zemin mekanigi
TRANSCRIPT
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
1/28
1
ZEMN MEKAN
E-mail: [email protected]: +90 274 2652031-4160
Do. Dr. Zeynal Abiddin ERGLER
Zemin DokusuZeminlerin dokusu, tanelerin ekil ve greceliboylar ilebunlarn zemin iindeki oranna veya dalmnabaldr.
ri taneli zeminler:
akl Kum
nce taneli zeminler:
Silt Kil
0.075 mm (Birletirilmi Zemin Snflama sistemi, USCS)
0.06 mm (BS) (Hong Kong)
Elek analizi Hidrometre analizleri
(Stokes yasas)
Zeminlerin Snflandrlmas
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
2/28
2
Zeminlerin dokusal ve dier karakteristikleri
(Holtz and Kovacs, 1981)
Tane boyu
(Holtz and Kovacs, 1981)
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
3/28
3
4.75 mmUSCS
BS
0.075
2.0 0.06 0.002
USCS: Birletirilmi Zemin Snflama Sistemi
BS: ngiliz Standard
Tane boyu
mm
75
60
Kil tane boyu
Kil mineralleri
rnein:
Smektit, illit, kaolinite vb..
rnein:
Kk bir kuvars paras kilmineralleri ile ayn tane boyuna sahipolabilir.
Not:
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
4/28
4
Tane boyu dalm
ri taneli zeminler:
akl Kum
nce taneli zeminler:
Silt Kil
0.075 mm (USCS)
0.06 mm (BS) (Hong Kong)
Deney
Elek analizi Hidrometre analizi
(Head, 1992)
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
5/28
5
Amerikan Elekleri ngiliz ElekleriElek No. ap (mm) Elek No. ap (mm)
2" 50.80 2" 50.80
1" 38.10 1" 38.103/4" 19.00 3/4" 19.05
3/8" 9.51 3/8" 9.52
4 4.76 4 4.76
7 2.83 6 2.80
8 2.38 7 2.40
10 2.00 8 2.00
14 1.41 12 1.40
16 1.19 14 1.20
18 1.00 16 1.00
25 0.707 22 0.710
30 0.590 25 0.600
35 0.500 30 0.500
40 0.420 36 0.420
45 0.354 44 0.355
50 0.297 52 0.30060 0.250 60 0.250
70 0.210 72 0.210
80 0.177 85 0.180
100 0.149 100 0.150
120 0.125 120 0.125
170 0.088 170 0.090
200 0.074 200 0.075
yi derecelenmi:
yi Boylanm:
%P = 100 x Elekten Geen Miktar/ Tm rnek
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
6/28
6
Logaritmik eksen
(Holtz and Kovacs, 1981)Efektif ap,D10: 0.025 mm
D30: D60:
Tane boyu dalm
A
Bir nceki ekildeki A zeminine ait tane boyu dalm grafiinin tanmlanmas
3.2)5.8)(025.0(
)7.0(
))((
)(
340025.0
5.8
2
6010
2
30
10
60
DD
DC
D
DC
c
u
Tane boyu dalm
Boylanma katsays, Cu(ceofficient of uniformity)
10
60
D
DCU
1060
2
30
DD
DC
C
Erilik katsays, Cc(ceofficient of curvature)
mmD
mmD
mmD
5.8
7.0
)boyutaneefektif(025.0
60
30
10
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
7/28
7
Deerlendirme kriteri
rnek: iyi derecelenmi
Soru: Ayn boydan tanelerden oluan zeminin CU parametresi ne olur?
)icinkum(631
icin)(cakil4ve31
:zeminiderecelenmyi
uc
uc
CveC
CC
3.2)5.8)(025.0(
)7.0(
))((
)(
340025.0
5.8
2
6010
2
30
10
60
DD
DC
D
DC
c
u
Cevap
D (mm)
Geen
1
)(katsayisiBoylanma
10
60
D
DC
uniformityoftCoefficien
u
Tane boyu dalm
Ayn boydan tanelerden oluan zeminin CU parametresi
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
8/28
8
Tane boyu dalmnn mhendislik uygulamalar: Zemin yapsnn ve snflamasnn belirlenmesinde
kullanlr.
