TEKRARLI DİREKT BASİT KESME DENEYLERİNDE CİHAZDAN KAYNAKLANAN SÜRTÜNMENİN BELİRLENMESİ İÇİN BİR YÖNTEM

Benzer belgeler
KUMLARDA DİNAMİK KAYMA MODÜLÜNÜN BELİRLENMESİ

POLİPROPİLEN FİBERLERLE GÜÇLENDİRİLMİŞ KUM ZEMİNLERİN DİNAMİK ETKİ ALTINDA BOŞLUK SUYU BASINCI DAVRANIŞI

Zemin Dinamiği Deneylerinde Bilgisayar Kontrollü Sistemlerin Kullanilmasi

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

Yatak Katsayısı Yaklaşımı

Şev Stabilitesi I. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

Laboratuar Kayma Mukavemeti Deneyleri

İNCE DANELİ ZEMİNLERDE ÇEVRİMSEL ŞEKİL DEĞİŞTİRME

Kil Zeminin Dinamik Davranışının Rezonant Kolon Deneyi İle İncelenmesi. Investigation of Dynamic Behavior of Clay with Resonant Column Test

Zeminlerin Sıkışması ve Konsolidasyon

7. TOPRAĞIN DAYANIMI

Kaolin kilinin dinamik mukavemet özellikleri

SIVILAŞMA POTANSİYELİNİN BELİRLENMESİNDE BASİTLEŞTİRİLMİŞ YAKLAŞIMLA YAPI ETKİSİ ANALİZİ

Malzemenin Mekanik Özellikleri

Ek-3-2: Örnek Tez 1. GİRİŞ

GEOTEKNİK VE SAYISAL MODELLEME

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

Geotekstil Donatılı Kum Zeminlerin Mekanik Davranışlarının İrdelenmesi *

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

MECHANICS OF MATERIALS

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

İNM Ders 4.1 Dinamik Etkiler Altında Zemin Davranışı

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

ARTAN TEKRARLI YÜKLER ALTINDA İNCE DANELİ ZEMİNLERDE FİBER KULLANIMININ DİNAMİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

REZONANS KOLON DENEYİ İLE KİL ZEMİNİN DİNAMİK PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ DETERMINATION OF DYNAMIC PARAMETERS OF CLAY WITH RESONANT COLUMN TEST

Mukavemet 1. Fatih ALİBEYOĞLU. -Çalışma Soruları-

Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

YAPI ZEMİN ETKİLEŞİMİ. Yrd. Doç. Dr Mehmet Alpaslan KÖROĞLU

δ / = P L A E = [+35 kn](0.75 m)(10 ) = mm Sonuç pozitif olduğundan çubuk uzayacak ve A noktası yukarı doğru yer değiştirecektir.

2004 Üniversitesi Y. Lisans İnşaat Mühendisliği İzmir Yüksek 2008 Teknoloji Enstitüsü Doktora İnşaat Mühendisliği Ege Üniversitesi 2015

Malzemelerin Mekanik Özellikleri

ZEMİNLERİN GERİLME-ŞEKİL DEĞİŞTİRME DAVRANIŞI VE KAYMA MUKAVEMETİ

METALURJİ VE MALZEME MÜH. LAB VE UYG. DERSİ FÖYÜ

16.6 DEPREM ETKİSİ ALTINDAKİ ZEMİNLERDE SIVILAŞMA RİSKİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

5. KONSOLİDAS YON DENEYİ:

DEPREM HESABI. Doç. Dr. Mustafa ZORBOZAN

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

10. KONSOLİDASYON. Konsolidasyon. σ gerilmedeki artış zeminin boşluk oranında e azalma ve deformasyon yaratır (gözeneklerden su dışarı çıkar).

Tablo 1 Deney esnasında kullanacağımız numunelere ait elastisite modülleri tablosu

Elastisite modülü çerçevesi ve deneyi: σmaks

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Özel Laboratuvar Dersi Strain Gauge Deneyi Çalışma Notu

Kirişlerde Kesme (Transverse Shear)

MUKAVEMET DERSİ. (Temel Kavramlar) Prof. Dr. Berna KENDİRLİ

EK-2 BERGAMA OVACIK ALTIN İŞLETMESİ TÜBİTAK RAPORU ELEŞTİRİSİ NE İLİŞKİN GÖRÜŞLER

DAYANIM İLE İLİŞKİLİ MALZEME ÖZELİKLERİ

İnce Daneli Zeminlerin Dinamik Özellikleri

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS)

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 1 sh Ocak 2004

Tekrarlı yüklemeler etkisi altında zeminlerin konsolidasyonu

BARTIN ÜNĠVERSĠTESĠ MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ METALURJĠ VE MALZEME MÜHENDĠSLĠĞĠ

Deneyin Amacı Çekme deneyinin incelenmesi ve metalik bir malzemeye ait çekme deneyinin yapılması.

