GEOTEKNİK VE SAYISAL MODELLEME

Transkript

1 2018 MESLEK İÇİ EĞİTİM KURSU GEOTEKNİK VE SAYISAL MODELLEME Prof. Dr. K. Önder ÇETİN Ortadoğu Teknik Üniversitesi 8 Aralık 2018, İzmir

2 Sunuş Sırası Zemin davranışı Drenajlı Drenajsız Gevşek Sıkı Arazi Deneyleri Mühendislik Analizlerinde Kullanılan Parametrelerin Seçimi Mukavemet Rijitlik Geçirimlilik

3 Genel Bakış Zemin Laboratuvar Deneyleri Zemin özellikleri Tasarım ve Analiz Arazi Deneyleri İnşaat alanı ground

4 STATİK ZEMİN DAVRANIŞI Drenajlı Durum Drenajsız Durum Sıkı Kum Sıkı Kum Hacimsel Birim Deformasyon Gevşek Kum Birim Deformasyon Birim Deformasyon Artık Boşluk Suyu Basıncı Gevşek Kum Birim Deformasyon Birim Deformasyon

5

6 Değişik Gerilme Durumlarının Mohr Daireleri ile Modellenmesi I.Basit Gerilme, II. Sade Kesme, III. Basit Sıkıştırma, IV. Ve V. Çift Yönlü Sıkıştırma

7 Sunuş Sırası Zemin davranışı Drenajlı Drenajsız Gevşek Sıkı Arazi Deneyleri Mühendislik Analizlerinde Kullanılan Parametrelerin Seçimi Mukavemet Rijitlik Geçirimlilik

8 Arazi Deneyleri Zemin Parametreleri Seçimi

9 Zemin Parametreleri Seçimi Arazi Deneyleri-SPT Standart Penetrasyon Deneyi

10 SPT Kamyonu

11 Zemin Parametreleri Seçimi Arazi Deneyleri-SPT Standart Penetrasyon Deney Logu

12 Zemin Parametreleri Seçimi Arazi Deneyleri-CPT Konik Penetrasyon Deneyi Konik Uç Türleri Yanal sürtünme, f s Boşluk suyu basıncı, u Konik Uç Direnci, q t

13 Zemin Parametreleri Seçimi Arazi Deneyleri-CPT Konik Penetrasyon Deneyi Logları

14 Arazi Deneyleri-Presiyometre Presiyometre Deneyi Zemin Parametreleri Seçimi

15 Arazi Deneyleri-Kanatlı Kesme Kanatlı Kesme Deneyi Zemin Parametreleri Seçimi

16 Osiloskop Kuyulararası Test ASTM D 4428 Pompa t Kayma Dalga Hızı: V s = x/t Şahmerdan Test Derinliği paker Not: Kuyunun dikliği eğimölçerle kontrol edilir. Eğim Ölçer x PVCmuhafaza PVCmuhafaza Geofon Eğim Ölçer

17 Osiloskop Pompa Tekkuyulu test Düşey yük uygulanmış yatay kalas t z 1 z 2 Şahmerdan x paker Test Derinliği Geofonlar Kayma Dalga Hızı: V s = R/t R 1 2 = z x 2 R 2 2 = z x 2 x Muhafazalı delgi

18 Sunuş Sırası Zemin davranışı Drenajlı Drenajsız Gevşek Sıkı Arazi Deneyleri Mühendislik Analizlerinde Kullanılan Parametrelerin Seçimi Mukavemet Rijitlik Geçirimlilik

19 Sayısal Modellemede Kullanılan Parametrelerin Seçimi Zemin Sınıflandırması Birim Ağırlık Kayma Mukavemeti Rijitlik Kaya / Ayrışmış Kayalar

20 Sayısal Modellemede Kullanılan Parametrelerin Seçimi Zemin Sınıflandırması Birim Ağırlık Kayma Mukavemeti Rijitlik Kaya / Ayrışmış Kayalar

21 ZEMİN SINIFLANDIRMASI A Hattı: Killi zeminleri siltli zeminlerden, organik zeminleri inorganik zeminlerden ayırır. U Hattı: Üst sınır olarak tariflenmiştir, şayet Atterberg limit deney verisi bu hattın üstünde (solunda) kalıyorsa verinin kontrol edilmesi gerekir.