Drenaj filtrelerin tasarmnda kullanlabilir.
Dolgu barajlar, toprak set, yol yapm almalarnntaban malzemesinde ve beton agregasnnseiminde kullanlmaktadr.
Dinamik kompaksiyon ve enjeksiyon sonularnntahmin edilmesinde kullanlabilir.
Efektif tane boyu, D10, hidrolik iletkenlik ileilikisinden yararlanlabilinir(zeminlerinpermeabilitesini belirler). (Hazen eitlii).
ri taneli zeminler iin tane boyu dalm ok nemlidir.
rnek
Bir zeminden alnan 1245 g ktlesindeki kururnek eleme ilemindengeirilerek elek stktleleraadakiizelgedesralanmtr. Buzemin rneinin tane boyu dalm erisiniizerek, efektif apn, boylanma (Cu) veerilik (Cc) katsaysn belirleyiniz.
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
9/28
9
Elek No.Elek ap (mm)Elek st g2" 50.8 0
1" 38.1 03/4" 19 03/8" 9.51 5
4 4.76 157 2.83 268 2.38 3410 2 4514 1.41 5116 1.19 6218 1 6825 0.707 7530 0.59 8335 0.5 8840 0.42 9445 0.354 98
50 0.297 10160 0.25 7670 0.21 6480 0.177 55
100 0.149 42120 0.125 35170 0.088 23200 0.074 12
10
60
D
DCU
1060
2
30
DD
DC
C
Elek No.Elek ap (mm) Elek st gElekten
Geen gGeen Yzdesi
P2" 50.8 0 1245 100.0
1" 38.1 0 1245 100.03/4" 19 0 1245 100.0
3/8" 9.51 5 1240 99.6
4 4.76 15 1225 98.4
7 2.83 26 1199 96.3
8 2.38 34 1165 93.6
10 2 45 1120 90.0
14 1.41 51 1069 85.916 1.19 62 1007 80.9
18 1 68 939 75.4
25 0.707 75 864 69.4
30 0.59 83 781 62.7
35 0.5 88 693 55.7
40 0.42 94 599 48.1
45 0.354 98 501 40.2
50 0.297 101 400 32.160 0.25 76 324 26.0
70 0.21 64 260 20.9
80 0.177 55 205 16.5
100 0.149 42 163 13.1
120 0.125 35 128 10.3
170 0.088 23 105 8.4
200 0.074 12 93 7.5
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
10/28
10
Efektif ap, D10= 0.125 mmBoylanma katsays, CU=D60/D10=0.55/0.125= 4.4Erilik katsays, CC=D30
2/(D10 x D60)=0.282/(0.125x0.55) =1.14
Taneli zeminlerin makaslama dayanm iin nemli
Keli zemin taneleriyksek srtnme
Yuvarlak zemin taneleri dk srtnme salarlar
Kil taneleri yapraks bir yap gsterirler
Yuvarlak Yar-yuvarlak
Yar-keli Keli
(Holtz ve Kovacs, 1981)
ri taneli
zeminler:
Tane ekliZeminlerin mhendislik davran zerinde tane boyu dalm kadar tane eklinin de etkisivardr.ri taneli zeminlerin genellikle aada verilen ekillere gre snflandrlmaktadr
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
11/28
11
Atterberg Limitlerive Kvam indeksleri
Likit limit, LL
Likit durum
Plastik limit, PL
Plastik durum
Bzlme limiti, SL
Yar-kat
KatKuru zemin
Akkan zemin-sukarm
Suieriimdeart
Atterberg Limitlerince taneli zeminler iin suyun varl zeminin mhendislik davrann nemlioranda etkilemektedir. Dolaysyla, bu etkilerin tanmlanmas iin referans indeksparametrelere ihtiya duyulmaktadr. Belirli bir su ieriindeki ince taneli toprakzeminin fiziksel durumu kvamllk olarak bilinir.
