HAFTALIK DERS PLANI
Hafta
Konular
Zeminle İlgili Problemler ve Zeminlerin Oluşumu
Zeminlerin Fiziksel Özellikleri
Zeminlerin Sınıflandırılması
Zeminlerin Kompaksiyonu
Zemin Hidroliği
Toplam ve Efektif Gerilme Kavramları
Zeminde Gerilmeler ve Deformasyonlar
Gerilme Altında Zemin Davranışı - Ara sınav
Zeminlerde oturma ve Sıkışma
Konsolidasyon Teorisi
Konsolidasyon Sürecinde Zaman
Zeminlerde Kayma Mukavemeti ve önemi
Kayma Mukavemeti Parametreleri
Kumların ve Killerin Kayma Mukavemeti
Kaynaklar
[1], s. 1-13
[1], s. 14-79; [23]; [24]; [25]
[2], s. 93-110; [22]
[1], s. 172-187; [23]
[1], s. 102-171; [23]
[2], s. 133-145
[1], s. 236-278
[2], s. 147-184
[1], s. 460-470, [2], s. 190-212
[1], s. 487-532; [23]
[2], s. 212-234
[1], s. 188-195
[1], s. 195-235; [23]
[2], s. 258-290; [25]
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
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
n
n
Mekanik enerji uygulamak sureti havanın dışarı
atılması ile zemin yoğunluğunun artırıldığı, basit bir
zemin iyileştirme yöntemidir.
Zeminin sıkışmasının ölçüsü, zeminin kuru birim
hacim ağırlığı (gk) ile değerlendirilir.
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
Sıkıştırma
kuvveti
n
n
+
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.
n
Kompaksiyonu, zeminin birim hacmine karşılık gelen
dane ağırlığı olarak verilen, kuru birim hacim ağırlığı
(gk) ile ifade edilir.
2
Hacim (V)
Ağırlık (W)
Va
Hava
Vw
Su
Wa~0
Vv= e
Ww = w.g s
WT = g s.(1+w)
VT= 1+e
Dane
Vs= 1
Ws= g s
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
=
WT
. (1 + )
=
= . (1 + )
VT
1+e
=
gk
­
Þ Sıkışmışlık yüksek (iyi)
gk
¯
Þ Sıkışmışlık düşük (kötü)
Kuru Birim
Hacim Ağırlık
=
Ws
=
VT 1 + e
1+w
* Daneler arası en iyi sıkışma
* Daha dirençli ve daha rijit zemin
* Daha düşük permeabilite
g k, maks
wopt
Su Muhtevası
3
2- Kompaksiyonu Etkileyen Faktörler
Kompaksiyon nedeniyle, zeminin gk‘sında meydana
gelen artış, başlıca zeminin su muhtevasına, zemin
cinsine ve uygulanan kompaksiyon enerjisine bağlıdır.
Belirli bir kompaksiyonda her zemin için gk‘ı maksimum
yapan bir optimum su muhtevası (wopt) vardır.
gk
İyi derecelenmiş zemin
Kötü derecelenmiş zem.
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
gk
gk
n
gk,maks
Modifiye Proktor
1
1
Standart Proktor
2
Granülometre eğrisi
gk
2
wopt
Su muhtevası
w
w
Kompaksiyon enerjisi
1
E1 > E2
g k,1a> g k,2
n
Zemin cinsi
w
w az iken zemin sert olup sıkıştırılması güçtür. Böylece gk 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 gk 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 gk’ı azalır. Bu bölgeye ıslak
bölge denir.
gk
n
İnce daneli zemin
2
wopt,1 < wopt,2
n
w
Kaba daneli zemin
gk,maks
Optimum
Islak bölge
Kuru
bölge
wopt
w
4
Su ilavesinde her üç fazda ne gibi değişiklikler beklenir?
hava
Kuru Birim
Hacim Ağırlık
su
zemin
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
Havanın tümünü dışarı
atmak zordur
Optimum su
muhtevasında düşük
boşluk oranı ve yüksek
kuru birim hacim ağırlık
Su Muhtevası
Doygunluk çizgileri
gk
Havasız Durum Eğrisi (Sr=100%)
Sr<100%
Sr>100%
(imkansız)
Tüm kompaksiyon
noktaları, doygunluk
eğrinin solunda yer alır
Eq : r d =
Gs r w
1 + wGs
Sr=95 %
Sr=90 %
w
=
=
Ws
=
VT 1 + e
Vw
Vv
=
.
e. w
=
.
e.1
Þ =
.
=
1+e
=
w.
1+ S
r
5
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
6
3- Laboratuvar Kompaksiyon Deneyleri
Dolguda kullanımı düşünülen zemin belli bir sıkıştırma
enerjisinde sıkıştırılıp, kompaksiyon eğrisinden optimum su
muhtevası (wopt) ve maksimum kuru birim hacim ağırlığı
(gk,maks) elde edilir.
