PALPLANŞLAR DOÇ.DR. MEHMET BERİLGEN YTÜ İNŞ. FAK. GEOTEKNİK ANABİLİM DALI
Palplanşların Kullanım Amaçları • Rıhtım ya yapıları • Kazılar – Temel kazıları • Su içinde (~Köprüler)
– Destekli kazılar YAS S Palplan ş
Palplanşların Kullanım Amaçları • Rıhtım ya yapıları • Kazılar – Temel kazıları • Su içinde (~Köprüler)
– Destekli kazılar YAS S Palplan ş
Palplanş Malzemeleri Ahşap Palplanş
Prekast beton palplanş
(a) Kalas Beton dolgu
Kesit
(b) Wakefield kazıkları Donatı
(c) Lamba zıvanalı Yükseklik (d) Kamalı
Çelik Palplanş
Chicago Metrosu,1940
PALPLANŞ İNŞA YÖNTEMLERİ Ankraj
Orijinal yüzey
Orijinal yüzey
Kazı
Arka dolgu
Kazı hattı Adım 2
Adım 1
Adım 2
Adım 1 Ankraj Arka dolgu
Arka dolgu
Arka dolgu
Kazı
Adım 3
Adım 4
(a) Palplanş arkası dolgulu
Adım 3
Adım 4
(b) Palplanş önünde kazı
PALPLANŞ TİPLERİ • Uygulama biçimine göre – Konsol – Ankrajlı • Ölü ankrajlı • Öngerme ankrajlı
• Zemine mesnetlenme durumuna göre – Ankastre mesnetli • Konsol • Ankrajlı (Killi zeminler)
– Serbest mesnetli • Ankrajlı (Kum)
KONSOL PALPLANŞ YASS
Aktif Basınç
Kazı Hattı Pasif basınç Pasif
Aktif Basınç Aktif
A Bölgesi Kum
Aktif
Aktif Basınç Pasif basınç Pasif
B Bölgesi C Bölgesi Kum (b) Gerçek basınç dağılımı
(c) Kabul edilen net
basınç dağılımı
Kumlu Zeminde Konsol Palplanş A L1 YASS
A Bölgesi L2
K a(L1g + L2g′)
Kum
• Palplanşın stabilitesi için statik denge gözönüne alınırsa • ∑FH=0 • ∑MB=0 Bilinmeyenler : Palplanş gömülme derinliği O’nun yeri
Aktif basınç
B Bölgesi O
D Aktif basınç
Pasif basınç
C Bölgesi
K p(L1 +
′
(L2+D)
Kumlu Zeminde Konsol Palplanş z = L1’de aktif basınç: p1=gL1Ka
Kum
YASS Kum gd
Eğim 1 Düşey yatay
Ka=Rankine aktif toprak basıncı katsayısı= tan2(45-/2) g = Su tablası üzerinde birim hacim ağırlık z = L1 + L2’de aktif basınç: p2=(gL1 + g′L2)Ka
Kum gd
g′=gd-gw
Palplanşın O dönme noktası üstünde gömme derinliğince net yanal basıncı bulmak için her iki tarafdaki aktif ve pasif basınçlar gözönüne alınmalıdır: pa=[gL1 + g′L2+ g′(z - L1 - L2)]Ka pp=g′(z - L1 - L2)Kp
H B = p3 = L4 ( K p K a )g Palplanşın tabanında pasif basınç p p, sağ tarafdan sola doğrudur. Bu derinlik z = L+D olduğuna göre
2 g D ) K p p p = (g L1 g L Aynı derinlikte
a pa = g DK Palplanş alt ucunda net yanal bas ıas :
2 ) K p g D ( K p K a ) p p pa = p4 = (g L1 g L 4 ( K p K a ) = p5 g L 2 ) K p g L 3 ( K p K a ) p5 = (g L1 g L D = L3 L4
Yukarıda verilen moment eşitliğinde değerler yerine yazılırsa
L A L A2 L A3 L4 A4 = 0 4 4
3 1 4
A1 A2 A3 A4
=
=
=
=
2 4
p5 g ( K p K a )
8 P g ( K p K a )
6 P [2 z g ( K p K a ) p5 ] g
2
( K p K a ) 2
P [6 z p5 4 P ] g
2
( K p K a ) 2
Maksimum Momentin Hesabı Maksimum momenti bulmak için kesme kuvvetinin sıfır olduğu nokta bulunur: P =
1
2 veya
z =
2 ( z ) ( K p K a )g
2 P ( K p K a )g
M max = P ( z z ) [
1 2
g ( z )
2
1
( K p K a ) z 3
Kile gömülmüş konsol palplanş 2 g d ( z L1 L2 )] 2c pa = [g L1 g L
Kum
YASS
p p = g d ( z L1 L2 ) K p 2c Kum gd
Böylece basınç diagramı
2) p6 = p p pa = 4c (g L1 g L Palplanşınalt ucunda :
2 g d D) 2c p p = (g L1 g L Kil gd
pa = g d D 2c
Net basınç :
2) p7 = p p pa = 4c (g L1 g L
∑FH=0 olduğu için basınç diagramı alanlarından ACDE alanı – EFIB alanı + GIH alanı = 0
1
2 ) D L4 [4c (g L1 g L 2 ) 4c (g L1 g L2 )] = 0 P 1 [4c (g L1 g L 2 2 )] D P 1 [4c (g L1 g L
L4 = 4c B noktasına göre momentler toplamı yazılırsa : D 2 1 L4 L4 (8c) = 0 P 1 ( D z 1 ) [4c (g L1 g L2 )] 2 2 3
z 1 = ABCD basınç diagramı ağırlık merkezinin düşey mesafesi 2 )] 2 DP 1 D [4c (g L1 g L 2
P 1 ( P 1 12c z 1 )
2 ) 2c (g L1 g L
D gerçek = 1.4 1.6( Dteorik )
=0
Maksimum Momentin Hesabı Maksimum momenti bulmak için kesme kuvvetinin sıfır olduğu nokta bulunur: P 1 p6 z veya z =
P 1 p6
M max
= P ( z z 1 )
p6 z 2
2
Kumda Kuru durum Kum
Kum
Kumda Serbest Palplanş
Kum
Kilde Kuru Durum Kum
Kil
gd
Kilde serbest palplanş
Kil gd
Ankrajlı palplanşlar Ankraj
YASS
Palplanş ankastre mesnetli
Serbest mesnetli çözüm yöntemi Ankraj
YASS
Bükülme noktası
Palplanş ankastre mesnetli
• Kazı derinliğinin 6 m’den daha büyük olması durumunda konsol palplanşlar ekonomik olmaz. Bu durumda ankrajlı palplanşlar kullanılır. • Ankrajlı palplanşlar çakma derinliğini ve duvar sehimlerini azaltır.