ÇELİK PLAKALI ELASTOMERİK KÖPRÜ YASTIKLARININ DÜŞÜK SICAKLIK KAYMA DENEYLERİ

PERDELERDEKİ BOŞLUKLARIN YATAY ÖTELENMEYE ETKİSİ. Ayşe Elif ÖZSOY 1, Kaya ÖZGEN 2 elifozsoy@hotmail.com

İLERİ ZEMİN MEKANİĞİ. Ders 1. Genel Giriş. Doç. Dr. Havvanur KILIÇ İnşaat Mühendisliği Bölümü Geoteknik Anabilim Dalı

KARADENİZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAYA MEKANİĞİ LABORATUVARI

DİNAMİK ÜÇ EKSENLİ DENEYİNDE SİLTLERİN SIVILAŞMASINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER FACTORS INFLUENCING THE LIQUEFACTION SILT IN THE CYCLIC TRIAXIAL TEST

MMT310 Malzemelerin Mekanik Davranışı 3 Tokluk özelliklerinin belirlenmesi Kırılma Mekaniği

AN ASSESSMENT OF THE DYNAMIC PROPERTIES OF ADAPAZARI SOILS BY CYCLIC DIRECT SIMPLE SHEAR TESTS

BURSA TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ DOĞA BĠLĠMLERĠ, MĠMARLIK VE MÜHENDĠSLĠK FAKÜLTESĠ MAKĠNE MÜHENDĠSLĠĞĠ BÖLÜMÜ

ÇEKME DENEYİ 1. DENEYİN AMACI

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

YTÜ İnşaat Fakültesi Geoteknik Anabilim Dalı. Ders 5: İÇTEN DESTEKLİ KAZILAR. Prof.Dr. Mehmet BERİLGEN

DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Yapı Sistemlerinin Hesabı İçin. Matris Metotları. Prof.Dr. Engin ORAKDÖĞEN Doç.Dr. Ercan YÜKSEL Bahar Yarıyılı

SP (KÖTÜ DERECELENMİŞ ORTA-İNCE KUM) ZEMİNLERDE KESME HIZININ KESME DİRENCİ PARAMETRELERİ ÜZERİNE ETKİSİ

Ders Notları 2. Kompaksiyon Zeminlerin Sıkıştırılması

DOYGUN, KISMİ DOYGUN VE KURU KUM NUMUNELERİN DİNAMİK DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

YTÜ Makine Mühendisliği Bölümü Mekanik Anabilim Dalı Genel Laboratuvar Dersi Eğilme Deneyi Çalışma Notu

EKSENEL YÜKLERDEN OLUŞAN GERILME VE ŞEKİL DEĞİŞİMİ Eksenel yüklü elemanlarda meydana gelen normal gerilmelerin nasıl hesaplanacağı daha önce ele

PRATİKTE GEOTEKNİK MÜHENDİSLİĞİ KURSU. Zemin Etütleri ve Arazi Deneyleri. Prof. Dr. Erol Güler Boğaziçi Universitesi


YIĞMA YAPI TASARIMI ÖRNEK BİR YIĞMA SİSTEMİN İNCELENMESİ

Burma deneyinin çekme deneyi kadar geniş bir kullanım alanı yoktur ve çekme deneyi kadar standartlaştırılmamış bir deneydir. Uygulamada malzemelerin

GEOTEKNİK DEPREM MÜHENDİSLİĞİ (Yer Hareketi Parametreleri)

INM 308 Zemin Mekaniği

ZEMİNDE GERİLMELER ve DAĞILIŞI

Yeni Deprem Yönetmeliği ve İstinat Yapıları Hesaplarındaki Değişiklikler

Dairesel Temellerde Taban Gerilmelerinin ve Kesit Zorlarının Hesabı

Tekrarlı yükler altında kumların gerilme şekil değiştirme özellikleri

9. TOPRAKTA GERİLME DAĞILIMI VE YANAL TOPRAK BASINCI

Dolgu ve Yarmalarda Sondaj Çalışması ve Değerlendirmesi. HAZIRLAYAN Özgür SATICI Mad. Yük. Jeo. Müh. (MBA)

VAKA ANALİZİ: BİR METRO İSTASYONU VİYADÜK GEÇİŞ PROJESİNİN SİSMİK ZEMİN - KAZIKLI RADYE TEMEL ETKİLEŞİMİ DEĞERLENDİRMESİ

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

KİLLİ ZEMİNLERE OTURAN MÜNFERİT KAZIKLARIN TAŞIMA GÜCÜNÜN MS EXCEL PROGRAMI KULLANILARAK HESAPLANMASI. Hanifi ÇANAKCI

GAZİANTEP KİLLERİNİN DİSPERSİBİLİTE ÖZELLİĞİNİN BELİRLENMESİ

INM 305 Zemin Mekaniği

UCUZ VE HAFİF ALTERNATİF SİSMİK İZOLASYON TEKNİKLERİ

ÇEKME DENEYĠ. ġekil 1. Düşük karbonlu yumuşak bir çeliğin çekme diyagramı.

