ZEMİN MEKANİĞİ VE TEMEL İNŞAATI İnce Daneli Zeminlerin Kıvamı ve Kıvam Limitleri. Yrd.Doç.Dr. SAADET A. BERİLGEN

Transkript

1 ZEMİN MEKANİĞİ VE TEMEL İNŞAATI İnce Daneli Zeminlerin Kıvamı ve Kıvam Limitleri Yrd.Doç.Dr. SAADET A. BERİLGEN

2 Ders İçeriği Kıvam (Atterberg) Limitleri Likit Limit, LL Plastik Limit, PL Platisite İndisi, PI Zemin Sınıflandırması Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırma Sistemi (USCS)

3 İnce daneli zeminlerin mühendislik davranışının büyük oranda içerdikleri su miktarına bağlı olarak değişiklik gösterdiği bilinmektedir. Killi zeminlerin kıvamı su miktarına bağlı olarak çok katı bir kıvamdan viskoz bir sıvı kıvamına kadar çok geniş bir aralıkta değişebilmektedir. Bu da zeminin mukavemet, yük altında şekil değiştirme ve sıkışma gibi mühendislik özeliklerini çok geniş bir aralıkta değiştirebilmektedir.

4 Atterberg Kıvam Limitleri Atterberg limitleri ince daneli zeminlerin kıvamlarının su muhtevasına bağlı değişimlerini tanımlamak üzere tanımlanmaktadır, İnce daneli zeminlerin kıvamlarının belirlenmesi, zeminin sınıflandırılması ve bir inşaat malzemesi olarak tanımlanması açısından önem taşımaktadır, Zemin içinde mevcut su miktarı zeminin kıvamını ve davranışını belirlemektedir, Zeminlerin kıvamı dört şekilde tanımlanmıştır; Katı,yarı-katı, plastik ve likit.

5 İnce Daneli Zeminlerin Kıvamı Drying

6 Atterberg (Kıvam)Limitleri Likit Limit (LL) Zemin malzemesinin akıcı (viskoz sıvı) kıvamdan plastik kıvama geçtiği sınır su muhtevası Plastik Limit (PL) Zemin malzemesinin plastik kıvamdan yarı plastik kıvama geçtiği sınır su muhtevası Rötre Limiti (SL) Zemin malzemesinin plastik kıvamdan katı kıvama geçtiği sınır su muhtevasıdır (Rötre limiti zeminin %100 suya doygun olduğu haldeki su muhtevası değerini vermektedir.

7 Neden plastisite? Su muhtevası Siltli ve Killi zeminlerin özelliklerini etkilemektedir. (Kum ve çakıllı zeminlerin aksine) Su muhtevası arttıkça mukavemet azalır, Su muhtevası arttıkça zeminlerde şişme artar, İnce daneli zeminlerin çok yüksek su muhtevalarında özelliklerini yitirerek bir sıvı gibi davranır, Su muhtevası azaldığında zemin hacmi azalır ve zemin plastik bir davranış gösterir, Su muhtevası daha da azaldığında zemin, hacim değişimi davranışı göstermediği yarı-katı kıvama gelir.

8 İnce Daneli Zeminlerin Sınıflandırılması Sınıflandırma sistemi İnce daneli zeminleri # 200 nolu elek altına geçen tüm malzeme olarak adlandırmaktadır. (<0.075mm) Silt ve killeri tanımlarken aralarındaki farkı sadece dane boyutları ile ilişkilendirmemek gerekir çünkü aralarındaki en büyük fark dane boyutları değil yapılarındaki fiziksel ve kimyasal farklılıklardır. Silt ve killeri ayırmanın en pratik ve ucuz yolu kıvam değerlerinin belirlenmesidir. Plastisite özelliği önemlidir çünkü, zeminin değişen su muhtevası değerlerindeki davranışını tanımlamaktadır

9 Likit Limit (LL-w L ) Zeminin akıcı kıvamdan plastik kıvama geçtiği sınır su muhtevası değeridir. 40 No lu elekten geçen 150 gr. Zemin kullanılmaktadır. Deneysel olarak farklı su muhtevalarında Cassagrande Likit Limit Aleti nde 2 mm genişliğinde açılan yarığın yaklaşık 1.25cm kapanması için gerekli vuruş sayısının belirlenmesi esasına dayanır LL değeri 25 vuruşa karşı gelen su muhtevası değerinin saptanmasıyla belirlenir. Bunun için en az üç deney gerekir ASTM D 4318

