Şev Stabilitesi I Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN
Farklı Malzemelerin Dayanımı Çelik Beton Zemin Çekme dayanımı Basınç dayanımı Kesme dayanımı Karmaşık davranış Boşluk suyu!
Zeminlerin Kesme Çökmesi Zeminler, genellikle kesme gerilmesi altında çöker Şerit temel Dolgu Çökme yüzeyi Hareketli kesme dayanımı Çökme durumunda, kesme geilmesi çökme yüzeyi boyunca kesme dayanımına erişir.
İstinat duvarı Çökmeyi önlemek için istinat yapıları yapılır
İstinat duvarı Hareketli kesme dayanımı Çökme yüzeyi
Kesme Çökmesi Mekanizması Çökme yüzeyi Zemin taneleri çökme yüzeyi boyunca birbiri üzerinde kayar Taneciklerde kırılma oluşmaz
Kesme Çökmesi Mekanizması Çökmede, kesme gerilmesi () çökme yüzeyi boyunca kesme dayanımına ( f ) erişir.
Mohr-Coulomb Çökme Kriteri ( Toplam Gerilme) f c tan Kohezyon c f İçsel sürtünme açısı f,normal gerilme () altında zeminin taşıyabileceği maksimum kesme gerilmesidir.
Mohr-Coulomb Çökme Kriteri (Efektif Gerilme) Efektif kohezyon c c' ' tan' f f Efektif içsel sütünme açısı ' u u = boşluk suyu basıncı f,normal efektif gerilme ( ) altında zeminin taşıyabileceği maksimum kesme gerilmesidir.
Mohr-Coulomb Çökme Kriteri Kesme dayanımı, kohezyon ve sürtünme bileşeninden oluşur. f c c f f c' ' f tan Sürtünme bileşeni ' f tan'
c ve, kesme dayanımının ölçüsüdür Yüksek değerler, yüksek kesme dayanımı demektir
Mohr Daireleri & Çökme Zarfı Çökme yüzeyi c' ' tan' f X Y X Y Değişik noktalarda zemin durumu Y ~ stabil X ~ çökme
Mohr Daireleri ve Çökme Zarfı Mohr dairesi zarf içinde ise, zemin elemanı çökmez c GL Y c Başlangıçta Mohr dairesi noktadır c c +
Mohr Daireleri ve Çökme Zarfı Yük uygulandığı sürece, Mohr dairesi büyür c GL Y c c.. Ve sonuçta, Mohr dairesi zarfa eriştiğinde çökme başlar
Toplam ve Efektif Gerilmeler Cinsinden Çökme Zarfları v v u X h = X h + X u Eğer X çökme yüzeyi üzerinde ise c c Efektif gerilme cinsinden çökme zarfı h Efektif gerilmeler v Toplam cinsinden zarfı h v U (boşluk suyu basıncı) Toplam gerilmeler gerilmeler çökme or
Zemin Kesme Dayanım Parametrelerinin Belirlenmesi (c, or c, ) Tahribatsız üzerinde testleri numuneler laboratuvar Arazi testleri Kesme dayanımını belirlemek için test yöntemleri 1.Kesme kutusu deneyi 2.Üç eksenli kesme testi 1. Vane kesme testi 2. Paket penetrometre 3. Düşen koni testi 4. Presiyometre 5. Statik konik penetrasyon 6. Standart penetrasyon testi
Laboratuvar Testi Arazi Koşulları Bir zemin örneği gösterimi vc z vc + z hc hc hc hc vc vc + Yapımdan önce Sonra ve yapım esnasında
Laboratuvar testi Labaoratuvardaki arazi testlerini benzetme 0 vc hc vc + hc vc + 0 0 hc hc vc 0 Araziden alınan temsili numune vc Adım 1 Numune üzerine arazi koşulları gerilmelerini uygula vc Adım 2 Arazide karşılaşılacak gerilmeleri uygula
Kesme Kutusu Deneyi Test procedure Poroz plakalar P Çelik misket Basınç plakası S Kesme kuvvetini ölçen ring Step 1: Numuneye bir düşey yük uygula ve konsolidasyon için bekle Step 2: Alt kutuya sabit oranda yatay deplasman uygula
Direct shear tests on sands Numune yükseklik değişimi Basınç Genleşme Gerilme- şekil değiştirme ilişkisi Kesme gerilmesi, f f Sıkı kum/ aşırı konsolide kil Gevşek kum/ Normal konsolide kil Kesme deplasmanı Kesme deplasmanı Sıkı kum/aşırı konsolide kil Gevşek kum/normal konsolide kil
Kum üzerinde kesme kutusu deneyi c ve parametreleri nasıl belirlenir? Kesme gerilmesi, f3 f2 Normal gerilme= 3 Normal gerilme= 2 f1 Normal gerilme = 1 Kesme deplasmanı Çökme drumunda kesme gerilmesi, f Mohr Coulomb çökme zarfı Normal gerilme,
Kum Üzerinde Kesme Kutusu Deneyi Kumun c ve değerleri Kum kohezyonsuzdur, c=0 Kesme kutusu drenajlıdır ve boşluk suyu basıncı U=0 dır. = 0 Böyece, = ve c = c = 0
