LEVENT SETAT 2002 KULELERI TEMEL ZEMINI ISLAHI VAKA ...

Zemin Mekanigi ve Temel Mühendisligi Dokuzuncu Ulusal Kongresi21-22 Ekim 2002, Anadolu Üniversitesi, EskisehirLEVENT SETAT 2002 KULELERITEMEL ZEMINI ISLAHI VAKA ANALIZIH. Turan Durgunoglu 1 , H. Fatih Kulaç 2 , Serpil Yilmaz 3 ve Deniz Koçak 4ÖZETLevent Setat 2002 sahasi, uzun yillar boyunca düzensiz ve eratik malzeme ile doldurulanLevent-Ortaköy vadisinin dik yamaçlarinda yeralmaktadir. Sahada, temel ve son iki-üç katseviyesinde baglantili olacak iki adet kule yapisi insa edilecektir. Yapi temelleri grovak vekontrolsüz dolgu olmak üzere farkli zeminlere oturmaktadir. Bölgenin yüksek sismisitesidikkate alinarak, kulelerin biribirinden farkli üstyapi deplasmanlarina izinverilemeyeceginden, kule yapilari altindaki farkli zeminlerde benzer temel sistemlerininseçilmesi gerekmektedir. Bu amaçla, kontrolsüz dolgu grovak zeminin anakayaya kadarjetgrout yöntemi ile islah edilerek kuleler altindaki taban zemini deformasyon modüllerininbirbirine yakin olmasinin saglanmasi ve kulelerin islah edilmis zemine oturan iki ayriradye temel üzerine insa edilmesi kararlastirilmistir.1.GIRIS“Setat 2002” insaat sahasi, Istanbul/Besiktas’ta Ortaköy vadisinin Levent (Beltas’a)birlesen bölümünde yeralmaktadir. Sahanin dogal topografyasi grovak kayacininolusturdugu bir yan vadidir. Ancak, saha uzun yillar boyunca döküm alani olarakkullanildigindan vadi düzensiz ve eratik malzeme ile doldurulmustur. Böylece, sahanin baticephesinde kalinligi yaklasik 10.0 m olarak belirlenen ve vadi tabaninda kalinligi 30.0m’ye varan düzensiz dolgu ile sahanin mevcut topografyasi olusturulmustur. Dolgumalzemesi özellikle 1. Bogaziçi köprüsü temel ve ankraj kazilarindan çikan grovak dolguözelligindedir. Saha, dogu ve bati cephelerinde asfalt yollar, kuzeyinde konutlarlaçevrelenmistir. Güneyinde ise konu proje temel kazilari esnasinda devam etmekte olan birinsaat sahasi mevcuttur.2.PLANLANAN YAPILARProje kapsaminda bir alisveris merkezi ile iki adet kule yapisinin insasi planlanmaktadir.Tüm yapilar bes bodrum katli olarak insa edilecektir. Kule yapilari farkli tipte taban zemini1 Prof.Dr., Insaat Mühendisligi Bölümü, Bogaziçi Üniversitesi, Istanbul2 Genel Müdür, Ins. Yük. Müh., ZETAS Zemin Teknolojisi AS, Istanbul,3 Ins. Yük. Müh., ZETAS Zemin Teknolojisi AS, Istanbul4 Ins. Müh., ZETAS Zemin Teknolojisi AS, Istanbul

üzerine oturacak olup, temel ve son iki-üç kat seviyelerinde köprü tipi bir geçis yapisi ilerijit olarak birbirlerine baglanacaklardir.3.BÖLGESEL JEOLOJI VE ZEMIN KOSULLARISözkonusu bölgede Istanbul Paleozoyik’in üst birimini olusturan kumtasi, kiltasi ve silttasiardalanmasindan olusan grovak anakaya formasyonunun yüzeylendigi görülmektedir.Istanbul’da gözlenen grovak, Trakya formasyonu olarak adlandirilmakta olup, birimiçerisinde oldukça degisken ayrisma zonlari görülmektedir. Bu formasyon, tektonikhareketlere bagli olarak asiri kivrimli ve kirikli bir yapi sergilemektedir.Proje kapsaminda, sahada iki asamali olarak detayli zemin etüdleri gerçeklestirilmistir.Etüdlerin ilk asamasinda saha genelindeki zemin kosullarinin belirlenebilmesi amaciylatoplam on adet 240.0m sondaj, ikinci asamada ise, anakaya üzerinde degisken kalinliklardamevcut dolgu zeminin yaklasik geometrisinin belirlenebilmesi amaciyla toplam 31 adet243.0m uzunlugunda sondaj gerçeklestirilmistir (Geoteknik, 1995). Zemin etüdükonumlari Sekil 1’de verilmektedir.ASFALT YOLYESILVADIINSAATSAHASIASFALT YOLSekil 1. Zemin etüdü konumlariGerçeklestirilen sondajlar esnasinda sahada iki farkli birim tespit edilmistir. Bunlar,anakaya üzerinde karsilasilan ve çesitli insaat kazilarindan çikan kontrolsüz grovak dolguile grovak anakayadir. Dolgu heterojen bir yapida olup, birim içerisinde gerçeklestirilenSPT deneyleri neticesinde SPT/N=10 ila SPT/N=50+ arasinda oldukça degisken degerlerelde edilmistir. Sahanin bati cephesinde dolgu kalinligi yaklasik 10.0m olarak belirlenirkenvadi tabaninda 30.0m’ye varmaktadir. Sahada kontrolsüz dolgu altinda anakaya

