Geofoam Kullanımının Tarihi Gelişimi
HAFIF DOLGU MALZEMESI OLARAK EPS KULLANILMASI
GEOFOAM
EPS GEOFOAM KULLANIMININ TARIHI GELIŞIMI
İnşaat mühendisliği uygulamalarında, EPS (Genleştirilmiş Polistiren) ekonomik ve etkili bir ısı yalıtım malzemesi olarak uzun yıllardır kullanılmaktadır. Genleştirilmiş Polistiren (EPS) Geofoam, 1972 yılında yol dolgusundaki oturmaları azaltmak amacıyla hafif ağırlık (lightweight) yol dolgu malzemesi olarak Norveç’te, “Norwegian Road Research Laboratory” tarafından kullanılmıştır. EPS Geofoam’ın hafif yol dolgu malzemesi olarak Oslo’da kullanılmasının başarılı sonuçları bilinmesine rağmen, bu malzemenin kullanılması on yılı aşkın bir süre sadece İskandinav ülkeleri ile sınırlı kalmıştır. 1985 yılında, Oslo’da gerçekleştirilen “Birinci Uluslararası Geofoam Konferansı’nda, EPS Geofoam’ın yol dolgularında kullanılmasında kazanılan deneyimler ve kazançların farklı ülke katılımcılarına aktarılması ile özellikle problemli zemin şartları olan ülkelerde EPS Geofoam hafifağırlık dolgu malzemesi olarak kullanılmaya başlanmıştır. 1985-1987 yılları arasında Japonya’da 2000 projede 1.5 milyon metreküp Geofoam kullanılmıştır. Bu projelerde kullanılan ve performansı test edilen Geofoam’ın başarılı sonuçları, bu yeni malzemenin potansiyel hafif ağırlık dolgu malzemesi olarak kullanılabileceğini göstermiştir. Örneğin; Japonya Havaalanı’nda uçak pistinin altına geofoam yerleştirilmesi, bu malzemenin ağır ve tekrarlı yüklere maruz kalan yerlerde de kullanılabileceğini göstermiştir. Farklı ülkelerden üretici, uygulayıcı ve araştırmacıların katıldığı 2010 yılında Amsterdam-Hollanda’da gerçekleştirilen, İnşaat Mühendisliği Uygulamaları’nda EPS Kullanılması (EUMEPS Masterclass-EPS in Civil Engineering Applications) konulu toplantıda, 1985 yılından 2010 yılına kadar EPS’in çok önemli inşaat mühendisliği uygulamalarında başarı ile kullanıldığı sonucuna varılmıştır.
HAFIF AĞIRLIK DOLGU MALZEMESI EPS GEOFOAM
Düşük taşıma gücü olan yumuşak, sıkışabilir zeminler üzerine inşa edilen mühendislik yapılarında kısa ve uzun vadede bazı stabilite sorunları yaşanmaktadır. Bu tür zeminlerin iyileştirilmesi için günümüzde uygulanan birçok zemin iyileştirme yöntemi mevcuttur. Geleneksel toprak malzemelerin temel zemininde aşırı oturmalara, stabilite sorununa veya yanal basınçlara neden olması nedeniyle, bu sorunlara çözüm olarak hafif ağırlık dolgu malzemeleri kullanılmaya başlanmıştır. Atık lastik, ağaç parçacıkları, köpük beton, uçucu kül pelet agrega, hafifağırlık kil agre- ga, geofoam vb malzemeler, Geoteknik Mühendisliği uygulamalarında hafifağırlık dolgu malzemeleri olarak kullanılmaktadır. Yol dolgularında hafifağırlık malzemelerin kullanılması ile stabilite sorununun çözülmesi ve aşırı oturmaların engellenmesine ilave olarak; daha yüksek ve dik eğimli dolgu inşaasına olanak tanınması, yüksek mukavemetli malzeme olması, bu malzemelerin dolgu malzemesi olarak kullanımını önemli kılmaktadır. (Edinçliler 2007)
Geofoam “blok veya levha halinde rijit, hücreli yapıya sahip polimerik kö pük malzeme”; EPS geofoam ise “EPS’ten üretilen rijit, hücreli yapıya sahip polistiren geofoam” olarak tanımlanmaktadır.
EPS Geofoam’ın tasarımlanmış malzeme olması, standartlara göre üretilmiş olması, özel proje ihtiyaçlarını karşılamak için farklı tiplerinin olması, özelliklerinin değişken olmaması, ha-fif dolgu malzemesi olarak davranışı-nın tahmin edilebilir olması, gömülü şartlarda uzun vadede fiziksel özelliklerinin bozulmaması, proje ihtiyaçlarına göre istenilen boyutlarda kesilebilir olması, inşaat süresinin kısa olması, bu malzemeyi diğer hafif ağırlık malzemelere göre farklı kılmaktadır.
FONKSIYONLAR VE UYGULAMALAR
Geofoam malzemenin mühendislik yapılarında kullanılması için en önemli faktör, geofoam ürünün kullanım fonksiyonunun veya rolünün tanımlanmasıdır. Ancak bu durumda; EPS geofoam’ın özellikleri, gerçekleştirilecek uygulamada kullanılmak üzere özel olarak formüle edilebilir. Birçok projede, bir geofoam ürününden çok fonksiyonlu (tipik olarak, ısı izolasyonu artı bir ve ya birden fazla fonksiyon) kullanım oluşturulabilir.