5/8/2018. Windsor Probe Penetrasyon Deneyi:

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

ÖZGEÇMİŞ. Derece Üniversite Alanı Yılı. Lisans Uroumieh Üniversitesi İnşaat Mühenlisliği

KAZIK GRUPLARININ SİSMİK ETKİ ALTINDAKİ PERFORMANSI PERFORMANCE OF PILE GROUPS UNDER SEISMIC EXCITATIONS

Sıvılaşma hangi ortamlarda gerçekleşir? Sıvılaşmaya etki eden faktörler nelerdir? Arazide tahkik; SPT, CPT, Vs çalışmaları

Şekil 1. DEÜ Test Asansörü kuyusu.

Yrd.Doç.Dr Muhammet Vefa AKPINAR, PhD, P.E.

EŞDEĞER DEPREM YÜKÜ YÖNTEMİ İLE BETONARME KIZAĞIN DEPREM PERFORMANSININ İNCELENMESİ

METALİK MALZEMELERİN ÇEKME DENEYİ

Zemin Gerilmeleri. Zemindeki gerilmelerin: 1- Zeminin kendi ağırlığından (geostatik gerilme),

INM 305 Zemin Mekaniği

Transkript:

TEKRARLI DİREKT BASİT KESME DENEYLERİNDE CİHAZDAN KAYNAKLANAN SÜRTÜNMENİN BELİRLENMESİ İÇİN BİR YÖNTEM ÖZET: Kaveh H. Zehtab 1 ve M. Tolga Yılmaz 2 1 Doktora Adayı, Mühendislik Bil. Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara 2 Yrd, Doç. Mühendislik Bil. Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara Email: kaveh.zehtab@metu.edu.tr Tekrarlı direkt basit kesme cihazı zeminlerin tekrarlı yükler altında değişen dinamik özelliklerinin gözlemlenmesinde sağladığı bazı kolaylıklar sebebi ile tercih edilebilmektedir. Sıkça kullanılan NGI (Norveç Geoteknik Enstitüsü) tipi direkt basit kesme cihazlarında, çelik sarmalla güçlendirilmiş membran veya teflonla kaplı alüminyum halkalarla desteklenen membranlar ile numuneler yatay yönde sınırlandırılmaktadır. Numunenin çevresinde bulunan bu sınırlayıcılar ve tabanda bulunan hareketli elemanlar belirgin sürtünme kuvvetlerinin oluşmasına sebep olabilir. Sürtünme kuvvetleri için bir düzeltme yapılmazsa, tekrarlı yükleme deneylerinde numunelerin rijitlikleri ve sönüm oranınları olduğundan fazla hesaplanmaktadır. Bu yapay artış, özellikle yumuşak numunelerde ve düşük birim uzama genliklerinde daha önemlidir. Bu çalışmada, tekrarlı direkt kesme deneyi sırasında cihaz üzerindeki sürtünme kuvvetlerinin belirlenebilmesi için basit yöntemler denenmiştir. Bu doğrultuda, zemin numuneleri boyutlarında hazırlanmış ve mukavemeti çok küçük olan sıvı silikon kauçuğun (RTV 11) veya daha ucuz bir alternatif olarak zemin numuneleri hacmi kadar su bulunduran lastik balonlar kullanılmıştır. Hazırlanan düşük mukavemetli yapay numune üzerinde farklı tekrarlı yük genlikleri uygulanarak deneyler yapılmıştır. Bu numunelerden kaydedilen yük-deformasyon histerisisinin cihaz aksamından kaynaklandığı düşünülerek, Adapazarı ndan elde edilen örselenmemiş numuneler ile gerçekleştirilen deney sonuçları düzeltilmiştir. Bu yaklaşım, çok yumuşak zeminler tecrübe edilmeden önce, cihazın aksamının sebep olabileceği sürtünme kuvvetlerinin muhafakar tahminini sağladığı gibi, yük kontrol mekanizmalarının ne oranda yeterli olduğunun gözlenmesini de sağlamaktadır. ANAHTAR KELİMELER: Tekrarlı direkt basit kesme deneyi, zeminlerin dinamik özellikleri, sürtünme kuvvetleri. 1. GİRİŞ Saha tepki analizlerinde kullanılmak üzere, zeminlerin rijitliğindeki azalma veya sönümleme oranlarındaki artış devirli yükleme deneyleri ile belirlenir (Hardin ve Drnevich, 1972; Vucetic ve Dobry, 1991). Şekil 1 de zeminin devirli yüklemeye tipik doğrusal olmayan tepkisi gösterilmiştir. Makaslama gerilmesinin (τ) ve makaslamada birim uzamanın (γ) sıfır olduğu A başlangıç noktasında olan zemin tepkisi, yükleme devam ettikçe belkemiği eğrisi üzerinden B ye, en yüksek makaslama gerilmesi (τ c ) ve makaslamada birim uzama (γ c ) değerlerine ulaşır. Devirli yüklemenin bu aşamasında yük yön değiştirir ve buna zeminin tepkisi C noktası üzerinden D noktasına ulaşmak olur. Burada yükün tekrar yön değiştirmesine zeminin tepkisi, E noktasından geçip B ye geri ulaşmak olur. Şekil 1 de B-D-B döngüsü içinde gösterilen alan bir yük devri içinde sönümlenen enerjiyi gösterir. 1

