Temel, binalardan gelen yükleri zemin altına aktaran alt yapıyı oluşturur ve üst yapılar ile zemin altı arasında kritik bir bağlantı görevi görür. Üst yapı yükleri ile alt zemin tepki kuvvetlerinin etkileşimi sonucu oluşan iç kuvvetleri taşır. Tersine, temel tabanındaki tepki kuvvetleri alt toprak üzerinde yük görevi görerek strese ve deformasyona neden olur. Alt toprak, binanın temelini destekleyen sınırlı alanı ifade eder. Alt zeminin taşıma kapasitesi üst yapılardan aktarılan yükleri karşılayamadığı zaman, yük taşıma gereksinimlerini karşılamak için temel iyileştirme veya kazıklı temel çözümleri gerekli hale gelir. Alt toprak işlemenin etkinliği projenin kalitesini, maliyetini ve programını doğrudan etkiler. Yaygın alt toprak işleme yöntemleri arasında yedek yataklama, ön yükleme, sıkıştırılmış alt toprak, kompozit alt toprak ve enjeksiyon takviyesi yer alır. Bu tartışma, kompozit alt zemin uygulamalarında yaygın bir teknik olan CFA kazıklı kompozit alt zemine odaklanmaktadır.

CFA yığını Kompozit temeller, özellikle çok katlı konut binalarında, kamu yapılarında ve endüstriyel tesislerde, basit yapımları, maliyet etkinlikleri ve güçlü uyarlanabilirlikleri nedeniyle inşaat ve temel iyileştirme projelerinde yaygın olarak benimsenmektedir. Tasarım aşamasında, temel taşıma kapasitesi, deformasyon kontrolü ve maliyet etkinliği de dahil olmak üzere birçok gereksinimi karşılamak amacıyla kazık uzunluğu, çapı ve aralığı gibi temel parametreler için genellikle kapsamlı ayarlamalar ve optimizasyonlar gerekir. Kazık uzunluğunun artırılması, kazık çapının genişletilmesi veya aralığın azaltılması gibi önlemler taşıma kapasitesini etkili bir şekilde artırabilirken, pratik mühendislik deneyimi, farklı parametre ayarlama stratejilerinin genellikle proje maliyetleri, inşaat zaman çizelgeleri ve fizibilite üzerinde önemli ölçüde değişen etkilere sahip olduğunu göstermektedir. Bu nedenle detaylı analiz ve gerçek koşullara dayalı yargılar önemlidir.

Ⅰ. Kazık uzunluğu

Kazık uzunluğunun belirlenmesinde temel husus taşıma kapasitesidir. Tipik olarak kazık uzunluğu, tasarım gereklilikleri, taşıma kapasitesi ve alttaki tabakanın doğal taşıma kapasitesinin entegre edilmesiyle belirlenmelidir. 400 mm'lik bir kazık çapı ve kazık çapının 3-5 katı aralık kullanılarak jeoteknik kolon şemaları ile birlikte nispeten uygun bir taşıma tabakası belirlenebilir. Kazık ucundaki taşıma tabakası onaylandıktan sonra, kazık uzunluğu esasen sonlandırılır.

·Kazık uzunluğu, özellikle üst katmanı sert, alt katmanı yumuşak veya kalın yumuşak ara katmana sahip tabakalar için oturma kontrolüyle de belirlenmelidir. Taşıyıcı tabakanın kaliteli olması nedeniyle kazıklar arasında toprağın katkısı fazla olup, kazık uzunluğunun kısa olması taşıma kapasitesi ihtiyacını karşılayabilir. Bununla birlikte, alttaki tabakanın toprak kalitesi zayıf olduğundan, kazık uzunluğu sadece taşıma kapasitesine göre belirlenmemeli, yumuşak toprak tabakasını daha iyi olan toprak tabakasına nüfuz etmeli veya kazık uzunluğu kontrol gereksinimini karşılamalıdır.

