6. Geoteknik Sempozyumu 26-27 Kasım 2015, Çukurova Üniversitesi, Adana

DARBEL İ KIRMATA Ş KOLONLAR (DKK) İLE İYİLEŞTİRİLEN ATIKSU ARITMA TES İSİ SAHASINDA

OTURMA DAVRANI ŞININ GÖZLEMLENMES İ

A CASE HISTORY ON PERFORMANCE MONITORING OF RAMMED AGGREGATE PIERS (RAPS) FOR THE SOIL

IMPROVEMENT OF WASTE WATER TREATMENT FACILITY

Ece KURT BAL*1 Lale ÖNER2

ABSTRACT

Within the confines of this paper, the results of settlement monitoring performed during water tests in order to control the structures after construction of buildings were assessed for the waste water facility which was improved by Impact Rammed Aggregate Pier®

(RAP) System. The soil profile consists of mainly 0.2m-1.0m of topsoil over firm to stiff silty clay to the depth of 4.0m over loose to medium dense silty sand to the depth of 10m underlain by soft to medium stiff silty clay scattered by sandy layers. The main goal of the in-situ soil improvement which was implemented is to form a homogeneous crust against liquefaction, to reduce the amount of settlement under static and seismic loads and minimize the differential settlements by improving the soil with rigid RAP elements down to 15.0m depth at the site. The site specific performance was analyzed by using data of the trial embankment and instrumentation taken during the construction of Impact RAP elements. In additon to this, the settlement monitoring was performed during water tests after construction of building. After fully loading of the upperstructures, it was concluded that the settlement at the site was uniform, total and differential settlements were significantly decreased. Key words: Impact rammed aggregate piers, stiffness, consolidation settlement.

ÖZET

Seçilen vaka örneğinde yüzeyden 15.0m derinliğe kadar Impact® Darbeli Kırmataş Kolon (DKK) elemanları ile iyileştirilen bir atıksu arıtma tesisinde yer alan yapılar altında sıvılaşmaya karşı direnci arttırılmış bir tabaka oluşturulması, statik ve deprem yükleri etkisinde oturma miktarlarının azaltılması ve farklı oturmaların minimize edilmesi hedeflenmiştir. Zemin araştırma çalışmaları, zemin yüzeyinden 0.2m-1.0m kalınlığında bitkisel toprak tabakası geçildikten sonra 4.0m derinliklere kadar orta katı-katı siltli kil tabakasını takiben ortalama 10.0m derinliğe kadar gevşek-orta sıkı siltli kum tabakasını ve onun altında devam eden birimin yumuşak-orta katı siltli kil, killi-kumlu silt, siltli kum

*1 İnş. Yük. & Jeof. Müh., Sentez İnşaat, ekurt@sentezinsaat.com.tr 2 İnş. Yük. & Jeof. Müh., Sentez İnşaat, loner@sentezinsaat.com.tr

