ZEMİNLERDE GERİLME ARTIMININ K 0 KOŞULLARINA BAĞLI OLARAK İNCELENMESİ. Cafer KAYADELEN, M. Arslan TEKİNSOY, Mustafa LAMAN, M.

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "ZEMİNLERDE GERİLME ARTIMININ K 0 KOŞULLARINA BAĞLI OLARAK İNCELENMESİ. Cafer KAYADELEN, M. Arslan TEKİNSOY, Mustafa LAMAN, M."

Meryem Ersöz
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 ZEMİNLERDE GERİLME ARTIMININ K 0 KOŞULLARINA BAĞLI OLARAK İNCELENMESİ Cafer KAYADELEN, M. Arslan TEKİNSOY, Mustafa LAMAN, M. Salih KESKİN Çukurova Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Balcalı Adana Tel: ckdelen@mail.cu.edu.tr 1. GİRİŞ Düşey yüklemelerden dolayı emin içinde meydana gelen ilave gerilmelerin derinlikle dağılımının bulunması, temel mühendisliği için önemli bir problemdir. Çünkü temellerin projelendirilmesi ve diaynı için gerekli olan oturmalar bu sayede hesaplanabilmektedir. Boussinesq, yarı sonsu emin üerine etkiyen tekil yükten dolayı, emin içinde meydana gelen ilave gerilme dağılımını, emini homojen, iotrop ve elastik bir maleme kabul ederek çöüm yapmıştır. Bu çöüm için düşey ve kayma gerilmesi ifadeleri aşağıda verildiği gibidir (Crouch, 1983). 3 P σ = (1.a) π ( x ) P x τ x = (1.b) π ( x ) Geoteknik mühendisliği için önemli olan bu gerilme ifadelerinde, görüldüğü gibi malemenin öelliğini yansıtan hiç bir sabit bulunmamakta, gerilme dağılımı yalnıca geometrik faktörlere bağlı kalmaktadır. Bu nedenle bu ifadelerin kullanımı beton, emin veya başka bir cins maleme için hep aynı sonucu vermektedir. Bu etkinin sonucu olarak 1

2 Boussinesq çöümleri ince daneli eminler için kullanılmadığı gibi granüler eminlerde % 30 a varan hatalar verebilmektedir (Sağlamer 1973). Öte yandan ince daneli eminlerde oturmalar, konsolidasyon deneyleri ile tahmin edilmeye çalışılmaktadır. Daneli eminlerde su geçirgenliğin çok büyük olması nedeniyle, konsolidasyonun kısa sürede sona erdiği bilinmekte ve gerilme artımı ile oturmaların elastik olduğu varsayılmaktadır. Yukarıda verilen gerilme ifadeleri malemenin lineer elastik olduğu kabulu ile ve dülem şekil değiştirme problemi olarak çöülerek elde edilmiştir. Bu durumda malemenin bünye deklemleri Hook yasaları olarak alınmaktadır. Malemenin makroskopik yapısını, mekanik ve fiiksel öelliklerini ve yük altındaki davranışlarını açıklaması gereken bu bünye denklemleri, eminlerin karmaşık yapısından dolayı eminlere için uygun olmamaktadır. Tekinsoy (199) kesme kutusu verilerini kullanarak eminler için kullanılabilecek bünye denklemleri önermiştir. Bu bünye denklemleri aşağıda görüldüğü gibi emin mekaniğinin önemli bir parametresi olan ve elastik dengeyi ifade eden, sükunetteki yanal emin basınç katsayısı, K 0 ve hacimsel sıkışma katsayısına bağlıdır. ε =m v σ ε x =ε y =16K 0 m v σ x γ x =8K 0 m v τ x (.a) (.b) (.c) Daha sonra bulunan bu bünye deklemlerini, elastisiteden bilinen uygunluk denklemlerinde yerine koyarak tekil kuvvet için çöümler yapmış ve gerilme ifadelerini elde etmiştir. Yine aynı ifadeleri üniform yüklü sonsu şerit yük durumu için genişleterek düşey gerilme artımını aşağıdaki gibi vermiştir. σ q = π 4 ( b x) ( b x) ArcTan 4 ( b x) ( b x) ( x b) K ( x b) ArcTan Yukarıdaki ifadeden görüldügü gibi düşey gerilme artımı, sükunetteki yanal emin basınç katsayısı, K 0 a bağlıdır. Formülde görülen b üniform yük genişliğinin yarısını 0 (3)

