Geri Dön

Kazıklı temelde çiftli radye kullanımının tasarıma etkileri

Design effects of the use of double raft in piled foundation

PDF İndir

  1. Tez No: 967997
  2. Yazar: ABDULLAH KABATAŞ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SEDAT SERT, PROF. DR. ERTAN BOL, DR. ÖĞR. ÜYESİ KURBAN ÖNTÜRK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Sakarya Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Geoteknik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 139

Özet

Radye (yayılı) temeller, yapısal yükleri geniş bir alana yayarak özellikle yüksek katlı yapılar için etkili bir taşıma sistemi sunarlar. Bu sayede, farklı oturma riskleri ve zeminden kaynaklı yapısal sorunların oluşma olasılığı azaltılır. Kazıklı temeller, kayma direnci düşük zeminlerde, yapısal yüklerin daha derin seviyelerde yer alan yüksek kayma dirençli ortamlara güvenli bir şekilde aktarılmasını amaçlayan bir temel sistemidir. Yayılı temellerin taşıma gücü ve oturma kontrolü açısından yetersiz kaldığı zemin koşullarında tercih edilen bu sistemler, farklı oturma, zemin kaymaları ve benzeri geoteknik sorunların etkilerini azaltarak, yapının taşıyıcı sistem performansını ve genel stabilitesini önemli ölçüde iyileştirmektedirler. Kazıklı yayılı temeller ise ana amacı farklı oturmaları azaltmak olan ve kazıklar ile yayılı temel plağının taşıma görevini birlikte üstlendiği hibrit temel sistemleridir. Bu sistemler sınırlı sayıda kazık kullanılarak yapısal yüklerin hem yüzeysel zemine hem de derin taşıyıcı katmanlara etkin biçimde aktarılmasını sağlarlar. Bu sayede, oturma davranışı daha kontrollü bir şekilde yönetilirken taşıma kapasitesi de artırılmış olur. Bu çalışmada, iki farklı gömme derinliğinde (Df=0 m ve Df=1 m) bulunan, farklı çapta (D=60 cm, D=80 cm, D=100 cm), 10 m boyunda, s=3 m sabit aralıklı, 49 adet kazık içeren, 20 m x 20 m x 1 m ve 20 m x 20 m x (1+0.4) m boyutlarındaki kazıklı yayılı temel sistemi incelenmiştir. Tezin analiz kısımlarında, temel altında seçilmiş olan dört adet kazığın, farklı yükleme koşulları altında; N (kN) eksenel basınç kuvvet tesirleri, Q13 (kN) kesme kuvveti tesirleri, M3 (kNm) dönme momenti tesirleri, Tskin (kN/m) sürtünme kuvveti tesirleri, Uz (mm) düşey deplasman değerleri ve Ux (mm) yatay deplasman değerlerinin karşılaştırmalı olarak incelenmesi amaçlanmıştır. Analizler, sonlu elemanlar yöntemiyle çalışan PLAXIS 3D programı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Analizler sonrasında, temel gömme derinliği 1 m olduğunda düşey deplasman (Uz) değerlerinde yüzeyde oturan temele göre %18-52'ye varan azalmalar gözlemlenmiştir. Temel gömme derinliğinin artmasıyla birlikte kesme kuvveti Q13 değerlerinde %7-12 azalma olduğu gözlenmiştir. Kazıklarla yapılan takviyenin, yayılı temelin düşey oturmasını %75-80 oranında, yatay ötelenmesini ise %15 oranında azaltıcı etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. Çiftli yayılı temel altında (Ux) yatay deplasmanların, tekli yayılı temele göre %8-21 oranında daha küçük olduğu görülmüştür. Kazıklardaki kuvvet tesirlerinin kazık başlarında büyük değerler aldığı görülmüş olup kazık başlarının tasarımına ayrıca dikkat edilmesi gerekliliği ortaya çıkmaktadır. Bu çalışma; yayılı temel sisteminin ve temel gömme derinliğinin yayılı temel ve kazıklar üzerindeki etkisinin önemini de teyit etmektedir.

Özet (Çeviri)