·Kazık uzunluğu belirlenirken inşaat makinelerinin maksimum sondaj derinliği ve çalışma koşulları dikkate alınmalıdır. Şu anda yerli üretim uzun spiral matkaplar maksimum 40m sondaj derinliğine ulaşabiliyor ancak piyasadaki çoğu model 30m'nin altında derinliğe sahip modeller. Sondaj derinliği 30 m'yi aşan uzun spiral sondajlar için pazar araştırması esastır. Genel olarak, daha büyük ekipmanlar metrekare başına inşaat maliyetlerinin daha yüksek olmasına neden olur.

Ⅱ. Pile çapı

Kazık çapı seçiminde inşaat teknikleri, aralık, uzunluk-çap oranı ve malzeme kullanım verimliliği dikkate alınmalıdır. Genellikle 400mm ve 500mm kazık çapları en ekonomik olanlardır. Uzunluk-çap oranı aşırı yüksek kalıyorsa veya 400 mm çapındaki kazıklarda aralık çok yoğunsa çapın arttırılması düşünülmelidir.

III. Kazık Aralığı

Kazıklar arasındaki mesafe, kazık uzunluğu, çapı, taşıma kapasitesi gereksinimleri ve kazık yerleşim yöntemleri dikkate alınarak belirlenmelidir. Tavsiye edilen kazık çapının 3 ila 5 katı aralığında, daha büyük bir aralık tercih edilir. Aralığı azaltmak için kazık uzunluk oranının arttırılması oturma kontrolü açısından daha faydalıdır.

İnşaat açısından bakıldığında, kazık uzunluğunun arttırılması gerekli kazık sayısını azaltır, böylece ekipmanın yeniden konumlandırılma sıklığı azalır ve genel verimlilik artar. Kazıklar arasındaki daha geniş aralık aynı zamanda toprağın yer değiştirme etkilerini ve delik göçü olasılığını da en aza indirir. Kazık uzunluklarının uzatılması, kazık uçlarının üstün zemin katmanlarına ulaşmasına izin verdiğinde—daha yüksek taşıma kapasitesi ve basınç modülünün mevcut olduğu ve CFA kazıklarının uç direncini daha iyi gösterebildiği yerler—bu yaklaşım, kazık aralığının azaltılmasıyla karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha fazla teknik ve ekonomik fayda sağlar. Bu gibi durumlarda, ekipmanın sondaj derinliği dahilinde izin verilen maksimum kazık uzunluğu kullanılmalı ve kazıklar arasındaki mesafe orantılı olarak artırılmalıdır.

IV. Vaka Analizi

Bu ticari bina, çerçeve yapısıyla inşa edilmiş altı yer üstü kat ve bir bodrum katından oluşmaktadır. Tasarım, yerel tedavi için CFA kazıklı kompozit temellerle desteklenen çerçeve kolonlarının altında bağımsız temeller önermektedir. Toplam dikey yük standart değeri 6000 kN'dir. Temelin taşıyıcı tabakası, doğal taşıma kapasitesi 160 kPa olan orta yoğunlukta ince kumdan oluşur. 13 metre kalınlığındaki kaba kum tabakası olan kazık ucu taşıma katmanı, yüksek taşıma kapasitesi ve basınç modülü sergileyerek kazık ucu desteği için ideal bir seçimdir.

CFA kazık çapı 400 mm olarak ayarlanmıştır. Kazık ucunda daha fazla kazık uzunluğu esnekliğine izin veren uygun ve nispeten kalın taşıma tabakası göz önüne alındığında, sabit aralıkları kazık uzunluğunun ters hesaplanmasıyla birleştiren bir tasarım yaklaşımı benimsendi. Bağımsız temel analizinin yanı sıra kapsamlı teknik-ekonomik karşılaştırmaların yapıldığı 4 boyutlu ve 3 boyutlu aralıklandırma olmak üzere iki aralık şeması uygulandı. Temel altında düzgün kazık değiştirme oranı ilkesi izlenerek kazık kenar aralığı, kazık aralığının yarısı kadar eşit olarak ayarlandı. Sonuç olarak, 4d şemasının temel boyutları 4,8 m'dir.×4,8m, 3 boyutlu şema için olanlar ise 3,6m×Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi 3,6 m.