Döngünün eğimindeki azalma, zeminin rijitliğindeki azalmayı gösterir. En yüksek τ c ve γ c için sekant makaslama modülü τc G sec = γ c (1) ile hesaplanır. G sec zeminin ortalama makaslama modülü hakkında bilgi verir. Zeminin sönümleme oranı ise 1 A döngü λ = 2 2π G sec γ c (2) formülü ile hesaplanır. Denklem 2 de A döngü alanı B-D-B yük döngüsünün içinde kalan alandır, (Kramer, 1996). Şekil 1. Zeminlerin devirli yüklemeye idealleştirilmiş doğrusal olmayan tepkisi, (Zehtab, 2010). Sıkça kullanılan NGI (Norveç Geoteknik Enstitüsü) tipi direkt basit kesme cihazlarında çelik sarmalla güçlendirilmiş membran veya teflonla kaplı alüminyum halkalarla desteklenen membranlar, numuneleri yatay yönde sınırlandırmaktadır. NGI tipi CDSS cihazının orijinal tasarımında çelik sarmalla güçlendirilmiş membranlar kullanılmasına rağmen, ASTM D6528 tarafından onaylanan teflonla kaplı alüminyum halkalarla desteklenen membranlar, çok daha ucuz ve daha pratik oldukları için daha fazla kullanılmaktadır (ASTM D6528-07). Bu metot da numunelerin yatay yönde sınırlandırıcısı hasar gördüğünde, sadece kullanılan normal membran değiştirilmektedir. Bu iki metodun sonuçlarının tutarlı olduğu Baxter ve diğ., (2002) tarafından gösterilmiştir. Tekrarlı direkt basit kesme cihazı (CDSS), zeminlerin tekrarlı yükler altında değişen özelliklerinin gözlemlenmesinde sağladığı bazı kolaylıklardan dolayı tercih edilmektedir. Bu cihaz, direkt basit kesme cihazı (DSS) üzerine numuneye etkiyen makaslama kuvvetinin yönünü düzgün bir şekilde ters yöne çevirebilen bir tekrarlı yük ünitesi eklenerek elde edilmektedir. Cihaz numunenin boyutlarını sabit tutarak doygunlaştırma aşamasına ihtiyaç duymadan, numunenin davranışını drenajsız davranışa benzetmektedir (Taylor, 1952; Airey ve diğ., 1985). Uygulamada, cihaza yerleştirilen numunenin boyunun çapına göre daha küçük olması çok yumuşak numunelerin deneysel kurulum sırasında aşırı örselenme ihtimalini de düşürmektedir. Bu iki özellik, süreleri kısıtlı olan mühendislik projelerinde kullanıcılar için çok büyük avantaj sağlamaktadır. Böylece, zeminler için sıvılaşma eğilimi, tekrarlı makaslama mukavemeti belirlenmesi ve dinamik özelliklerinin araştırılması mümkün 2

