HAFTALIK DERS PLANI Hafta Konular Kaynaklar 1 Zeminle İlgili Problemler ve Zeminlerin Oluşumu [1], s. 1-13 2 Zeminlerin Fiziksel Özellikleri [1], s. 14-79; [23]; [24]; [25] 3 Zeminlerin Sınıflandırılması [2], s. 93-110; [22] 4 Zeminlerin Kompaksiyonu [1], s. 172-187; [23] 5 Zemin Hidroliği [1], s. 102-171; [23] 6 Toplam ve Efektif Gerilme Kavramları [2], s. 133-145 7 Zeminde Gerilmeler ve Deformasyonlar [1], s. 236-278 8 Gerilme Altında Zemin Davranışı - Ara sınav [2], s. 147-184 9 Zeminlerde oturma ve Sıkışma [1], s. 460-470, [2], s. 190-212 10 Konsolidasyon Teorisi [1], s. 487-532; [23] 11 Konsolidasyon Sürecinde Zaman [2], s. 212-234 12 Zeminlerde Kayma Mukavemeti ve önemi [1], s. 188-195 13 Kayma Mukavemeti Parametreleri [1], s. 195-235; [23] 14 Kumların ve Killerin Kayma Mukavemeti [2], s. 258-290; [25] Zeminlerin Kompaksiyonu q Kompaksiyon (Sıkıştırma) nedir q Kompaksiyonu Etkileyen Faktörler q Laboratuvar Kompaksiyon Deneyleri Standart Proktor Deneyi Modifiye Proktor Deneyi q Arazide Kompaksiyon Etkileyen Faktörler Arazide Kompaksiyon Araçları Kompaksiyonun Kontrolü q Zemin İşlerinde Kullanılan Araçlar q Diğer Sıkıştırma Yöntemleri 1
1- Kompaksiyon Nedir Mekanik enerji uygulamak sureti havanın dışarı atılması ile zemin yoğunluğunun artırıldığı, basit bir zemin iyileştirme yöntemidir. Zeminin sıkışmasının ölçüsü, zeminin kuru birim hacim ağırlığı (g k ) ile değerlendirilir. Sıkıştırma kuvveti + Su = Zemine kontrol edilmiş şartlar altında, kompaksiyon uygulanarak içindeki boşluklar hemen hemen kaldırılır. Bu da e ve n nin azalması demektir. Sıkıştırma sayesinde zeminin; * Kayma mukavemeti, dolayısıyla taşıma gücü artar. * Muhtemel oturmalar azaltılmış olur. * Geçirimliliği ve su emme kabiliyeti, dolayısıyla suyun zararlı etkileri azalır. Kompaksiyonu, zeminin birim hacmine karşılık gelen dane ağırlığı olarak verilen, kuru birim hacim ağırlığı (g k ) ile ifade edilir. 2
Hacim (V) Ağırlık (W) V v = e V a Hava W a ~0 V T = 1+e V w Su W w = w.g s W T = g s.(1+w) V s = 1 Dane W s = g s = W s = V T 1 + e = W T =. (1 + ) = V T 1 + e. (1 + ) = 1 + w g k Þ Sıkışmışlık yüksek (iyi) g k Þ Sıkışmışlık düşük (kötü) Kuru Birim Hacim Ağırlık g k, maks * Daneler arası en iyi sıkışma * Daha dirençli ve daha rijit zemin * Daha düşük permeabilite w opt Su Muhtevası 3
2- Kompaksiyonu Etkileyen Faktörler Kompaksiyon nedeniyle, zeminin g k sında meydana gelen artış, başlıca zeminin su muhtevasına, zemin cinsine ve uygulanan kompaksiyon enerjisine bağlıdır. Belirli bir kompaksiyonda her zemin için g k ı maksimum yapan bir optimum su muhtevası (w opt ) vardır. g k İyi derecelenmiş zemin g k g k,maks w opt Su muhtevası g k w Modifiye Proktor 1 Standart Proktor 2 w Kompaksiyon enerjisi E 1 >E 2 g k 1 Kötü derecelenmiş zem. 2 Granülometre eğrisi w Kaba daneli zemin 1 İnce daneli zemin 2 g k,1a > g k,2 w opt,1 <w opt,2 Zemin cinsi w w az iken zemin sert olup sıkıştırılması güçtür. Böylece g k ve yüksek hava muhtevaları elde edilir. Bu bölgeye kuru bölge denir. w artarsa, su yağlayıcı gibi hareket ederek zeminin yumuşamasına ve daha iyi işlenebilir bir hale gelmesine neden olur. Bu yüksek g k ve düşük hava muhtevası sağlar. Bu optimum durumdur. Hava muhtevası azaldıkça, su ve havadan ibaret boşluk sıvısı, daneleri ayrı tutmaya çalışır ve hava hacminde hissedilebilir bir küçülmeye engel olur. Bu nedenle toplam hacim, su muhtevası ile artmaya devam eder ve zeminin g k ı azalır. Bu bölgeye ıslak bölge denir. g k g k,maks Optimum Islak bölge Kuru bölge w opt w 4