konumunda karsilasilan grovaklar üst seviyelerde asiri çatlakli ve ayrismis olup, rezidüelzemin özelligindedir. Derinlik ile birlikte formasyonun kaya kalitesi artmaktadir. Ancak,kazi derinligi boyunca oldukça çatlakli oldugu gözlenen grovak formasyonun daha iyi kayakalitesine sahip seviyelerde bile ayrismaya karsi oldukça dayanimsiz oldugu belirlenmistir.Genel olarak RQD degerleri sifira yakin olarak elde edilmis olup, grovaklar çok zayif kayakalitesindedir. Sondajlardan elde edilen veriler ile asagida Sekil 2’de verilen temsiligeoteknik model olusturulmustur.Sekil 2. Geoteknik modelSondajlar esnasinda mevcut zemin yüzeyinden itibaren 14.5m ila 29.0m arasinda degisenderinliklerde, dolgu-grovak anakaya ara yüzeyinde su seviyesi ile karsilasilmistir. Ancak,karsilasilan bu su seviyesinin serbest akifer özelligi gösteren bir su tablasindan ziyadekayaç birimin çatlaklari arasinda gelisen sizinti suyu oldugu düsünülmektedir. Sahadakarsilasilan birimlerin özellikleri dikkate alinarak hesaplarda kullanilan kaymamukavemeti parametreleri asagida Tablo 1’de verilmektedir.Tablo 1. Tasarimda kullanilan geoteknik parametrelerZemin cinsi γ, (kN/m 3 ) ϕ′, (derece) c′, (kN/m 2 )Dolgu 18.0 30 o 0Bütünüyle ayrismis grovak 20.0 35 o 0Grovak anakaya 25.0 40 o 0

4.TEMEL MÜHENDISLIGI DEGERLENDIRMELERI4.1.Temel SistemiProje sahasinda mevcut zemin kotlari +98.0m ila +121.0m arasinda, anakaya kotlari ise+85.0m ila +106.0m arasinda degismektedir. Anakaya kot haritasi Sekil 3’deverilmektedir. Yapilar için temel taban kotu yaklasik +98.0m olarak planlanmaktadir.Sahada karsilasilan anakaya kotlari ile planlanan temel kotlari dikkate alindiginda, yapitemelleri kismen grovak formasyon içerisinde kismense kalinligi 15m’ye varan kontrolsüzdolgu içerisinde olmak üzere farkli tipte zeminler içerisinde teskil edilecektir.Sekil 3. Anakaya kot haritasiYapi temellerinin planlanan kotta insasi için yüksekligi 20.0m’ye varan kazilargerekmektedir. Proje kapsaminda, bodrum ve iki-üç kat seviyesinde baglantili olacaksekilde planlanan ikiz kule yapi temelleri, grovak kaya formasyon ve kontrolsüz dolguolmak üzere farkli zeminlere oturacaklardir. Sözkonusu sahanin da içerisinde bulundugubölge sismik açidan çok aktiftir. Bu durum da gözönüne alinarak, kulelerin biribirindenfarkli üstyapi deplasmanlarina izin verilemeyeceginden, bu yapilar altindaki farklizeminlerde benzer temel sisteminin seçilmesi gerekli olmaktadir.Temel sisteminin seçiminde belirleyici unsurlar, farkli oturma ve dönme kriterleridir. Sahaiçerisinde karsilasilan kaya kotlari çok degisken olup kayaya soketlenebilecek kazikboylari ve dolayisiyla da rijitlikleri degisken olacaktir. Bu durumda farkli oturma kriterisaglanamayacagindan yapi temellerinin kazikli temeller seklinde teskil edilmesi tercihedilmemis, bunun yerine sahadaki kontrolsüz dolgu zeminin jetgrout yöntemi ile islahedilerek yapi temellerinin islah edilmis zemin üzerine radye temel seklinde teskiledilmesine karar verilmistir. Kontrolsüz dolgu zeminin iyilestirilmesinin yanindaüstyapidan gelen yükleri emniyetli bir sekilde tasiyacak sekilde teskil edilen jetgroutkolonlar sayesinde, proje maliyetlerinde ciddi azalmalar olmustur.

