Buradasın

Geosentetikler: İşlevleri ve Geoteknik Mühendisliğindeki Kullanım Alanları

youtube.com/watch?v=ynj7czluMFw

Yapay zekadan makale özeti

Kısa
Ayrıntılı

Bu video, Boğaziçi Üniversitesi'nde emekli olan ve şu anda George Mason Üniversitesi'nde akademik faaliyetlerine devam eden Erol Güler tarafından Zemin Mekaniği ve Geoteknik Mühendisliği Derneği (ZMGM) için hazırlanan bir eğitim sunumudur.
Sunumda geosentetiklerin işlevleri ve geoteknik mühendisliğindeki kullanım alanları detaylı şekilde ele alınmaktadır. Video, geosentetiklerin donatı, gerilme azaltması, geçirimsizlik, ayırma, filtrasyon, drenaj, erozyon kontrol, koruma ve stabilizasyon gibi temel işlevlerini açıklamakta ve bu işlevlerin barajlar, tüneller, yol inşaatı, köprü ayakları ve seddeler gibi farklı yapılar üzerindeki uygulamalarını görsel örneklerle desteklemektedir.
Sunumda ayrıca geosentetik donatılı duvarlar ve istinat yapılarının ekonomik avantajları, estetik özellikleri, Japonya'daki Shinkansen hattındaki uygulamaları ve yumuşak zeminlerdeki stabilite sağlama gibi konular ele alınmaktadır. Geomembran, geotekstil, geonet ve drenaj geo kompozit gibi farklı geosentetik ürünlerin özellikleri ve çalışma prensipleri de detaylı olarak açıklanmaktadır.

00:01Giriş ve Geosentetiklerin Önemi: Erol Güler, Boğaziçi Üniversitesi'nde emekli olmuş ve şu an George Mason Üniversitesi'nde akademik faaliyetlerine devam ediyor.
Geosentetikler, geoteknik mühendisliğinde devrim yapan bir malzeme grubu olarak tanımlanıyor.
Geosentetiklerin çeşitli fonksiyonlar ve işlevler görmesi, geoteknik mühendislerine çok farklı alanlarda imkanlar sunması temel sebebi olarak belirtiliyor.
01:37Toprakın İnşaat Malzemesi Olarak Kullanımı: Geosentetikler toprak ile temas eden projelerde yaygın olarak kullanılmakta.
Amerika Birleşik Devletleri'nde sadece 2009 yılında 1 milyar 600 milyon ton kırmataş üretildiği ve bunun 1 milyar 152 milyon tonunun yol inşaatında kullanıldığı belirtiliyor.
Toprak çok yoğun bir şekilde inşaat malzemesi olarak kullanılıyor ve kullanılan bu toprağın işlevini arttırmak, çok daha etkin hale getirmek geosentetiklerle mümkün olabiliyor.
03:18Geosentetikler İçin Standartlar: Avrupa Standartlar Örgütü (CEN) 189 numaralı teknik komitesi geosentetikler üzerine şartnameler ve standartları hazırlıyor.
Uluslararası Standartlar Örgütü (ISO) 221 numaralı teknik komitesi geosentetik standartları hazırlıyor.
Amerikan Standartları Örgütü (ASTM) D-35 komitesi geosentetik standartlarını hazırlıyor ve AASHTO (Amerikan Karayolları Birliği) de geosentetikler konusunda standartlar üretiyor.
04:53Geosentetik Ürünleri: Piyasada ilk görülen geosentetik ürün geo tekstillerdi, ancak daha sonra çok sayıda ürün piyasalara çıktı.
Geosentetik ürünler arasında geo tekstil, geogd, geomembran, geonet, geo kompozit drenaj ürünleri, prefabrik düşey direnler (PVD), geo hücre, geosentetik kilörtü (GSL), erozyon kontrol ürünleri, geo köpük, geo boru, düşey geçirimsizlik elemanları ve gerilme azaltması ürünlerleri bulunuyor.
Her gün yeni ürünler bu listeye katılıyor ve geosentetik ailesi genişliyor.
05:52Geosentetiklerin İşlevleri: Geosentetiklerin işlevleri aynı zamanda uluslararası standartlarda da tanımlanmış olan geosentetik işlevleri.