yapısında olduğunu ve yer yer kum bantları ile kesildiğini göstermiştir. Bu çalışma kapsamında, Impact DKK elemanları ile zemin iyileştirmesi uygulaması sırasında yapılan deneme dolgusu oturma ölçümlerinde elde edilen veriler yardımıyla, tüm yapıların yüklenmesi durumu Settle 3D programı ile modellenerek, tahmin edilen konsolidasyon oturmalarının yapıların inşasından sonra gerçekleştirilen su yükleme testleri sırasındaki oturma ölçümleri ile karşılaştırılması konu edilmiştir. Arıtma tesisi yapıları altında proje yükleri etkisinde meydana gelen oturmaların beklenildiği gibi uniform olarak gerçekleştiği, toplam ve farklı oturmaların önemli ölçüde azaldığı görülmüştür. Anahtar kelimeler: Impact darbeli kırmataş kolon, rijitlik, konsolidasyon oturması. 1. GİRİŞ Hızlı kentsel yapılaşma kapsamında ulaşım, hidrolik ve endüstriyel yapılara ihtiyacın artmasıyla, son yirmi yıldır zemin iyileştirme uygulamalarına olan ihtiyaç önemli derecede artış göstermektedir. Bu kapsamda, derin temel uygulamaları ya da elverişsiz zeminlerin kazılarak yerine daha iyi nitelikli malzeme doldurulması gibi mevcut yöntemlere alternatif olarak, 1980’li yıllarda Amerika’ da Dr. Fox tarafından geliştirilen Darbeli Kırmataş Kolonlar (DKK) ile oturmaların uygun seviyelere indirilmesi ve temel altındaki yumuşak zeminlerin taşıma kapasitesinin arttırılması hedeflenmektedir [1-3]. Uygulama kolaylığının yanı sıra geniş kapsamlı ekonomi sağlaması sebepleri ile darbeli kırmataş kolon elemanlarının kullanımı yurdumuzda da gün geçtikçe artmaktadır. Bu çalışma kapsamında, çapı 50cm olan muhafazalı Impact® Sistemi ile imal edilmiş darbeli kırmataş kolon elemanları konu edilmiş olup, bir atıksu arıtma tesisine ait yapıların temel zeminlerinin iyileştirilmesine yönelik imal edilen Impact DKK elemanları ile zemin iyileştirmesi uygulaması sırasında yapılan deneme dolgusu oturma ölçümlerinde elde edilen veriler yardımıyla, tüm yapıların yüklenmesi durumu Settle 3D programı ile modellenmiş, tahmin edilen konsolidasyon oturmaları yapıların inşasından sonra gerçekleştirilen su yükleme testleri sırasındaki oturma ölçümleri ile karşılaştırılarak imalat sonrası yapıların oturma davranışı incelenmiştir. 2. PROJE BİLGİSİ VE ZEM İN YAPISI Bildiride konu edilen ve atıksu arıtma tesisinin teşkil edildiği çalışma alanı, Yalova il merkezi ile Topçular İskelesi arasında, Yalova-İzmit Karayolunun kuzeyinde yer almaktadır. Sahanın kuzey ve kuzeydoğusu Marmara Denizi, doğu ve güneydoğusu fabrika sahası, güney ve batısı boş arsalar ile çevrilidir. Düz bir topoğrafyada yer alan inşaat alanında zemin yüzü kotları deniz kotu civarında olup, maksimum yükseklik +1.0m kadardır. Bu tesiste yaklaşık mevcut zemin üst kotuna oturtulan ve geniş alanlar kaplayan havuz tipi yapılar önemli bir yer tutmaktadır. Bu yapılardan temel zeminine aktarılacak gerilmeler 80-110 kPa mertebelerindedir. Bu ana yapılar yanında bunları birbirine bağlayan ve gerilme değerleri 50-70 kPa mertebelerinde olan dağıtım havuzları ve kanallar, pompa istasyonları, işletme ve atölye binaları gibi yardımcı yapılar da mevcuttur.

YOL

YO

L

K

1.0 - Havalandırma Havuzu2.0 - Dengeleme Tankı3.0 - Biyolojik Tanklar

1.0

3.0

3.0

2.0

Şekil 1. Atıksu arıtma tesisi yerleşim planı ve tesisin inşaatından bir görünüş

Tesise ait yerleşim planı ve tesisin inşaatından genel bir görünüş Şekil 1’de gösterilmiştir. Zemin araştırma çalışmaları kapsamında, 25.0m-35.0m derinliklere ulaşan sondaj çalışmaları ve 20.0m-25.0m derinliklere ulaşan CPT çalışmaları gerçekleştirilmi ştir. Çeşitli derinliklerde standart penetrasyon testleri yapılmış, örselenmiş ve örselenmemiş numuneler alınmıştır.

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Der

inli

k(m

)

0 5 10 15 20 25 30

Qt (MPa)

CPT_ortalama

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Der

inli

k(m

)

0 10 20 30 40

SPT N60 (darbe/30cm)

SK-1SK-2SK-3SK-4SK-5SK-6SK-7SK-8

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Der

inli

k(m

)0 20 40 60 80

WL, Ip, ω (%)

WL

IP

ω 40

35

30

25

20

15

10

5

0

Der

inli

k(m

)

