kuzey marmara otoyolu projesİ v27 vİyadÜĞÜ g19 … · 2018-04-04 · kuzey marmara otoyolu...

KUZEY MARMARA OTOYOLU PROJESİ V27 VİYADÜĞÜ

G19 YAKLAŞIM DOLGUSU YEŞİL TERRAMESH

İSTİNAT DUVARI UYGULAMASI

GREEN TERRAMESH RETAINING WALL AS EMBANKMENT FILL AT

V27 VIADUCT IN NORTH MARMARA HIGHWAY PROJECT

Doğan GÜNDOĞDU 1

Serap KAYMAKCI 2

Ceren Demirel 3

ABSTRACT

"The use of geosynthetics for weak soil, embankment and slope stability problems has been

increased since 1960s because they can easily act as an engineering tool by means of flexible

design methods and they provide great economic advantages. Today, geosynthetics are being

frequently utilized as the solution to soil improvement and retaining wall problems.

Additionally, geosynthetics with modular system can create innovator, sustainable

and alternative formula in building sector. This paper includes design and construction

method of Green Terramesh retaining wall, which is a geosynthetic retaining wall type with

flexible front surface, applied as embankment fill at V27 viaduct in Kuzey Marmara Highway

Project."

Key Word: Geosynthetic, Terramesh, embankment, viaduct

ÖZET

Tasarım yöntemlerindeki esneklikleri sayesinde kolaylıkla birer mühendislik yapısına dönen

ve büyük ekonomik avantajlar sağlayan geosentetiklerin, zayıf zeminlerde, dolgularda ve

şevlerde iyileştirme amaçlı kullanımı 60’li yıllardan itibaren gözle görülür bir şekilde

artmıştır. Geosentetikler, günümüzde zemin iyileştirme ve istinat duvarı çözümlerinde

sıklıkla kullanılır hale gelmiştir. Geosentetiklerin modüler sistemler ile birlikte kullanılması

ile yapı sektörün de yenilikçi, çevreci ve alternatif çözümler getirebilmektedir. Bu bildiride,

Kuzey Marmara Otoyolu projesinde yer alan V27 viyadüğü yaklaşım dolgularında esnek ön

yüzeyli geosentetik istinat duvarı tipi olan Yeşil Terramesh istinat duvarı tasarım yöntemi ve

uygulaması anlatılmaktadır.

Anahtar Kelime: Geosentetik, Terramesh, dolgu, viyadük

*1 İnş. Yük, Müh,., TeknoMaccaferri, email: [email protected] 2 İnş. Yük, Müh,., TeknoMaccaferri, email: [email protected] 3 İnş. Yük, Müh,., TeknoMaccaferri, email: [email protected]

973

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

1. GİRİŞ

İnsanoğlu tarihin en eski dönemlerinde beri, kerpiç ve çamur tuğlaları saman, çubuk ve dallar

ile güçlendirerek barınma amaçlı yaptığı basit kulübeleri güçlendirerek dış etkinlerden

kendisini korumaktaydı. 16. ve 17. yüzyıllarda Fransız mühendisler bentleri sopalar ile

güçlendirmekteydi. Su setlerini dallar ile takviye etmeyi Çinliler binli yılların sonlarından

itibaren yapmaktaydılar. Toprak erozyonunu önlemek için evrensel olarak çok farklı

güçlendirme yöntemleri yıllardır kullanılmaktaydı.

İnşaat sektörüne yeni bir bakış açısı kazandıran ve problemlere yönelik alternatif çözümler

getiren geosentetikler, artık ülkemizde de önemli rol oynamaktadır. Geosentetiklerin 1960’

lardan günümüze, özellikle de son 10 yıllık dilimde ülkemizde hızlı bir şekilde

yaygınlaşmasını ve kendine yeni uygulama alanları yaratmasını ilgiyle izliyoruz.