Horvath (1992), EPS Geofoam’ın mühendislik uygulamalarında kullanılmasını fonksiyonlarına göre sınıflandırmıştır. EPS Geofoam’ın dört fonksiyonu; hafif ağırlık dolgu, sıkışabilir tabaka, ısı yalıtımı, küçük genlikli dal- ga sönümleme olarak verilmektedir. Horvath (1999) daha sonra; drenaj (akışkan geçirgenliği) ve yapısal / çeşitli kullanımlar olarak iki farklı fonksiyon daha ilave etmiştir.
Uygulamaları sınıflandırmak için diğer bir yöntemde, mühendislik özelliklerine göre sınıflandırmadır. Uygulamalarda EPS Geofoam malzemenin, yoğunluk, sıkışabilirlik, ısısal direnç, titreşim sönümleme ve EPS’in kendi kendini destekleyen yapısı gibi beş farklı özelliğe sahip olması, mühendislik uygulamalarında EPS Geofoam kullanılmasının önemini arttır- maktadır. Bu özellikler; oturma problemlerini, şev stabilitesi problemlerini ve yol do5lguları, köprü yaklaşım dolguları, toprak istinat yapıları, köprü kenar ayakları, gömülü borular, demiryolu yalıtımı vb. uygulamalarda taşıma gücü problemlerinin çözülmesini sağlayabilir. Bu problemler için geleneksel geoteknik çözümler (örn. derin temeller, palplanş duvarlar, istinat duvarları veya diğer çözümler), ekonomik olarak uygun olmayabilir.
SEÇILMIŞ UYGULAMA ÖRNEKLERI VE ARAŞTIRMALAR
EPS Geofoam, istinat ve rıhtım duvarlarında statik ve dinamik yanal toprak basıncını azaltmak; yol dolgularında oturma miktarını azaltmak, yamaç stabilitesini sağlamak; ve kazıklı temellerde sismik yüklere karşı izolasyon amacı ile kullanılabilir. EPS Geofoam kullanılan yapıların statik yükler altındaki performansının iyi olduğu ile ilgili birçok uygulama örnekleri bulunmaktadır. Sismik yükler altında EPS Geofoam performansının iyi olması ile ilgili örnek Japonya’dan verilebilir. 1993-1995 yılları arasında Japonya’nın değişik bölgeleri kuvvetli depremlere maruz kalmıştır. Hotta vd. (1996). Büyüklükleri 6.6 ile 8.1 arasında değişen beş adet deprem sonrasında, bölgede bazı hasarların olmasına rağmen, EPS dolguların oldukça stabil olduğunu belirtmiştir
Yunanistan, İtalya ve Türkiye gibi sismik tehlike altındaki ülkelerde, taşıma gücü düşük zemin şartlarında kullanılan sürekli temellerde kullanılan doğal zemin dolgu malzemesinin homojenlik ve sıkışabilirlik gibi özelliklerinden emin olunamaması, temeldeki çelik donatının hasar görebilmesi, donatılı kalın döşemeye ihtiyaç duyulması, inşaat süresinin uzun olması ve yüksek maliyet gibi bir takım dezavantajları olabilmektedir. Yunanistan’da inşa edilen sürekli temel inşaatında, özel mekanik özelliklerde EPS kullanılması ile döşeme kalınlığının azaltılacağı, inşaat süresinin hızlanacağı ve maliyetinin düşük olabileceği açıklanmıştır (Psarropoulos vd., 2008; 2010).
Sismik yanal itki kuvvetini azaltabilmek için sıkışabilir tabakanın kullanılması ilk olarak Horvath (1995) tarafından çalışılmıştır. Son yıllarda ise; Hazarika ve Okuzono (2004), Buthurst vd. (2007), Zamanive Buthurst (2007, 2008 ,2009), rijit istinat duvarlarında EPS sıkışabilir tabaka kullanılmasını laboratuvar modelleri ile incelemiştir. Araştırmacılar, duvar ve dolgu malzemesi arasında geofoam sismik yastıkların kullanılmasının dinamik yanal toprak basınçlarını önemli ölçüde azalttığını açıklamışlardır. Athanasopoulos (2010), EPS geofoam’ın duvarın arka yüzü ve dolgu malzemesi arasında kullanılmasının istinat yapılarında deprem etkilerini (basınçlar ve yer değiştirmeler) azalttığını belirtmiştir.
GENEL DEĞERLENDIRME
EPS Geofoam malzemenin mühendislik yapılarında kullanılabilmesi için öncelikle geofoam ürünün fonksiyonu veya rolünün tanımlanması gerekmektedir. Gerçekleştirilecek uygulamadaki ihtiyaçlara göre tanımlanan ve üretilen Geofoam’ın geoteknik mühendisliği uygulamalarında kullanılması durumunda; hızlı, güvenli ve uygun maliyetli projeler gerçekleştirilebilir.