olmaktadır (örn., Peacock ve Seed, 1968; Andersen, 1983; Vucetic ve Dobry, 1986). Ancak CDSS cihazlarında numunenin çevresinde bulunan sınırlayıcılar ve tabanda yer alan hareketli elemanlar belirgin sürtünme kuvvetlerinin oluşumuna sebep olabilir. Özellikle yumuşak numunelerin tekrarlı yükleme deneyleri için okunan kuvvetlerde düzeltme yapılmaması halinde, numunelerin rijitliği ve gösterdikleri sönüm oranı olduğundan fazla görünebilir. Bu yapay artış özellikle yumuşak numunelerde ve düşük birim boy uzama genliklerinde daha önemli olabilir. Bu çalışmada CDSS deneyi sırasında cihaz üzerindeki sürtünme kuvvetlerinin belirlenebilmesi için basit bir yöntem denenmektedir. Bu yöntemle cihazdan kaynaklanan sürtünme kuvvetleri muhafazakâr şekilde tesbit edilebilmektedir. Elde edilen veriler, Adapazarı ndan elde edilen örselenmemiş numuneler ile gerçekleştirilen deneylerinin sonuçlarının düzeltilmesinde kullanılmıştır. Böylece, deneyde belirlenen zeminlerin dinamik özelliklerinin aksamdan kaynaklanan sürtünme kuvvetlerinden ne oranda etkilenebileceğini görmek mümkün olmuştur. Çalışmada Karayolları Genel Müdürlüğü ne ait Geocomp TM ShearTrac II-DSS (Geocomp, 2007; Zehtab, 2010) cihazı kullanılmıştır. Şekil 2 de cihaz ve içine yerleştirilen numunenin konumu ile cihazda uygulanan yüklerin yönleri basitleştirilmiş olarak gösterilmektedir. Numune teflonla kaplı alüminyum halkalarla desteklenen membran tarafından yatay yönde sınırlandırılmıştır. Üst plaka, düşey gerilmeyi plakaya ileten ve üst çerçeveye bağlanarak yatay yönde sabitlenen bir piston vasıtasıyla yatay yönde hareketsizleştirilmiştir. Makaslama kuvveti ise çelik tekerlekler üzerinde bulunan su haznesine yatay bir piston tarafından iletilmektedir. Yatay ve düşey deplasmanlar ile yükler cihazın merkezi bilgisayarına bağlı elektronik deplasman ölçerler ve yük hücreleri tarafından kaydedilmektedir. Yatay ve düşey yükler iki bağımsız adım (stepper) motoru tarafından üretilip bilgisayar kontrollü kapalı devre kontrol mekanizmasıyla denetlenmektedir. Motor, aksam ve numuneyi sınırlandıran halkalar deney sırasında sürtünme kuvvetlerine yol açabilmektedir. ASTM D6528 standardının da belirttiği üzere, bu sürtünme kuvvetlerinin mertebesinin belirlenmesi güvenilir deney sonuçlarına ulaşmak için önemlidir. Şekil 2. CDSS cihazının basitleştirilmiş diyagramı (Zehtab, 2010). 3

2. SÜRTÜNME KUVVETLERİNİN TAHMİNİ İÇİN UYGULANAN YÖNTEMLER Bu çalışmada, cihazdan kaynaklanan sürtünmenin hesaplanması için çok yumuşak iki yapay numune kullanılmıştır. Böylece tekrarlı yükler altında ölçülen kuvvetlerin esas olarak cihazın sürtünmesinden kaynaklandığı kabul edilmiştir (Zehtab, 2010). ASTM D6528 standardı DSS cihazlarında, sürtünmenin belirlenmesi için su dolu sızdırmaz kese kullanımını önermektedir. Birinci olarak bu yöntem tecrübe edilmiştir. Ancak bu amaç doğrultusunda imal edilmiş özel keseler mevcut değildir. Bu sebeple zemin numunelerinin hacmi kadar su bulunduran lastik balonlar kullanılmıştır. Suyla doldurululan balonun ağzı hava girişi olmadan bağlanmıştır. Balonların rijitliğinin düşük olması onların düşey yük altında üst ve alt plakalar ve sınırlandırıcıların arasında bulunan boşluğu doldurarak bir zemin numunesi şeklini almalarını sağlamaktadır. Deney sırasında sürekli okunan düşey deplasmanlar ise basınç altında sızdırmazlığı doğrulayabilmektedir. İkinci yöntemde, D Elia vd. (2003) tarafından önerildiği şekilde, zemin numuneleri boyutlarında hazırlanmış ve mukavemeti çok düşük olan sıvı silikon kauçuk (RTV 11) kullanılmıştır (Şekil 3). Elastik yapay numune, sıvı silikon kauçuk iç yüzeyi pürüzsüz olan bir kalıba dökülüp kuruması için bekletilerek üretilmiştir. Sıvı silikon kauçuk kurudukça hacmi değişmediği için çok düzgün bir şekil alabilmektedir. Numunelerin cihaza yerleştirilmesi için izlenen yöntem, ASTM D6528 standardına uygun olarak zemin numunesi için izlenen yöntemle aynıdır. Her iki numune de CDSS ile tecrübe edilerek sonuçlar karşılaştırılmıştır (Şekil 4). Şekil 3. Zemin numuneleri boyutunda hazırlanan sıvı silikon kauçuk (RTV 11). τ (kpa) γ (%) Şekil 4. Su balonu ve sıvı silikon kauçuk ile gerçekleştirilen CDSS deneyinlerinde gözlemlenen histerisis halkalar. Suyla doldurulan balon ve sıvı silikon kauçuk numuneleri tekrarlı yükler altında farklı rijitlik göstermektedir (Şekil 4). Silikon kauçuk ile elde edilen rijitlik değerleri diğer yapay numunenin verdiği değerlerden küçüktür. Dolayısı ile su dolu balon ile tahmin edilen sürtünme kuvvetleri daha muhafazakârdır. Tam olarak ideal numune 4