4.2.Iksa SistemiYapi temellerinin teskili için yüksekligi 20.0m’ye varan derin kazilarin yapilmasigerekmektedir. Sahada karsilasilan anakaya kotlari dikkate alindiginda, sahanin dogucephesindeki kazilar tamamiyle dolguda, bati cephesindeki kazilar ise kismen dolgudakismense grovak formasyon içerisinde gerçeklestirilecektir. Bu durumda, sahanin batikesiminde yapi temel seviyesinde grovak kayaçlar açiga çikarken, dogu kesimindekontrolsüz dolgu halen mevcuttur. Sahanin topografyasi, çevresindeki yapi ve altyapilar,ve zemin tabakalanmasi dikkate alinarak kompozit bir iksa sisteminin uygulanmasina kararverilmistir. Sözkonusu kompozit iksa sistemi kazilarin üst seviyelerinde zemin çiviliduvarlar olarak, alt seviyelerinde ise fore kazikli öngermeli ankrajli duvarlar olarakuygulanmistir (Yilmaz, 2000).5.JETGROUT TASARIMI VE UYGULAMASIProje asamasinda, üstyapidan temellere etkiyecek yükler dikkate alinarak, saha içerisindeφ60 cm, φ70 cm ve φ80 cm çaplarinda jetgrout kolonlarin teskil edilmesine kararverilmistir. Zemin etüdleri neticesinde elde edilen zemin parametreleri dikkate alinarakherbir kolon çapi için toplam emniyetli düsey kolon kapasiteleri hesaplanmistir (Tablo 2).Jetgrout kolonlar tabankaya grovaka ulasincaya kadar devam ettirileceginden, düseykapasite hesaplarinda çeper sürtünmesine uç mukavemeti degeri de ilave edilmistir. Kolonkesit mukavemeti belirlenirken jetgrout kolonunun tek eksenli basinç mukavemeti qu=1.6N/mm 2 olarak dikkate alinmistir. Jetgrout kolonlarin saha içerisinde 1.2x1.2m ve 2.4x2.4mkarelajla uygulanacagi dikkate alinarak, kontrolsüz dolgu zemin için islah sonrasi geçerliolacak emniyetli tasima gücü degerleri belirlenmistir (Zetas, 2000).Tablo 2. Kolon kapasite ve emniyetli tasima gücü hesaplariÇapφ60 cmφ70 cmφ80 cmEmniyetli düseykapasite45 ton60 ton80 tonKarelaj Zemin islahisonrasi emniyetlitasima gücü1.2m x 1.2m 680 kPa2.4m x 2.4m 520 kPa1.2m x 1.2m 750 kPa2.4m x 2.4m 540 kPa1.2m x 1.2m 850 kPa2.4m x 2.4m 560 kPaDeneme amaçli gerçeklestirilen jetgrout kolon yükleme deneyleri neticesinde, grovakanakaya ve islah edilmis dolgu zeminlerde, proje asamasinda radye temeller için önerilendüsey yatak katsayisi degerleri asagidaki gibidir:kv=40,000 kN/m 3 (ayrismis grovak kayaçlar için)kv= 70,000 kN/m 3 (1.2x1.2m karelaj ile islah edilen dolgu zemin için)kv= 22,500 kN/m 3 (2.4x2.4m karelaj ile islah edilen dolgu zemin için)Seçilen kolon çaplari için en uygun sistem olmasi sebebiyle, imalat asamasinda tekli jetsistemi (JET1) uygulanmistir. Enjeksiyon malzemesi su:çimento orani w/c=1.0’dir.