0 20 40 60 80

Zemin Tabakası

Siltli Kil, CL-CH

Siltli KumSP-SM-SC

Siltli Kil, CL-CH

Şekil 2. Zemin Modeli ve CPT Qt, SPT N60, WL, IP, ω − derinlik ilişkisi

Arazi zemin profili ve koni penetrasyon deneyinden elde edilen düzeltilmiş uç direnci (Qt), standart penetrasyon deneyinden elde edilen N60 (darbe/30cm), likit limit (WL), plastisite indisi (IP), doğal su muhtevası (ω) değerlerinin derinlikle değişimi Şekil 2’de gösterilmiştir. Bu verilere göre zemin yüzeyinden itibaren 0.2m-1.0m kalınlığında bitkisel toprak tabakası geçildikten sonra, 4.0m derinliklere kadar orta katı-katı bir siltli kil tabakasını takiben, ortalama 10.0m derinliğe kadar gevşek-orta sıkı siltli bir kum tabakası yer almaktadır. Daha alt seviyelerde CPT deney sonuçlarına göre siltli kil, killi-kumlu silt, siltli kum yapısında yumuşak-orta katı zeminlerin incelenen derinlikler boyunca devam ettiği, yer yer kum bantları ile kesildiği görülmüştür. Yeraltı su seviyesi 0.15m-0.7m derinlikleri arasında değişmektedir. 3. IMPACT ® DARBEL İ KIRMATA Ş KOLONLAR İLE İYİLEŞTİRME Geniş alanlara oturan yapılardan aktarılacak gerilmeler ile zemin profili birlikte değerlendirildiğinde, 4.0m ile 10.0m derinlikler arasında yer alan gevşek-orta sıkılıktaki siltli kum birimlerin, Mw=7.5 büyüklüğündeki deprem yükleri altında, Seed ve Idriss

(1971); Youd (2001) yaklaşımına göre sıvılaşmaya (FS < 1.0) maruz kalarak taşıma güçlerini önemli ölçüde kaybetmeleri riski bulunduğu ve yumuşak (Cc/1+e0=0.25), orta katı-katı (Cc/1+e0=0.06) kil tabakalarının konsolidasyonundan kaynaklanacak 20cm-83cm mertebelerine ulaşan oturmaların meydana gelebileceği öngörülmüştür. Özellikle, sıvılaşma direncinin arttırılması ve geniş alanları kaplayan ince plak elemanlardan oluşan arıtma yapıları temelleri altında farklı oturmaların en aza indirilebilmesi için zemin iyileştirmesi yapılması gerekli ve ekonomik bir çözüm olarak görülmüştür. Farklı oturmalara karşı hassas söz konusu yapıların altında, zemin yüzeyinden 15.0m derinliğe kadar olası bir deprem sırasında sıvılaşma/mukavemet ve rijitlik kaybına karşı direnci arttırılmış homojen bir tabakanın oluşturulması ve aşırı/farklı oturma sorunlarının bertaraf edilmesi hedeflenmiştir. Bu hedefler doğrultusunda, yapıları oturduğu alanlar ve zemine aktardığı gerilmeler göz önüne alınarak, havalandırma havuzu altında 1.4m, diğer yapılar altında ise 1.6m ve 1.7m aralıklı kare yerleşim ile Darbeli Kırmataş Kolon (DKK) elemanları ile zemin iyileştirmesi yapılmıştır. Darbeli Kırmataş Kolon (DKK) elemanlarının imalatı Impact® Sistemi (muhafazalı) ile gerçekleştirilmi ş olup, bu sistem için imalat adımları (Şekil 3) şu şekilde özetlenmiştir: i) Alt ucu kapalı olan 36cm çaplı mandrel itme kuvveti ve vibrasyonlu darbe ile tasarım

derinliğine kadar indirilir, ii) Mandrel ve hazne kırmataş ile doldurulur, iii) 100cm yukarı / 67cm aşağı itme yöntemi ile düşey vibrosyon uygulanarak sıkıştırma

işlemi gerçekleştirilir. Bu yöntem ile sıkıştırma gerçekleştirildi ğinde 36cm olan çap, 50cm çapa genişler.

Şekil 3. Impact® sistemi ile darbeli kırmataş kolon imalatı

Yapılan değerlendirmeler sonucunda; Impact DKK elemanları ile iyileştirilen kompozit bölgede beklenen 10cm mertebelerindeki oturmaların büyük bir bölümünün yapıların inşaatı sırasında ani oturmalar şeklinde gerçekleşeceği ve iyileştirilmi ş bölge altında beklenen alt bölge konsolidasyon oturmalarının ise, 14cm-25cm mertebelerinde olacağı ve bu oturmaların %80’inin yaklaşık 6 ay gibi bir sürede tamamlanacağı öngörülmüştür. Çalışma kapsamında 7 adet Impact DKK elemanı üzerinde, kolon taşıma kapasitesinin ve rijitli ğinin belirlenmesine yönelik olarak yükleme deneyleri gerçekleştirilmi ştir. Yükleme deneyi, ASTM D-1143 standardında tanımlanmış olan kazıkların basınç altındaki davranışlarını ölçen test prosedürüne benzer şekilde yapılmaktadır. Arazi yükleme deneyleri sırasında yükleme kademelerine %5 artış ile başlanmış olup, bu artış tasarım