Su ilavesinde her üç fazda ne gibi değişiklikler beklenir? hava su Kuru Birim Hacim Ağırlık zemin Havanın tümünü dışarı atmak zordur Optimum su muhtevasında düşük boşluk oranı ve yüksek kuru birim hacim ağırlık Su Muhtevası Doygunluk çizgileri Havasız Durum Eğrisi (S r =100%) g k S r <100% S r >100% (imkansız) Eq : r d Gsr w = 1+ wg s = W s V T = 1 + e = V w V v Tüm kompaksiyon noktaları, doygunluk eğrinin solunda yer alır =. e. w =. e.1 Þ =. S r =95 % S r =90 % = w 1 + e = 1 + w. S r 5
6
3- Laboratuvar Kompaksiyon Deneyleri Dolguda kullanımı düşünülen zemin belli bir sıkıştırma enerjisinde sıkıştırılıp, kompaksiyon eğrisinden optimum su muhtevası (w opt ) ve maksimum kuru birim hacim ağırlığı (g k,maks ) elde edilir. q Standart Proktor q Modifiye Proktor 3 tabaka Her tabakada 25 düşüş 2.7 kg tokmak ağırlığı 300 mm düşüş yüksekliği 5 tabaka Her tabakada 25 düşüş 4.9 kg tokmak ağırlığı 450 mm düşüş yüksekliği 1000 ml hacminde Kompaksiyon Kalıbı Her bir deney için, yaş birim hacim ağırlığı (g n ) belirlenir. = W yaş V kalıp Daha sonra sıkıştırılmış zeminin su muhtevası (w) belirlenir. Böylece o zemine ait kuru b.h. ağırlığı (g k ) belirlenir. = 1 + w En az 4 farklı su muhtevası için, deney yapılarak elde edilen verilerden (noktalardan) uygun eğri geçirilerek, optimum nokta tesbit edilerek kompaksiyon paremetreleri belirlenir. Herhangi bir doygunluk derecesi için, farklı w ait g k hesap edilir ve doygunluk çizgileri çizilir. = 1 + w. S r 7
Havasız Durum Eğrisi (S r =100%) g k S r <100% S r >100% (imkansız) = W s = V T 1 + e = V w Tüm kompaksiyon noktaları, doygunluk eğrinin solunda yer alır =. =. V v e. w e.1 Þ =. S r =95 % S r =90 % w = 1 + e = 1 + w. S r 4- Arazide Kompaksiyon Yüzey kompaksiyonu; dolguların, yol temellerinin, her türlü döşeme ve kaplamaların, büyük park alanlarının altındaki gevşek kaba daneli zeminlerin iyileştirilmesinde çok etkili ve ekonomik olarak kullanılabilir. Bu koşullarda zemin iyileştirme maliyeti genellikle diğer zemin iyileştirme tekniklerinden daha düşüktür. Yüzey kompaksiyon makineleri genel olarak silindirler, tokmaklar ve vibratörler olmak üzere üç grupta toplanır. Arazide kompaksiyon, zemin cinsine bağlı olarak şartnamede belirtilen değere göre, çeşitli araçlarla zeminin tabaka tabaka serilip sıkıştırılması işlemi ile gerçekleştirilir. q Arazide Kompaksiyonu Etkileyen Etmenler Su muhtevası Kompaksiyon enerjisi Kompaksiyon metodu Malzemenin cinsi Aracın ağırlığı Aracın geçiş sayısı Aracın geçiş hızı Malzeme serilme kalınlığı 8
q Arazide Kompaksiyon Araçları Düz silindir Vibratörlü Plakalar Lastik tekerlekli silindirler Keçi ayaklı silindir Titreşimli silindirler Vibratörlü Plakalar * Çok küçük alanlardaki kompaksiyon için uygundur. * Granüler zeminlerde etkilidir. 9
Düz Silindir * Sadece 20-30 cm derinliğe kadar etkilidir. * Bu yüzden; zemini ince tabakalar halinde sermek gerekir. 10
Lastik Tekerlikli Silindir Keçi Ayaklı Silindir * Yoğurma etkisi yapar; killi zeminlerde iyi verim alınır. 11
