Eksenel yüklenmiş kazıklı radye temellerin model testlerle irdelenmesi
Investigation of axial loaded piled raft foundations by model tests
Yazar: ERCAN EGEMEN BAŞAR
Danışman: DOÇ. DR. İLYAS DEVRAN ÇELİK ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SONER UZUNDURUKAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İnşaat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Yapı-zemin etkileşimi = Soil-structure interaction

Özet:
Son yıllarda kentlerdeki yoğunluk koşullarının artması nedeniyle çok katlı yapıların zayıf zemin koşullarının bulunduğu alanlara yapılması zorunluluk haline gelebilmektedir. Kazıklı radye temeller üstyapıdan gelen yükün fazla olduğu veya zemin koşullarının zayıf olduğu yerlerde uygulanmaktadır. Geleneksel yöntemlerde bu derin temel tipine sadece kazıkların yük taşıdığı varsayılarak ekonomik olmayan tasarımlar yapılmaktadır. Bu çalışmada, % 50 ve % 85 olmak üzere, iki farklı rölatif sıkılığa sahip kum zeminde 40 adet model test deneyi ve bu model test deneyleri üzerinde sonlu elemanlar analizleri yapılmıştır. Model temel sistemleri; uygulanan yükün, sadece radyeye, sadece kazıklara ve kazıklı radye temel sistemine taşıtıldığı durumlar dikkate alınarak oluşturulmuştur. Kazıklı radye temeller radyenin zemine gömülü olduğu ve zemine gömülü olmadığı iki farklı durum için irdelenmiştir. Eksenel statik artımsal yükler altında analiz edilen modellerde; optimum kazık aralığının radyenin gömülü olmadığı durumda daha küçük, gömülü olduğu durumda ise daha büyük S/D(Kazık aralığı-çap oranı) oranına sahip olduğu belirlenmiştir. Optimum kazık aralığı, orta sıkı zeminde, 1.5D ile 4D, çok sıkı zeminde 4.5D ile 6D arasında bulunmuştur. Diğer yandan temel altı gerilme bölgesi geleneksel yöntemler olan Bousinessq, yaklaşık yöntem ve Westergaard yöntemi ile model testlerde oluşturulan -15 ve -25 cm kotundaki basınç sensörleriyle karşılaştırılmış, buna göre bu analitik yöntemler ile testler arasında % 110 ila % 257 arasında fark oluşmuştur. Rölatif sıkılık arttıkça zemin gerilmesi azalmaktadır. Radye temel taşıma gücünde göre oluşan kırılma geometrisi, durum 2 (temel plağı derinliği olan kazıklı radye temel) ve durum 4(temel plağı derinliği olmayan kazıklı radye temel) için aynı şekilde oluşmamakta, özellikle zeminde oluşan kayma gerilmeleri kazıklı radye temellerde kazıkların çevresinde daha dar bir alanda ve gerilmeler kazık ucunda yığılmaktadır. Kazıklı radye temeller ile zemin arasındaki etkileşim kompozit bir malzeme formuna dönüşmekte, zemine ait gerilme sahanlıkları sadece radye plağın katılımının olduğu duruma göre çok daha yüksek sonuçlanmaktadır. Çalışmada Plaxis 3D programı ile doğrulanan model testler sensörlerin okuyamadığı veya yetersiz kaldığı durumda devreye girerek bahsedilen dört durum için göçme, oturma ve gerilme davranışı hakkında daha bütüncül bir bakış açısı sağlamış buna göre zeminde oluşan gerilme soğanları her dört durum için farklı davranışla sonuçlanmış, özellikle durum 4'te zemin gerilmeleri durum 2'ye göre daha fazla oturma alabildiği için daha düşük değerlerde sonuçlanmıştır.

Abstract:
In recent years by the immigration to the metropols, it is obligatory that multi-storey buildings should implemented to the soil site where soil can't change. Piled raft foundation is implemented where superstructure load is heavy or soil condition is weak. In traditional methods designing of piled raft foundations is only considered that just piles can carry the total load which is not economical design. In this study, 40 model test were conducted with cohesionless soil in two different relative density of 50 % and 85 %. The model tests were categorized into 4 different configurations as only raft, only pile and piled raft foundation. Also  the model tests of the piled rafts were configured as shallow and surface. During the tests vertical loads were incrementally applied. Results demonstrate that the optimum pile spacing is smaller in the surface case compared  to the shallow case. The study demonstrated experimentally that optimum pile spacing is to be between 1.5D to 4D, for 50 % relative density, whereas the optimum pile spacing for 85 % relative density is 4.5D to 6D. The soil stresses in equivalent pier area which is defined for sub-foundation, compared with traditional methods such Bousinessq, 2:1, Westergaard by support of the stress measurements, it is found that there is difference in stress results such between % 110-% 257 in -15 and -25 cm. sub-level of the model test. İncrease in relative density results decrease in soil stress. On the other hand the failure geometry of the raft foundation is not same between the situation 4 and situation 2, especially shear stresses in soil matrix is becoming in more narrow geometry very near to pile friction area and stresses are concentrated on the pile tip. By this behaviour interaction between the soil and piled raft foundation is becoming composite material form, the stress landing for soil is becoming in more values then the only raft plate. In this study Plaxis 3D finite element programme is utilised, especially in the situation when the model test pressure sensors can't take reading or insufficient for other locations. By the behaviour of four situation Plaxis 3D support the explanation of the behaviour of the failure, settlement and stresses, in this case in situation 4 soil stresses become lesser then the situation 2 because of the more settlement capabilities.