Geosentetiklerin işlevleri: donatı, gerilme azaltması, geçirimsizlik, ayırma, filtrasyon, drenaj, erozyon kontrol, koruma ve stabilizasyon olarak sıralanıyor.
Her işlevin tanımı ISO standardındaki tanımından Türkçe'ye çevrilerek veriliyor ve her slaytta Türkçe-İngilizce orijinal metinler ve referans olarak ISO 10318-1 şartnamesi yer alıyor.
07:03Donatı İşlevi: Donatı işlevi en fazla çeşitliliği içeren ve çeşitli uygulamalarda yararlı olan bir işlevidir.
Donatı işlevi, bir geosentetik malzemenin gerilme deformasyon özelliklerini kullanarak zeminin mekanik özelliklerinin iyileştirilmesi olarak tanımlanıyor.
Donatı işlevi, çekme dayanımı olmayan zemine çekme dayanımı kazandırma işlevidir.
09:10Donatı Malzemeleri ve Uygulamaları: Donatı olarak kullanılan başlıca iki tip malzeme: örgülü geotekstiller ve geogritler.
Geogridin içinde danelerin aralara girmesine imkan veren boşluklar bulunuyor.
Donatı uygulamaları arasında ön cephesi düşey veya düşüğe yakın olan istinat yapıları, donatılı evler, sede tabanına yerleştirilerek global stabiliteyi sağlama, taş kolonları çeperleme, yollarda tekerlek izi azaltma, şev yüzeylerinin stabilitesini artırmak ve yapı temelleri altında temel taşıma gücünü arttırmak bulunmaktadır.
10:24Donatılı İstinat Duvarları: Klasik ağırlık tipi istinat duvarında yandan gelen toprak yükü betonarme elemana aktarılıyor ve bu yük düşey basınç olarak zemine aktarılıyor.
Donatılı zemin sisteminde toprak basıncı doğrudan ön cephe elemanına aktarılmıyor, potansiyel kayma yüzeyinin kaymaya katılan ve katılmayan kısımları donatı ile birbirine bağlanarak stabilite elde ediliyor.
Donatılı şev tabanı 45 dereceye kadar yatık yapılabilir, daha yatık yapıldığında donatı kullanmanın esprisi kalmıyor.
12:32Donatılı İstinat Duvarı Tipleri: Geosentik donatılı istinat duvarının çeşitli tipleri bulunmaktadır.
En yaygın kullanılanlardan biri segmental retaining wall veya Türkçe'de bazen "geo duvar" olarak adlandırılan geosentetik donatma istinat duvarları.
Diğer tipler arasında tam boy panel ön cephe elemanlı duvarlar, kısmi panellerden oluşan ön cephe elemanlı duvarlar, bohçalama usulü ile yapılan duvarlar, köprü kenar ayakları ve donatılı şev bulunmaktadır.
13:04Segmental Retaining Wall: Segmental retaining wall veya ön cephesi beton bloklardan oluşan geosentetik donatılı duvarların esas elemanları geosentik donatılar ve beton bloklar.
İmalatta önce toprak dolduruluyor, üzerine donatı konuluyor, önüne beton bloklar diziliyor ve bu işlem seyrederek aşağıdan yukarıya doğru devam ediyor.
Bu duvarın imalatı sadece işçiler vasıtasıyla yapılabiliyor, özel bir iş makinasına ihtiyaç duymuyor, ancak dolgu malzemesinin taşınması ve sıkıştırılması için standart toprak iş makinaları kullanılıyor.
14:28Geosentetik Donatılı Duvarların Örnekleri: 16 metre yüksekliğinde ve 2 kilometre uzunluğundaki büyük duvarlar, ekonomik bir çözüm sunar çünkü yükseklik ve uzunluk fazla olduğunda ekonomi çok önemlidir.
Yaklaşım dolgusu olarak kullanılan geosentetik donatılı duvarlar, ekonomik koşullar nedeniyle isnat yapısını oluşturmak için avantaj sağlar.
Konut projesindeki örnek, bu duvarların sadece ekonomik ve kolay yapılabilir olması değil aynı zamanda estetik görünüme sahip olabileceğini göstermektedir.
