KİREÇTAŞINDA YAPILAN OSTERBERG CELL KAZIK YÜKLEME DENEYİNİN SONLU ELEMANLAR ... ·...

KİREÇTAŞINDA YAPILAN OSTERBERG CELL KAZIK

YÜKLEME DENEYİNİN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ

İLE SAYISAL SİMÜLASYONU

NUMERICAL SIMULATION OF OSTERBERG LOAD TEST PERFORMED

IN LIMESTONE BY USING FINITE ELEMENT ANALYSIS

Nejla YILDIZ HELVACIOĞLU*1 Erol GÜLER

2

ABSTRACT

Piles are loaded in practice by the structure from the top. However especially for piles with

higher load capacities, it is very difficult to simulate this loading method. To overcome this

difficulty, bi-directional pile load test, also called Osterberg Cell load test, has been

developed. In this paper, the theory which is used for converting load-settlement behavior

obtained during bi-directional pile load test into equivalent load-settlement behavior in ideal top-

down load test has been verified. To compare the pile behavior during these two tests; test results

of a large-diameter instrumented pile socketed in limestone and performed in Moscow is back-

analyzed by using finite element analysis. Until load-displacement behavior obtained during the

field test is simulated and unit shaft frictions measured via strain gauges are obtained, soil

parameters of analysis model are calibrated and ideal top loaded pile behavior generated by

these parameters is investigated.

Keywords: Osterberg Cell, back analysis, finite element

ÖZET

Geoteknik saha deneylerinin başında gelen kazık yükleme deneylerinde,kazıklar üstten

yüklenir. Ancak özellikle yüksek taşıma gücüne sahip kazıklarda bu kuvvetin

uygulanmasındaki güçlükler sebebiyle, statik basınç yükleme deneyi uygulama tekniklerinden

biri olan ve Osterberg Cell yükleme testi olarak da adlandırılan çift yönlü kazık yükleme

deneyi geliştirilmiştir. Bu bildiride çift yönlü kazık yükleme testleri sonucu elde edilen yük-

oturma davranışının, ideal üstten yüklenen kazık yük-oturma davranışına dönüştürülmesi

sırasında kullanılan teorinin doğruluğunu ve iki yöntem arasındaki kazık davranışı farklılığını

incelemek için Moskova’da kireçtaşına soketli büyük çaplı bir kazıkta gerçekleştirilen çift

yönlü kazık yükleme deneyi, sonlu elemanlar yöntemi ile geri analiz edilmiştir. Deney

sırasında elde edilen yük-deplasman davranışı simule edilene ve gerinim ölçerler ile ölçülen

birim çevre sürtünmeleri gözlemlenene kadar analiz modelindeki zemin parametreleri kalibre

edilmiş ve bu parametrelerle oluşturulan ideal üstten yüklenen kazık hareketi incelenmiştir.

Anahtar kelimeler: Osterberg Cell, geri analiz, sonlu elemenlar

*1 İnş. Yük. Müh., Kasktas A.Ş., [email protected] 2 Prof. Dr., Boğaziçi Üni., [email protected]

389

7. Geoteknik Sempozyumu 22-23-24 Kasım 2017, İstanbul

1. GİRİŞ

Büyük kapasiteli büyük yapıların inşası beraberinde bu yapıyı taşıyacak zemin tasarımını ve

temel inşasını çok önemli kılmıştır. Tasarımın son derece önemli olduğu düşünülen bu

uygulamamada ekonomik, güvenli ve gerçekçi çözümlere ulaşabilmenin yolu sahada

uygulanan test sonuçlarının değerlendirilmesinden ve toplanmasından geçmektedir. Statik

kazık yükleme deneylerine alternatif olarak uygulanan O-cell (Osterberg Cell) deneyleri de bu

anlamda büyük yükler altında çalışılacak kazıklar için kapasite tayininde son yıllarda gittikçe

artan ve güvenilir bir uygulama yöntemi olmuştur. Bu bildiri kapsamında, O-cell yönteminde

elde edilen veriler sonucu oluşturulan test raporlarında “Equivalent Top Load-Settlement

Curves” olarak sunulan yük-oturma ilişkisi Sonlu Elemanlar yöntemi kullanılarak sayısal

olarak elde edilmiştir. Moskova'da kireçtaşında yapılan çift yönlü deney sonuçlarında elde

edilen birim çevre sürtünmesi ve uç sürtünmesi değerlerini verecek zemin, Plaxis sonlu

elemanlar yazılımı kullanılarak kalibre edilmiştir. Oluşturulan bu sonlu elemanlar modelinde,

aynı zamanda deney yükü kazık kafasından etki ettirildiğinde meydana gelecek yük-oturma

eğrisinin, deney sonucu bulunan eğriyle olan ilişkisi değerlendirilerek gerek çevre sürtünmesi

değerleri gerekse uç direnci değerleri açısından kazık davranışı incelenmiştir.