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
q Standart Proktor
q Modifiye Proktor
• 3 tabaka
• 5 tabaka
• Her tabakada 25 düşüş
• Her tabakada 25 düşüş
• 2.7 kg tokmak ağırlığı
• 4.9 kg tokmak ağırlığı
• 300 mm düşüş yüksekliği
• 450 mm düşüş yüksekliği
1000 ml hacminde
Kompaksiyon Kalıbı
n
n
n
n
Her bir deney için, yaş birim hacim ağırlığı (gn) belirlenir.
=
Wyaş
Vkalıp
Daha sonra sıkıştırılmış zeminin su muhtevası (w) belirlenir.
Böylece o zemine ait kuru b.h. ağırlığı (gk) 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 gk hesap edilir
ve doygunluk çizgileri çizilir.
=
w.
1+ S
r
7
gk
Havasız Durum Eğrisi (Sr=100%)
Sr<100%
Sr>100%
(imkansız)
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
Tüm kompaksiyon
noktaları, doygunluk
eğrinin solunda yer alır
Sr=95 %
Sr=90 %
w
=
=
Ws
=
VT 1 + e
Vw
Vv
=
.
e. w
=
.
e.1
Þ =
=
.
1+e
=
w.
1+ S
r
4- Arazide Kompaksiyon
n
n
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
n
n
n
n
Su muhtevası
Kompaksiyon enerjisi
Kompaksiyon metodu
Malzemenin cinsi
n
n
n
n
Aracın ağırlığı
Aracın geçiş sayısı
Aracın geçiş hızı
Malzeme serilme kalınlığı
8
q Arazide Kompaksiyon Araçları
Ø
Ø
Ø
Ø
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
Ø
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
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
* Sadece 20-30 cm derinliğe kadar etkilidir.
* Bu yüzden; zemini ince tabakalar halinde sermek gerekir.
10
Lastik Tekerlikli Silindir
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
Keçi Ayaklı Silindir
* Yoğurma etkisi yapar; killi zeminlerde iyi verim alınır.
11
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
Darbeli Silindir
* Hava alanı dolgularında kullanılabilir.
* Derin kompaksiyon (2-3m) sağlar.
12
Ağır Lastik Tekerlekli Silindir
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
q Kompaksiyonun Kontrolü
Şartnamelerde öngörülen esaslara
göre kompaksiyonun yapılması
Sıkışma yüzdesi
ve su muhtevası
aralığı dikkate alınır
Genellikle her 1000 m3
sıkıştırmada 1 deney
önerilir
Arazide yoğunluğun ölçülmesi
- kum konisi yöntemi
- nükleer yoğunluk ölçer
13
Kompaksiyon Kontrol Deneyleri
Kompaksiyon
Şartnamesi
gk
Karşılaştır !!!!!!!!!
gk,arazi = ?
warazi = ?
w
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
Sıkıştırılan zemin
n
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
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
n
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
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
CBR =
Yükdeğeri(
Yükdeğeri( ı
)
ş)
q Zeminin Arazide Kompaksiyonu
Ve Yoğunluğunun Belirlenmesi
16
Kum Konisi Yöntemi
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
17
Nükleer Yoğunluk Ölçer Yöntemi
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
Plaka Yükleme yöntemi
Dolgu Malzemesi Özellikleri
Sınıf
Max gd (ton/m3)
(Std. AASHTO
ile)
GW
2.00-2.16
Kompaksiyondan Sonra
Sıkışabilirliği ve Şişme
Karakteri
Her zaman hiç
Dolgu Malzemesi olarak değeri
Taban zemini olarak
değeri
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 olduğunda oldukça stabil
İyi ile normal arası
SM
1.76-2.00
Çok çok az
Yoğun olduğunda oldukça stabil
İyi ile normal arası
SC
1.68-2.00
Az ile 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
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
Smooth Drum
Placing
Rolling
Clay Liner
Clay
Placing Drainage Sand & Collection
Trench Gravel
Compacting Clay
5- Zemin İşlerinde Kullanılan Araçlar
Greyder
Buldozer
19
Yükleyici
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
Beko
Hidrolik ekskavatör
Kaya kırıcı
20
6- Diğer Zemin Sıkıştırma Yöntemleri
n
n
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
n
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
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
Ağırlık (Sıkıştırıcı)
Ağırlık = 5-30 ton
Yükseklik = 10-30 m
22
q Vibro-flotasyon
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
Vibroflotasyon
Vibro-replacement/compaction
23
Taş Kolon
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
24
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
q Patlatma
25
A
AY tu
İK o
VR s N
Sİ er
an I D
sm ği
O ni
r. ka
. D Me
of in
Pr m
Ze
Sizlere verilen
uygulamaları, yapmayı
unutmayınız !
26
Download

Prof. Dr. Osman SİVRİKAYA Zemin Mekaniği I Ders Notu