16:07Geosentetik Donatılı Duvarların Uygulama Yöntemleri: Tam boy prefabrik düşey panellerden oluşan ön cephe, toprak dolgusu ilerledikçe geogrid filizlere esas donattılar eklenerek donatılı zemin teşkil edilir.
Modüler ön cephe panelli sistemde, daha küçük boyutlu paneller dolgu ilerledikçe üst üste konularak duvar yükseltilir ve donatı olarak geosentetik şeritler kullanılır.
Geosentetik ürünlerin üzerinde iş makinasının dolaşmaması gerekir, bunun yerine toprak örtünün üzerinde ilerlemesi sağlanmalıdır.
17:43Alternatif Donatılı Duvar Uygulamaları: Bohçalama ve ön kaplamalı donatılı duvarlarda, arkadan gelen donatının tamamen bohçalanması ile ön cephe elemanı oluşturulur.
Beton bloklarla yapılan ön cephe elemanı, yeşermesi imkanı sunarak yaşayan bir duvar haline getirilebilir.
Katı atık depolama sahasında, donatılı şev ile sedde oluşturularak bölümleri birbirinden ayırmak mümkündür.
19:12Geosentetik Donatılı Duvarların Estetik Özellikleri: Geosentetik donatılı duvarlar estetik açıdan de çok esnek bir imalat sunar ve doğal topoğrafyaya rahat uyum sağlar.
Bu sistem, toprağın düşüşlerine uyum sağlayan ön cephesi geometrik olarak iki farklı açıyı kapsayabilir.
Geosentetik donatılı duvarlar giderek köprü ayaklarında da yaygın olarak kullanılmaktadır.
20:09Geosentetik Donatılı Köprü Ayakları: Amerikan Karayolları İdaresi'nin geliştirip önerdiği GRS IBS sisteminde, köprü ayakları tamamen geosentetik donatılı bir sistemden oluşturulur.
Bu sistemde standart bir tasarıma gidilmiş, aşağıda donatlandırılmış temel ve köprü kirişinin oturduğu bölgede daha sık donatı kullanılmıştır.
Köprü ayağı sisteminin en büyük avantajlarından biri, köprü yaklaşım dolgusu birleşiminde görülen farklı oturmanın bertaraf edilmesidir.
22:12Deprem Ülkelerindeki Avantajlar: Geosentik donatlı isnat duvarları özellikle deprem ülkelerinde büyük avantajlar sağlar çünkü düktil davranış sunar.
Japonya'da hızlı tren projelerinde (Shinkansen) yaygın olarak sadece geosentetik donatılı duvarlar kullanılmaktadır.
Hokkaido Shinkansen hattında 3528 metre ve 11 metreye varan istinat duvarı bu sistemle yapılmıştır.
24:48Yumuşak Zemin Üzerinde Toprak Seddeler: Yumuşak zemin üzerine inşa edilen toprak seddeler için klasik çözümler ve geosentetik çözümler iki grupta toplanmıştır.
Klasik çözümler arasında zayıf zeminin uygun malzemeyle ikamesi, yumuşak zeminin deplase edilmesi, taş kolonlar yapma ve kazıklı temeller bulunmaktadır.
Geosentetik çözümler arasında PVD'ler (düşey direnler) ile konsolidasyonu hızlandırma, geotextile ile oturma sorununu çözmek ve taş kolonları geosentetik ile mantolama yöntemleri bulunmaktadır.
27:57Geosentetik Donatılı Seddeler: Donatılı sedyelerde sadece tabana bir donatı konulabilir, ancak ekonomi açısından iki-üç sırada donatı yerleştirilebilir.
Yumuşak zemine oturan dolgularda en yaygın göçmen mekanizmalarından biri dönme hareketidir; donatı, dönme potansiyeli oluştuğunda çekme gerilmesi oluşturarak stabiliteyi sağlar.
Yatay ötelenme mekanizmasında, dolgunun kenarlarındaki toprak basıncı sürtünme kuvvetini yenerek dolguyu dışarıya itebilir; donatı bu durumda stabiliteyi sağlar.
30:18Obruklara Karşı Önlemler: Karstik bölgelerde karstik boşluklar veya terk edilmiş maden galerileri nedeniyle obruklar oluşabilir ve yol altyapısında büyük çukurlara yol açabilir.
