Zemin Mekaniği Kısa bir giriş CE/ENVE 320 Vadose Zone Hydrology/Soil Physics Spring 2004 Copyright Markus Tuller and Dani Or 2002-2004
Neden zemin mekaniği? Diğer katı malzemeler (metaller, kayalar) kuvvet altında nasıl deferme oluyorsa zeminlerde de aynı durum sözkonusudur. Kuvvet Pekçok malzemeden farklı olarak zeminlerin yük altındaki davranışları oldukça komplikedir.
Neden zemin mekaniği? Yapı Temelleri ya da tarım uygulamaları
Neden zemin mekaniği? Zemin davranışını anlamak neden önemlidir: şevler ve istinat duvarlarını tasarlayabilmek için yumuşak toprağın ya da kayaların içerisinde tünel inşa edebilmek için Toprak kaymaları ve heyelanşları önleyebilmek için Zemin oturmalarını tahmin edebilmek ve önleyebilmek için Zemin kaynaklarını doğru bir biçimde kullanabilmek için
Birim Yük Ve Deformasyon Katı bir malzemenin F kuvveti ya da kuvvetler kombinasyonuna reaksiyonu deformasyon olarak ortaya çıkar. Uygulanan kuvvetin birim alandaki büyüklüğü birim yük olarak adlandırılır. normal yük s = F n / A Kayma yükü t = F s / A normal deformasyon e = dz / z o kayma deformasyonu g = dh / z o
Toplam ve etkili yük Toplam yük Etkili yük Zeminlere yük uygulandığı zaman, tanecikler ve aralarındaki su ile taşınmaktadır. Tanecikler arasında hapsolan su yüklenince basıncı artar ve dışarı çıkmaya çalışır. Zeminin geçirgenliği taneciklerin boyutuna bağlıdır. Zeminin dayanımı, zemin tanecikleri arasındaki bağlantıların sağlamlığına bağlıdır. Buna etkili yük kavramı diyoruz.
Homojen Zeminde Yükler Bir zemin taneciğine etkiyen toplam yük, üzerindeki zeminin, suyun ve yapı ağırlığının toplam etkisine eşittir. Zemin Yüzeyi Homojen bir zeminde, düşey yük Aşağıdaki formille hesaplanır: s v r gz b r b : zeminin birim ağırlığı ve g :yerçekimi katsayısı Tipik r b değerleri 1000 1800 kg m -3.
Homojen Zeminde Yükler Bir zemin taneciği üzerindeki toplam düşey yükteki bir değişim, zemin taneciğine etki eden yatay yükleri de etkiler. Yatay ve düşey yükler arasında oldukça karmaşık ilişkiler mevcuttur. Zemin Yüzeyi Homojen bir zeminde yatay yük teorik olarak aşağıdaki formülle hesaplanır: s h s v 1 s v :düşey yük ve : Poisson oranı. Poisson oranı için tipik değerler: 0.25 and 0.4.
Geniş Yüzeysel Yüklerin Etkisi Altındaki Zeminler Yüzeysel Yük Toplam Düşey Yük s r g z q v b
Dar Yüzeysel Yüklerin Etkisi Altındaki Zeminler Dar yükler altındaki zeminlerde (küçük yapı temelleri, kamyonların lastiklerinin altında ezilen zeminler), zemin taneciklerine etkiyen düşey yükler, yükten uzaklaştıkça azalır. Bu durumlarda özel teorik bağıntılar kullanılır. Böyle bir bağıntıyı siz de keşfedebilirsiniz. R q s v, q z 2 2 R 3 q 1 z s v, q 1
Dar Yüzeysel Yüklerin Etkisi Altındaki Zeminler Dar alanda etkiyen yüklerin olması durumunda zemin taneciğine etkiyen düşey yükler : s r g z q 32 2 v b 1 1 R z R, temas alanının yarıçapı
Eksenel Yük Tek eksenli yük ve deformasyon Hook Yasası Çelik Çubuk Eksenel Deformasyon Young Modülü Poisson Oranı E ds a de a de a de r s a Young Modülü ve Poisson Oranı ölçebilmek için Da vinci yüzyıllar önce bu aleti geliştirmiş. Leonardo da Vinci s (1452-1519) uniaxial tension test
Zemin Mekaniği Kısa bir giriş