Kum zemindeki kazıklı radye temellerin davranışlarının deneysel ve nümerik yöntemlerle araştırılması

Abstract

Kazıklar ve kazıklı temeller, yapı yüklerinin yüzeysel temellerle güvenle taşıtılamadığı durumlarda kullanılmaktadır. Kazıklı radye temeller, kazık ve radyenin yük taşıma kapasitelerini birleştiren bir temel sistemi olması sebebiyle son yıllarda ön plana çıkmıştır. Bu sebeple,bu temel sistemlerinin güvenilir ve ekonomik tasarım için kapsamlı analitik ve deneysel çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmada, kum zemin içerisinde yer alan kazıklı radye temellerin tasarımın parametrelerinin etkileri (kazıklar arası mesafe, kazık çapı, kazık uzunluğu, rölatif sıkılık, kazıklar ve radye arasında yük paylaşım oranı, düşey gerilme artışları, kazık boyunca şekil değiştirmeler vb.) araştırılmıştır. Laboratuvar deneylerinde, çapı 20 ve 30 mm, uzunluğu 200 ve 300 mm olan model kompozit (çelik ve beton) kazıklar kullanılmıştır. Plan boyutları 160x160 mm, 240x240 mm ve kalınlığı 6 mm olan radye, çelik plakadan imal edilmiştir. Deneysel çalışmalarda iki farklı rölatif sıkılıktaki (%30-%70) kum zeminin önceden belirlenen noktalarına yerleştirilen basınç ölçerler yardımıyla gerilme artışları ölçülmüştür. Model kazıklar, kazık boyunca şekil değiştirmelerini ölçebilmek için, birim deformasyon ölçerlerle donatılmıştır. Farklı tasarım parametrelerine sahip model kazıklı radye temeller test edilmiştir. Tek bir kazık ve tek radye davranışı da karşılaştırma amaçlı olarak ayrıca incelenmiştir. Ayrıca; deney programına bağlı kalarak sonlu elemanlar yöntemine dayanan ABAQUS/CAE programı ile sayısal analizler yapılmış, elde edilen sonuçların deney sonuçları ile olan uyumu araştırılmıştır. Deney sonuçlarından, kazıklı radye temellerdeki radyelerin temel yüklerini ihmal edilemeyecek seviyelerde paylaştığı bulunmuştur. Kazıklı radye temellerde kazıklar arası mesafe arttıkça taşıma gücünün arttığı ve kazıklar arası optimum mesafe 4D olduğu belirlenmiştir. Kazık gruplarında grup veriminin 1'den küçük olacağı yönündeki genel kanaatin aksine, deneysel çalışmaların sonucunda kumlu zeminlerdeki kazık grubunun verimi 1'den büyük bulunmuş olmasıdır. Ayrıca; model kazıklı radye temellerin model radye temele göre gerilmeleri daha derine aktardığı ve oturmaları azalttığı tespit edilmiştir. Temel mühendisliği uygulamalarında kullanılmak üzere tasarım parametreleri önerilmiştir. Piles and piled foundations are used in the cases where the structural loads cannot be carried safely with the shallow foundations. Piled raft foundation has become a prominent foundation system in recent years due to that it combines load bearing capacities of piles and raft. Therefore, comprehensive analytical and experimental studies are carried out for reliable and economic design of piled raft foundations. In this study, the effects of design parameters of piled raft foundations in sand (pile spacing, pile diameter, pile lenght, relative density, load sharing ratio between pile and raft, vertical stress increments, strain along the pile etc.) have been investigated. In the laboratory tests, model composite (steel and concrete) piles with diameters of 20, 30 mm and a length of 200, 300 mm were used.The raft was made of steel plate with main dimensions of 160x160, 240x240 mm and a thickness of 6 mm. In experimental studies, vertical stress increments were measured by pressure gauges placed at predetermined locations of the sand in two different relative densities (30% -70%). The model piles were instrumented with strain gauges to measurethe strains along thepiles. The model piled raft foundations with different design parameters were tested.The behavior of a single pile and the single raft were also investigated for comparison purposes. Additionally, numerical analyses, adhering to the experimental program, have been carried out with finite element based software ABAQUS/CAE and the obtained results have been compared with the experimental results. From the tests results, it has been found that rafts share foundation loads at such levels that should not be ignored. As the pile spacing getting larger, the bearing capacities of the model pile raft foundation has increased and the optimum distance between the piles was determinedto be 4D.Contrary to the general belief that the group efficiency in pile groupis less than 1, from the experimental studies group efficiency of the pile group is found to be greater than 1 for sands. Also, it was found that model pile raft foundation transfer stresses deeper and reduce settlements. Some design parameters have been suggested for foundation engineering applications.