Bu obruklara karşı yol altyapısının üzerine geosentetik donatı serilerek ani çukurları engelleyebilir ve tamir zamanı kazandırabilir.
Geosentetik donatılar, obruk çökmesi durumunda asfaltta daha küçük çukurlara sebep olur ve kazaya sebep olmadan tamir edilebilir.
33:18Geosentetik Mantolamalı Taş Kolonlar: Geosentetik mantolamalı taş kolonlar (geosentetik incase colles) yumuşak kili içinde taş kolonların dayanımını artırır.
Taş kolon etrafına sarılan geosentetik, üzerine gelen normal basınçta dışarıya açılmaya çalışarak çekme gerilmesi oluşturur.
Bu çekme gerilmesi taş kolon içinde normal kuvvet etki ettirerek kayma dayanımını artırır ve deprem sırasında taş kolunun bütünlüğünü korumaya yardımcı olur.
35:45Yumuşak Zeminlerde Geosentetik Donatılı Yollar: Seddelerde esas yük seddenin kendi ağırlığı iken, geosentetik donatılı yollarda esas yük araç yüküdür.
Yumuşak zemin üzerine serilen geosentetik donatı, araç yüklerini taşıma yönünde yardımcı olur (membran etkisi).
Bu membran etkisi sadece kaplamasız yollar için geçerlidir, çünkü asfalt kaplamada büyük deformasyonlar oluşmaz.
38:01Geosentetiklerin Diğer İşlevleri: Kaplama donatısı, katatık depoların üst tabakasında dolgunun stabilitesini artırır.
Geosentetik donatılar, temel altındaki zeminin taşıma gücünü artırabilir; doğal zeminde bir-iki sıra donatı kullanılabilirken, dolgu zeminde çok sayıda donatı kullanılabilir.
Gerilme azaltma işlevi, tahrip olmuş asfaltın yeniden kaplanmasında çatlakların yeni asfalta yansımasını geciktirmek için kullanılır.
41:00Gerilme Azaltma İşlevinin Detayları: Eski asfalt çatlaklarına doğru yaklaşan araç tekerleği kayma gerilmesi oluşturur ve çatlağı ikiye ayırmaya çalışır.
Yeni asfalt kaplama, eski asfaltın dayanımını alamadığı için çatlağa karşı aşırı derecede zorlanır ve hızlı tahrip olur.
Geosentetik donatı, yeni asfalt kaplamanın daha sağlıklı ve uzun ömürlü olmasını sağlar; ayrıca asfaltın soğukta büzülmesi sırasında çatlak noktalarında daha büyük ayrılımı engeller.
43:04Geosentetiklerin Yol İmalatında Kullanımı: Emülsiyon püskürtülerek asfalt üzerine geosentetik malzeme serilir ve normal asfalt imalatı bu geosentetik üzerine tamamlanır.
Yol genişletme uygulamalarında, mevcut asfaltın üstü tıraşlanıp yekpare asfalt dökülürken, farklı zamanlarda imal edilmiş şeritler arasında kaçınılmaz olarak oluşan çatlakları engellemek için geosentetik şerit kullanılır.
44:44Geosentetiklerin Geçirimsizlik İşlevi: Geçirimsizlik işlevi, geosentetiklerin en çok kullanıldıkları alanlardan biridir ve akışkanların (sıvı veya gaz) hareketini engellemek için kullanılır.
Tipik geçirimsizlik geosentetikler geomembranlar ve geosentetik kil örtülerdir.
Geçirimsizlik uygulamaları sıvı depolama göletleri, kanal kaplamaları, rezervuar üstü örtüleri, katı atık depolama sahaları gibi alanlarda kullanılır.
46:40Geçirimsizlik Uygulamalarının Detayları: Geoteknik geçirimsizlik uygulamaları şişen zeminlerin rutubetten korunması, don riski taşıyan zeminlerin sudan korunması, binaların metan ve radon gazlarına karşı korunması gibi çeşitli alanlarda kullanılır.
Sıvı göletlerde, içine geçirimsizlik geosentetik serilerek veya üzerine toprak/beton örtü kaplayarak yapılabilmektedir.
Göletlerde su sızması riski olmadığı durumlarda, cüzi su kaybını göz önüne alarak sadece GC kaplama ile gölet teşkil edilebilir.