3 göstermektedir. Böylece verilen gerilme ifadesi sadece geometrik öelliklere baglı kalmamakta, eminle ilgili mekanik bir öelliğe bağlı olarak verilmiş bulunmaktadır. Bu çalışmada, laboratuvarda model deney düeneği oluşturularak kumlu eminler üerinde gerilme ölçümleri yapılmıştır. Elde edilen deney sonuçları Denklem 3. ve Boussinesq ifadelerinden bulunan gerilme değerleri ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca Denklem 3 ye göre, düşey gerilme artımının K 0 değerine bağlı olması bu parametrenin hassas bir şekilde tayinini önemli hale getirmektedir. Bu nedenle deneylerde kullanılan numunelerin K 0 katsayısını doğrudan ölçmek amacı ile ince cidarlı ödometre ile deneyler yapılmıştır. Ölçülen K 0 değerleri Denklem 3 de yerine konularak gerilme artımları bulunmuştur.. ÇALIŞMA YÖNTEMİ Düşey yüklemelerden dolayı emin içinde meydana gelen ilave düşey gerilmeleri, doğrudan ölçmek için 70x70x70 cm boyutlarında metal profillerden yapılmış bir kasa kullanılmıştır. Zemin numunesi olarak üniform kum seçilmiş ve belli sıkılıklarda tabakalar halinde kasa içerisine yerleştirilmiştir. Deneylerde, metal malemeden ve 7.5 cm genişliğinde üniform şerit yük oluşturacak şekilde model temel kullanılarak düşey yüklemeler sağlanmıştır. İlave gerilmeler, belli derinliklerde kasa içerisine yerleştirilen basınç transduceri vasıtası ile ölçülmüş ve bir data okuma ünitesi yardımı ile kaydedilmiştir. Ayrıca deneylerde kullanılan kum numunenin K 0 katsayısını belirlemek için deneyler yapılmıştır. Bu parametrenin tahmini için literatürde bir çok istatiksel ve amprik ifadeler mevcuttur. Ancak sonuçların daha hassas bir şekilde elde edilmesi için deneysel yöntem tercih edilmiştir. K 0 katsayısının doğrudan ölçülmesi için, öel geometriye sahip bir ödometre ringi imal edilmiştir. Bu ringin et kalınlığı, gövdesine yapıştırılan strain gauge lerin düşey yüklemeden dolayı meydana gelen yanal gerilmeleri algılayabilecek şekilde seçilmiştir. Ring gövdesinde strain gauge ler ile oluşturulan elektrik devresi bir strain indikatöre baglanarak okumalar alınmıştır. İndikatörden okunan değerlerin basınç karşılığını tespit etmek için ring önceden kalibre edilmiş ve elde edilen kalibrasyon katsayısı kullanılmıştır. Deneyler sonunda elde edilen sonuçlar, literatürde verilmiş olan teorik ifadelerden hesaplanan değerler ile karşılaştırılmıştır. 3

4 3. BULGULAR Yapılan analiler ve deneysel çalışmalar sonunda, emin mekaniği ve temel mühendisliği için önemli bir olgu olan gerilme artımı problemi için literatürdeki mevcut çöümlerin eminler için her aman yeterli sonuçlar vermediği görülmüştür. Çünkü bu çöümlerde, kullanılan malemenin fiiksel öellikleri gö önüne alınamamaktadır. Bu nedenle elde edilen sonuçlar gerçek değerler ile farkılık gösterebilmektedir. Laboratuvarda model deneyler yapılarak uygulanan düşey yüklemelerden dolayı değişik derinliklerde oluşan ilave gerilmeler ölçülmüştür. Ayrıca Denklem 3. ve Boussinesq ifadesi kullanılarak ilave gerilmeler hesap edilmiştir. Ölçülen ve hesaplanan değerler karşılaştırıldığında, Denklem 3 den elde edilen değerlerin deneysel değerler ile uyum içinde olduğu gölenmiştir. Ayrıca deneysel olarak doğrudan ölçülen K 0 değerleri, literatürde verilen baı ifadeler ile karşılaştırılmış ve sonuçlar tablo halinde sunulmuştur. Jaky (1944) tarafından verilen K 0 eşitliği kullanılabilir sonuçlar vermektedir. Bu ifade ile bulunan K 0 değerlerinin Denklem 3 de kullanılması ile hesap edilen ilave gerilmelerin de deney sonuçları ile uyum içerisinde olduğu tespit edilmiştir. 4. KAYNAKLAR BEDİŞKAN, E., (1973). Effects over consolidation ratio on coefficient of lateral earth pressure at rest. M.Sc. Thesis in Civil Engineering, M.E.T.U., Ankara, TURKEY. CROUCH, S. L ve STARFIELD, A. M Boundry methods in soil mechanics. George Allen and Unwing Publishers Ltd. pp DAS, B. M Advanced soil mechanics. Semisphere Publishing Corporation, Washington, pp HANNA, A.M., SOLIMAN-SAAD, N., 001. Effect of compaction duration on the ınduced stress levels in a laboratory prepared sand bed. Geotechnical Testing Journal, Vol 4, No (4), pp JAKY J. (1944). The coefficient of earth pressure at rest. Journal of Society of Hungarian Architects and Engineers, Budapest, Hungary, pp KIRBY, J.M., Soil stress measurement. part : transducer beneath a circular loaded Area. Journal of Agrc. Engng. Res., Vol 73, pp

5 SAĞLAMER, A., (197). An expression of the coefficient of lateral earth pressure at rest for cohesionless soil with respect to the soil parameters. Ph.D.Thesis, Civil Engineering Faculty, I.T.U., Istanbul, TURKEY. TEKİNSOY, M. A., LAMAN, M., 000. Elastik emin problemleri. Süleyman Demirel Üniversitesi Basımevi, Isparta, 316s. TEKİNSOY, M. A., 199. Zeminlerde yeni bünye denklemleri ve emin öelligine bağlı gerilme artımı problemi. Zemin Mekaniği ve Temel Mühendisliği Dördüncü Ulusal Kongresi. İstanbul Teknik Üniversitesi. pp TIMOSHENKO, S., GOODIER, J.N., (1951). Theory of elasticity. McGraw-Hill Book Comp., New York, nd Ed. 5

Benzer belgeler

KUMLU ZEMİNLERE OTURAN KARE TEMELLER ALTINDA DÜŞEY GERİLME ANALİZİ

KUMLU ZEMİNLERE OTURAN KARE TEMELLER ALTINDA DÜŞEY GERİLME ANALİZİ Mustafa LAMAN(*), M. Salih KESKİN(**) ÖZET Bu çalışmada, kumlu zeminler üzerine oturan kare temellerden dolayı zemin içinde oluşan ilave