Imalatta kullanilan jetleme parametreleri ise: Tijin yukari çekilme hizi: 34 cm/dakika,enjeksiyon basinci: 500 bar, tijin dönme hizi: 20 devir/dakika ve püskürtme memesi çapi:2.2 mm’dir.Sahada karsilasilan anakaya kotlarina bagli olarak, jetgrout kolon boylari L=1.0 m ila 15.0m arasinda degismektedir. Ortalama kolon boylari ise L=8 m ila 10 m mertebesindedir.Kontrolsüz dolgu zemini islah amaciyla φ60cm, φ70cm ve φ80cm çaplarinda sirasiyla 102,558 ve 324 adet jetgrout kolon imal edilmistir. Sözkonusu kolon çaplarina tekabül edentoplam kolon boylari ise sirasiyla, 515.0m, 2140.0m ve 2618.0m olarak belirlenmistir.Jetgrout kolon imalati esnasinda ve sonrasindaki proje sahasindan görüntüler asagida Sekil4’de verilmektedir.Sekil 4. Proje sahasindan görüntüler-Zemin islah çalismalari esnasinda ve sonrasinda6.JETGROUT KALITE KONTROL ÇALISMALARISahada gerçeklestirilen jet grout kolon imalatinin kalite kontrolü yerinde deneyler (jetgroutkolon yükleme deneyleri, kolon süreklilik deneyleri, plaka yükleme deneyleri) velaboratuvar deneyleri (karot alimi ve alinan karot numuneler üzerinde tek eksenli basinçdeneylerinin gerçeklestirilmesi) ile gerçeklestirilmistir.6.1.Jetgrout Yükleme DeneyiImal edilen jetgrout kolonlarin düsey yük tasima kapasitelerinin kontrol edilmesi ve gerçekkapasitenin proje asamasinda öngörülen kapasiteyi emniyetli bir sekilde sagladiginindogrulanmasi jetgrout kalite kontrol tahkiki açisindan büyük bir önem tasimaktadir. Buamaçla, dört adet sistem kolonu üzerinde basinç deneyleri gerçeklestirilmis, elde edilenyük-deformasyon grafikleri incelenerek jetgrout kolonlarin gerçek kapasiteleribelirlenmistir. Basinç deneyleri esnasinda iki yükleme-bosaltma devri uygulanmistir. Ilkyükleme devrinde φ80 cm çapli kolon maksimum 80 ton servis yüküne kadar yüklenmistir.Ikinci yükleme devrinde, kolon azami servis yükünün 1.5 kati olan 120 ton’a kadaryüklenmistir. φ60cm çapli kolonlar da ayni sekilde 120 ton’a (φ80cm çapli kolonlar içinazami servis yükü) kadar yüklenmislerdir. φ60cm ve φ80cm çapli kolonlar için maksimum

servis yükleri, sirasiyla, 45 ton ve 80 ton olarak belirlenmistir. Yükleme deneylerindenelde edilen sonuçlar Tablo 3’de özetlenmektedir.Tablo 3. Jetgrout yükleme deneyleriDeney no Kolon çapi(cm)Kolonboyu (m)Bosaltma kademesinden sonrakalici deplasman (mm)Yük=80 ton Yük=120 ton1 φ80 2.96 1.16 4.182 φ80 4.45 0.76 4.313 φ80 8.11 1.92 7.664 φ60 7.41 1.37 2.33Deneylerden elde edilen grafiklerin incelenmesiyle, jetgrout kaziklarin basinç yüküne karsiazami kapasitesi yük deformasyon egrilerinin lineer bir degisim gösterdigi kisimdanyararlanilarak 120 ton olarak belirlenmistir (bknz. Sekil 5). Sonuç olarak, φ60cm ve φ80cmçapli jetgrout kolonlar 45 ton ve 80 ton azami servis yüklerini, sirasiyla, FS=2.67 veFS=1.50 güvenlik katsayilari ile tasimaktadirlar.6.2.Kolon Süreklilik DeneyleriSekil 5. φ60cm çapli jetgrout kolon için yük deformasyon grafigiSahadaki kontrolsüz dolgu zemini tam derinlik boyunca islah edecek sekilde anakayayakadar teskil edilen jetgrout kolonlarin gerçek boylarinin kontrolü amaçli toplam 22 adetjetgrout kolonu üzerinde süreklilik deneyi gerçeklestirilmistir. Islah edilen dolgu zemin ileayrismis grovak anakayanin deformasyon modüllerinin çok yakin olmasindan dolayi,deneyler neticesinde belirlenen kolon boylari uygulama esnasinda ölçülen boylardan birmiktar daha fazla olarak belirlenmistir. Deney sonucunda elde edilen tipik bir grafik Sekil6’da verilmektedir.