Kumda serbest mesnetli ankrajlı palplanş z=L1 derinliğinde p1=gL1Ka
Ankraj
YASS
YASS
Kum
z=L1+L2’de p2=(gL1+g’L2)Ka z =L1+L2+L3’de p=0 (E noktası)
Kum
L3 =
p2 g ( K p
K a )
z =L1+L2+L3 +L4’de Kum gd, ’
p8=g’(Kp-Ka)L4
DEF’in eğimi 1/g’(Kp-Ka)
Palplanşın stabilitesi için statik denge gözönüne alınırsa ∑FH=0 ∑MB=0 Yatay denege için basınç diagramları alanlarının toplamı : ACDE – EBF - F = 0 F=ankrajdaki çekme / birim uzunluk veya 1 P p8 L4 F = 0 2 veya 1 F = P [g ( K p K a )] L24 2
P=ACDE basınç diagramının alanı
Şimdi O’ noktasına göre moment alınırsa ∑MO’=0 1
2
2
3
P [( L1 L2 L3 ) ( z l 1 )] [g ( K p K a ) L24 (l 2 L2 L3 L4 ) = 0 veya L34 1.5 L24 (l 2 L2 L3 )
3 P [( L1 L2 L3 ) ( z l 1 )] g ( K p
K a )
=0
Yukarıdaki denklem tatonman ile çözülebilir. Buna göre teorik çakma derinliği Dteorik=L3+L4 Teorik çakma derinliği uygulamada %30-%40 artırılır. Dgerçek=1.3-1.4Dteorik
Bazı mühendisler gerçek çakma derinliği (Dgerçek) yerine pasif toprak basıncını bir güvenlik sayısına bölmeyi tercih ederler. Kp(tasarım)=Kp/GS
Maksimum teorik moment z=l1 ve z=l1+L2 derinlikleri arasındadır. Kesme kuvveti=0 olan z derinlik bulunarak Mmax bulunabilir.
1 2
p1 L1 F p1 ( z L1 ) K a ( z L1 ) 2 = 0
Kilde serbest mesnetli ankrajlı palplanş Ankraj
Kum
YASS
Kum gd, ’
z=L1+L2 derinliğinden z=L1+L2+D’e kadar p6 = 4c (g L1 g L2 )
Yatay kuvvetlerin dengesinden P 1 p6 D = F
Kil
P1=ACD basınç diagramı alanı Kil gd, ’=0
c
F=Ankraj kuvveti (kuvvet/birim uzunluk)
O’ noktasına göre moment alınırsa ∑MO’=0 P 1 ( L1 L2 l 1 z 1 ) p6 D(l 2 L2
D 2
)=0
p6 D 2 2 p6 D( L1 L2 l 1 ) 2 P 1 ( L1 L2 l 1 z 1 ) = 0
Bu denklem çakma derinliği D’nin hesaplanması için kullanılır.
Zemine ankastre ankrajlı palplanş
Kum
YASS
Sehim
Kum gd,
(a) Basınç diagramı
(b) Moment diagramı
Ankastre mesnetli ankrajlı palplanşın çözümü için L3 ve D’nin hesaplanmasında genellikle eşdeğer kiriş çözümü yönteminden yararlanılır.
Eşdeğer kiriş kavramı
Kiriş
Moment diagramı
Eşdeğer kiriş yöntemi
Yandaki şekilde gösterildiği gibi palplanş bir kirişle (RSTU ) karşılaştırılabilir. Bu kirişte T mesneti palplanştaki ankraj tepkisine (F), S noktası ise bükülme noktasına (I) eşdeğerdir.
• 1.
Tasarımda aşağıdaki yol izlenir : L5’i belirle. L5 kayma mukavemeti açısı f’nin bir fonksiyonu olarak aşağıdaki tablodan alınabilir.
L5
(derece)
L1 L2
30 35 40
0.08 0.03 0
2. Eşdeğer kiriş açıklığını hesapla : l 2+L2+L5=L’ 3. Açıklıktaki toplam yük W’i hesapla. Bu O’ ve I arasındaki basınç diagramının alanıdır. 4. Maksimum momenti hesapla, Mmax=WL’2/8
5. O’ya göre moment alarak P’nü hesapla
P =
1 L
(O' ne göre ACDJI moment alanı)
6. D’yi hesapla
D = L5 1.2
6 P ( K p K a )g
7. I ’ya göre moment alarak F ankraj kuvvetini hesapla