Seçenek 1 (soldaki şekil): 4d kazık aralığı, 13,5 m kazık uzunluğu

Seçenek 2 (sağ): 16,0m hav uzunluğunda 3 boyutlu hav aralığı

Ortaya çıkan düşey kuvvet ve temel planı boyutlarına göre hesaplanan taşıma kapasitesi karakteristik değerleri sırasıyla 265 kPa ve 460 kPa'dan az olmamalıdır. Gerekli taşıma kapasitesi karakteristik değerleri ve kazık aralığına göre tek kazık taşıma kapasitesi karakteristik değerleri sırasıyla 685 kN ve 835 kN'den az olmamalıdır. Tüm beton mukavemet dereceleri C30 gerekliliklerini karşılamalıdır. Tek kazık taşıma kapasitesi karakteristik değerlerinden elde edilen kazık uzunlukları sırasıyla 13,5 m ve 16,0 m'dir. Her iki kazık uzunluğu da sırasıyla 1,65 m ve 4,15 m penetrasyon uzunluklarıyla kaba kum tabakasına nüfuz etmektedir.

Her iki plan da taşıma kapasitesi ihtiyacını karşılayabilir ancak kapsamlı teknik ve ekonomik etki açısından büyük bir fark vardır.

Teknik açıdan bakıldığında, 16 metrelik kazık kaba kum tabakasına daha uzun bir mesafeden nüfuz ederek daha fazla yük taşıma kapasitesi sağlıyor. Temel deformasyon kontrolü açısından, uzun kazıklar kısa kazıklardan daha iyi performans gösterir. Ekonomik olarak 16 metrelik kazıklarda toplam beton tüketimi artarken, bağımsız temellerde beton kullanımı ciddi oranda azalır. Kazık ve temeller için toplam beton tüketimi 11,3 milyona kadar azaltılabilir³%23,7'lik bir azalmayı temsil ediyor. Ek olarak, daha küçük temel boyutları ve daha kısa kaldıraç kolları nedeniyle, artan taban basıncına rağmen donatı önemli ölçüde azalır. Aynı temel yüksekliğinde, çelik çubukların sayısı 32 adet 22 mm'lik (825 kg) çubuktan 21 adet 22 mm'lik (406,1 kg) bara düşürülebilir ve bu da %50'nin üzerinde bir azalma sağlar.

Bu nedenle, kolon alt yükünün sabit olması durumunda, kazık uzunluğunun arttırılması ve temel düzlemi boyutunun azaltılması şeması, kazık uzunluğunun azaltılması ve temel düzlemi boyutunun arttırılmasına göre bariz bir ekonomik avantaja sahiptir.

V. Özet

için kazık yerleşimi CFA yığını Kompozit temeller tipik olarak temel projeksiyon alanıyla sınırlıdır. Kazık uzunluğunun, çapının ve aralığının seçimi yalnızca temelin genel yük taşıma kapasitesini ve deformasyon özelliklerini doğrudan etkilemez, aynı zamanda proje maliyetlerini, inşaat süresini ve organizasyonel verimliliği de önemli ölçüde etkiler. Bu nedenle kazık yerleşim planına ve temel tipine son şekli verilmeden önce çok parametreli ve çok senaryolu kapsamlı bir teknik-ekonomik analiz yapılmalıdır. Bu analiz, nihai olarak en iyi ekonomik faydaları, teknik rasyonelliği ve projenin uygulama koşullarına uygunluğunu sunan en uygun çözümü seçmek için projenin belirli jeolojik koşullarını, yapısal gerekliliklerini ve inşaat kaynaklarını dikkate almalıdır.