yükünün %150’sine kadar devam ettirilmiştir. Daha sonra boşaltma kademeleri ile devam edilerek, ilgili deneyler bitirilmiştir [4]. Ek olarak Impact DKK elemanları üzerinde gerçekleştirilen yükleme deneylerinde, kolonun uç kesmine "tell-tale" olarak adlandırılan çubuk elemanlar yerleştirilerek kolon alt ucunda meydana gelen yer değiştirme davranışı da ölçülmüş ve net kolon boy kısalması elde edilmeye çalışılmıştır. [5]. Yükleme deneyi sırasında kolon üst kotunda ve tell-tale plakasında oluşan deplasman ve yük değerleri kayıt altına alınmıştır. Şekil 4’de temsili olarak seçilen iki adet gerilme-oturma grafiği gösterilmiş olup, bu grafiklerin eğiminden Impact DKK elemanalarının rijitlik modülü değerlerinin 25 MN/m3 - 35 MN/m3 mertebelerinde olduğu ve tasarım varsayımıyla uyumlu olduğu görülmüştür.

80

60

40

20

0

Otu

rma

(mm

)

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Uygulanan Gerilme (kPa)

DKK üst kotutell-tale

80

60

40

20

0

Otu

rma

(mm

)

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Uygulanan Gerilme (kPa)

DKK üst kotutell-tale

Şekil 4. Yükleme testi, gerilme-oturma grafikleri 4. OTURMA ÖLÇÜMLER İNİN DEĞERLENDİRİLMESİ 4.1. Deneme Dolgusu Oturma ve Enstrümantasyon Ölçümlerinin Değerlendirilmesi 1.4m aralıklı kare yerleşim ile 15.0m boyundaki Impact DKK elemanları ile iyileştirilen bölgede yüksekliği 6.1m, taç bölgesi 20.0m x 20.0m ve taban alanı 36.8m x 36.8m olan bir deneme dolgusu teşkil edilmiş (Şekil 5) ve düşey deformasyonların tespiti için 52 gün süre ile dokuz noktada topoğrafik ölçüm alınmıştır (T1-T9). Deneme dolgusunun inşaatı sırasında ve dolgunun maksimum seviyeye ulaşmasının ardından 10’ar gün ara ile 1.5 ay boyunca yatay deformasyonların tespiti için dört noktada inklinometre ölçümü ve boşluk suyu basıncı değişimlerinin tespiti için ise bir noktada iki seviyede (22.5m ve 27.5m ) piyezometre ölçümü alınmıştır.

Şekil 5. Deneme dolgusu genel görünüşü

ink-2 pyz-1 ink-1

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Zaman (gün)

50

40

30

20

10

0

Otu

rma

(cm

)

0

2

4

6

8

10

Dol

guY

ükse

kliğ

i(m

)

220

240

260

280

300

320

340

Boş

luk

Suyu

Bas

ıncı

(kP

a)

T1T2T3T4T5T6T7T8T9

Şekil 6. a) Deneme dolgusu ve enstrümantasyon yerleşim planı b) kesiti c) ölçüm sonuçları

Şekil 6c’de deneme dolgusu dolgu yüksekliği-zaman, oturma-zaman ve boşluk suyu basıncı-zaman grafikleri gösterilmiştir. Dokuz noktada alınan topoğrafik ölçüm sonuçları, 52 gün sonunda toplam oturma miktarının ortalama 27cm mertebelerine ulaştığını göstermiştir. 22.5m ve 27.5m derinliklerdeki piyezometre ölçüm sonuçlarına göre, başlangıç okuması sırasıyla 236 kPa ve 273 kPa mertebelerinde olan boşluk suyu basıncı değerlerinin dolgunun inşaatı sırasında artış gösterdiği ve daha sonra düşük bir hızla azaldığı görülmüştür. Deneme dolgusu etrafına yerleştirilen dört adet inklinometre ölçüm verileri değerlendirildiğinde ise dolgunun maksimum yüksekliğine ulaştığı 7 günlük süreçte, dolgunun hızlı inşa edilmesinden dolayı 90mm mertebelere ulaşan yanal hareketlerin olduğu ve dolgunun maksimum seviyeye ulaşmasını takiben bu yanal hareketlerin yavaşladığı görülmüştür. Dolgunun maksimum seviyeye ulaşması için geçen sürede ani oturmaların tamamlandığı kabul edilerek aynı boyutlardaki deneme dolgusu Settle 3D programı ile modellenip geri analiz yapılmış ve tüm yapıların yüklenmesi durumunda alt bölgede beklenen konsolidasyon oturması tahmin edilmiştir. Settle 3D analizlerinde kullanılan parametreler Tablo 1’de verilmiştir.