Mat/raft foundations are one of the most widely adopted shallow foundation systems in structural engineering, primarily due to their ability to distribute applied loads over a relatively large soil contact area. This load distribution capability significantly reduces stress concentrations in the underlying soil, thereby lowering the likelihood of excessive settlement and differential settlement between different parts of a structure. By providing a broad bearing surface, mat/raft foundations can minimize non-uniform deformation in the subgrade and enhance the long-term serviceability of structures. For high-rise buildings and heavy structures, this method offers notable benefits in terms of stability and economy when soil conditions are favorable. However, the performance of mat/raft foundations is highly dependent on the mechanical properties of the foundation soil, including its shear strength, compressibility, and consolidation characteristics. In situations where the near-surface soils possess low bearing capacity or are prone to large settlements, mat/raft foundations alone may not provide adequate performance. In such problematic ground conditions, deep foundation systems, particularly pile foundations, become a preferred solution. Pile foundations function by transferring structural loads through weak upper layers into deeper strata that possess higher strength and stiffness. This load transfer can occur through end-bearing resistance at the pile tip, skin friction along the pile shaft, or a combination of both. The primary advantage of piles lies in their ability to bypass weak layers and engage more competent soil or rock, thus reducing settlement magnitudes and enhancing structural stability. In addition, pile foundations provide resistance against lateral loads and overturning moments, making them suitable for sites subjected to significant horizontal forces from wind, seismic activity, or earth pressure. Despite these advantages, pile foundations can be cost-intensive, and their design requires careful consideration of soil-structure interaction effects. A hybrid approach that combines the benefits of shallow and deep foundations is the piled raft foundation system. In this configuration, a raft footing is used in conjunction with a strategically arranged group of piles. The raft and piles act together to share the applied loads, with the piles reducing the settlement of the raft and the raft providing additional load distribution. This method allows for a reduction in the total number of piles compared to a fully piled foundation, resulting in cost savings while maintaining performance. The raft in a piled raft system can also bridge between piles, redistributing loads in case of differential pile settlement. By combining both systems, designers can achieve improved bearing capacity, reduced settlements, and more uniform load sharing between foundation elements. In the present study, the performance of piled raft foundations was examined through numerical simulations, focusing on the influence of raft embedment depth and pile geometry on load transfer and deformation behavior. Two raft thickness configurations were considered: 20 m × 20 m × 1.0 m and 20 m × 20 m × (1+0.4) m. Each raft was supported by 49 piles, each with a length of 10 m, installed at a constant center-to-center spacing of s = 3 m. Three pile diameters-D60 cm, D80 cm, and D100 cm-were evaluated. To investigate the role of raft embedment, two embedment depths were modeled: Df = 0 m, representing a surface-mounted raft, and Df = 1 m, representing a raft partially embedded into the ground. The analysis focused on four selected piles representative of different positions within the foundation layout. Performance metrics included axial compression forces (N, kN), shear forces (Q13, kN), bending moments (M3, kNm), skin friction forces (Tskin, kN/m), vertical displacements (Uz, mm), and horizontal displacements (Ux, mm). The numerical modeling was performed using the finite element software PLAXIS 3D, which is widely recognized in geotechnical engineering for its ability to capture complex soil-structure interaction effects. The simulation results demonstrated a clear influence of embedment depth on foundation performance. Increasing the raft embedment depth from 0 m to 1 m yielded significant reductions in vertical displacement, with Uz decreasing by approximately 18-52% depending on pile diameter and loading scenario. The increased embedment provided additional confinement to the soil beneath and around the raft, enhancing stiffness and reducing deformation. Shear forces (Q13) also decreased by 7-12% with greater embedment, indicating a beneficial reduction in lateral load effects transmitted to the piles. These findings highlight the importance of considering partial embedment in raft design, particularly in cases where controlling settlement is a priority. The use of piles in conjunction with the raft proved highly effective in controlling both vertical and horizontal movements. Compared to an unpiled raft foundation, the piled raft reduced vertical settlements by approximately 75-80% and horizontal displacements by around 15%. The analysis also revealed differences between single and double raft configurations. In double raft systems, horizontal displacements (Ux) were observed to be 8-21% smaller than in single raft systems under equivalent loading. This suggests that double raft systems offer enhanced stiffness and load distribution characteristics, making them advantageous in applications where lateral stability is critical. A notable finding from the analysis was the concentration of force effects near the pile heads. Axial forces, bending moments, and shear forces all reached peak values at or near the pile-raft interface. This concentration underscores the need for detailed structural design in the pile head region to ensure adequate strength and durability under service loads. Neglecting this aspect could lead to overstressing and potential structural deficiencies in the long term. Overall, the results of this study confirm that both raft embedment depth and the use of a hybrid piled raft configuration significantly influence foundation performance. Deeper raft embedment improves settlement control and reduces shear demands, while the inclusion of piles enhances overall stiffness and load-carrying capacity. The hybrid piled raft system offers an efficient solution for challenging soil conditions, allowing for performance improvements without the full cost burden of a fully piled foundation. These insights can guide the optimization of foundation designs for high-rise buildings and other structures in geotechnically complex environments, promoting both safety and cost-effectiveness in structural engineering practice.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    397799

    The use of geothermal heat exchanger piles for sustainable design

    Sürdürülebilir tasarım için jeotermal enerji kazıklarının kullanımı

    TOLGA YILMAZ ÖZÜDOĞRU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYKUT ŞENOL

    YRD. DOÇ. DR. CELAL GÜNEY OLGUN

  2. Tez No

    75352

    Kazıklı radye temellerinin analizi

    Analysis of piled raft foundations

    SEBAHAT GÖK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERGÜN TOĞROL

  3. Tez No

    405166

    Kohezyonsuz zeminlerde düşey yüklü kazıklı radye temellerin analizi

    The analysis of vertical loaded piled raft foundation in cohesionless soils

    BAKİ BAĞRIAÇIK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    İnşaat MühendisliğiÇukurova Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA LAMAN

  4. Tez No

    791081

    Kazıklı radye temelli yüksek katlı yapılarda yastık tabakasının yapı-zemin etkileşimi açısından incelenmesi

    Investigation of cushion layer in terms of structure-soil interaction in high-rise buildings with piled raft foundations

    BERNA EROĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    İnşaat MühendisliğiKaradeniz Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EROL ŞADOĞLU

  5. Tez No

    753859

    Suya doygun zeminlerde kazıklı temellerin sismik yük karşısındaki davranışı

    Behavior of pile foundations against seismik loads in water- saturated soils

    ASENA NUR TÜZEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    İnşaat MühendisliğiÇankırı Karatekin Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CİHAN DOĞRUÖZ

Geri Dön