Arayüz Etkileşimi Gökhan Baykal
Sorular Arayüz kayma parametreleri içsel sürtünme açısından tahmin edilebilir mi? Nasıl belirlenebilir? Arayüz kayma mukavameti parametreleri iyileştirilebilir mi?
Arayüzey Tipleri Zemin / Beton Zemin / Çelik Zemin / Ahşap Zemin / Polimer Zemin / Kaya Zemin / Cam Kaya / Kaya Kaya / Beton Zemin / Çöp Çöp / Polimer Beton / Polimer Polimer / Polimer
Zemin-Beton Arayüzeyi Çakma Kazıklar Fore Kazıklar İstinat Duvarları Kesonlar Zemin Ankrajları Bina Temelleri Zemin Çivisi
Granüler Zemin Beton Arayüzeyi
Concrete Block 0.1mm/min 0.1mm/min f n tan f n tan
R n R max ( L D50 ) D 50 Normalize edilmiş pürüzlülük (Kishida and Uesugi 1987)
Normalized Roughness (Kishida and Uesugi 1987) C1, C2, C3 and C4 Algorithm R n3d m n 1 m R n Roland Modela MDX-20 3D scanning and milling device Scanning progress (Dr. Picza Software) Importing 3D data Three dimensional data (x,y,z point cloud format ) Developed Software
C4 C3 C2 C1 45 In te rfa ce Stre ss (kpa ) 40 35 30 25 20 15 10 5 C1 C2 R n3d 0. 3606 mm R n3d 0. 3735mm C3 C4 0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Horizontal displacement (mm) R n3d 0. 4117 mm R n3d 0. 4568mm * The roughness parameter of C4 block was approximately 27% higher than C1 block and the test results showed that the maximum stress obtained in C4 to aggregates interface test is 24% higher than the one obtained in C1 to aggregates interface test.
Concrete Block R n3d (mm) Maximum Interface Stress (kpa) C1 0.3606 31.87 C2 0.3735 34.02 C3 0.4117 38.49 C4 0.4568 41.17 * As the surface rougness increases, the influence of roughness on the maximum interface stress decreases.
Kil-Beton Arayüzeyi
Denizlerdeki tuzluluk oranları Deniz Tuzluluk oranı g/1000 ml Karadeniz 18 Marmara 23 Ege 33-37 Akdeniz 36-39 Kızıldeniz 40
OCR 1 0% SALT OCR 1 1% SALT OCR 1 2% SALT OCR 1 4%SALT 5000X
OCR 2 0%SALT OCR 2 1%SALT OCR 2 2%SALT OCR2 4%SALT 5000X
OCR 4 0%SALT OCR4 1%SALT OCR4 2%SALT OCR4 4%SALT
Kaolin 0% TUZ Kaolin 1%TUZ Kaolin 2%TUZ Kaolin 4%TUZ LİKİT LİMİT 31 31 31 30 PLASTIK LİMİT 21 21 21 22 PLASTISİTE ENDEKSİ 10 10 10 8
Interface Stress (kpa) GRP 1-Concrete Interface 100 kpa 50 kpa 25 kpa 70 60 50 40 30 20 10 0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Horizontal displacement (mm) Interface Stress (kpa) GRP 2 -Concrete Interface 100 kpa 50 kpa 25 kpa 70 60 50 40 30 20 10 0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Horizontal displacement (mm) Vertical Displacement (mm) GRP 1-Concrete Interface 25 kpa 50 kpa 100 kpa 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,0-0,1 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0-0,2-0,3-0,4-0,5 Horizontal displacement (mm) Vertical Displacement (mm) GRP 2-Concrete Interface 25 kpa 50 kpa 100 kpa 0,4 0,3 0,2 0,1 0-0,10,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0-0,2-0,3-0,4-0,5 Horizontal displacement (mm)
Interface Stress (kpa) GRP 5-Concrete Interface 100 kpa 50 kpa 25 kpa 70 60 50 40 30 20 10 0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Horizontal displacement (mm) Interface Stress (kpa) GRP 6 -Concrete Interface 100 kpa 50 kpa 25 kpa 70 60 50 40 30 20 10 0 0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 Horizontal displacement (mm) GRP 5 -Concrete Interface GRP 6 -Concrete Interface 25 kpa 50 kpa 100 kpa Vertical Displacement (mm) 25 kpa 50 kpa 100 kpa 0,4 0,3 0,2 0,1 0-0,10,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0-0,2-0,3-0,4-0,5 Horizontal displacement (mm) Vertical Displacement (mm) 0,4 0,3 0,2 0,1 0 0,0-0,1 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0-0,2-0,3-0,4-0,5 Horizontal displacement (mm)
arayüz sürtünme açısı artış oranı 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 1 2 4 tuzluluk oranı. (%) OCR1 OCR2 OCR4
Arayüzeyde Zemin Davranışı Kesme Dayanımı Dane Oryantasyonu Örselenme Tiksotropi Kesme Bölgesi Kalınlığı Kabarma - sıkışma
Arayüzey Kayma Mukavementi Parametreleri Nasıl Belirlenebilir
