Zemin Ankrajı ve Kaya Ankrajları, Çeşitleri, Özellikleri

Zemin Ankrajı- Kaya Ankrajı Nedir?

Zeminlerin ve kayaların çekme gerilmelerini sağlıklı bir şekilde ana kayaya ulaştırmak, süreksizliklerin yada tanelerin sürtünme kuvvetlerini artırmada yararlanılan dübel gibi çalışan özel çubuklara ankraj denir.

Temel sistemleri yatay ve düşey yönlü yüklere ve yüklerden kaynaklı devrilme momentlerine maruz kalmaktadır. Bu nedenle bu yükler ve momentler karşılayarak yapının stabilizasyonunu sağlayacak elemanlara ihtiyaç duyulmaktadır. Ankraj inşaat mühendisliği literatüründe temel sistemlerinde istinat yapıları, kazıklı temeller, köprü yaklaşımları, şevler, kıyı yapıları veya diğer mühendislik yapıların yatay ve düşey hareketi engelleyerek stabilizasyonunu sağlayan, zemin veya kayaya sabitlenerek yerleştirilen, çekme kuvvetlerine maruz kalan elemanlar olarak tanımlanmaktadır. Kısa bir tanımla ise yapılarda çekme ve basınç kuvvetlerinden dolayı oluşabilecek devrilme momentlerini karşılayarak zemine veya kayaya aktaran elemanlar olarak da tanımlanabilmektedir.

Ankrajlar, genellikle yapıya sabitlenerek zemin veya kayaya gömülerek kaldırma kuvvetlerini karşılamasının yanı sıra zemin stabilizasyonunda da tercih edilen yöntemlerden biri olmaktadır. Ankrajların kullanılması ile yapılardan gelen yüklerin, daha derinlerde bulunan zeminlere aktarılması sağlanmaktadır. Radyo-TV istasyonları, reklam panoları, yüksek gerilim hatları, temeller, istinat duvarları, şev stabilitesi, tüneller, barajlar, kıyı yapıları, boru hatları vb. yapılar ankrajların kullanım alanlarını oluşturmaktadır.

 

Zemin – Kaya Ankraj Çeşitleri

Geleneksel olarak ankrajlar üç farklı kategoride (plaka tipi, sarmal (helezonlu), enjeksiyon (grout)) incelenirken günümüzde ise ankrajlar beş farklı kategoride incelenmektedir. Bunlar sırasıyla;

1. Plaka ankrajlar,
2. Doğrudan gömülü ankrajlar,
3. Sarmal (helezonlu) ankrajlar,
4. Enjeksiyon (grout) ankrajlar
5. Ankraj kazıkları

olarak tanımlanmaktadır.

1. Plaka Ankrajlar

Plaka ankrajların üretiminde çelik, ön üretimli beton, yerinde dökme beton veya ahşap malzemeler kullanılmaktadır. Plaka tipi ankrajların zemin içerisindeki stabilizasyonu çelik kablolar yardımı ile sağlanmaktadır. Bu ankraj türü üç ana kategoride incelenir. Bunlar sırasıyla;

1. Yatay plaka ankrajlar,
2. Düşey plaka ankrajlar
3. Eğimli plaka ankrajlardır.

Haberleşme kuleleri, rüzgâr türbinleri, yüksek gerilim hatları, reklam panoları, bayrak direkleri, fabrika bacaları, kıyı yapıları, su depoları vb. yapılar üzerine etki eden rüzgar, deprem, dalga, suyunun kaldırma kuvveti gibi düşey yönlü etki eden çekme kuvvetlerini karşılamak amacıyla, yatay plaka ankrajlar kullanılmaktadır. Düşey ve eğimli plaka ankrajlar ise yanal zemin hareketini azaltarak birlikte çalıştıkları yapıların zemin içerisindeki stabilitesini sağlarlar. Bu kategorideki ankrajlar; istinat duvarları, palplanşlar, köprü yaklaşımlarında tercih edilmektedir.
Plaka ankrajlar; genellikle şerit, kare, dikdörtgen ve daire şeklinde üretilmektedir. Tekil olarak kullanıldığı gibi grup halinde de plaka ankrajlar kullanılmaktadır. Son zamanlarda incelenen bilimsel çalışmalar doğrultusunda, geomembran haricindeki diğer düzlemsel geosentetik malzemeler ile güçlendirilen plaka ankrajların çekme kapasitelerinde önemli miktarda artışlar elde edilmiştir.

2. Doğrudan Gömülü Ankrajlar

Doğrudan gömülü ankrajlar, diğer ankraj türlerden farklı olarak ankrajın yerleştirilmesinde kazı veya enjeksiyon (grout) işlemi olmayıp, zemine doğrudan çakılarak yerleştirilmektedir. Bu yüzden uçları üçgen biçimli veya zemine penetrasyonu kolaylıkla sağlayabilecek bir geometrik şekilde tasarlanmaktadırlar.