(a) (b)

(c)

Tablo 1. Analizlerde kullanılan parametreler

Malzeme γ E Ecomp. Cc Cr cv

(kN/m3) (MPa) (MPa) - - (m2/gün)

CL-CH 18.0 7.5 - 0.270 0.054 0.03

SP-SM-SC 18.0 25 - - - -

CL-CH-2 18.0 - - 0.125 0.025 0.03

DKK 20.0 50-100 - - - -

DKK Bölgesi – 1 18.2 - 12 - - -

DKK Bölgesi – 2 18.2 - 32 - - -

DKK Bölgesi – 3 18.2 - 12 - - -

γ - birim hacim ağırlığı, E - sıkışma modülü Cc - sıkışma indisi, Cr - tekrar sıkışma indisi, cv - konsolidasyon katsayısı

Impact DKK elemanları ile iyileştirilen bölgede kompozit sıkışma modülü değeri, 1.4m kare yerleşime göre hesaplanan alan oranından elde edilmiştir [6].

)R.(1E.REE asaDKKcomp −+= (1)

A/AR DKKa = (2)

Es – zemin sıkışma modülü EDKK – DKK sıkışma modülü Ecom – kompozit sıkışma modülü Ra – alan oranı Şekil 7’de gösterildiği gibi, tüm yapıların yüklenmesi durumunda iyileştirilmemiş alt bölgede konsolidasyon oturmalarının 7-45cm mertebelerinde olacağı tahmin edilmiştir. Piyezometre ölçüm sonuçları ile Settle 3D analiz sonuçları birlikte değerlendirildiğinde; 22.5m derinliklerde konsolidasyon oturmasının devam ettiği görülmüştür. Ayrıca, ilgili analizlerde esnek temel davranışı dikkate alındığından, rijit radye temel ile inşa edilen yapılar altında bu oturmaların hesaplanandan daha az olması beklenmektedir.

Şekil 7. Tüm alanın yüklenmesi durumunda beklenen konsolidasyon oturması

4.2. Su Testi Sonuçlarının Değerlendirilmesi Impact® Darbeli Kırmataş Kolon (DKK) elemanları ile iyileştirilmi ş zemin üzerine yaklaşık 6 ay süre içerisinde arıtma tesisi yapılarının inşaatı tamamlanmıştır. Bu tür tesislerde yapıları kontrol etme amacıyla su yükleme testleri yapılmakta olup, bu proje kapsamında uygulanan su testleri sırasında oturma ölçümleri alınmış ve sonuçlarının değerlendirilmesi ile tasarımda öngörülen davranışın kontrol edilmesi sağlanmıştır. Su yükleme testinde tarafımızca önerilen bir yükleme programı uygulanmış ve 302 gün boyunca oturma ölçümleri alınmıştır.

0 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400

Zaman (gün)

-4

-2

0

2

4

6

8

10

SuY

ükse

kliğ

i(m

)

havalandı rma havuzudengeleme tankıbiyolojik tank-1biyolojik tank-2

Şekil 8. Su testlerinde uygulanan su yüksekliği-zaman ilişkisi

Şekil 9’da havalandırma havuzu, dengeleme tankı ve biyolojik tanklar için su testi ölçüm noktaları gösterilmiştir. Tüm alanın yüklenmesi durumunda Settle 3D programı ile yapıların değişik noktaları altında hesaplanan oturmaların ortalamasını gösteren oturma-zaman davranışı, su testi ölçüm noktalarından alınan sonuçlar ile karşılaştırılarak Şekil 10-11’de gösterilmiştir.

Şekil 9. Su testi ölçüm noktaları

Havalandırma havuzu ve dengeleme tankı altında su yüksekliğinin maksimum seviyeye ulaşmasının ardından yaklaşık 96-108 kPa gerilme altında 5.0-5.0 ay süre içerisinde oturmaların 14.5cm-22.0cm mertebelerine ulaştığı görülmüştür. Biyolojik tanklar altında ise 75 kPa gerilme altında 4 ay süre içerisinde oturmaların 16.0cm-16.5cm mertebelerine

ulaştığı görülmüştür. Tüm yapıların yüklenmesi durumu için Settle 3D ile yapılan analiz sonuçları ile ölçülen değerler karşılaştırıldığında, gerçekleşen oturmaların hesaplanan oturmalardan %50 daha az olduğu görülmüştür.

