Basınç yüküne maruz helisel kazık davranışının laboratuvar ve arazi deneyleri ile araştırılması

Abstract

Helisel kazıklar, tork uygulanarak zemine yerleştirilen, basınç-çekme yükü gibi çeşitli yükleri karşılayabilen, birçok uygulama alanında (açık deniz, enerji yapıları, endüstri yapıları vb.) kullanımları giderek artan, diğer geleneksel kazıklara karşı da önemli bir alternatif olan çelik temel sistemleridir. Bu tez çalışmasında helisel kazıkların eksenel basınç altındaki davranışı laboratuvar model deneyleri ve büyük ölçekli arazi deneyleri ile araştırılmıştır. Kum zeminin kullanıldığı deneylerde, zemin sıkılığı (Dr), helisel plaka çapı (D), helisel plaka sayısı (N), helisel plakalar arası mesafe (s) gibi farklı değişkenlerin etkisi irdelenmiştir. Deneylerde helisel kazıkların zemin içerisine kurulumu sırasında uygulanan tork değerleri de takip edilerek kurulum torku seçiminin etkisi yorumlanmıştır. Deneysel sonuçlar literatürde sunulan teorik yöntemlerle karşılaştırılmış ve aynı zamanda iki / üç boyutlu ortamlarda sonlu elemanlar yöntemini esas alan yazılımlarla örselenme etkisinin de dikkate alındığı sayısal analizler gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalarda helis çapının yaklaşık iki katı (2D) olan bir bölgenin örselendiği belirlenmiştir. Farklı kurulum torku seçiminin, kurulum torku-nihai yük ilişkisinden elde edilen sonuçları etkilediği görülmüştür. İlave bir helis eklenmesi ile nihai kapasitede yaklaşık %30'a varan bir artış tespit edilmiştir. Bu veriler eşliğinde geoteknik mühendisliğinde helisel kazıkların tasarımı ile ilgili çeşitli önerilerde bulunulmuştur.

Helical piles are steel made foundation systems that are placed on the soil by applying torque, can meet various loads such as compression and tensile, are increasingly used in many application areas (offshore, energy structures, industrial structures, etc.) and are also an important alternative to other traditional piles. In this thesis, the behavior of helical piles under axial compression was investigated by laboratory model tests and large-scale field tests. In the tests using sand soil, the effect of different variables such as soil density (Dr), helical plate diameter (D), helical plate number (N), distance between helical plates (s) were examined. In the tests, the torque values applied during the installation of the helical piles into the soil were also evaluated and the effect of the installation torque selection was interpreted. Test results were compared with the theoretical methods in the literature, and also numerically analyzed using finite element method-based software in two- and three-dimensional environments including the disturbance effect. In the tests, the disturbed zone was observed as two times the helix diameter (2D), approximately. An increase in final capacity of up to 30% was achieved with the addition of an extra helix. In the light of these data, various suggestions have been made regarding the design of helical piles in geotechnical engineering.