Darbeli Silindir * Hava alanı dolgularında kullanılabilir. * Derin kompaksiyon (2-3m) sağlar. 12
Ağır Lastik Tekerlekli Silindir q Kompaksiyonun Kontrolü Şartnamelerde öngörülen esaslara göre kompaksiyonun yapılması Sıkışma yüzdesi ve su muhtevası aralığı dikkate alınır Genellikle her 1000 m 3 sıkıştırmada 1 deney önerilir Arazide yoğunluğun ölçülmesi - kum konisi yöntemi - nükleer yoğunluk ölçer 13
Kompaksiyon Kontrol Deneyleri g k w Kompaksiyon Şartnamesi g k,arazi =? w arazi =? Karşılaştır!!!!!!!!! Sıkıştırılan zemin Laboratuvarda Proctor deneyi sonucu bulunan sıkıştırma miktarının, arazide ne ölçüde gerçekleştirildiği, izafi sıkışma değeri (Rc) ile kontrol edilir. Normal dolgular için %95 mertebesinde bir izafi sıkışma çoğu zaman uygun sayılabilir yada şartnamede önerilen değer kabul edilir. = ( ), (.) ³ % 95 Sıkışma yüzdesi ve su muhtevası aralığı 14
Modifiye Proctor deneyi yardımıyla, zeminin CBR (Kaliforniya Taşıma Oranı) deneyi ile tespit edilir. CBR değeri ile bir zeminin yol tabanı veya temel, temel altı tabakası olma yeteneği, kırma taş temele göre kıyaslamış olmaktadır. CBR değeri küçük olan zemin, taşıma gücü zayıf olan zemindir. 15
Yük değeri ( ) CBR = Yük değeri ( ı ş) q Zeminin Arazide Kompaksiyonu Ve Yoğunluğunun Belirlenmesi 16
Kum Konisi Yöntemi 17
Nükleer Yoğunluk Ölçer Yöntemi Plaka Yükleme yöntemi Dolgu Malzemesi Özellikleri Sınıf Max g d (ton/m 3 ) (Std. AASHTO ile) Kompaksiyondan Sonra Sıkışabilirliği ve Şişme Karakteri Dolgu Malzemesi olarak değeri Taban zemini olarak değeri GW 2.00-2.16 Her zaman hiç Çok stabil Mükemmel GP 1.84-2.00 Her zaman hiç Oldukça stabil Mükemmel ile iyi arası GM 1.92-2.16 Çok çok az Oldukça stabil Mükemmel ile iyi arası GC 1.84-2.08 Çok çok az Oldukça stabil İyi SW 1.76-2.08 Her zaman hiç Çok stabil İyi SP 1.60-1.92 Her zaman hiç Yoğun olduğundaoldukça stabil İyi ile normal arası SM 1.76-2.00 Çok çok az Yoğun olduğundaoldukça stabil İyi ile normal arası SC 1.68-2.00 Azile orta Oldukça stabil İyi ile normal arası ML 1.52-1.92 Az ile orta Kötü stabilite, yüksek yoğunluk gerekli Normal ile zayıf arası CL 1.52-1.92 Orta İyi stabilite Normal ile zayıf arası OL 1.28-1.60 Orta ile yüksek Stabil değil, kullanılmamalı Zayıf MH 1.12-1.52 Yüksek Kötü stabilite, kullanılmamalı Zayıf CH 1.28-1.68 Çok yüksek Kötü stabilite Zayıf ile çok zayıf arası OH 1.04-1.60 Yüksek Stabil değil Çok zayıf PT - Çok yüksek Kullanılmamalı Uygun değil 18
Liner Construction Process Placing GM Disking Clay to Dry Smooth Drum Placing Rolling Clay Liner Clay Placing Drainage Sand & Collection Trench Gravel Compacting Clay 5- Zemin İşlerinde Kullanılan Araçlar Greyder Buldozer 19
Yükleyici Beko Hidrolik ekskavatör Kaya kırıcı 20
6- Diğer Zemin Sıkıştırma Yöntemleri Dinamik Kompaksiyon Vibro-flotasyon Patlatma q Dinamik Kompaksiyon Büyük bir ağırlığın zemine yüksekten düşürülmesi Granüler zeminler, dolgular ve karstik araziler için uygundur. Ağırlık (Sıkıştırıcı) Darbe sonucu olaşan delikler (doldurulacak) 21
Ağırlık (Sıkıştırıcı) Ağırlık = 5-30 ton Yükseklik = 10-30 m 22
q Vibro-flotasyon Vibroflotasyon Vibro-replacement/compaction 23
Taş Kolon 24
q Patlatma 25
Sizlere verilen uygulamaları, yapmayı unutmayınız! 26