Bilindiği üzere ülkemiz aktif fay hatları üzerinde bulunan bir deprem kuşağında yer almaktadır. Depremlerde sırasında en büyük hasar ve can kaybı zayıf ve yumuşak davranışlı kalın zemin tabakaları üzerindeki yapılarda olmaktadır. Bu nedenle böyle bölgelerde yapılacak yapılar için temel zemini koşullarının çok titiz bir biçimde incelenmesi ve sonuçlarının uzman kişilerce yorumlanıp, amaca uygun olarak değerlendirilmesi gerekir. Temel zemini, yapı yüklerini güvenlikle taşıyamazsa veya bu yükler altında izin verilen değerlerden fazla oturma ve deformasyonlar oluşursa, bu zeminler ya iyileştirilerek veya derin temel sistemleri uygulanarak yapı yüklerinin yeterli güvenlikte taşınması sağlanabilir.
Kalın alüvyonlu tabakaların üzerinde oturan yapılarda, sık sık uygulanan zemin iyileştirme yöntemlerinden en önemlisi, yapı altında bulunan zemin bölgesinde jet grout kolonları ile bir grup oluşturmaktır. Daneli zeminlerde jet grout yöntemi ile çok başarılı sonuçlar elde edilmesine karşın tabaka kalınlığı çok büyük olan killi zeminlerde pek başarılı sonuçlar verdiği söylenemez.
Böyle zeminlerde yüzen delme kazıklarla yapı yükünü derindeki zemin tabakalarına aktarmak en rasyonel ve ekonomik çözüm olarak görülmektedir. Ancak bu durumda yükler yalnız kazığın çevre sürtünmesi ile zemine aktarılabileceğinden kazık çapları ve boyları artmakta ve özellikle ağır yapılarda pahalı çözümler elde edilmektedir.
Zayıf zemin tabakaları içinde imal edilen kazıklarda çevre sürtünmesi ekonomik bir biçimde artırmak amacıyla BST Mühendislik firması tarafından Jet Mantolu Kazık (JMK) İngilizce adıyla Jet Coating Pile (JCP) geliştirilmiştir. JMK imalat yöntemi, CFA yöntemiyle oluşturulan delme kazık ile jet grout yöntemiyle kazığın çevresinde oluşturulan mantonun bir araya getirilmesinden elde edilmiştir. Ortadaki çekirdek bölgesi CFA yöntemiyle imal edilen kazığın tüm davranış özelliklerini taşır. Çevredeki jet grout Manto kazıkla entegre çalışması sonucu kazık çapını ve böylece çevre sürtünmesini önemli ölçüde artırmaktadır. Sonuç olarak JMK Kazık yöntemi ile imal edilen kazıklar; CFA yöntemi ile imal edilen kazıkların eş zamanlı olarak jet grout mantosu ile çaplarının ve dolayısıyla çevre sürtünmelerinin en ekonomik biçimde arttırılmasıyla oluşturulan yeni bir kazık yapım yöntemidir.
Jet mantolu kazıklarda kazıkla zemin arasındaki çevre sürtünmesi önemli ölçüde arttığından, bu kazıkların çekme kazığı ve ankrajlama için kullanılması özellikle avantajlıdır.
Jet Mantolu Kazığın Yapım Aşamaları
Şekil 1 a. Ortasında beton geçişini sağlayan boru olan helezonsal burgu, aynı zamanda boru kenarından yüksek basınçlı çimento şerbeti gönderilecek şekilde tasarlanmıştır. Böylelikle Beton ve jet grout şerbeti rotaryden (döndürme ve baskı kuvvetlerinin oluşturulduğu şanzımandan) önce birleşik geçişi sağlanarak burgunun dönmesi sırasında hem beton, hem de çimento şerbetinin yüksek basınçlı olarak burgu üzerinden geçerek burgu ucuna yani çıkışına kadar ulaşması sağlanmıştır. Burgu ucuna, 2’li, 3’lü, 4’lü değişik çaplarda meme (nozzle) takılabilir ve/veya jet 1, jet 2, jet 3 sistemleri yerleştirilebilir.
Burgu, baskı altında döndürülerek istenilen derinliğe kadar zemine sokulur. İstenildiği takdirde, delme esnasında (burgunun girişi sırasında) jet-grout yapılarak daha büyük ilkel manto oluşturulabilir.
Şekil 1 b. Burgu istenilen derinliğe ulaştıktan sonra, beton basılmaya ve/veya jet grout yapılmaya başlanır. Beton basılınca burgunun ucundaki tapa dışarı itilerek burgunun ucu açılır ve burgu çapında zemin içinde açılmış deliğe beton dolmaya başlar.