0 120 240 360 480 600 720 840 960

Zaman (gün)

50

40

30

20

10

0

Otu

rma

(cm

)

0

20

40

60

80

100

120

Ger

ilme

(kP

a) H1H2H3H4H5H6H7

H8H9H10H11H12H13hesaplanan_ortalama

0 120 240 360 480 600 720 840 960

Zaman (gün)

50

40

30

20

10

0

Otu

rma

(cm

)

0

20

40

60

80

100

120

Ger

ilme

(kP

a) D1D2D3D4D5D6hesaplanan_ortalama

Şekil 10. Havalandırma havuzu ve dengeleme tankı için su testi ölçümü ve hesaplanan oturma-zaman ilişkisi

0 120 240 360 480 600 720 840 960

Zaman (gün)

50

40

30

20

10

0

Otu

rma

(cm

)

0

20

40

60

80

100

120

Ger

ilme

(kP

a)

B5B6B7B8hesaplanan_ortalama

0 120 240 360 480 600 720 840 960

Zaman (gün)

50

40

30

20

10

0

Otu

rma

(cm

)

0

20

40

60

80

100

120

Ger

ilme

(kP

a)

B1B2B3B4hesaplanan_ortalama

Şekil 11. Biyolojik tanklar için su testi ölçümü ve hesaplanan oturma-zaman ilişkisi

Ayrıca, havalandırma havuzu ve dengeleme tankı altında oturmaların neredeyse tamamlandığı ve biyolojik tanklar altında ise oturmaların %70’inin tamamlandığı görülmüştür. Hesaplanan oturma miktarlarının gerçekleşenden daha fazla olmasının, sıkışabilir tabaka kalınlığının sondaj çalışmaları sırasında tam olarak belirlenmemiş olması ve yapılan analizlerde de güvenli tarafta kalınabilmesi amacıyla sıkışabilir birimlerin 45.0m derinliklere kadar devam ettiği kabülünün yapılmasından kaynaklanmış olabileceği düşünülmektedir. Ölçülen oturmaların plan üzerindeki dağılımı Şekil 12’de gösterilmiş olup, proje hedefleri arasında yer alan farklı oturmaların sınırlandırılması amacı ile uyumlu olarak, fark oturmaların %0.015 - %0.25 arasında kontrol altına alındığı görülmüştür.

YOL

YO

L

havalandırma havuzu

dengeleme tankı

biyolojiktank

biyolojiktank

K

Şekil 12. Su testinde ölçülen oturmaların plan üzerinde dağılımı

5.SONUÇLAR Bu çalışma kapsamında, Yalova’da yer alan ve Impact® Darbeli Kırmataş Kolon (DKK) elemanları ile temel zemini iyileştirilen atıksu arıtma tesisinde, yapıları test etme amacıyla uygulanan su testleri sırasındaki oturma ölçümleri konu edilmiştir. Bu tesiste yaklaşık mevcut zemin üst kotuna oturtulan ve geniş alanlar kaplayan havuz tipi yapılar önemli bir yer tutmaktadır. Bu ana yapılar yanında bunları birbirine bağlayan dağıtım havuzları ve kanallar, pompa istasyonları, işletme ve atölye binaları gibi yardımcı yapılar da mevcuttur. Zemin araştırma çalışmalarına göre, bitkisel toprak tabakası geçildikten sonra 4.0m derinliklere kadar orta katı-katı siltli kil tabakasını takiben ortalama 10.0m derinliğe kadar gevşek-orta sıkı siltli kum tabakasının yer aldığı ve onun altında yumuşak-orta katı siltli killi zeminlerin sondajlarla incelenen derinlikler boyunca devam ettiği görülmüştür. Uygulanacak zemin iyileştirmesinde, arıtma tesisi yapıları altında, olası bir deprem sırasında sıvılaşma ve mukavemet/rijitlik kaybına karşı direnci arttırılmış homojen bir tabakanın oluşturulması ve aşırı/farklı oturma sorunlarının bertaraf edilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, havalandırma havuzu altında 1.4m, diğer yapılar altında ise 1.6m ve 1.7m aralıklı kare yerleşim ile zemin yüzeyinden 15.0m derinliğe kadar Impact® Darbeli Kırmataş Kolon (DKK) elemanları imal edilmiştir. İyileştirme uygulanmamış durumda 20cm-83cm mertebelerine ulaşacağı tahmin edilen konsolidasyon oturmalarının iyileştirme uygulanması durumunda 14cm-25cm mertebelerinde olacağı ve bu oturmaların %80’inin yaklaşık 6 ay gibi bir sürede tamamlanacağı öngörülmüştür. Bu ön tasarım hesaplamalarının teyidini sağlama amacıyla; 1.4m aralıklı kare yerleşim ile 15.0m boyundaki Impact DKK elemanları ile iyileştirilen bölgede yüksekliği 6.1m, taç bölgesi 20.0m x 20.0m ve taban alanı 36.8m x 36.8m olan bir deneme dolgusu teşkil edilerek dokuz noktada topoğrafik ölçüm, dört noktada inklinometre ölçümü ve bir noktada iki seviyede piyezometre ölçümü alınmıştır. Aynı boyutlardaki deneme dolgusu Settle 3D programı ile modellenip geri analiz yapılmış ve tüm yapıların yüklenmesi durumunda iyileştirilmemiş alt bölge konsolidasyon oturmalarının 7-45cm mertebelerinde olacağı