2. OSTERBERG CELL SAHA DENEYİ

2.1. Deney Düzeneği

Deney kazığı, yeraltı su seviyesinin altında üst kısmı kireçtaşı ara katmanlı sert kilden ve

ağırlıklı olarak kireçtaşı tabakasından oluşan zeminde 1500mm çapında ve ~23m boyunda

foraj yapılarak imal edilmiştir. Forajı yapılan kuyunun taban temizliği yapıldıktan sonra,

Osterberg cell ve diğer ölçüm ekipmanlarının yerleştirildiği donatı kafesi temizlenen kuyuya

indirilmiş ve tremi borusu kullanılarak beton dökümü gerçekleştirilmiştir. Deney düzeneği,

kazık tabanından 3.94m yukarı yerleştirilen 610mm çapındaki 3 adet Osterberg yük hücresini

içermektedir. Osterberg yük hücrelerinin kalibrasyonları, bu ekipmanlar sahaya gelmeden

önce bağımsız bir kurum tarafından 13.60 MN yüke kadar kalibre edilmişlerdir.

Deney düzeneği, beton üst kotundan O-cell yük hücrelerine kadar uzanan ve O-cell’in üstünde

kalan kazık kısmının sıkışma hareketinin belirlenmesi amacıyla 4 adet telltale borusu ve

telltale çubuklarından; kazık tabanından çalışma platform kotuna kadar uzanan ve kazık

ucunun hareketini tespit etmek için kullanılan 3 adet telltale borusu ve telltale çubuklarından;

O-cell düzeneğinin üst ve alt plakaları arasına yerleştirilen ve yükleme sırasında iki plaka

arasındaki açılmayı ölçen 4 adet Doğrusal Titreşim Telli Deplasman Dönüştürücülerinden

oluşmaktadır. Bunlara ilave olarak O-cell yük hücrelerinin üstünde ve altında yer alan kazık

şaftlarında Osterberg yük hücreleri tarafından uygulanan kuvvetin kazık şaftı boyunca

dağılımını incelemek üzere 7 seviye gerinim ölçer yerleştirilmiştir. Kazık

enstrümantasyonunun şematik gösterimi Şekil 1’de verilmiştir.

2.2. Yükleme Aşaması

Yükleme Osterberg yük hücreleri vasıtasıyla 14 eşit aşamada çift yönlü uygulanan 56010

kN’luk yüke kadar gerçekleştirilmiştir. Boşaltma aşaması ise 4 eşit kademede

gerçekleştirilmiş ve deney sonlandırılmıştır. Her bir yük kademesinde, yük hücreleri ile

uygulanan yük sabit tutularak 30 dakika beklenmiştir. Yükleme aşamaları Tablo 1’de

verilmiştir. 1L-14 aşamasındaki 56.01MN'luk kuvvet altında O-cell alt plakasının aşağı yönde

maksimum 9.89mm hareket ettiği tespit edilirken; yukarı yönde uygulanan 55.54 MN'luk net

390


kuvvet altında üst plakanın maksimum 44.73mm hareket ettiği ölçümlenmiştir. Bu

deplasmanlar sırasında gerinim ölçerlerden alınan okumalardan hesaplanan birim çevre

sürtünme değerleri Tablo 2'de verilmiştir.