şekline sahip bir su dolu kese imal edilebilirse, daha düşük sürtünme kuvveti büyüklükleri tesbit edilebilir. Ancak, ucuz bir çözüm olan suyla doldurulmuş balonlar böyle bir uygulamanın sıkıntılarına da işaret etmektedir. Balonlar, rijitliklerinin çok az olması sebebiyle, basınç altında teflon kaplı alüminyum halkalar ile alt ya da üst plaka arasında sıkışabilmektedir. Bu durum deneyde tekrarlanabilirlik sorunları yaratmaktadır. Keza, bu balonlar belirli bir düşey gerilmeye dayanabilmekte ve bu sınır geçildiğinde balon yırtılmaktadır. Bu sorun daha sert ve kalın keselerin kullanılmasıyla giderilebilir, ancak bu durumda da balonun artan rijitliği sürtünme kuvvetlerini olduğundan daha fazla gösterebilir. Sıvı silikon kauçuk ise daha pahalı olmasına rağmen yukarıda anlatılan sorunlara yol açmamakta ve deneyde tekrarlanabilirliği büyük oranda sağlamaktadır. Ancak bu numunenin rijitliğinin çok daha düşük olması ve kullanılan yük kontrol sisteminin sınırlarından dolayı, göreli düşük gerilmeler ve birim uzamalar altında sıvı silikon kauçuk üzerinde anlamlı sonuçlar veren deneyler gerçekleştirilememiştir. Dolayısıyla, çok yumuşak numunelerin denenmesinden önce, bu uygulama deney cihazının sınırlarının tesbiti için de kullanışlıdır. 3. ADAPAZARI NDAN ALINMIŞ ÖRSELENMEMİŞ NUMUNELERDEN ELDE EDİLEN SONUÇLARIN DÜZELTİLMESİ Yöntemin uygulanabilirliğini araştırmak amacıyla, 108M303 nolu TUBİTAK araştırma projesi kapsamında Adapazarı nda açılan bir kuyudan elde edilen 6 örselenmemiş numune CDSS deneylerinde kullanılmıştır. Tablo 1 de seçilen 6 numunenin özellikleri gösterilmiştir. Deneylerde ölçülen gerilmeler aksam sürtünmesi göz önüne alınarak düzeltilmiştir. Böylece sürtünmenin numunelerin deneyle belirlenen dinamik özellikleri üzerinde sebep olabileceği değişiklik hesaplanmıştır. Tablo 1. Numunelerin endeks özellikleri ve konsolidasyon düşey gerilmeleri, Zehtab (2010). No. Zemin sınıfı FC CC W C LL PL PI e ps σ ' v (kpa) 1 CH 75 27 45 56 24 32 0.53 210 2 CH 100 14 45 68 25 43 0.61 190 3 ML 99 24 37 42 28 13 0.53 195 4 CH 94 25 52 60 25 35 0.55 220 5 ML 99 24 37 42 28 13 0.53 195 6 CH 98 48 36 56 20 36 0.47 215 Tablo 1 de gösterildiği gibi numunelerin dördü (CH) kil ve ikisi ise (ML) silt olarak tanımlıdır. Tablo 1 de gösterilen numunelerden No.1, 2 ve 3 ün deney sonuçları suyla doldurulmuş balon ve No.4, 5 ve 6 nın sonuçları sıvı silikon kauçuk ile gerçekleştirilmiş CDSS deneyinden elde edilmiş histerisis halkalar ile düzeltilmiştir, (Şekil 5 ve 6). Bir modele dayanan düzeltme işlemlerinden kaçınma amacıyla, yapay numuneler ile gerçekleştirilen deneylerde çok sayıda farklı birim uzama genlikleri denenmiştir. Düzeltme işlemleri için, öncelikle zemin numunesi ile gerçekleştirilen CDSS deneyinde devirli birim uzama genliği okunarak, bu genliğe en yakın değerin tecrübe edildiği yapay numune deneyi belirlenmiştir. Tam tutarlılık sağlanması için, yapay numune deneyinde gerilme ve birim uzama değerleri rijitliği değiştirmeyecek şekilde ölçeklendirilmiştir. Zemin numune ile CDSS deneyinde, her birim uzama için okunan gerilme değerinden, yapay numune deneyinde aynı birim uzama ile okunan gerilme değeri çıkartılarak düzeltilmiş sonuçlara ulaşılmıştır. Su dolu balon ile yapılan bir düzeltme örnekleri Şekil 5 te gösterilmektedir. Numune No.1, 2 ve 3 ile gerçekleştirilen deneylerde makaslamada birim uzaması genlikleri sırasıyla %0.44, %0.62 ve %1.76 dır. Yük devrinin büyük kısmında düzeltme oranının kısıtlı olmasına rağmen, düzeltmeden sonra histerisis halkalarının uçlarındaki incelme ve pik gerilme değerindeki düşüş belirgindir. Gözlemlenen mutlak pik makaslama 5

