Sert killi zeminlerde mini kazıklı zemin çivisi iksa sisteminin performansının zemin çivisi çekme deneyi ile birlikte değerlendirilmesi
Evaluation of the performance of mini piled soil nail shoring system on hard clay soils together with soil nail pullout test
Yazar: EŞREF DİNÇ
Danışman: PROF. DR. AYKUT ŞENOL
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Zemin = Soil ; Zemin mekaniği = Soil mechanics ; Zemin çivisi = Soil nail

Özet:
Arazideki iksa işleri kapsamında, düşeyde mini kazıklar ve yatay destek elemanı olarak zemin çivilerinin kullanıldığı hibrit bir iksa sistemi üzerinde inceleme yapılmıştır.  İnceleme alanında iksa imalatları yapılırken düzenli inklinometre okumaları alınmış ve FHWA standartlarında toplamda 10 adet zemin çivisi çekme testi yapılmıştır. Yapılan zemin çivisi çekme testlerinde kullanılan zemin çivileri D=26 mm çapında S420 çelik sınıfa sahip donatılardan oluşmaktadır. Zemin Çivisi çekme testlerinden iki tanesi gerinim ölçerler (strain gauge) ile donatılarak yapılmıştır.  D=26 mm çapındaki zemin çivilerinde yapılan çekme deneylerinden yalnızca, kök boyu L=1.50 m zemin çivisi enjeksiyonlu kolonunun zeminden sıyrılması ile göçme meydana gelmiştir. Diğer bütün zemin çivisi çekme deneyleri sonucunda donatı içsel kapasite kaybına bağlı olarak çeliğin akarak kopması şeklinde olmuştur. Çekme testleri sonucunda sert killi zeminde zemin çivisinin çekme yükü altındaki davranışı incelenmiş ve değerlendirilmiştir. Yapılan çekme testi sert killi zeminde çevre sürtünme kapasitesi q=354.00 kPa olarak belirlenmiştir.  Zemin çivisi çekme testleri sonucunda çivi kafasındaki yükün %50'den fazlasının ilk 1.50 m sönümlendiği görülmektedir. Çalışmalardan, ankraj kök bölgeleri veya zemin çivisi gövdesinin çekme yükü altındaki yük dağılımının aynı mekanizma ile çalıştığı görülmektedir. Yapılan çekme testleri sonuçları değerlendirilmiş ve zemin çivilerinin sert killi bir zeminde çekme yükü altında deplasman ve çivi boyunca yük dağılımının nasıl olacağı belirlenmiştir. Nihai değerlendirmeler sonucunda, sert killi zeminlerde çekme yükünün çivi boyunca kısa mesafede sönümlendiği anlaşılmıştır. Bu değerlendirmeler kapsamında çok uzun zemin çivileri yerine çevre sürtünmesine bağlı olarak daha kısa zemin çivilerinin kullanılması önerilmiştir. Ayrıca kısa zemin çivileri üzerinde çekme yükünün zemin çivisi boyunca sönümlenemediği durumdaki çivi davranışının belirlenmesi için kısa zemin çivilerde testler yapılması önerilmektedir. Tez kapsamında yapılan diğer çalışmada inklinometre sonuçları ve sonlu elemanlar analizleri deplasman verilerinin birlikte değerlendirilmiştir. Plaxis 2D yazılımı ile yapılan sonlu elemanlar analizleri sonucunda proje sahasında kritik kesitler belirlenmiş ve analiz edilmiştir. Analizler, inceleme sahasında yapılan düzenli inklinometre sonuçları ile kıyaslanmıştır. Yapılan değerlendirmeler sonucunda, ön tasarım aşamasında mühendislik parametrelerinin gerçek duruma yakın, zemin modelinin doğru seçilmesi ve analizlerde iksa kazı kademelerinin doğru belirlenip modele doğru yansıtılması gibi durumlarda, sahada gerçek durumunun ön görülebileceği ve optimum tasarımın yapılabilmesinin mümkün olduğudur.

Abstract:
Within the scope of shoring works at the site, a hybrid shoring system in which the vertical mini piles and the soil nails were used as the horizontal support elements was investigated. The regular inclinometer readings were taken while shoring was manufactured in site, and a total of 10 soil nail pullout tests were carried out in accordance with FHWA standards. The soil nails used in the soil nail pullout tests consist of the reinforcements with D=26 mm diameter and S420 steel class. Two of the soil nail pullout tests were carried out equipped with the strain gauges. Among the pullout tests performed on the soil nails with a diameter of D=26 mm, the failure occurred only when the nail length L=1.50 m soil nail-injected column was stripped from the soil. As a result of all other soil nail pullout tests, it was in the form of steel yielding due to the internal capacity loss of the reinforcement. As a result of the pullout tests, the behavior of the soil nail under a pullout load on the hard clay soil was examined and evaluated. In the pullout test, the skin friction capacity on the hard clay soil was determined as q=354.00 kPa. As a result of soil nail pullout tests, it is seen that more than 50% of the load on the nail head was damped in the first 1.50 m. The load distribution of the anchor body zones or the soil nail body under the pullout load uses the same mechanism in terms of the research. The results of the pullout tests were evaluated, and the displacement of the soil nails on a hard clayey soil under pullout load and the load distribution along the nail were determined. Consequently, it was recognized that the pullout load in hard clay soils was damped over a short distance along the soil nail. Within the scope of these evaluations, it is recommended to use shorter soil nails due to skin friction instead of very long soil nails. In addition, it is recommended to perform tests on short soil nails to determine the behavior of the nails when the pullout load cannot be absorbed along the soil nail. Another research carried out in the site within the scope of the thesis was the evaluation of inclinometer results with the finite element analysis displacement data. As a result of the finite element analyses made with Plaxis 2D software, the critical sections were determined and analyzed at the site. The analyses were compared with the results of the regular inclinometer readings made coming from the site. Finally, it is possible to predict the real situation in the field and make the optimum design in cases such as the engineering parameters being close to the real situation, the correct selection of the soil model, and the correct determination of the shoring excavation stages in the analysis and their reflection on the model.