Geosentetik istinat duvarlarının, klasik istinat duvarlarına kıyasla ekonomik ve uzun ömürlü

sonuçlarını ülkemizde yapılan birçok uygulama sonucu ortaya çıktığını görmekteyiz.

Bu bildiri kapsamında, Kuzey Marmara Otoyolu projesi kapsamında V27 viyadüğü KM:

105+553 G19 Yaklaşım dolgusu imalatında kullanılan Yeşil Terramesh istinat duvarı tasarım

ve uygulamasına değinilmiştir.

2. GEOSENTETİK DUVARLARI OLUŞTURAN MALZEMELER

Sadece birkaç tip geosentetiğin bulunduğu ilk yıllarda tasarım, genellikle deneme yanılma

yöntemiyle yapılmakta olup; seçim işlemi de tip veya markayla yapılmaktaydı. Günümüzde

ise, çok değişik tip ve özellikte ürünün bulunmasından dolayı, bu yöntemle tasarım uygun

olmamaktadır. Önerilen tasarım yöntemi, kullanılacak geosentetiğin seçimi ve tanımı,

herhangi bir geoteknik mühendisliği tasarımından farklı değildir. Öncelikle, tasarım

geosentetikler kullanılmadan yapılmalı ve geosentetiklere gerçekten ihtiyaç olduğunun teyit

edilmesi gerekmektedir. Klasik yöntemlerin gayri ekonomik olmasından ya da uygulama

zorluklarından dolayı hesaplar, kullanılacak geosentetiğe ait özelliklerin makul mühendislik

varsayımları ile belirlenmesinden sonra yapılmalıdır. Belli bir ürüne veya performansa dayalı

özelliklere ait şartname oluşturularak en uygun ve ekonomik geosentetik seçilmelidir.

Geleneksel dolgu ve malzeme deneylerine ilave olarak, geosentetiğin de test edilerek

sonuçların değerlendirilmesi gerekmektedir. Her imalat aşamasında olduğu gibi, imalatın

tamamlanması bitmeden geosentetiklerin tasarımının bittiğini söylemek yanlış olur.

2.1. Geogridler

Geosentetik istinat duvarlarında ana taşıyıcı malzeme olarak geogridler kullanılmaktadır.

Geogridler; polyester, polipropilen, polietilen vs. gibi çeşitli polimer hammaddeler

kullanılarak imal edilmektedirler. Genel kullanım alanları istinat duvarları ve zemin

güçlendirme uygulamalarıdır.

Kullanılan polimer tipi ve yoğunluğuna bağlı olarak çekme dayanımları değişmektedir. Şerit

şeklinde veya ızgara şeklinde üretimleri mevcuttur. Kullanım alanlarına göre geogrid tipleri

de değişebilmektedir. Şerit tipinde üretilen geogridler sürtünme, grid şeklinde üretilen

geogridler ise dolgunun gözenekler arasında kilitlenmesi prensibine göre çalışmaktadırlar.

974


Şekil 1. Farklı özelliklerde geogrid tipleri

V27 viyadüğü yaklaşım dolgusu geosentetik istinat duvarı inşaasında kullanılan geogrid tipi,

polyerster liflerden oluşan polietilen kaplamalı şerit tipi sürtünme esasına göre çalışan geogrid

olan Paragrid’ dir.

2.2. Yeşil Terramesh Modülü

Geosentetik duvarlarda duvarı oluşturan elemanlardan biri de ön yüzey elemanıdır.

Geosentetik duvarlar, genellikle ön yüzey elemanına göre adlandırılmakta olup; ihtiyaca göre

seçilen ön yüzey elemanı arasına sürtünme veya elemanlara bağlantı aparatları ile

mesnetlenerek yerleştirilen geogridler ile birlikte çalışmaları sağlanmaktadır.

V27 viyadüğü yaklaşım dolgusunda Yeşil Terramesh ön yüz elemanı kullanılmıştır. Yeşil

Terramesh yüzey elemanı modüler bir sistem olup; esnek ön yüzey sınıfına girmektedir. Yeşil

Terramesh modülleri, TSE EN 10223-3:2013 standartlarında donatılı dolgu duvarlarda

kullanılacak elemanlar olarak tanımlanmaktadırlar.