Killer Üzerinde Kesme Kutusu Deneyi Yatay deplasman boşluk suyu basıncının uzaklaşması için, oldukça yavaş oranda uygulanır (bir testi tamamlamak birkaç gün alabilir) Drenajlı kesme kutusu deneyi sonucunda çökme zarfları Aşırı konsolide kil (c 0) Çökme durumunda kesme gerilmesi, f Normal konsolide kil (c = 0) Normal kuvvet,
Kesme Kutusunda Arayüz Testleri Temel tasarımı ve istinat yapılarında, zemin ile yapı arasındaki (beton, çekil, ahşap veya temel malzemesi) içsel sürtünme açısını belirlemek için de kullanılır. P Soil S Foundation material f c a ' tan Where, c a = adezyon, = içel sürtünme açısı
Üç Eksenli Test Piston (deviatör gerilme uygulamak için) Çökme yüzeyi O-ring Soil sample at failure Hücre Zemin Geçirimsiz membran Poroz taş su Hücre basıncı Geri basınç l Boşluk suyu basıncı veya hacim değişimi
Üç eksenli test Numune hazırlama (tahribatsız numune) Numune, kauçuk memban içine yerleştirilir Hücre, su ile tamamen doldurulur
Üç eksenli test Deviatör gerilmeyi ölçmek ring için Düşey deplasmanı ölçmek için dial gauge
Üç eksenli test tipleri Adım 1 c Adım 2 Deviatör gerilme ( = q) c c c c c c + q Hücre basıncı c Kesme (yükleme) Drenaj valfi açık mı? Drenak valfi açık mı? evet hayır evet hayır Konsolide örnek Konsolide olmayan örnek Drenajlı yükleme Drenajsız yükleme
Üç eksenli test tipleri Adım 1 Adım 2 Under all-around cell pressure c Shearing (loading) Drenaj valfi açık mı? Drenaj valfi açık mı? evet hayır evet hayır Consolidated numune Unconsolidated numune Drained yükleme Undrained yükleme CD test UU test CU test
CD testleri c ve nasıl belirlenir? Kesme Deviatör geilme, d ( d ) fc ( d ) fb ( d ) fa Hücre basıncı= 3c Hücre basıncı= 3b Hücre basıncı= 3a 1 = 3 + ( d ) f 3 gerilmesi, Mohr Coulomb failure envelope 3a Eksenel gerilme 3b 3c 1a 1b 1c or ( d ) fa ( d ) fb
CD tests Strength parameters c and obtained from CD tests CD testlerinde, u = 0, böylece = Böylece, c = c ve = c d ve d ifadeleri kullanılır
CD testleri Çökme zarfları OC Kil için, c d 0 OC NC c 3 1 ( d ) f c or
Killerde CD analizlerinin pratik kullanımı 1. Yumuşak kil üzerine yavaş hızda tabakalar yerleştirilir Yumuşak kil = arazide drenajlı kesme dayanımı
Killerde CD analizlerinin pratik kullanımı 2. Killerde Kazı veya doğal zemin şevi = arazide drenajlı kesme dayanımı Not: CD testi, arazideki uzun dönem davranışı simüle eder. Böylece, c d ve d zeminlerin uzun dönem davranışını incelemek için kullanılır.
CU testleri c ve değerlerini belirleme Kesme gerilmesi, Deviatör gerilme, d ( d ) fb Hücre basıncı = 3b Hücre basıncı = 3a ( d ) fa Eksenel birim şekil değiştirme Toplam gerilme cinsinden Mohr- Cloumb çökme yüzeyi 1 = 3 + ( d ) f 3 Çökmede toplam gerilme cu c cu 3a 3b 1a 1b or ( d ) fa
CU testleri c ve parametrelerini belirleme 1 = 3 + ( d ) f - u f Kesme gerilmesi, Mohr-Coulomb çökme zarfı (efektif gerilme) Mohr Coulomb çökme zarfı (toplam gerilme) u f 3 = 3 - u f Çökmede efektif gerilme cu C u fa u fb c cu 3b 1b 3a 3b 3a 1a ( d ) fa 1a 1b or
Killerde CU analizlerinin pratik kullanımı 1. Yumuşak kil zemin üzerine hızlı dolgu inşaatı Yumuşak kil = arazide drenajsız kesme dayanımı
Killerde CU analizlerinin pratik kullanımı 2. Doğal şev üzerine hızlı dolgu inşaatı = Arazideki kesme dayanımı Not: Cu testinden elde edilen toplam gerilme parametreleri (c cu and cu ) stabilite problemleri için kullanılabilir. Zemin tam konsolide olur ve mevcut gerilme durumunda zemin, dengededir. Daha sonra, bazı nedenlerle hızlı ilave gerilmeler drenaj oluşmaksızın uygulanır.
Killerde UU analizlerinin pratik kullanımı (UU= Konsolide Olmayan Kilin Drenajsız testi) 1. Yumuşak kil üzerine hızlı tabakalar yerleştirilir Yumuşak kil = Arazide drenajsız kesme mukavemeti
Killerde UU analizlerinin pratik kullanımı (UU= Konsolide Olmayan Kilin Drenajsız testi) 2. Kil tabaka üzerine hızlı plaka yerleştirilir = Sahada drenajsız kesme mukavemeti Note: UU testi, arazide kısa dönem koşullarını simüle eder. Böylece, c u, zeminlerin kısa dönem davranışı için kullanılabilir.