Şekil 1 c. Ayrıca istenilen derinliğe ulaşıldığı zaman, beton basılarak ve jet grout yapılarak, burgu yeterli hızda döndürülerek geri çekilmeye başlanır. Böylece ortada beton kolon ve çevresinde ilkel betondan oluşan kompozit bir kazık elde edilir. İstenilen yerde, beton ve çimento şerbeti pompalanmaya devam ederek burgu tekrar aşağıya baskı altında döndürüp aşağı indirilerek JMK kazığı çapı istenilen derinlikte büyütülebilir (Şekil 1 e). Bu hareket kazığın ucunda yapılırsa soğan başı, kazık boyunun ara bölgesinde yapılırsa JMK boğumu olarak adlandırılır.
Şekil 1 d. Burgu tamamen zemin dışına çıkarıldıktan sonra, önceden hazırlamış donatı örgüsü istenilen derinliğe kadar indirilerek JMK imalatı tamamlanır.
Bilindiği üzere uygun koşullar altında imal edilen kazıkların oluşturduğu yapı temellerinde, mono blok kazık bloğu davranışı söz konusu olmaktadır. Böylece yüzen kazıklı temellerde mono blok tekil bir temel bloğunun çevre sürtünmesi ile yapı yüklerinin zemine güvenli bir biçimde aktarabilmektedir. Kazık grubunun, tüm kazıklarını içine alan eşdeğer bir tekil kazık bloğu olarak göz önüne alarak hesap yapılması Eurocode 7 (EN 1997-1:2009,Bl 7.6.2.1 (4) )ve DIN 1054 :2010 , 7.6.2.1 de izin verilmiştir. Ayrıca son yıllarda özellikle ABD’de kazıklı temeller üzerinde oluşturulan yüksek yapılarda, kazıklar arasında kalan zemin çeşitli enjeksiyon teknikleri ile (çimento, silikat enjeksiyonuyla) iyileştirilerek mono blok davranış garanti altında alınmaya çalışılmaktadır.
JMK yöntemi ile imal edilen kazıklardan oluşan derin temellerde, çevre sürtünmesi ve ayak alanı büyüdüğünden taşıma gücü önemli ölçüde artmakta, buna karşılık oturma ve yanal deformasyonlar büyük ölçüde azalmaktadır.
JMK yönteminin, zayıf zemin tabakaları üzerinde inşa edilen depreme dayanıklı bina imalatını büyük ölçüde ucuzlatması sonucu, yerli makina ve ekipman kullanmak suretiyle ülke ekonomisine katkıda bulunacağı kanısındayız.
Jet Mantolu kazık (JMK) yöntemi ve CFA kazık yöntemi ile aynı zeminin koşullarında imal edilen kazıklar üzerinde yükleme deneyleri yapılmış elde edilen sonuçlar aşağıdaki diyagram üzerinde karşılaştırmalı olarak gösterilmiştir.
Deney yapılan kazıkların bulunduğu bölgedeki zemin ve yeraltı suyu koşulları aşağıda verilmiştir.
0 m – 1.5m arası iri bloklu çakıllı KUM
1,5 m – 4.5m arası çakıllı, kumlu, Silt SPT Nort = 22
4,5 m – 16 m arası ince kum bantlı, siltli Kil SPT Nort = 11
Yer altı su seviyesi 4,5 m
1. Kazık CFA yöntemiyle yapılmış 12 m boyda Ø35 çapta imal edilmiştir. Deney kazığı imal tarihi: 24 /08 /2012. Deney tarihi :18 / 09 /2012
2. Kazık JMK yöntemiyle yapılmış 12 m boyda çekirdek çapı Ø35 ilkel beton manto için 30 kg/mt çimento şerbeti 450 barda basılmıştır. Deney kazığı imal tarihi: 24 /08 /2012. Deney tarihi :18 / 09 /2012
3. Kazık JMK yöntemiyle yapılmış 12 m boyda çekirdek çapı Ø35 ilkel beton manto için 60 kg/mt çimento şerbeti 450 barda basılmıştır. Deney kazığı imal tarihi: 17 /09/2012. Deney tarihi :26 / 09 /2012
CFA ve JMK YÖNTEMİ İLE İMAL EDİLEN KAZIKLAR İÇİN KARŞIRMAŞTIRMALI DENEYLERİ
Yukarıdaki diyagramın incelenmesinden; 30kg/m sarfiyatı ile yapılan JMK ile yaklaşık 1,75 katı ve 60 kg/m çimento sarfiyatlı JMK ile yaklaşık 2,5 katı taşıma gücü artışı olduğu gözlemlenmiştir.
Deneylerden sonra kazıklar kazı çalışması yapılarak yerlerinden sökülmüştür. Sökülen kazıklarda kesit özellikleri incelenmiştir. Bu incelemeler sonucu kazık merkezinde dairesel betonarme kolon, bu kolonu çevreleyen dairesel beton ve çimento, zemin karışımından oluşan bir manto bölgesi, bu mantoyu çevreleyen çimento ve zeminden oluşan 2. bir manto bölgesi gözlemlenmiştir.
Görüldüğü üzere JMK yönteminin sonuçları başarılı olmuştur. Bu kazık sisteminin seri uygulama ve makine üretimi için gerekli deneylere ve çalışmalara devam edilmektedir.