Yeşil Terramesh modülleri, 8x10 altıgen çelik telden oluşan, %95 çinko ve %5 alüminyum

alaşımı üzeri PVC kaplı tel ile 2.2 / 3.2mm kalınlığında malzemeden çift bükümlü olarak imal

edilmiş modüler elemanlardır (Şekil-2). İç yüzeye dokuma polyester geotekstil

yerleştirilmiştir. Daha sonra, tel örgüye pnömatik halkalar kullanılarak çelik hasır panel ve

önceden oluşturulmuş iki çelik üçgen bağlanır. Gerekli eğim açısına önceden şekil vermek

için 8 mm çapında çelik bağlantı çubuğu kullanılır. Dört çelik bağlantı çubuğu, örgülü panelin

desteklenmesine yardımcı olur ve ünite açıldığında sahada bağlanır (bkz. Şekil 2).

975


Şekil 2. Yeşil Terramesh İstinat duvarı bileşenleri

Yeşil Terramesh ön yüzey elemanı; duvar imalatı bittikten sonra yüzeye püskürtme çim

uygulaması yapılarak doğal çim yetişmesine olanak sağlayan yapısı ve 70 derece ön yüzey

eğimi nedeniyle doğayla bütünleşik bir yapı oluşturarak çevreci bir duvar sistemi oluşturması

tercih sebebi olmuştur.

3. TASARIM KRİTERİ

Yeşil Terramesh istinat duvarı için tasarım kriterleri, normal şevlerinkiyle aynı olup, kısa ve

uzun vadede, mümkün olan bütün göçme biçimlerine karşı gerekli güvenlik sayılarını

sağlamalıdır. Bunlar:

1) İç stabilite: göçme yüzeyinin donatıların içinden geçmesi

2) Dış stabilite: göçme yüzeyinin, donatılı kütlenin altından ve arkasından geçmesi

3) Bileşik (Her ikisi birden): göçme yüzeyinin, donatılı kütlenin içinden ve arkasından

geçmesi

Geosentetik istinat duvarları, modifiye edilmiş klasik limit denge şev stabilite metotlarına

göre analiz edilmektedir. Dairesel veya kama tipi potansiyel kayma yüzeylerindeki kaydıran

ve karşı koyan kuvvet veya momentlerin ilişkilerine göre güvenlik sayıları belirlenmektedir.

Donatı tabakası olarak kullanılan geosentetikler, çekme kapasitesi ve yerleştirilme

pozisyonuna göre, kestikleri potansiyel kayma yüzeyindeki engelleyici kuvvet veya momenti

artırmaktadır. Geogrid tabakasının çekme kapasitesi, potansiyel kayma yüzeyinin önü veya

arkasında müsaade edilen sıyrılma direncinden veya uzun vade tasarım çekme kuvvetinden

küçük olanıdır. Geogrid tabakalarının yeri ve aralığı değiştirilerek optimum tasarım

sağlanmaktadır. Optimum tasarım, çeşitli bilgisayar programları ile kritik kayma yüzeyleri

bulunarak, gerekli mukavemetteki donatılar ve sıyrılma kapasitelerinin hesaplanmasıyla

yapılır.

V27 viyadüğü tasarımında limit denge analizi için Macstars programı kullanılmıştır. Tercih

edilen hesaplama standardı olarak Eurocode 7 seçilmiştir. Eurocode tasarım kriterlerine göre

seçilen yük kombinasyonları statik durum için A1+M1+R2 ve A2+M2+R1, sismik durum

incelemesi için M2+R1+kh±kv yük kombinasyonu seçilmiştir.

