyzes were made using finite element method. Thus, the behavior of piled raft foundations formed on clay soils was investigated using experimental and numerical methods. As a result of this research, it is thought that it will contribute to the deficiencies seen in the literature. As a result of the experiments, it was determined that the increase in the number of piles increases the bearing capacity up to a certain number in both cases where the pile group and the pile group + raft carry the superstructure loads together. It has been determined that the effect of the increase in the number of piles after a certain number on the increase of the carrying capacity decreases and the pile spacing is more important. Similar to the studies in the literature, the piles in the middle region of the piled raft foundation carry more load, while the piles in the edge regions of the piled raft foundation bear less load. If the raft foundation touches the soil, it is observed that there is a significant increase in the bearing capacity.