22 ZEMİN SINIFLANDIRMASI

23 Sayısal Modellemede Kullanılan Parametrelerin Seçimi Zemin Sınıflandırması Birim Ağırlık Kayma Mukavemeti Rijitlik Kaya / Ayrışmış Kayalar

24 Birim Ağırlık, Zemin Parametreleri Seçimi

25 Birim Ağırlık, Zemin Parametreleri Seçimi Robertson vd (1986)

26 Sayısal Modellemede Kullanılan Parametrelerin Seçimi Zemin Sınıflandırması Birim Ağırlık Kayma Mukavemeti Rijitlik Kaya / Ayrışmış Kayalar

27 Zemin Parametreleri Seçimi Kayma Mukavemeti Kohezyonlu (Killi) Zeminler Drenajsız Kayma Dayanımı, c u SPT ilişkisi Stroud (1974) Terzaghi ve Peck (1967), Sowers(1979)

28 Zemin Parametreleri Seçimi Kayma Mukavemeti Kohezyonlu (Killi) Zeminler Drenajsız Kayma Dayanımı, c u SPT ilişkisi

29 Zemin Parametreleri Seçimi Kayma Mukavemeti Kohezyonlu (Killi) Zeminler Drenajsız Kayma Dayanımı, c u CPT ilişkisi c u = (q c -P 0 )/N k q c : CPT uç direnci (kn/m 2 ) P 0 : Toplam düşey gerilme (kn/m 2 ) N k : Koni faktörü Tipik bir değer olarak N k =17 alınması önerilmektedir (Lunne vd. 1997)

30 Zemin Parametreleri Seçimi Kayma Mukavemeti Kohezyonlu (Killi) Zeminler Drenajsız Kayma Dayanımı, c u PMT ilişkisi Gibson ve Anderson (1961) p = 5.5 (Baguelin vd, 1978) (9) (Livneh ve Uzan, 1970) 5.5 eğer P LN < 300 kpa (Amar vd., 1991) 10.0 eğer P LN > 300 kpa Amar ve Jezequel (1972) Baguelin (1978) Briaud (1992)

31 Zemin Parametreleri Seçimi Kayma Mukavemeti Kohezyonlu (Killi) Zeminler Drenajsız Kayma Dayanımı, c u PMT ilişkisi Gibson ve Anderson (1961) p = 5.5 (Baguelin vd, 1978) (9) (Livneh ve Uzan, 1970) 5.5 eğer P LN < 300 kpa (Amar vd., 1991) 10.0 eğer P LN > 300 kpa Amar ve Jezequel (1972) Baguelin (1978) Briaud (1992)

32 Zemin Parametreleri Seçimi Kayma Mukavemeti Kohezyonlu (Killi) Zeminler Drenajlı Kayma Dayanımı (Uzun Dönem), c Sorensen ve Okkels (2011) c ~ c u / d (kpa) d,a =205 kpa =5.5% d,peak =277 kpa q (kpa) =32.8 o =40.1 o a (%) p' (kpa)

33 Zemin Parametreleri Seçimi Kayma Mukavemeti Kohezyonlu (Killi) Zeminler Efektif Kayma Direnci açısı, ' PI % Gibson (1953)

34 Zemin Parametreleri Seçimi Kayma Mukavemeti Kohezyonlu (Killi) Zeminler Efektif Kayma Direnci açısı, Terzaghi (1966)

35 Zemin Parametreleri Seçimi Kayma Mukavemeti Kohezyonsuz (Kumlu) Zeminler Efektif Kayma Direnci açısı, - SPT ilişkisi Peck vd. (1974) Coduto(1994)

36 Zemin Parametreleri Seçimi Kayma Mukavemeti Kohezyonsuz (Kumlu) Zeminler Efektif Kayma Direnci açısı, - SPT ilişkisi : Kayma direnci açısı, derece N : SPT direnci (darbe/30 cm) σ v : SPT yapılan derinlikteki efektif düşey gerilme (kpa)

37 Zemin Parametreleri Seçimi Kayma Mukavemeti Kohezyonsuz (Kumlu) Zeminler Efektif Kayma Direnci açısı, - CPT ilişkisi Durgunoğlu ve Mitchell (1974) Kulhawy ve Mayne (1990) Robertson ve Campanella (1983)

38 Zemin Parametreleri Seçimi Kayma Mukavemeti Efektif Kayma Direnci açısı, - PMT ilişkisi Muller (1970) Amar vd. (1991)

39 Zemin Parametreleri Seçimi Kayma Mukavemeti Efektif Kayma Direnci açısı, Kaya Dolguları Normal Gerilme(kPa) ' (TX) ' (DS) (Seed vd (1985))

40 Zemin Parametreleri Seçimi Geçirimsizlik Casagrande ve Fadum (1940)

41 Zemin Parametreleri Seçimi Geçirimsizlik k :Geçirimlilik katsayısı D s :Efektif dane çapı γ: Geçen sıvının birim ağırlığı μ: Geçen sıvının akışkanlığı e: Boşluk oranı c: Şekil faktörü Taylor (1948) Carter ve Bentley (1991)

42 Sayısal Modellemede Kullanılan Parametrelerin Seçimi Zemin Sınıflandırması Birim Ağırlık Kayma Mukavemeti Rijitlik Kaya / Ayrışmış Kayalar