976


TMS-1

TMS-2

TMS-3

SRJ

[m] 30 40 50 60 70 80 90 100 110

30

40

50

60

70

80

90

100 List ofReinforcements

TMS-1 W=13.00 H=7.60 a=20.0

Maccaferri Green Terramesh - 70° 8/2.7P - 0.76 3.00 - 0.76

Linear Composites ParaLink 200_Seismic 13.00 - 0.76

TMS-2 W=10.50 H=7.60 a=20.0



TMS-3 W=7.50 H=7.60 a=20.0



MacStARS WMaccaferri Stability Analysis of

Reinforced Slopes and Walls - Rel. 4.0

Date: 05/28/2015

Folder:

Proposal:YASİN BEY

Section:

Site: Şırnak File: ICA1.mac

Internal stability analysis (Calculation method : Rigid)M2+R1+ Kh±KvSF = 1.022

Şekil 3. Tasarım Analiz Çıktısı

3.1. Tasarım Parametreleri

Yapılan analizlerde trafik yükü olarak 15 kPa değeri kullanılmıştır. Sismik analizlerde

İstanbul 1. Derece deprem bölgesi seçilmiştir ve Ao=0,4.g değeri alınmıştır.

Duvar modellemesinde zemine ve dolguya ilişkin Tablo-1’ deki parametreler kullanılmıştır.

Analizlerde iç ve dış stabilite analizlerinin yanı sıra global stabilite analizleri de yapılmıştır.

Modellemede en alt kademede yer alan betonarme istinat duvarı modellemeye katılmayarak

tüm duvar sistemi geosentetik duvar olarak modellenmiştir.

Şekil 4. Formasyonlara ait Geoteknik Parametreler

Tablo 1. Dolgu Gradasyon Testi Sonuçları

977


Duvar analizlerinde kullanılan Paragrid 200 tipi geogrid ve Yeşil Terramesh ön yüz

elemanına ilişkin parametrelerde Tablo-2’ deki gibidir.

Tablo 2. Kullanılan Geogrid olan Paragrid 200 özellikleri

Birim PARAGRID 200 YEŞİL TERRAMESH

3X3X0,76 (mesh 8x10 Tel 2.2/3.2mm)

Nihai Çekme Dayanımı (UTS) kN/m 200 50.11

Güvenlik Katsayısı - fm - 1.10 1.30

Dizayn Çekme Dayanımı kN/m 131.56 38.50

Şekil 5. V27 Viyadüğü Yeşil Terramesh Tip Kesiti

V27 viyadük yaklaşım ayağı betonarme mest üzerine teşkil edilmiştir. Yeşil Terramesh istinat

duvarı yaklaşım dolgusunu tutma maksatlı kullanılmıştır. Şekil-6’daki mesnet kesitinde

görüleceği gibi mesnet, Yeşil Terramesh istinat duvarından bağımsız olarak 120 cm çapında

kazıklar ile yükü doğrudan zemine iletmektedir. Yapılan hesaplarda mesnetten gelecek

yüklerin Yeşil Terramesh istinat duvarına iletilmeyeceği kabul edilmiştir.

978


Şekil 6. V27 Yaklaşım Ayağı Tip Kesiti

Analizler sonucunda çıkan güvenlik sayıları Tablo 3’ de verilmiş olup; çıkan sonuçların

Eurocode 7 uyarınca güvenlik katsayısı 1’ den büyük olduğu görülmüştür.

Tablo 3. Tasarım Analizleri Sonuçları

Sismik Statik

Yük Kombinasyonu M2+R1±kh A1+M1+R2 A2+M2+R1

Min. Güvelik

Katsayısı

Global Stabilite 1.59 2.15 1.89 >1.00

İç Stabilite Alt Kademe 1.23 1.54 1.35 >1.00

İç Stabilite Orta Kademe 1.25 1.63 1.38 >1.00

İç Stabilite Üst Kademe 1.32 1.99 1.75 >1.00

Kayma 1.47 6.50 3.56 >1.00

Devrilme 1.80 8.73 5.75 >1.00

Taşıma 1.02 1.33 1.40 >1.00

4. UYGULAMA DETAYLARI

Uygulama için temel hazırlık çalışmalarında zemine jet grout uygulaması yapılmıştır. Jet

grout uygulamasının bitmesinin devamında betonarme istinat duvarının imalatı

tamamlanmıştır. Betonarme istinat duvarı bittikten sonra zeminde tesfiye işlemleri yapılarak

Yeşil Terramesh istinat duvarı uygulamasına hazır hale getirilmiştir.