6.3.Plaka Yükleme DeneyleriSekil 6. Tipik bir kazik süreklilik deney sonucuGrovak anakaya ve 1.2x1.2m ve 2.4x2.4m jetgrout karelajlari ile islah edilen dolguzemi nin düsey yatak katsayisi degerlerinin belirlenebilmesi amaciyla bes adet plakayükleme deneyi gerçeklestirilmistir. Asagida Sekil 7’de plaka yükleme deneylerinden eldeedilen tipik bir yük-oturma grafigi görülmektedir.0.600.500.40Yük load (MPa)0.300.200.100.000.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0vertical displacement (mm)1.cycle 2nd cycleDüsey deplasman (mm)Sekil 7. 2.4x2.4m jetgrout karelaji ile islah edilen dolgu zemin için yük-oturma grafigiDeneyler neticesinde düsey yatak katsayisi degerleri; grovak anakaya için k v =70,000kN/m 3 , 1.2x1.2m karelaj ile islah edilen dolgu zemin için k v = 70,000 kN/m 3 , 2.4x2.4mkarelaj ile islah edilen dolgu zemin için k v = 40,000 kN/m 3 olarak belirlenmistir. Budegerler proje asamasinda benzer zeminler için literatürde verilen ve jetgrout yüklemedeneyleri dikkate alinarak önerilen degerlere oldukça yakindir. Grovak anakaya ve1.2x1.2m karelaj ile islah edilen dolgu zemin için elde edilen düsey yatak katsayisidegerlerinin ayni olmasi da istenilen zemin islahinin basari ile gerçeklestirildiginigöstermektedir.

6.4.Karot DeneyleriZemin-çimento karisimindan olusan jetgrout malzemesinin mukavemeti jetgroutkolonundan alinan karot numune üzerinde gerçeklestirilen tek eksenli basinç deneyleri ilebelirlenmektedir. Bu amaçla 13 adet jetgrout kolonundan karot numuneler alinmis ve bukarot numuneler üzerinde tek eksenli basinç deneyleri gerçeklestirilmistir. Jetgroutkolonlarin projelendirilme asamasinda, jetgrout malzemesinin basinç mukavemeti qu=1.6N/mm 2 olarak kabul edilmistir. Elde edilen deney sonuçlari neticesinde, jetgrout kolonlariçin tek eksenli basinç dayanimi qu=6.3 ± 2.7 N/mm 2 olarak belirlenmistir (bknz. Tablo 4).Sözkonusu degerler literatürde benzer zeminler için önerilen islah sonrasi degerleri ile deuyumludur (Melegari and Garassino, 1997). Sonuç olarak, deneyler neticesinde belirlenengerçek degerlerin tasarimda kullanilan degerleri FS=2.0 ya da daha büyük güvenlikfaktörleri ile sagladigi belirlenmistir.KarotBoyutlari(φ x h), mmTablo 4. Tek eksenli basinç deneyi sonuçlariKirilmaYükü,NBasinçDayanimi,N/mm 2KarotBoyutlari(φ x h), mmKirilmaYükü,NBasinçDayanimi,N/mm 290.2 x 132 36,000 5.6 93.0 x 152 41,000 6.090.2 x 143 35,000 5.5 93.0 x 144 58,000 8.590.2 x 133 34,000 5.3 93.0 x 145 21,000 3.193.0 x 131 29,000 4.3 93.0 x 83 36,000 5.393.0 x 153 38,000 5.6 93.0 x 119 91,000 13.493.0 x 123 59,000 8.7 93.0 x 94 24,000 3.593.0 x 120 47,000 6.97.SONUÇLARDünyada artan ilgiye paralel olarak, teknigin uygulamaciya sundugu avantajlar sebebiylejetgrout yöntemi ülkemizde de son dönemde en çok basvurulan zemin islah yöntemiolmustur. Bu makalede verilen vaka analizinde gerçeklestirilen uygulamada jetgroutyönteminin imalat hizi ve düsük maliyeti gibi avantajlari seçilen jetgrout çaplari için enuygun sistem olan tekli jet sisteminin kullanimi ile arttirilmistir.Bu vaka analizinde, yapi temelleri altindaki kontrolsüz