gerilmelerindeki düşüş, doğrudan doğruya G sec için azalmaya sebep olmaktadır. Düzeltmenin sonuçlara etkisi, CDSS deneylerinde birim uzama genlikleri arttıkça azalmaktadır. Şekil 5. a) No.1, b) No.2 ve c) No.3 numuneleri ile gerçekleştirilen deneylerde, su balonu deneyine dayanarak yapılan düzeltmeler. τ (kpa) τ (kpa) (a) γ (%) (b) γ (%) (c) γ (%) (a) γ (%) (b) γ (%) (c) γ (%) Şekil 6. a) No.4, b) No.5 ve c) No.6 numuneleri ile gerçekleştirilen deneylerde, sıvı silikon kauçuk deneyine dayanarak yapılan düzeltmeler. Şekil 6 da sıvı silikon kauçuk deneyleri ile gerçekleştirilen düzeltmeler gösterilmektedir. No.4, 5 ve 6 numuneleri ile gerçekleştirilen CDSS deneylerinde makaslamada birim uzaması genlikleri sırasıyla %2.76, %2.46 ve %1.84 tür. Sıvı silikon kauçuktan elde edilen histerisis halkalar (Şekil 6) suyla dolu balondan elde edilen histerisis halkalardan (Şekil 5) belirgin derecede küçüktür (bkz. Şekil 4). Dolayısıyla kauçuğun önerdiği düzeltme miktarı daha düşüktür. Bu sonuç zemin numunelerinin dinamik özellikleri (G sec ve λ) karşılaştırıldığında daha belirgin şekilde ortaya çıkmaktadır (Şekil 7). 6

Şekil 7. Sıvı silikon kauçuk ve su balonuyla yapılan düzeltmenin yol açtığı a) G sec ve b) λ değerlerindeki oransal değişimler. Şekil 7 da gösterildiği gibi, su balonu ile yapılan düzeltmeler γ küçüldükçe daha belirgin olmaktadır. Göreli büyük birim boyca uzamalarda tecrübe edilen kauçuk ise G sec ve λ üzerinde benzer oranlarda düzeltmelere sebep olmaktadır. Dinamik parametreler üzerindeki düzeltmeler hiçbir birim boyca uzama oranı için %3 den daha küçük değildir. Daha yumuşak zeminler için düzeltmenin önemi daha belirgin olabilecektir. No.3 ve No.6 numuleri ile gerçekleştirilen CDSS deneylerinde benzer birim uzama ve gerilme genliklerine ulaşılmıştır (Şekil 5.c ve 6.c). Bu deneylerin düzeltilmiş sonuçlarının karşılaştırması, silikon kauçuk veya su balonu kullanımı arasındaki farklara işaret etmektedir. Yapay numunenin seçimi G sec üzerinde benzer miktarda düzeltmeye yol açsa bile, λ üzerindeki değişim su balonu için çok daha büyüktür. Sönümleme oranındaki düzeltmeler arasındaki bu farklılık esas olarak iki yapay numunenin gösterdiği rijitlik farklılığından kaynaklanmaktadır (Şekil 4). Bu durum, aynı zamanda su balonu deneylerinde daha fazla sürtünmeye ve sönümlemeye sebep olmaktadır. Özetle, CDSS deneylerinde deney aletindeki sürtünmenin tesbitinde su balonu sıvı silikon kauçuğuna göre daha yüksek sürtünme kuvvetleri göstermektedir. Bu durumda sürtünme yüklerinin hesaplanmasında, sıvı silikon kauçuk kullanmak daha ideal bir yaklaşım olmaktadır. Diğer taraftan, bu çalışmada basit ve ucuz bir yöntem olarak kullanılan su balonları, sürtünmenin zeminlerin dinamik özelliklerinin belirlenmesinde ne oranda etkisinin bulunabileceğinin muhafazakâr şekilde görülmesini sağlayabilmektedir. Sürtünme kuvvetlerinin muhafakar şekilde tesbit edilmesi sebebiyle, su balonalarının gösterdiği sürtünme kuvvetleri kabul edilemez seviyedeyse, bu durumda sıvı silikon kauçuk veya benzeri bir yapay numune kullanılarak sürtünme kuvvetlerinin daha doğru tahminleri yapılabilir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda, gerekirse deney cihazının aksamı geliştirilebilir. 5. SONUÇ (a) CDSS cihazlarının hareketli aksamı belirli miktarda sürtünmeye yol açar. Bu durum, zemin dinamik özelliklerinin olduğundan farklı hesaplanmasına sebep olur. Dolayısıyla, bu cihazlarla gerçekleştirilmiş olan deney sonuçları düzeltilerek kullanılmalıdır. Sürtünme kuvvetlerinin hesap ile belirlenmesi için elastik davranan düşük mukavemetli yapay numuneler kullanılabilir. Zemin numunesi büyüklüğünde hazırlanmış, suyla dolu bir kese veya sıvı silikon kauçuk numuneleri bu amaç için kullanılabilir. Bu yapay numuneler CDSS cihazında farklı birim uzama genliklerinde tekrarlı yüklere maruz bırakarak, cihazın sürtünmesiyle oluşan histerisis halkalar elde edilebilir. Muhafazakâr bir yaklaşım olarak, bu histerisis halkalardaki makaslama gerilmelerinin aksamda yaratılan sürtünme kuvvetlerini gösterdiği düşünülebilir. Böylece CDSS deneylerinde belirlenen zeminlerin dinamik özellikleri için aksam sürtünmesine bağlı düzeltmeler yapılabilir. Bu düzeltme özellikle yumuşak numunelerde ve düşük birim uzama genliklerinde daha önemli olmaktadır. Yapay numune olarak su dolu bir kese kullanıldığında, bu kese maruz kaldığı basınca dayanabilmeli, ayrıca basıncın etkisiyle teflon kaplı 7 (b)