979


Temel kotunda itibaren 4,00 m yükselecek olan ilk duvar sistemi bohçalama duvar için

Paragrid 200 tipi geogridler zemine serilmiştir. Bohçalama işleminin yapılacağı betonarme

istinat duvarı arka yüzeyine bohçalanacak kısım tutturulmuş ve 1.00 m kalınlığındaki dolgu,

her 25 cm’ de bir serilip sıkıştırılarak teşkil edilmiştir (bkz. Şekil 7).

Şekil 7. Duvar Temel Hazırlığı ve Betonarme İstinat Duvarı

1.00 m dolgu teşkil edildikten sonra 1.50 m geriye doğru Paragridler bohçalanarak bir sonraki

katmanın Paragridleri üzerine serilmiş ve 4 katman boyunca aynı işlem uygulanmıştır.

Bohçalama yüzeyi ve betonarme duvar arasında kalan 50 cm’ lik kısma, drenaj mıcırı

doldurularak düşey drenaj katmanı oluşturulmuş ve yüzeyden gelecek suya karşı drenaj hattı

çalışması yapılmıştır (bkz. Şekil 8).

Şekil 8. Betonarme Duvar Arkası Bohçalama Duvar İmalatı

Bohçalama kısmının tamamlanması ile beraber Yeşil Terramesh imalatına başlanmıştır. Yeşil

Terramesh imalatı için ilk olarak duvar ön yüzeyine kadar Paragridler serilmiş ve daha sonra

duvar ön yüzeyinin sınırına Yeşil Terramesh modülleri yerleştirilmiştir.

980


Yeşil Terramesh modülleri aynı her bir katman için aynı kotta yan yana oturtulduktan sonra

pnömatik makine yardımı ile çelik halkalar kullanılarak her bir modül yanındaki modüle

sabitlenmiştir.

Yeşil Terramesh modülleri yerleştirildikten sonra ön yüze 20-30 cm aralığındaki kalınlıkta

nebati toprak yerleştirilerek el kompaktör vasıtası ile sıkıştırma işlemi yapılmıştır. Nebati

toprak kullanılmasında ki amaç duvar imalatının bitiminden sonra yüzeye yapılacak

püskürtme çim uygulamasında çimin büyüyebileceği zemini oluşturmaktır (bkz. Şekil 9).

Şekil 9. Uygulama Safhalarından Fotoğraflar

Kenar ayak imalatında ise 24.945 kotuna gelindiğinde kazık makinası mesnet temelinin

oturacağı kazıkların delgilerini yapmaya başlamıştır. Kazıklar teşkil edildikten sonra temel

imalatına başlanmıştır. Mesnet temeli imalatın ile beraber Yeşil Terramesh imalatı da aynı

anda devam etmiştir. Temel imalatından sonra ayakların imalatına geçilmiş ayaklar

tamamlanması ile beraber temeli kapatacak şekilde Yeşil Terramesh imalatı yapılmıştır (bkz.

Şekil 10).

Şekil 10. Kazık İmalatı ve Yeşil Terramesh Duvar Bitmiş Görünümü

981


Duvar imalatı tamamlanması ile beraber duvar yüzeyine püskürtme çim uygulaması

yapılmıştır.