dolgu zemin grovak anakayayakadar jetgrout kolonlar ile islah edilmistir. Jetgrout ile zemin islahi neticesinde dolguzemin için grovak anakayaninkine yakin bir deformasyon modulü saglanmis ve bodrum veiki-üç kat seviyesinde yapisal olarak baglantili olacak ikiz kule temelleri altinda meydanagelecegi belirlenen farkli oturma ve dönme problemleri bu sayede büyük ölçüdesinirlandirilmistir.Plaka yükleme deneyleri neticesinde, jetgrout kolonlar ile islah edilen kontrolsüz dolguzemin ile grovak anakaya için benzer deformasyon modülleri belirlenmistir. Sahada velaboratuvarda gerçeklestirilen deneyler neticesinde proje kapsaminda planlanan yapilaringüvenligini tehdit edecek kontrolsüz dolgu zeminin jetgrout kolonlar vasitasi ileamaçlandigi sekilde islah edildigi belirlenmistir.

KAYNAKLARGeoteknik Zemin Etüdleri ve Müsavirligi A.S. (1995) “Levent SETAT Sahasi SondajlariGeoteknik Raporu”, Istanbul.Melegari, C., and Garassino, A. L. (1997) “Seminar on Jetgrouting”, Singapore: THLFoundation Equipment Pte Ltd.Yilmaz, S. (2000) “Behavior of Soil Nailed Walls in Different Soil Conditions”, BogaziçiÜniversitesi Yüksek Lisans Tezi, Istanbul.Zetas Zemin Teknolojisi A.S. (2000) “SETAT 2002 Projesi Zemin Islah Çalismalari içinKalite Kontrol ve Kalite Tahkiki Raporu”, Istanbul.Ninth Turkish Congress on Soil Mechanics and Foundation Engineering21-22 October 2002, University of Anadolu,Eskisehir,TürkiyeCASE HISTORY FOR SOIL IMPROVEMENT OFLEVENT SETAT 2002 HIGH RISE BUILDINGSH. Turan Durgunoglu 1 , H. Fatih Kulaç 2 , Serpil Yilmaz 3 ve Deniz Koçak 4ABSTRACTLevent SETAT 2002 site is located on the steep slopes of Ortakoy valley, which has beenfilled with excavation materials obtained from the first Bosphorous Bridge and othernearby construction sites in time. There are two high-rise towers planned in the project,which are structurally and rigidly connected at the basement and also at the upper two floorlevels with a bridge type of passage. The towers would be located on different type of soil;one on to the rock formation and the other on to the heterogeneous fill. The site isseismically very active and any irregular displacement of the towers with respect to eachother is totally not tolerable. As a result, it is decided that the subsoil under the towersshould have similar compression modulus values so that they will both contribute equallyto respective displacements. For this purpose, improvement of the uncontrolled fill viajetgrouting is considered to be the most appropriate solution. Quality control and qualityassurance of the jetgrout columns were performed by means of column and plate loadingtests, pile integrity tests and compressive strength tests of the core samples. These testsindicated a successful application of the improvement even in an uncontrolled artificial fill.1 Prof.Dr., Civil Engineering Department, Bogaziçi Üniversity, Istanbul2General Manager, MSc., ZETAS Zemin Teknolojisi AS, Istanbul3 Geotechnical Engineer, MSc., ZETAS Zemin Teknolojisi AS, Istanbul4 Geotechnical Engineer, ZETAS Zemin Teknolojisi AS, Istanbul