Alüvyonel zeminlerde farklı geometri ve metotlarda imal edilen kazıkların laboratuvar modeli ve analizi
Laboratory model and analysis of piles manufactured in different geometry and methods on alluvial soils
Yazar: TAYLAN ULAŞ DİNÇ
Danışman: DOÇ. DR. HASAN FIRAT PULAT
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Mühendislik özellikleri bakımından yetersiz zeminlerde inşası planlanan yüksek taban basınçlarına sahip yapı temellerinde yaygın olarak kazıklı temel sistemleri kullanılmaktadır. Kazıkların; yük, uygulama yöntemi, malzeme özelliği gibi parametrelere bağlı davranışlarının belirlenmesi saha ve laboratuvar çalışmaları ile yapılabilmektedir. Bu çalışmada, alüvyonel zeminlerdeki farklı kesit ve yanal alana sahip plastik özellikli beton kazıkların farklı uygulama metotlarına bağlı basınç ve çekme etkileri altındaki uzun ve kısa vadeli davranışları incelenmiştir. İzmir Katip Çelebi Üniversitesi'nin de içinde bulunduğu Gediz Deltası bölgesinden alınan alüvyonel zeminin mühendislik parametreleri; Standart Proctor, kıvam limit, özgül ağırlık, direkt kesme testleri ve ıslak-kuru elek ve hidrometre analizleri ile belirlenmiştir. Alüvyonel zemin, deplasman kontrollü kazık model ünitesi içerisine optimum su içeriği ve kuru birim hacim ağırlığının %85'i oranında sıkıştırılarak yerleştirilmiştir. Foraj ve çakma metotları ile yerleştirilen kazıklara basınç ve çekme yükleri etkitilmiştir. Silindir ve kare kesitli plastik beton kazıkların davranışları, uzun ve kısa vadeli yüklemeler altında incelenmiştir. Yapılan çalışmalar; kazık geometrisi, uygulama yöntemi, üzerine etkiyen yükleme çeşidi ve yükleme süresinin kazık davranışını doğrudan etkilediğini göstermektedir. Çekme etkisi altında, kare kazıkların silindir kazık davranışına kıyasla çok daha az deplase olduğu görülmüştür. Basınç etkisi altında, uygulama yönteminin oluşan deplasman üzerinde önemli bir etkisi olduğu tespit edilmiştir. Zemine penetre edilerek yerleştirilen deplasman kazıklardan 40 x 40 mm ebatlı kare kazıkların en az deplase olduğu, ancak foraj uygulama yönteminde ise silindir kesitli kazıkların minimum deplasmana uğradığı görülmüştür. Kazık davranışları ile ilgili laboratuvar çalışmalarının ardından sonlu elemanlar yöntemi (FEM) yazılımı kullanılarak nümerik analizler gerçekleştirilmiştir. Nümerik analiz modeli oluşturulurken, deney sistemi 1:1 ölçekli olarak kullanılmıştır. Nümerik analizlerdeki malzeme model parametrelerinde deneysel çalışmalar ve literatürde kabul gören yaklaşımlardan yararlanılmıştır. Nümerik ve deneysel çalışmalardaki basınç etkisi altındaki davranış sonuçları foraj uygulama yöntemine yüksek oranda benzerlik göstermektedir. Elde edilen nümerik deplasman sonuçlarının deneysel çalışma bulguları ile yakınsadığı görülmektedir.

Abstract:
In the construction of structures with high bearing pressures planned on soils that are deficient in engineering characteristics, pile foundation systems are commonly used. The behavior of piles, which depends on parameters such as load, application method, and material properties, can be determined through field and laboratory studies. This study examines the long-term and short-term behaviors of plastic concrete piles with different cross-sections and lateral areas in alluvial soils under the effects of compression and tension, depending on different application methods. The engineering parameters of the alluvial soil obtained from the Gediz Delta region, including Izmir Katip Çelebi University, were determined through Standard Proctor, consistency limit, specific gravity, direct shear tests, and wet-dry sieve and hydrometer analyses. The alluvial soil was placed inside a displacement-controlled pile model unit by compacting it to an optimum water content and 85% of the dry unit weight. Compression and tension loads were applied to the piles placed by drilling and driving methods. The behaviors of cylindrical and square-section plastic concrete piles were investigated under long-term and short-term loading. The studies conducted demonstrate that pile geometry, application method, type of applied load, and loading duration directly affect the behavior of the piles. Under tension, it was observed that square piles displaced much less compared to cylindrical piles. Under compression, it was determined that the application method had a significant effect on the resulting displacement. Among the displacement piles placed by penetration into the ground, it was observed that the 40 x 40 mm square piles experienced the least displacement, while in the drilling application method, the cylindrical piles underwent minimum displacement. Following the laboratory studies on pile behavior, numerical analyses were conducted using finite element method (FEM) software. Experimenatal system created as 1:1 scaled for numerical analysis. Experimental studies and literature background used for determining the material model parameters for numerical model. Bored pile results under compression load showed similiar behaviour with numerical and experimental studies. The obtained numerical displacement results are found to be consistent with the findings of the experimental study.