49:50Kanal ve Rezervuar Kaplamaları: Kanal kaplamaları, geçirimsizlik amaçlı geosetik ürünlerin kullanıldığı önemli bir alan olup, uzun mesafelere su taşınacaksa toprak dolgu kanallarda su kaybını engellemek için geomembran veya GCL kullanılır.
Göletlerin tabanları geçirimsizlik kaplamasıyla kaplandığında, bazen üstlerini de kaplamak ihtiyacı doğabilir.
Yüzen rezervuar kaplamaları, depolanmış sıvının atmosferden kirlenmesini önlemek veya buharlaşma ile sıvı kaybını engellemek için kullanılır.
53:35Katı Atık Depolama ve İkincil Koruma: Düzenli katı atık depolama sahalarında hem tabanında hem üst kaplamasında yoğun olarak geomembran kaplamaları kullanılarak atıkların tabiata verdikleri zararları bertaraf edilmektedir.
İkincil korumalar günümüzde özellikle yeraltı depolama tanklarında, benzin istasyonlarında ve tank sahalarında yaygın bir uygulama haline gelmiştir.
Maden işletmelerinde, ekstrasyon işlemi sırasında oluşan arsenikli su havuzları ve maden atık sahaları için geomembran ve diğer geçirimsizlik tabakaları kullanılmaktadır.
57:49Geomembran Uygulamaları: Baraj tasarımı konservatif bir alan olmasına rağmen, giderek daha fazla geomembran kullanımı şartnamelere girmeye başlıyor.
Eski beton barajlardaki sızıntı problemleri için memba tarafı bir membran ile kaplanabiliyor.
Toprak dolgu barajlar için de kil geçirimsizlik tabakası yerine geomembran kaplama yapılabiliyor ve tünellerde süzüntü sularını engellemek için de membran kullanılıyor.
59:55Ayırma İşlevi: Geosentetik malzemelerin ayırma işlevi, farklı özellikteki zemin veya dolgu malzemelerinin birbirine karışmasına engel olmak için kullanılıyor.
Yol inşaatında temel tabakasındaki iri taneli malzemenin zemine karışmasını engelleyen geosentetik malzemeler yaygın ve faydalı bir işlev görüyor.
Doğal zemin ile iri daneli granül malzeme arasına bir ayırma geotekstili koyarak iki malzemenin birbirine karışmasından korunulabiliyor.
1:02:04Filtrasyon İşlevi: Geosentetikler genellikle ayırma işlevinin yanı sıra filtrasyon işlevi de görüyorlar.
Filtrasyon işlevi, zemin veya diğer daneli malzemelerin hidrodinamik kuvvetler tarafından kontrolsüz hareket ettirilmelerini engellerken, akışkanların geosentetik üründen geçişine izin verme özelliğidir.
Geotekstiller ince taneli zeminlerin drenaj çakılı boşluklarına kaçmasını engellerken suyun geçişine izin veriyorlar.
1:03:02Geotekstil Filtre Prensibi: Geotekstil filtre prensibinde, filtre işlemini yapan geotekstil değil, geotekstil yardımıyla oluşan doğal bir granül filtre kekidir.
Geotekstil, iskeleti oluşturan daha iri danelerin yerinde muhafaza edilmesine imkan tanıyarak, ince malzemelerin geçmesine engel oluyor.
Bu filtre keki doğal hareketler sırasında bozulsa bile, geotekstil yerinde durduğu için tabiat yeniden bu filtre kekini oluşturma imkanına sahip oluyor.
1:05:28Drenaj İşlevi: Drenaj işlevi, yağış, yeraltı suyu veya diğer akışkanların geosentetik malzemenin kendi düzlemi içinde toplanması ve iletilmesidir.
Geotekstiller yol dolgusu altında oluşabilecek boşluk suyu basıncının sönümlendirilmesi, tüneller etrafında sızıntı sularının birikiminin engellenmesi için kullanılıyor.
Geotekstillerin kendi bünyesi içinde taşıyabileceği su miktarı sınırlı olduğu için büyük akım taşıma için geonetler veya geo ayırıcılar kullanılıyor.
1:07:29Drenaj Geo Kompozitler: Geonetler ve geo ayırıcılar, suyun kendi düzlemi içerisinde taşınmasına imkan veren yapılar olup, tıkanmaları engellemek için geosentetik filtreler kullanılmıyor.