10 Source:

11 Likit Limitin Belirlenmesi (LL) Log Scale

12 Plastik Limit (PL) Zeminin Plastik kıvamdan yarı plastik kıvama geçtiği sınır su muhtevası değeridir Deneysel olarak düz bir satıh üzerinde yaklaşık 3 mm çapında oluşturulan makarna şeklindeki zeminin su muhtevası değeri olarak belirlenir Plastisite indeksi (PI) zeminin likit limit ve plastik limit su muhtevalarının farkıdır. PI = LL PL İnce daneli zeminlerin sınıflandırılması Likit Limit ve Plastisite indisi bulunduktan sonra plastisite kartı yardımıyla yapılır

13 Plastik Limit (devam )

14 Ip (Plastisite İndisi) % Cassagrande Plastisite Kartı CH CL-ML CL ML veya OL MH veya OH w L (Likit Limit) %

15 Rötre Limiti Zeminin katı gevrek kıvamdan yarı plastik kıvam geçtiği su muhtevası değeridir. Deneysel olarak likit limit kıvamında hazırlanan (40 No lu elek altı) zemin numunesi rötre kabına yerleştirilerek 6-8 saat oda sıcaklığında bekletildikten sonra tartılır etüve konur. Kurutulan numune tartılır ve civa dolu bir kaba batırılarak hacmi belirlenir.

16 Zemin Hacmi: V 1 Zemin Kütlesi: W 1 Zemin Hacmi: V 2 Zemin Kütlesi: W s SL w (%) w(%) w s i W W ( V V ) Ws Ws 1 s w

17 Kıvam Limitlerinin Mühendislikte Kullanımı Zeminin tabii su muhtevasının kıvam limitleri ile karşılaştırılması bize kayma mukavemeti hakkında fikir vermektedir. Plastisite İndisi Likitlik İndisi Relatif Konsistans I I I w w L c P L P w w w I p p w I L n p

18 Tipik Atterberg Limit Değerleri (Mitchell, 1993)

19 İnce Daneli Zeminlerin Kıvamı Zeminin Kıvamı I L I C Viskoz Sıvı I L >1 I C < 0 Plastik 0<I L <1 0<I C < 1 Katı I L <1 I C >1

20 Aktivite katsayısı I Kil Cinsi Aktivite Katsayısı A P Kil yüzdesi ( mm ) Yüksek Aktivite: Islandığında yüksek hacimsal değişimleri Kuruduğunda büyük büzülme değerleri Çok aktif (Kimyasal açıdan)

21 Tabii Killerin Kıvamı Tabii killerin arazi koşullarındaki kıvamı yumuşak, orta katı, çok katı ve sert gibi terimlerle ifade edilmektedir. Katılık derecesinin ölçüsü olarak ise genellikle serbest basınç mukavemeti kullanılmaktadır.

22 Killerin katılık derecesi ile serbest basınç mukavemeti (silindirik bir zemin numunesinin yalnızca eksenel doğrultuda yüklenmesi sonucu kırıldığı gerilme değeri) arasındaki ilişki gösterilmiştir. Serbest Basınç Mukavemeti q u (kn/m 2 ) Katılık Derecesi <25 Çok yumuşak Yumuşak Orta katı Katı Çok katı >400 Sert

23 Sensitivite İnce daneli zeminler tabii su muhtevası değiştirilmeden yoğruldukları zaman katılık derecesinde büyük değişiklikler meydana gelebildiği gözlenmektedir. Yoğrulma sonucu meydana gelen yumuşamanın başlıca nedenleri arasında, danelerin yüzeyindeki adsorbe su tabakasında yer alan moleküllerin sıralanmasının ve çökelme sırasında oluşan kilin iç yapısının (danelerin konumları ve dane temas yüzeylerindeki çimentolanmanın) bozulması sayılabilir. Zeminin tabii durumdaki serbest basınç mukavemetinin yoğrulmuş durumdaki serbest basınç mukavemetine oranı sensitivite (yoğrulmaya karşı duyarlılık) olarak tanımlanmaktadır. 2<St<4 Normal Killer 4<St<8 Duyarlı killer St>8 Aşırı duyarlı killer S t q u q u tabii yoğrulmuş