Şekil 1. O-cell Kazık Yükleme Deneyi Enstrümantasyonu

Tablo 1. Deney Kazığı Yükleme Aşamaları

Yükleme

Kademesi

Uygulanan Çift

Yönlü Yük (MN)

Yükleme

Kademesi

Uygulanan Çift

Yönlü Yük (MN)

1L-1 4.06 1L-8 32.06

1L-2 8.02 1L-9 36.02

1L-3 12.03 1L-10 40.03

1L-4 16.08 1L-11 44.08

1L-5 20.04 1L-12 47.98

1L-6 24.05 1L-13 52.01

1L-7 28.05 1L-14 56.01

SG=Gerinim Ölçer

391


Tablo 2. Maksimum Yük Kademesinde Ölçülen Net Birim Çevre Sürtünmeleri ve Ortalama

Deplasman Değerleri

Yük Aktarım Bölgesi Ortalama

Deplasman

Mobilize Olan Net Birim

Çevre Sürtünmesi

Zemin Seviyesi ile Gerinim Ölçer 7 Arası ↑ 28.7 mm 366 kPa

Gerinim Ölçer 7 ile Gerinim Ölçer 6 Arası ↑ 30.9 mm 908 kPa




Gerinim Ölçer 3 ile O-cell Seviyesi Arası ↑ 42.6 mm 446kPa

O-cell ile Gerinim Ölçer 2 Arası ↓ 9.8 mm 5386 kPa

Gerinim Ölçer 2 ile Gerinim Ölçer 1 Arası ↓ 9.3 mm 1544 kPa

2.3. Eşdeğer Üstten Yükleme Eğrisinin Oluşturulması

Deney sonuçları elde edildikten sonra eşdeğer üstten yükleme durumu grafiği çizilmektedir.

Bu grafik özetle, yukarı ve aşağı yöndeki aynı deplasman değerini veren yüklerin toplamı

şeklinde açıklanabilmektedir. Oluşturulan bu eğri kazığın elastik oturmasını içermemektedir.

Üstten yükleme sırasında oluşan kazığın elastik davranışının eğride dikkate alınması

basitleştirilmiş elastisite teorisiyle mümkündür [1]. Bu şekilde deney sonrası oluşturulan

eşdeğer üstten yükleme eğrisi aşağıda Şekil 2'de verilmiştir. Bu eğriye göre 56.01 MN'luk çift

yönlü O-cell yükü altında hem çevre sürtünmesi hem de uç direnci için analiz edilen kazığın

27 MN'luk bir üstten yükleme durumunda 10.1mm; 40.50 MN'luk bir yükleme altında ise

15.3mm oturma yapacağı belirlenmiştir.

Şekil 2. Deney Sırasında Ölçülen Verilerden Elde Edilen

Eşdeğer Üstten Yükleme Durumu Eğrisi

Dep

lasm

an

(m

m)

Eşdeğer Üstten Yükleme Yükü (MN)

(mm)

Elastik Eğri

Rijit Eğri

392


3. DENEYİN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE GERİ ANALİZİ

3.1. Sonlu Elemanlar Yöntemi ile Modelin Oluşturulması

Osterberg deneyinin sayısal olarak geri analizi sonlu elemanlar yöntemi ile çözümleme yapan

Plaxis 2D [2] yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Analizler, hem kazık hem de zemin

elemanları için aksisimetrik modeller kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Analizlerde, Osterberg

yük hücreleri saha deneyinde yerleştirilen tam konumlarına göre modellenmiştir. Yükler

çizgisel yük olarak yükün kazık alanına bölünmesi ile elde edilen veri dikkate alınarak

analizde tanımlanmıştır. Yükün doğrusal bir şekilde kazık elemanlarına aktarılması için yük

hücrelerinin üstündeki ve altındaki plakalar rijitliği düşük kiriş (plate) eleman olarak

tanımlanmıştır [3]. Yükleme aşamaları deney sırasındaki aynı sıralamada analizde

tanımlanmıştır Modelin geometrisi Şekil 3'te verilmiştir.

Şekil 3. Model Geometrisi

Analizler sahada gerçekleştirilen geoteknik araştırma testleri sonucu elde edilen zemin

parametreleri ile başlamıştır. Bu parametreler Rus zemin firması tarafından gerçekleştirilen

laboratuvar deneyleri ve geçmişten günümüze elde ettikleri istatiksel verilere göre

hesapladıkları ve tasarımcının kullanmasını istedikleri değerler dikkate alınarak belirlenmiştir.

Zemin profili Şekil 4'te yer almaktadır. Zemin parametreleri, deney sırasında oluşturulan yük-

deplasman grafiği elde edilene ve aynı birim çevre sürtünmeler tespit edilinceye kadar kalibre

edilmiştir. Kalibrasyon öncesi zemin parametreleri Tablo 3'te verilirken, kalibrasyon sonrası

parametreler Tablo 4'te yer almaktadır.