Drenaj geo kompozitler genellikle fabrika ortamında hazırlanarak sahaya hazır bir drenaj ünitesi olarak sevk ediliyor.
Prefabrik düşeydiren (PVD) ürünler, genellikle 10 santim genişliğinde ve 1 santim kalınlığında, su taşımaya imkan veren ayırma üniteleri olup, konsolidasyon zamanını önemli ölçüde kısaltıyor.
1:09:45Erozyon Kontrolü: Erozyon kontrolü, geosentetik malzemenin zemin dahileri veya başka daneli malzemelerin hareketini engellemesi veya sınırlandırmasıdır.
Şevde erozyon tipik olarak yağmur damlalarının darbe etkisiyle ve yüzeyden akan suyun yarattığı kayma gerilmesiyle meydana geliyor.
Erozyon kontrolü geosentetikleri normalde çıplak duran şey üzerine bir tabaka olarak seriliyorlar.
1:10:44Erozyon Kontrolü: Polimer malzemeden veya biyolojik olarak parçalanabilir malzemeden yapılan erozyon kontrol matları, çekme dayanımları düşük olduğu için araya geogrit donatı yerleştirilebilir.
Erozyon kontrolü, dere yataklarında veya deniz kenarlarında akan suyun veya dalgaların etkisiyle oluşan oyulmaları ve kıyı hattındaki değişmeleri engellemek için geosentetiklerle basit çözümlerle uygulanabilir.
Geotekstil şilte, iki geotekstil arasında aradaki mesafeyi sabitleyen liflerle imal edilir ve içine beton pompası ile dolgulanarak geçirimsiz şilt oluşturur.
1:13:13Geosentetiklerin Koruma İşlevi: Koruma işlevi, malzemeye noktasal hasar verilmesini engellemek veya sınırlandırmak için geosentetiklerin kullanılmasıdır.
Doğal zemin veya atık içerisinde sivri taşların geomembranı delmesini engellemek için dokunmasız ve kalın geo tekstiller kullanılır.
Kıyı koruma yapılarında, kaya androsman altındaki doğal zeminin su hareketleriyle bozulmasını engellemek için filtre tekstili ve koruma amaçlı geotekstil birlikte kullanılır.
1:16:27Stabilizasyon İşlevi: Stabilizasyon işlevi, ayrık daneli zeminin uygulanan ipler altında birbirine göre hareketlerini azaltarak mekanik özelliklerinin geosentetik malzemeler kullanılarak iyileştirilmesidir.
Geo-hücre, üç boyutlu geçirimli polimerlerden imal edilmiş, petek şeklinde hücrelerden oluşan geosentetik bir malzemedir ve içindeki graniler dolguya bir çeper basıncı uygulamasıyla stabilizasyon sağlanır.
Geograd, yol temel tabakaları içindeki iri danelerin içindeki boşluklara kilitlenmesiyle stabilizasyon sağlar ve dane boyutu ile geograd boşluk boyutu arasında optimum ilişki sağlanmalıdır.
1:18:21Stabilizasyon Mekanizmaları ve Sonuç: Stabilizasyon için taşıma gücü artışı ve geosentetiğin yatay hareketi sınırlandırması gibi mekanizmalar kullanılır.
Geosentetikler hemen tüm geoteknik uygulamalarda kullanılmakta ve aynı uygulamada birden fazla amaçla kullanılabilir.
Geosentetikler sürdürülebilir çözümler üretilmesini sağlar ve mühendislerin yaratıcı çözümler üretmesine imkan verir.
1:21:58Geosentetiklerle İlgili Kaynaklar: Geosentetiklerle ilgili ilave bilgi edinmek için International Geosynthetics Society (IGS) ve IGS Türkiye şubesi web siteleri ziyaret edilebilir.
Lisans, lisansüstü ve doktora öğrencileri herhangi bir ücret ve aidat ödemek için IGS üyesi olabilirler ve web sayfasındaki tüm kaynaklardan ücretsiz olarak yararlanabilirler.

Geosentetikler: İşlevleri ve Geoteknik Mühendisliğindeki Kullanım Alanları

Yapay zekadan makale özeti

Yanıtı değerlendir