5. SONUÇLAR

60’lı yıllardan beri geosentetikler; zayıf zeminlerin, şevlerin ve dolguların iyileştirilmesinde

sıkça kullanılan, yüksek dolgularda 70 derece ön yüzey açısı ile alan tasarrufu ve dolgu

miktarında tasarrufa gidilmesine olanak sağlayan Yeşil Terramesh istinat duvarı uygulaması,

ön yüzeyinin çimlendirilebilmesi ile doğayla da uyumlu bir yapı elde edilmesine olanak

sağlayan çevreci sistemlerin başında gelmektedir. Bu makale kapsamında Kuzey Marmara

Otoyolu projesi V27 KM: 105+553 G19 yaklaşım dolgusu imalatında kullanılan Yeşil

Terramesh istinat duvarı tasarım ve uygulama safhalarına değinilmiş ve sistemin

konvaniyonel sistemlere göre daha hızlı ve güvenli olduğu belirtilmiştir.

Bildiri kapsamında ön yüz elemanı olarak kullanılan Yeşil Terramesh ve geogrid olarak

kullanılan Paragrid 200 malzemelerine dair teknik detaylar verilmiş olup; tasarım sırasında

Eurocode 7 standardına göre dizayn yapıldığı ve dizayn kombinasyonları olarak A1+M1+R2,

A2+M2+R1 ve sismik durum için M2+R1+kh±kv yük kombinasyonu dikkate alındığı

belirtilmiş olup; yapılan analizlerde trafik yükü olarak 15 kPa değerinin kullanıldığı ve sismik

analizlerde etkin yer ivmesi olarak Ao=0,4.g değerinin alındığı açıklanmıştır.

Tasarımlar sırasında V27 viyadük yaklaşım ayağının betonarme mest üzerine oturtulduğu,

Yeşil Terramesh istinat duvarının sadece yaklaşım dolgusunu tutma amaçlı kullanıldığı bildiri

kapsamında belirtilmiştir.

Otoyolun kullanılmaya başlandığı süreden itibaren 5 aylık süreçte birer aylık periyodlarla

asfalt üst kotundan ve duvar yüzeyinden reflektörler ile yapılan ölçümlerde düşeyde toplamda

maksimum 5 mm deplasman olduğu; yatayda ise deplasman olmadığı tespit edilmiştir. Bu

değerlerde 23 m dolgu yüksekliği ile oranlandığında, ihmal edilebilir değerde olduğu

söylenebilir. Bu kapsamda esnek sistem istinat duvarlarından olan Yeşil Terramesh istinat

duvarının köprü yaklaşımlarında, yaklaşım dolgularını tutma amaçlı kullanılabilirliği bu vaka

analizi ile örneklendirilmeye çalışılmıştır.

KAYNAKLAR [1] Özçelik, H., “Esnek ve Rijit Yüzey Elemanlı Geosentetik Donatılı İstinat Duvarı Uygulamaları”,

Prof. İsmet Ordemir’i Anma Toplantısı ve 7.ODTÜ Geoteknik Mühendisliği Sempozyumu ,

22 Kasım 2013, ODTÜ, Ankara

[2] ASTM, Annual Books of ASTM Standards, American Society for Testing and Materials, West

Conshohocken, Pennsylvania, Volume 4.09 (II), Soil and Rocks; Geosynthetics, 1997.

[3] FHWA HI-95-038, (1998), NHI Course No. 13213, “Geosynthetic Design and Construction

Guidelines”, Federal Highway Administration, National Highway Institute.

[4] Holtz, R.D. (2001), “Geosynthetics for Soil Reinforcement”, The Ninth Spencer J. Buchanan

Lecture, 9 November 2001, College Station Hilton, 810 University Drive, College Station,

TX77840

[5] Terzaghi, K., Peck, R. B. And Mesri, G. (1996), Soil Mechanics in Engineering Practice, 3rd

Ed.

Wiley, sayfa 549.

[6] BS8006, (1995). “Code of Practice for Strengthened/Reinforced Soils and Other Fills”, British

Standard

982


kuzey marmara otoyolu projesİ v27 vİyadÜĞÜ g19 … · 2018-04-04 · kuzey marmara otoyolu...

Documents