393


Şekil 4. Zemin Profili

Tablo 3. Kalibrasyon Öncesi Zemin Parametreleri

Zemin

Birimi Zemin Tanımı

Deformasyon

Modülü-E

(MPa)

Birim Hacim

Ağırlık

(kN/m³)

Kohezyon

(kPa)

İçsel

Sürtünme

Açısı (°)

1 Dolomitik Kireçtaşı 440.0 21.0 2370.0 47.0

2 Marnlı Kil 280.0 20.0 1700.0 36.0

3 Sert Kil 340.0 20.0 810.0 30.0

4 Ayrışmış Kireçtaşı 810.0 22.0 2360.0 37.0

5 Sağlam Kireçtaşı 930.0 24.0 6040.0 50.0

Tablo 4. Kalibrasyon Sonrası Zemin Parametreleri (Nihai Analiz Parametreleri)

Zemin Tanımı Dolomitik

Kireçtaşı

Marnlı

Kil Sert Kil

Ayrışmış

Kireçtaşı

Sağlam

Kireçtaşı Beton

Zemin Birimi 1 2 3 4 5 -

Malzeme Modeli Mohr-

Coulomb

Mohr-

Coulomb

Mohr-

Coulomb

Mohr-

Coulomb

Mohr-

Coulomb

Lineer

Elastik

Drenaj Tipi Drenajlı Drenajlı Drenajlı Drenajlı Drenajlı Geçirimsiz

Birim Ağırlık

(kN/m³) 21.0 19.0 19.0 22.0 24.0 24.0

Deformasyon

Modülü E' (MPa) 400 250 350 1000 1600 30000

Poisson Oranı ν' 0.2 0.25 0.25 0.20 0.20 0.15

c' - Kohezyon (kPa) 350.0 200.0 300.0 350.0 450.0 -

ɸ' - İçsel Sürtünme

Açısı (°) 40.0 32.0 35.0 40.0 52.0 -

ψ - Genleşme Açısı

(psi) 10.0 2.0 5.0 10.0 12.0 -

Arayüz 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

394


3.2. Analiz Sonuçları

Ölçülen ve analiz sonucu elde edilen yük-oturma eğrisi arasında makul ve iyi bir eşleşme

yapılana kadar analizler tekrarlanmıştır. Bu eşleştirme için esas kriter deformasyon modülü

olmuştur. İkinci eşleştirme kriteri gerinim ölçerlerden elde edilen birim çevre sürtünme

değerleri olmuş, bunun için de dominant parametreler kohezyon ve içsel sürtünme açısı olarak

belirlenmiştir.

Şekil 5. Osterberg Yükleme Deneyi için Ölçülen ve Hesaplanan (Sonlu Elemanlar Yöntemi-

Plaxis ile) Yük-Oturma Grafiklerinin Karşılaştırması

Şekil 6. Osterberg Yükleme Deneyi için Teorik Hesaplanan ve Sonlu Elemanlar Yöntemi

(Plaxis) ile Hesaplanan Üstten Yükleme Durumu Yük-Oturma Grafiklerinin Karşılaştırması

-20.00

-10.00

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00

Yu

karı

Yön

dek

i H

are

ket

(m

m)

Yük(MN)

Yukarı Yön-Ocell Ölçülen

Aşağı Yön-Ocell Ölçülen

Yukarı Yön-Ocell Hesaplanan

Aşağı Yön-Ocell Hesaplanan

Aşa

ğıY

ön

dek

i H

are

ket

(mm

)

-90.00

-80.00

-70.00

-60.00

-50.00

-40.00

-30.00

-20.00

-10.00

0.00

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00

Aşa

ğı Y

ön

de D

ep

lasm

an

(m

)

Yük (MN)

Teorik Hesaplanan

Sonlu Elemanlar Hesaplanan

395


Şekil 5, yük hücrelerinin hemen altındaki ve üstündeki plakaların aşağı ve yukarı yönde

uygulanan yüke bağlı hareketini ölçülen ve Plaxis yardımıyla hesaplanan şekliyle

karşılaştırmasını sunmaktadır.