3. Sarmal (Helezonlu) Ankrajlar

Uzun yıllar tercih edilmeyen sarmal-helezonlu ankraj çeşidi, elektrikli motorların kullanımın yaygınlaşmasında sonra sıklıkla tercih edilir olmuştur. Genellikle temel iyileştirmelerinde tercih edilen bu ankraj türünde bir veya birden fazla sarmal (helezonlu) kısımdan meydana gelmektedir.

Sarmal ankraj, dairesel şekilde oluşan kısımların çelik şafta kaynaklanması şeklinde oluşan bir ankraj çeşidi olarak tanımlanabilmektedir. Bu ankrajlar zemin koşullarının bağlı olduğu ölçüde sondaj ekipmanları ile zemin içerisinde döndürülerek yerleştirilmektedir. Bu ankraj türünün diğer ankraj türlerine göre avantajları ise zeminde düşük seviyede örselenme sağlaması, kolay bir biçimde araziye uygulanabilmesi, hızlı bir şekilde ankrajın yerleştirilmesi, yükleme testlerinin kolaylıkla yapılabilmesi olarak açıklanabilir. Diğer bir avantajı olarak ise zeminin hem çekme hem de taşıma kapasitesinde iyileştirme sağlaması olarak gösterilebilir.

4. Enjeksiyon (Grout) Ankrajlar

Enjeksiyon (grout) ankrajlar, genellikle çeşitli ekipmanlar yardımı ile zeminde veya kayada delik açılması ile açılan deliğe yerleştirilen kablo veya çelik tendonların çimento enjeksiyonu ile doldurmasıyla elde edilmektedir. Çekme kuvvetine maruz kalan ankrajlarda yük bütün ankraj boyunca karşılanmazken sadece enjeksiyon kısımda karşılanmaktadır ve bu bölgeye kök boyu adı verilmektedir. Bu bölge sayesinde duvarlarda meydana gelen devrilme momentleri, su tankları ve televizyon kulelerinde oluşan kaldırma kuvvetleri, barajlarda meydana gelen dönme momentleri karşılanmış olmaktadır. Serbest boyda bulunan çelik kablolardan oluşan kısım ise bir yay davranışı göstererek ön germe görevi görmektedir.

Enjeksiyon ankrajlar üç bölgeden meydana gelmektedir. Bunlar aşağıdaki gibi belirtilmiştir.

• Ankraj başı
• Serbest boy
• Kök boyu

A tipi ankrajlar kayaçlar veya rijitliği fazla olan yapılarda tercih edilmektedir. Açılan deliğe yerleştirilen çimento şerbeti enjeksiyon basıncına gerek duymadan yerleştirilir. B tipi ankrajlar düşük enjeksiyon basınçlarında (< 1000 kPa) yerleştirilir. Bazı boşluk veya çatlakların bulunduğu bölgelerde ankrajın çapında artışlar meydana gelmektedir. C tipi ankrajlar yüksek basınca sahip (> 2000 kPa) çimento şerbetinin açılan delikleri doldurması sonucu oluşur. Yüksek basıncın etkisiyle, ankrajın efektif çapı artmakta ve ankrajın etrafından bulunan gevşek zeminlerin sıkışması sağlanmış olacaktır. D tipi ankrajlar tekil veya çoklu genişleme bölgeleri bulunmaktadır. Genellikle sert killer için tercih edilmektedir

5. Ankraj kazıkları

Ankraj çeşitlerinde olan ankraj kazıkları çekme ve basınç kuvvetlerini karşılamaktadırlar. Bu kazıklar gelen yükü aşağıdaki zemine aktarmak, yanal yüklere karşı direnç göstermek ve kaldırma kuvvetlerini karşılamak amacıyla kullanılmaktadır. Genellikle fore ve çakma kazık bu ankraj çeşidini oluşturmaktadır

---

Ayrıca zemin ankrajları farklı özelliklerine göre aşağıdaşi şekillerde sınıflandırılabilmektedir

•Amaçlarına Göre Ankrajlar;
– Öngerilmesiz olarak deformasyon önleyen ankrajlar,
– Öngerilmeli olarak kuvvet uygulayıcı ankrajlar;
•Kullanım Sürelerine Göre Ankrajlar;
Geçici ankrajlar: Geçici ankrajlar, genellikle imalat aşamasında kısa ve geçici süreli olarak kuvvetlere mukavemet sağlaması ve iş ve işçi sağlığı imkanı veren ankrajlardır.
Kalıcı ankrajlar: Yapıların ve kazı destek sistemlerinin kullanım ömrü süresince güvenliğinin ve stabilitesinin sağlanması amacıyla kullanılan ankrajlardır.
•Yapıldığı Malzemeye Göre Ankrajlar;

Ankrajlar imal edildikleri malzemelere göre farklılıklar göstermektedir. Bu ankrajlar;

• Çubuk,
• Boru,
• Halat,
• Kompozit
• Yapay malzeme,

gibi değişik türlerde olabilirler.