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10

20

30

40

50

1

2

3 4 5 6 7

8

910111213

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10

20

30

40

50

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

5

10

15

20

1

234

5 65 10 15 20 25 30 35 40 45 50

5

10

15

20

5 10 15 20 250

5

10

15

20

25

1

2

3

4

5 10 15 20 250

5

10

15

20

25

5 10 15 20 250

5

10

15

20

25

5

6

7

8

5 10 15 20 250

5

10

15

20

25

tahmin edilmiştir. Piyezometre ölçüm sonuçları ile Settle 3D analiz sonuçları birlikte değerlendirildiğinde; 22.5m derinliklerde konsolidasyon oturmasının devam ettiği görülmüştür. İyileştirilmemiş alt bölgedeki yumuşak-orta katı siltli kil, killi, kumlu silt yapısında olan ve yer yer kum bantları ile kesilen birimlerde oturma davranışının anlaşılmasına yönelik olarak üst yapı inşaatının tamamlanmasının ardından yapıları test etme amacıyla uygulanan su testleri sırasındaki oturma ölçümlerinden faydalanılmıştır. Tüm yapıların yüklenmesi durumu için Settle 3D ile yapılan analiz sonuçları ile ölçülen değerler karşılaştırıldığında, gerçekleşen oturmaların hesaplanan oturmalardan %50 daha az olduğu görülmüştür. Ayrıca, havalandırma havuzu ve dengeleme tankı altında oturmaların büyük oranda tamamlandığı ve su testlerine yaklaşık 5.5 ay sonra başlanan biyolojik tanklar altında ise oturmaların %70’inin tamamlandığı görülmüştür. Hesaplanan oturma miktarlarının gerçekleşenden daha fazla olması; sıkışabilir tabaka kalınlığının sondaj çalışmaları sırasında tam olarak belirlenmemiş olması ve yapılan analizlerde güvenli tarafta kalınabilmesi amacıyla sıkışabilir birimlerin 45.0m derinliklere kadar devam ettiği kabülünün yapılmasından kaynaklı olabileceği düşünülmektedir. Bu çalışma kapsamında önemli tasarım hedeflerinden biri de Impact DKK elemanları ile iyileştirilen üst bölgede homojen bir tabaka oluşturularak, oturmaların olduğunca uniform olmasının sağlanmasıdır. Ölçüm sonuçları, proje hedefleri ile uyumlu olarak fark oturmaların %0.015 - %0.25 arasında kontrol altına alındığı görülmüştür. Impact DKK imalatı sırasında pahlı tokmağın oluşturduğu darbeleme, düşey olarak sıkıştırma sağlarken aynı zamanda kırmataşı kuyunun duvarına doğru yanal olarak iter. Yanal gerilmelerin zeminin sıkışma özelliğindeki etkisi incelenmiş ve geliştirilmi ştir [7]. Mandrel çapı kadar açılan kuyunun darbeleme sonrasında çapının genişlemesi pasif direncin oluşmasına ve zemine etkiyen yatay gerilmelerin sükunet durumuna kıyasla neredeyse 6-10 kat mertebelerinde artmasına sebep olmaktadır. Artan yatay gerilmelerin zeminin rijitliğini de arttıracağı, dolayısı ile meydana gelmesi muhtemel oturmaları azaltacağı bilinmektedir. Ayrıca, darbeli kırmataş kolon elemanları ile iyileştirilen sıkışabilir kil birimlerde oturma davranışının anlaşılmasına yönelik yapılan birçok araştırma; rijit DKK elemanının ve arasındaki zeminin eşit mertebelerde ve elastik oturmalar şeklinde sıkıştığını göstermiştir [8-10]. Sonuç olarak, tasarımın amacına yönelik olarak Impact DKK elemanları ile yüzeyden 15.0m derinliğe kadar homojen bir tabaka oluşturulmuş, yapı yükleri altında üst bölge oturmalarının elastik oturmalar şeklinde tamamlandığı ve alt bölge konsolidasyon oturmalarının ise su yükleme testleri sırasında büyük oranda tamamlandığı görülmüştür. Saha ölçümleri sonucunda darbeli kırmataş kolon elemanlarının orta derinlikte zemin iyileştirme çözümüne (The Intermediate Foundation® System) dayalı tasarım prensibini destekler mahiyette uniform olarak gerçekleştiği ve aşırı/farklı oturma sorunlarının bertaraf edildiği görülmüştür. Diğer bir ifade ile, Impact DKK elemanları ile temel zemini iyileştirmesi uygulamasının, tasarımın amacına yönelik tatminkar bir performans gösterdiği gözlenmiştir.