Hem yük-deplasman eğrileri hem de sağlanan gerinim ölçer verileri ile ilgili iyi bir eşleşme

elde edildikten sonra, gerçek yükleme uygulaması altında kazık davranışını gözlemlemek için

aynı model aynı parametrelere göre, Osterberg yük hücreleri etkisiz (deaktif) hale getirilerek

ve bu defa üstten yüklenerek analiz edilmiştir. Test firması tarafından sağlanan Osterberg

deneyi sonuç ve değerlendirme raporunda verilen eşdeğer üstten yükleme eğrisi, sonlu

elemanlar analizi sonucunda elde edilen eğri ile karşılaştırılmıştır. Analiz sonucu elde edilen

üstten yükleme eğrisi ile teorik olarak oluşturulan eğri arasında yakın bir eşleşme beklenirken,

Şekil 6'dan görüleceği üzere uyumun çok fazla elde edilemediği belirlenmiştir. Bu durum,

kazığın teorik olarak hesaplanan elastik davranışının saha şartlarında gerçekleşenle

uyuşmaması ya da teorik elastik davranışın gerçek zemin davranışının altında bir çözüm

olabileceği şeklinde değerlendirilebilir. Bu konuda deney teorisini ortaya çıkaran ana firmanın

çekinceleri de bu şekilde her raporunda dile getirilmekte ve elde edilen teorik eğrinin

tasarımcıyı güvenli tarafta bıraktığı açıkça görülmektedir.

Yük-oturma grafikleri arasındaki değerlendirme tamamlandıktan sonra, kazık şaftı boyunca

yük dağılımının incelenmesi aşamasına geçilmiştir. Bu amaçla belirli yük kademelerinde

ölçülen ve sonlu elemanlar yöntemi ile hesaplanan yük dağılımları aşağıda Şekil 7’de

verilmiştir. Şekil 7’den de anlaşılacağı gibi, yeterli sayıda gerinim ölçer verisi mevcut

olduğundan, kazık şaftı boyunca yük dağılımı davranışı modellenen yük davranışı ile iyi bir

uyum göstermiştir. Gerçekleşen ve modellenen O-cell yük hücrelerinin üst kısmında yer alan

şaft kısmında 5 adet gerinim ölçer ile düzgün bir şekilde uyum elde edilirken, alt kısımdaki

şaft bölümüne yerleştirilen gerinim ölçerlerden O-cell seviyesine en yakın olan SG2’de elde

edilen birim çevre sürtünmesinin analizle elde edilene çok yakın olmadığı gözlemlenmiştir.

Bu durum O-cell seviyesine yakın olan gerinim ölçerlerden elde edilen değerin sorgulanması

gerektiğini göstermiştir. Şekil 8 ise Plaxis’te oluşturulan ideal üstten yükleme durumu için

kazık şaftı boyunca yük dağılımını göstermektedir. Her iki grafik karşılaştırıldığında O-cell

seviyesinin yakınlarındaki birim çevre sürtünmesi dirençlerinin üstten yüklenen duruma göre

daha fazla çıktığı tespit görülürken, ilk 20m’lik kazı şaftı boyunca hemen hemen aynı kazık

davranışı gözlemlenmiştir.

Uygulanan yükler altında gerçekleşen birim çevre sürtünmesi değerleri, deney sırasında

gerinim ölçerlerden elde edilen okumalar kullanılarak elde edilmiştir. Deneyde elde edilen

birim çevre sürtünmesi değerleri ile analizler sonucu elde edilen birim çevre sürtünmesi

değerlerinin karşılaştırması Şekil 9’da verilmiştir. Şekil 5 ve Şekil 6’daki, yük-deplasman

eğrileri ve Şekil 7 deki yük dağılım eğrileri incelendiğinde, saha ve analiz sonuçlarının iyi bir

şekilde birbiriyle uyumlu olduğu görülmektedir. Ancak bu uyuma rağmen, burada da SG2

seviyesindeki birim çevre sürtünmesi için yukarıdaki aynı açıklama geçerli olmakta yani

gerinim ölçer seviyesi 2'den elde edilen değerin yanıltıcı olduğu görülmektedir. Yüklemenin

bu kısmı, Şekil 9’da ihmal edilirse maksimum birim şaft sürtünmesinin Osterberg

yük deneyinde ve analiz sonucu kalibre edilen modelde uygulanan üstten yükleme durumunda

direnç büyüklerinin birbirine yakın olduğu, ancak oluştuğu yerlerin aynı yükler altında farklı

olduğu görülmüştür.