43 Zemin Parametreleri Seçimi Rijitlik Modülleri Elastik Çözümler Kayma modülü Elastik modül Hacim modülü Poisson oranı

44 Zemin Parametreleri Seçimi Rijitlik Modülleri Deformasyon Modülü, E SPT ilişkişi Bowles (1996); Kum (normal konsolide) E s = 500 (N + 15) kn/m 2 Killi kum E s = 320 (N + 15) kn/m 2 Silt, kumlu silt E s = 300 (N + 6) kn/m 2 Çakıllı kum E s =1200 (N + 6) kn/m 2 N : SPT direnci Kulhawy and Mayne (1990); Siltli, killi kumlar E s = 500 N 60 kn/m 2 Temiz kumlar E s = 1000 N 60 kn/m 2 Aşırı konsolide temiz kumlar E s = 1500 N 60 kn/m 2 N 60 : Enerji düzeltmesi yapılmış SPT direnci

45 Zemin Parametreleri Seçimi Rijitlik Modülleri Deformasyon Modülü, E SPT ilişkişi Stroud (1989) Menzenbach (1967)

46 Zemin Parametreleri Seçimi Rijitlik Modülleri Deformasyon Modülü, E SPT ilişkişi Stroud (1989) Menzenbach (1967)

47 Zemin Parametreleri Seçimi Rijitlik Modülleri AASHTO (2005) Burada belirlenen E değeri, yükleme durumu için geçerlidir. Kazı iksa problemlerinde kullanılan yük boşaltma- geri yükleme modülü (Eur), bu değerin 2 6 kat fazlası olarak (genellikle 3 kat) fazlası seçilebilir.

48 Zemin Parametreleri Seçimi Rijitlik Modülleri Deformasyon Modülü, E CPT ilişkişi Robertson ve Campanella (1981)

49 Zemin Parametreleri Seçimi Rijitlik Modülleri Deformasyon Modülü, E CPT ilişkişi

50 Zemin Parametreleri Seçimi Rijitlik Modülleri Deformasyon Modülü, E CPT ilişkişi Robertson (2012) Granüler / Kohezyonsuz Çimentolaşmayan Kumlar

51 Zemin Parametreleri Seçimi Rijitlik Modülleri Menard Modülü, E m Limit Basınç (PL) ilişkişi

52 Zemin Parametreleri Seçimi Rijitlik Modülleri Kayma Modülü, G Seed ve diğ, (1986) D R % K 2 (Kumlar) G max, m (psf) (2000 psf = 100 kpa) K 2 (Kaya Dolgu) aralığında

53 Zemin Parametreleri Seçimi Rijitlik Modülleri 1.2 G/Gmax Strain (%) 1.2 Vucetic&Dobry(199 1) PI=15 Vucetic&Dobry(199 1) PI=30 Rock (Schnabel 1973) Seed et.al. (1984) 100<σ'm<300 G/Gmax Strain (%) 1 10 s'm>3 Seed et.al. (1984) 100<σ'm<300 1>s'm Gravel (Average)

54 Zemin Parametreleri Seçimi K 0 (Sükünetteki Toprak Basıncı Katsayısı) h v K 0 = h v NC killer ve kumlar K 0 = (1 sinφ) Zemin Tipi K 0 Sıkı Kum 0.35 Gevşek Kum 0.6 Normal Konsolide Kil Kil (OCR=3.5) 1 Kil (OCR=20) 2.8 OC killer K 0 = (1 - sinφ) OCR sinφ Φ :İçsel sürtünme açısı OCR :Aşırı konsolidasyon oranı Elastisite teorisi K 0 1 Poisson oranı

55 Sayısal Modellemede Kullanılan Parametrelerin Seçimi Zemin Sınıflandırması Birim Ağırlık Kayma Mukavemeti Rijitlik Kaya / Ayrışmış Kayalar

56 Kaya / Ayrışmış Kayalar Zemin Parametreleri Seçimi Bazı Sık Kullanılan Yenilme Kriterleri Hoek Brown Barton - Bandis Girdi Parametreleri Tek Eksenli Basınç Mukavemeti (UCS) Jeolojik Dayanım İndisi (GSI) Kayaç Türüne Bağlı Malzeme Sabiti (mi) Birim Hacim Ağırlık () Örselenme Faktörü (D) İlgilendiğimiz Düşey Efektif Gerilme ( )

57 Kaya / Ayrışmış Kayalar Zemin Parametreleri Seçimi Hoek Brown Yenilme Kriteri (2002) Teori

58 Kaya / Ayrışmış Kayalar Zemin Parametreleri Seçimi GSI mi

59 Kaya / Ayrışmış Kayalar Zemin Parametreleri Seçimi

60 Kaya / Ayrışmış Kayalar Zemin Parametreleri Seçimi

61 TEŞEKKÜRLER