alüminyum halkalar ile üst ya da alt plakalar arasındaki boşluğa girmemelidir. Bu sebepten dolayı, belli bir rijitliğe sahip olmalıdır. Daha rijit keseler ise sürtünme yüklerini olduğundan daha fazla gösterebilmektedir. Bu sorunlar göz önüne alınarak, sıvı silikon kauçuk numunelerin kullanılması zemin numuneleri üzerinde yapılan deneylerin sonuçlarını cihazın sürtünme etkisinden düzeltmek için daha uygundur. TEŞEKKÜR: Bu çalışma 108M303 nolu proje kapsamında TUBİTAK tarafından desteklenmiştir. Deneyler Karayolları Genel Müdürlüğü, Araştırma Daire Başkanlığı, Zemin Mekaniği Laboratuvarında gerçekleşmiştir. Bu kurumlara desteklerinden ötürü teşekkür ederiz. KAYNAKLAR Airey, D. W., Budhu, M. & Wood, D. M. (1985). Some aspects of the behaviour of soils in simple shear. Research Report, Cambridge univ. Dept. Of Engineering, U.K. Anderson, D. G., Phukunhaphan, A., Douglas, B.J. & Martin, G.R. (1983). Cyclic behavior of six marine clays. Proc. Evaluation of Seafloor Soil Properties under Cyclic Loads, ASCE, 1-27. ASTM D6528 07. (2007). Standard Test Method for Consolidated Undrained Direct Simple Shear Testing of Cohesive Soils. ASTM International, West Conshohocken, PA, 2007, DOI: 10,1520/D6528-07. Baxter, C.D.P., Bradshaw, A.S., Ochoa-Lavergne, M., Rodrigues, I. & Hankour, R. (2002). Comparison of DSS results using wire-reinforced membranes and stacked rings. Tech. report, J. of Testing and Evaluation, 20:10. D Elia, B., Lanzo, G. & Pagliaroli, A., (2003), Small-Strain Stiffness and Damping of Soils in a Direct Simple Shear Device. Pacific Conference on Earthquake Engineering. Duncan, J. M. & Dunlop, P. (1969). Behavior of soils in simple shear tests. Proceedings 7 th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, 1,.l0l-l09. Geocomp, (2007). Cyclic direct simple shear user s manual: Control and report software for fully automated cyclic direct simple shear tests on ShearTrac II systems v. 5.0. www.geocomp.com, Boxborough, MA- USA. Hardin, B.O. & Drnevich, V.P. (1972). Shear modulus and damping in soils: Design equations and curves,. J. of Soil Mechanics, Foundation Div., Proc. Of ASCE, 98:7, 113-119. Kramer, S.L. (1996). Geotechnical earthquake engineering. Prentice-Hall Civil Engineering and Engineering Mechanics Series, Upper Saddle River, New Jersey. Peacock, W.H. & Seed, H.B. (1968). Sand liquefaction under cyclic loading simple shear condition. ASCE J. of Soil mechanics. Found Div. 94:3, 689-703. Taylor, D.W. (1952). A Direct Shear Test with Drainage Control. Symp. on Direct Shear Testing of Soils, ASTM. 131, 63-74. Vucetic, M. & Dobry, R. (1991). Effect of soil plasticity on cyclic response. J. of Geotechnical Engineering, ASCE, 117:1, 89-107. Zehtab, H. K., (2010). An assessment of dynamic properties of Adapazarı soils by cyclic direct simple shear tests. Yüksek Lisans Tezi, Mühendislik Bilimleri Bölümü, Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Ankara. 8