396


Şekil 7. Osterberg Yüklemesi için

Sahada Ölçülen ve Sonlu Elemanlar

Analizinde Hesaplanan Yük Dağılım

Eğrilerinin Karşılaştırılması

Şekil 8. Üstten Yükleme Durumu

için Sonlu Elemanlar Analizinde

Hesaplanan Yük Dağılım Eğrileri

92

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

0 20000 40000 60000

Ka

zık

Şaft

ı B

oy

un

ca K

otl

ar

(m)

Yük(kN)

1L-14 (Plaxis-Hesaplanan)1L-14 (Saha-Ölçülen)1L-12 (Plaxis-Hesaplanan)1L-12 (Saha-Ölçülen)1L-10 (Plaxis-Hesaplanan)1L-10 (Saha-Ölçülen)1L-8 (Plaxis-Hesaplanan)1L-8 (Saha-Ölçülen)1L-6 (Plaxis-Hesaplanan)1L-6 (Saha-Ölçülen)1L-4 (Plaxis-Hesaplanan)1L-4 (Saha-Ölçülen)1L-2 (Plaxis-Hesaplanan)1L-2 (Saha-Ölçülen)

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

0 20000 40000 60000

Kazı

k Ş

aft

ı B

oyu

nca

Kotl

ar

(m)

Yük (kN)

1L-2

1L-4

1L-6

1L-8

1L-10

1L-12

1L-14

397


Şekil 9. Osterberg Yüklemesi için

Sahada Ölçülen ve Sonlu Elemanlar

Analizinde Hesaplanan Birim Çevre

Sürtünmesi Değerlerinin Karşılaştırılması

Şekil 10. Üstten Yükleme

Durumu için Sonlu Elemanlar Analizinde

Hesaplanan Birim Çevre Sürtünmesi

Değerleri

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

Ka

zık

Şaft

ı B

oy

un

ca K

otl

ar

(m)

Birim Çevre Sürtünme Direnci (kPa)

1L-14 (Plaxis-Hesaplanan)1L-14 (Saha-Ölçülen)1L-12 (Plaxis-Hesaplanan)1L-12 (Saha-Ölçülen)1L-10 (Plaxis-Hesaplanan)1L-10 (Saha-Ölçülen)1L-8 (Plaxis-Hesaplanan)1L-8 (Saha-Ölçülen)1L-6 (Plaxis-Hesaplanan)1L-6 (Saha-Ölçülen)1L-4 (Plaxis-Hesaplanan)1L-4 (Saha-Ölçülen)1L-2 (Plaxis-Hesaplanan)1L-2 (Saha-Ölçülen)

93

94

95

96

97

98

99

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

0 200 400 600 800 1000 1200 1400

Ka

zık

Şaft

ı B

oy

un

ca K

otl

ar

(m)

Birim Çevre Sürtünmesi (kPa)

1L-2

1L-4

1L-6

1L-8

1L-10

1L-12

1L-14

398


Birim çevre sürtünmesi değerlerine baktıktan sonra uç direncinin de saha deneyinde

gerçekleşen ve sonlu elemanlar analizinde hesaplanan değerleri açısından nasıl değiştiğini

gözlemlemek için çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Kazık tabanında bir arayüz elemanı

tanımlanmış ve yükleme sırasında aniden oluşan gerilme sıçramalarını düzgün bir şekilde

yaymak adına arayüz elemanları kazık çapından 50 cm daha uzun modellenmiştir. Kalibre

edilmiş zemin parametreleri ile nihai haline getirilen modelde farklı yükleme aşamaları

altında meydana gelen deplasmana karşı gerçekleşen kazık uç direnci irdelenmiş ve Şekil

11’de sunulan grafik elde edilmiştir. Analizler sonucu elde edilen bu grafikler, sahada

gerçekleştirilen deney sırasında kazık tabanı telltale (deplasman ölçerler) çubukları ile

kayıt atına alınan deplasman okumaları yardımı ile karşılaştırılabilmiştir. Telltale çubukları

ile elde edilen kazık tabanı hareketini gerçekleştiren yük ise, aşağı yönde uygulanan O-cell

yükünden ortalama birim çevre sürtünmesi değerinin alt kısımdaki kazık çevresi ile

çarpımının çıkarılması ile elde edilmiştir. SG2 seviyesindeki gerinim ölçer okumasının

yukarıda da açıklandığı üzere yanıltıcı olmasından dolayı, Şekil 11’de mavi çizgi ile

gösterilen birim uç direncinin yanlış değerlendirildiği gözlemlenebilmektedir. Bu farkın

nedeni SG2’nin O-cell seviyesine çok yakın olması şeklinde açıklanabilirken, kazık alt

kısmında (O-cell seviyesi altı) oluşan sünme veya deney sırasında beton priz alırken ortaya

çıkan çekme kuvvetleri de olabilmektedir.

