INSA354 ZEMİN MEKANİĞİ

Transkript

1 INSA354 ZEMİN MEKANİĞİ Dr. Ece ÇELİK

2 1. Kompaksiyon 2

3 Kompaksiyon (sıkıştırma) Kompaksiyon mekanik olarak zeminin yoğunluğunu artırma yöntemi olarak tanımlanmaktadır. Yapı işlerinde kompaksiyon, inşaat sürecinin önemli bir parçasıdır. Yanlış yapıldığı takdirde, zemine meydana gelecek çökmelerden dolayı ortaya çıkan yapı bozukluklarına ve gereksiz bakımı veya onarım maliyetlerine neden olabilir. 3

4 4

5 Kötü Kompaksiyon Sonuçları Bodrum ve havuz çatlakları ve sızıntı Döşeme çatlakları Boru sızıntısından olan kırılmalar Temel erozyonu Yapı ayaklarında oluşan erozyon Hendeklerde çökme 5

6 Kompaksiyon Kompaksiyon, toprak zeminin mekanik ve fiziksel özelliklerinin iyleştiriilmesi için mekanik araçlar kullanarak zemin bünyesindeki su ve tane hacmi sabit iken, havanın dışarı atılmasıdır. Dış kuvvet sıkıştırılmış 6

7 Dış kuvvetlerin etkisi ile olur, zamana bağlı değildir. Kuru zemine su verildiğinde tanelerin etrafını ilk önce absorbe su tabakası kaplar. Su miktarı artırılırsa su filmi kalınlaşır, taneler arasındaki sürtünme enerjisi azalır ve taneler bir biri üzerinde kolayca hareket ederler. 7

8 Yoğunluk-Su Muhtevası Uygun sıkışmanın sağlanabilmesi için zemindeki su muhtevasının hayati önemi vardır. Su muhtevasının kompaksiyona etkisi: Zeminin içinde yeterli su miktarı bulunmadığı zaman daneler arası sürtünme azalmakta ve birbirlerine yanaşmaları zorlaşmaktadır. Su miktarı artıkça danelerin hareketi kolaylaşmakta, buna karşılık birbirine yaklaşması zorlaşmakta. 8

9 Zeminlerin tamamen suya doygun olması, yani bütün boşlukların suyla dolu olması durumunda ise kompaksiyon mümkün değildir. Çünkü bu durumda uygulanan yükler altında boşluk suyunda basınç artışları meydana gelecek ve hidrostatik basınç danelerin birbirine yaklaşmasına karşı koyacaktır. 9

10 10

11 11

12 Genel Prensipleri Zeminde kompaksiyon derecesi: kuru yoğunluk ve optimum su muhtevası ile ifade edilir. Kompaksiyon zemin boşluklarındaki havanın azaltılması işlemidir Konsolidasyon is boşluklardaki suyun azaltılması demektir. 12

13 Yoğunluk-su muhtevası ilişkisi Karayolu, baraj, istinat duvarları, hava alanları, otoyollar gibi pek çok mühendislik uygulamasında zayıf zeminlerin sıkıştırılarak birim ağırlıklarının yükseltilmei gerekmektedir. Zeminin üzerindeki etkisi: Boşluk oranını azaltarak zeminin geçirimliliğini azaltmak, Zeminin taşıma gücünü artırmak, Oturma ve deformasyon olabilirliğini azaltmak, 13

14 Kompaksiyon Deneyi Yaygın olarak kullanılan iki tür proktor deneyi vardır: Standart Proktor ve Modifiye Proktor deneyi 14

15 Standart proktor deneyi: 3 katman 25 düşüm (her katman için) 2.5 kg tokmak Modifiye proktor deneyi: 5 katman 25 düşüm (her katman için) 4.5 kg tokmak 15

16 Kompaksiyon eğrisi 16

17 17

18 Kuru yoğunluk ve su mukavemeti Bu deneyin amacı,sahada en iyi sıkışmanın sağlanabileceği (en yoğun durum) karışımda kullanılan su içeriğinin belirlenmesidir. Farklı su içeriklerinde deney tekrarlanarak, Su içeriği-kuru birim hacim ağırlığı eğrisi çizilir ve optimum su içeriği (muhtevası) maksimum kuru birim hacim ağırlığı (yoğunluk) belirlenir. 18

19 Zemin cinslerine göre optimum su muhtevası granüler zeminlerde %7-8 gibi değerlerle başlar ve kohezyonlu zeminlerde %25-30 değerlerine kadar ulaşır. 19

20 Sıkıştırma enerjisi arttıkça optimum su muhtevası azalmakta, kuru birim hacim ağırlık artmaktadır. Optimum su muhtevasına karşılık gelen birim hacim ağırlık değerine MAKSİMUM KURU BİRİM HACİM AĞIRLIK adı verilir ρ k max yada ρ d max. Belirli bir zemin için belirli bir sıkıştırma enerjisi ile en yüksek sıkışmayı sağlayan belli bir su muhtevası vardır. Buna OPTİMUM SU MUHTEVASI denir (wopt). 20

21 21

22 22

23 STANDART PROKTOR DENEY YÖNTEMİ Yaklaşık 1000 ml iç hacmindeki stardart bir kalıp içine toprak, üç tabaka halinde standart bir ağırlığın 300 mm den 25 defa düşürülmesi ile sıkıştırılarak yerleştirilir. Standart kalıp tartılarak birim hacim ağırlık belirlenir. Su içeriği de bilindiğinden, KURU BİRİM HACİM AĞIRLIĞI hesaplanır. Farklı su içeriklerinde deney tekrarlanarak, SU İÇERİĞİ-KURU BİRİM HACİM AĞIRLIK eğrisinden OPTİMUM SU İÇERİĞİ MAKSİMUM KURU BİRİM HACİM AĞIRLIĞI belirlenir. 23

24 24

25 25

26 26

27 27

28 28

29 Arazide Kompaksiyon 29

30 30

31 31

32 32

33 33

34 34

35 35