TEŞEKKÜR Yazarlar bu bildirinin yazılması için gerekli mevcut bilgi ve belgeleri paylaşan Akgirişim Müteahhitlik Müşavirlik ve Çevre Teknolojileri San. ve Tic. A.Ş.’den İlhan Soyer’e ve projenin takibi ve bu bildirinin yazımı sırasında verdiği destekten ötürü Prof. Dr. Kutay Özaydın’a teşekkürü borç bilir. KAYNAKLAR [1] Lawton, E.C. and Fox, N.S. (1994), Settlement of Structures Supporte on Marginal or

Inadequate Soils Stiffened With Short Aggregate Piers, Proc., Vertical and Horizontal Deformations of Foundations and Embankments, Geotechnical Special Publication No.40, ASCE, College Station, Tex., Vol. 2, 962-974.

[2] Lawton, E.C., Fox, N.S. and Handy, R.L. (1994), Control of Settlement and Uplift Structures Using Short Aggregate Piers, Proc. In-Situ Deep Soil Improvement, Geotechnical Special Publication No.40, ASCE, Atlanta, 121-132.

[3] Wissmann, K. J., Moser, K. and Pando, M. (2001), Reducing Settlement Risks in Residual Piedmont Soil Using Rammed Aggregate Pier Elements, Proc., Foundations and Ground Improvement, Geotechnical Special Publication No.113, ASCE, Blacksburg, Va, 943-957.

[4] ASTM D1143 – 81 (Reapproved 1994), Standard Test Methods for Deep Foundations Under Static Axial Compressive Load, Annual Book of ASTM Standarts.

[5] Brian, C.M., FitzPatrick, B.T. and Wissman., K.J. (2006), Specifications for Impact® Rammed Aggregate Pier Soil Reinforcement, Geopier® Foundation Company, Inc., Mooresville, NC.

[6] Wissmann K., FitzPatrick B.T., White D.J. and Lien B.H. (2002), Improving Global Stability and Controlling Settlement With Geopier Soil Reinforcing Elements, 4th International Conference on Ground Improvement Techniques, Kuala Lumpur, Malaysia.

[7] Handy, R.L., 2001. Does Lateral Stress Really Influence Settlement ?, ASCE Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, July 2001. 623– 626.

[8] White D.J. and Hoevelkamp K. (2004), Settlement Monitoring of Large Box Culvert Supported by Rammed Aggregate Piers – A Case History, Geotechnical Engineering for Transportation Projects, Vol. 2, 1566-1573.

[9] Hoevelkamp K., FitzPatrick B. and Tigchelaar M. (2007), Settlement Monitoring of Discrete Reinforced Soil Layer Beneath Mat Foundations, California, USA, Diamond Jubilee Canadian Geotechnical Conference, Ottawa.

[10] Minks A.G., Wissmann K., Caskey J.M. and Pando M.A. (2001), Distribution of Stresses and Settlements Below Floor Slabs Supported by Rammed Aggregate Piers, 54th Canadian Geotechnical Conference, Calgary, Alberta.