Bu değerlendirmelere ilave olarak kalibre edilmiş zemin parametreleri ile oluşturulan

model üstten yüklenerek uç direnci- uç deplasmanı ilişkisi de değerlendirilmiş ve üstten

yükleme durumunda aynı uç direncinin daha fazla deplasmanda ortaya çıktığı sonucuna da

varılmıştır.

Şekil 11. Deney ve Analizler Sonucu Kazık Uç Direnci-Kazık Uç Deplasmanı

Karşılaştırması

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00

Bir

im U

ç D

iren

ci (

kP

a)

Kazık Tabanı Deplasmanı (mm)

Birim Uç Direnci (O-cell Yüklemesi-Sahada Ölçülen)

Birim Uç Direnci (O-cell Yüklemesi-Plaxis ile Hesaplanan)

Birim Uç Direnci (Üstten Yükleme-Plaxis ile Hesaplanan)"

399


4.SONUÇLAR

Yapılan analizler sonucunda, O-cell ile yüklenen kazık davranışının ideal üstten yüklenen

kazık davranışına dönüştürülmesi için kullanılan teorinin geçerliliği doğrulanırken, gerinim

ölçerlerin doğru konuma yerleştirilmemesi durumunda kazık yükleme deneyi sonuçlarının

yanıltıcı olabileceği ve genel değerlendirmeye katılması durumunda birim çevre

sürtünmesi ve dolayısıyla uç direncinin yanlış hesaplanabileceği görülmüştür. O-cell

yükleme deneyi ile ideal üstten yükleme deneyi karşılaştırıldığında birim çevre sürtünme

değerlerinin büyüklüklerinin aynı ancak oluştukları yerlerin farklı olduğu da

gözlemlenmiştir. Bu değerlendirmelere ilave olarak kalibre edilmiş zemin parametreleri ile

oluşturulan model üstten yüklenerek uç direnci- uç deplasmanı ilişkisi de değerlendirilmiş

ve üstten yükleme durumunda aynı uç direncinin daha fazla deplasmanda ortaya çıktığı

sonucuna da varılmıştır.

Sahada gerçekleştirilen deneyde, gerinim ölçerlerin O-cell seviyesinin hemen altına ya da

hemen üstüne yerleştirmek birim çevre sürtünmesi değerlerinde yanlış ve yanıltıcı sonuçlar

ortaya çıkmasına neden olabilmektedir. Dolayısıyla O-cell çevresinde gerinim ölçerlerin

üst ve alt plakalardan yaklaşık ~3m uzaklıkta yerleştirilmesi deney sonuçları açısından

daha makul bir yaklaşım olacaktır. Yine aynı şekilde gerinim ölçer adedinin değişen zemin

tabakalarına göre uygun sayıda yerleştirilmesi, elde edilen birim çevre sürtünme

değerlerinin doğruluğunu ve dolayısıyla analizlerde kullanılacak zemin parametrelerinin

doğru bir şekilde belirlenmesine olanak sağlayacaktır.

TEŞEKKÜR

Bu bildirinin hazırlanması için elindeki tüm kaynakları sunan ve her konuda desteğini

esirgemeyen tüm KASKTAŞ A.Ş. ailesine teşekkürlerimi sunarım.

KAYNAKLAR

[1] Osterberg J. O., 1998, “The Osterberg load test mehod for drilled shafts and driven

piles-The first ten years”, Proceedings of the 7th International Conference on

Piling and Deep Foundations, Viyana, Avusturya, Haziran 1998

[2] Plaxis Company, 2017, Plaxis 2D Manueli

[3] Bui, T. Y., Y. Li, S. A. Tan and C. F. Leung, “Back analysis of O-cell pile load test

using FEM”, Millpress Science, Proc. of 16th ICSMGE, Osaka, Eylül 12-16, 2005

400


KİREÇTAŞINDA YAPILAN OSTERBERG CELL KAZIK YÜKLEME DENEYİNİN SONLU ELEMANLAR ... ·...

Documents

Transcript of KİREÇTAŞINDA YAPILAN OSTERBERG CELL KAZIK YÜKLEME DENEYİNİN SONLU ELEMANLAR ... ·...