Arayüzey Deneyleri Direk Kesme Deneyi Çekme Deneyi Halka Kesme Deneyi Çift Arayüzey Kesme Deneyi Silindir Arayüzey Deneyi Üç Eksenli Deneyi Arazi Kesme ve Çekme Deneyleri(Pullout)
Arayüzey Deneyleri Deney Aleti Avantajları Dezavantajları Konvansiyonel Direk Kesme Farklı zeminlerle çok miktarda veri Sürtünme Deneyi Birçok laboratuvarda mevcut eksantirisite Düşük maliyet Sınırlı deplasman Sınır şartları Geogrid deneyleri için uygunsuz Büyük boyutlu direk kesme deneyi Çekme Deneyi Büyük numune Büyük deplasman Minimum sınır şartları sorunları Büyük deplasman uygulanabilir Sürtünme Eksantrisite Sınırlı sürekli deplasman Sınırlı normal gerilme Yüksek maliyet Yüksek maliyet DenreyiBunalı Kesme Sınırsız rürekli deplasman Sabit kesit Sürtünme Anizotropik kesme uygulaması Küçük boyut Yüksek maliyet
evaluation of interface tests Eğim Tablası Minimum alet sürtünmesi ve sınır şartları etkisi Ucuz Sınırlı sürekli deplasman Sınırlı normal gerilme Kırılma sonrası davranışın gözlenememesi Çift taraflı kesme aleti Basit Minimum alet sürtünmesi ve sınır şartları etkisi Büyülk deplasman kapasitesi Ucuz Sınırlı sürekli deplasman Zemin geosentetkik etkileşim deneyleri için uygun değil
Boğaziçi Üniversitesinde geliştirilen arayüzey deney aletleri Silindirik Arayüzey Deney Aleti Büyük Direk Kesme Deney Aleti
Arayüz Kayma Mukavemeti Parametrelerinin Kireç Uygulaması İle İyileştirilmesi
1994-2012 BÜ Tezler Teoman Metehan Lab Sıkıştırılmış Kil Burak Batukan FEM Model ANSYS 5.2 Murat Sahtiyancı Lab+Arazi Kazık Deneyleri Özer Çinicioğlu FEM Model ( Lab Deneyleri) Özgür Gürgah FEM Model ( Kazık Deneyleri) Aslıhan Açumuz (Mikroyapı Analizi Lab+Kazık deneyleri
BÜ Tezler Cihan Cengiz Çelik-Kil Arayüzeyi (Lab)
Zemin-kazık arayüzey modeli zemin zemin kazık beton
Amaç Sıkıştırılarak hazırlanmış kil numunelerde arayüzeye Ca iyonu etkisi Örselenmemiş aşırı konsolide CL ve CH killerde Ca iyonu etkisi (laboratuvar ve arazi kazık yükleme deneyleri) Farklı tuz oranlarında konsolide edilerek hazırlanmış kil numunelerde arayüzeyde Na iyonu etkisi
Önbilgi Çimento hidratasyonu sırasında ağırlıkça %1-2 serbest kireç oluşmaktadır Yüzde 0.5 kireç uygulaması bile kil özelliklerini değiştirmeye yetebilmektedir Daha yüksek oranlarda kireç uygulaması CSH, CASH minerallerinin oluşumuna sebep olarak çimentolaşma sağlar
Sıkıştırılmış kil beton arayüzeyi Ca etkisi
Yöntem; Laboratuvar Çalışması Beaumant kili (University of Houston National Geotechnical Testing Site) Bogazici Universitesi Karl Terzaghi Geoteknik Laboratuvarına getirilmiştir Kireç Bulamaçı ( ağırlıkça %3 ve %7 ) 1 saat ve 72 saat uygulanmıştır Beton dökülerek numuneler izole edilmiş ve 28 gün kür odasında küre bırakılmıştır
Numune hazırlama Kireç bulamacı beton Numune tüpü zemin
Örselenmemiş kil beton arayüzeyi Ca etkisi
Mikrofabrik İncelemesi Zemin-Beton 7 % kireç, 72 s 1000X 1000X
Yöntem; Arazi kazık deneyleri 5.49 m derinliğinde, 0.508 m çapında çukurlar açıldı Kireç bulamaçı uygulandı Donatı yerleştirildi Tremi tekniği ile beton döküldü
Deney Kazıklarının Özellikleri S1 7 % Kireç Bulamaçı - 120 dakika S2 3.5 % Kireç Bulamaçı - 80 dakika S5 Kontrol Kazığı
Kazık Yapımı
Kireç Bulamacı Uygulaması
Deney Kazıkları
Kazık Deney Düzeneği
Kazık Deneyi Sonuçları 600 500 400 300 200 Q(kN) 100 0 ref 3.5% lime 7% lime
Sonuçlar Kireç Uygulaması ile adezyon azalırken arayüzey sürtünme açısı artmaktadır %7 Kireç uygulaması arazide en iyi sonucu vermiştir. Kazık Şaft Kapasitesinde %10 - %20 civarında bir artış sağlanmıştır
Çelik Kil Arayüzeyi İyileştirmesi
Sonuçlar Arayüzey kayma mukavemeti parametreleri zeminin içsel sürtünme açısı kullanılarak tahmin edilmemelidir. Muhakkak bir arayüzey deneyi yapılmalıdır Direk kesme deney aletinde iki parçalı numune hazırlanarak arayüz kayma mukavemeti parametreleri belirlenebilir Kireç bulamacı ile arayüz stabilizasyonunda kazık cidarından 3-4 cm uzaklıktaki bölgede etkili olmakta bu da kazık kapasitesinin artması için yeterli olmaktadır.
Sonuçlar Çelik kazıklarda da kireç stabilizasyonu etkili olmuştur.
Teşekkür Ederim