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
12/28
12
Zeminlerde su ierii-hacimsel deiim arasndaki iliki
(Uzuner, 1998)
SL
Konik Penetrometre Yntemi
(Cone Penetrometer Method)
(BS 1377: Part 2: 1990:4.3)
Bu yntem ngiltere DevletKarayollar Kurumu (Transportand Road Research Laboratory)
tarafndan gelitirilmitir.
CasagrandeYntemi(ASTM D4318-95a)
Prof. Casagrande bu
deney zerindealarak,likit limit deneyaletini gelitirmitir.
Likit limit, LL(Liquid Limit)
Atterberg limitleri deneyleri 40 no.lu (0.425 mm) elek altna geen malzemekullanlarak gerekletirilir
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
13/28
13
Casagrande Yntemi
N=25 d
Kapanma aral =12.7mm (0.5 in)
(Holtz and Kovacs, 1981)
Casagrande likit limit cihaz ve oluk ama bann ematik grnm
25 d sonras, alm olan olukta 0.5 in (12.7 mm) kapanmann gerekletii andaki suieriine likit limit denilir
N
w
Likit limit deerinin hesaplanmas
Das, 1998
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
14/28
14
Casagrande yntemi
Tek nokta likit limit deneyi
Sabit bir ak erisi kabul edilir.
Bu ak erisi eimi, 767 likit limitdeney sonucunun istatistiksel
analizi sonucu elde edilmitir.N: oluun kapand d says
wn: tek nokta likit limit deneyi yaplmrnein su ierii
tan : akma erisinin eimi (0.121)
btan
25
NwLL
n
Snrlamalar:tanbampirik bir deerdir. 0.068 ile 0.121 arasnda deiir.En iyi sonu; Nnin 20 ile 30 arasnda olduu zaman elde edilir. Bu koulda tanb0.1 alnabilir
rnekKohezyonlu zemin rneinde yaplm likit deneyi sonularaadaki tabloda verilmitir. Zeminin likit limitini
a) Grafik yntemle
b) 3 no.lu deneyin verisini kullanarak tek nokta limit
yntemine gre
belirleyiniz
Deney NoVuru SaysYa zemin, gKuru zemin, g1 15 22.35 13.85
2 21 24.22 16.12
3 27 27.2 19.45
4 40 32.48 26
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
15/28
15
zmDeney NoVuru SaysYa zemin, gKuru zemin, gSu ierii %1 15 22.35 13.85 61.4
2 21 24.22 16.12 50.2
3 27 27.2 19.45 39.8
4 40 32.48 26 24.9
a) LL = %42
b) N= 27, w= 39.8, tan=0.1
1.4025
278.39
25
1.0tan
bN
wLLn
Konik Penetrometre ile Likit limit tayini(Cone Penetrometer Method)
Cihaz
(Head, 1992)
Bu yntem ngiltere DevletKarayollar Kurumu(Transport and Road
Research Laboratory)
tarafndan gelitirilmitir.
Belli ktledeki (80 g) konik u 5 s sreyle kap iine doldurulmu ya zemine braklr.Batma miktar mikrometre ile lldkten sonra zemin su ierii belirlenir . Deney
farkl su ieriklerine gre tekrarlanarak, su ierii penetrasyon ilikisi izilir. 20 mm likbatmaya karl gelen deer zeminin likit limiti (LL) deerini verir.
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
16/28
16
Bu yntem birden fazla veriye dayanan yntemdir
Su ierii, w%
Penetrasyonmiktar
(mm) 20 mm
LL
Littleton and Farmilo, 1977 (Head, 1992)
Casagrande ve konik penetrasyon yntemleri arasndaki en iyi iliki LL 100naltnda olduu zaman elde edilmektedir.
Karlatrma
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
17/28
17
Plastik limit,PL
ASTM D4318-95a, BS1377: Part 2:1990:5.3
(Holtz and Kovacs, 1981)
Bu deney, zeminin plastik kvamdaolduu durumdaki en dk su ieriini
belirlemek iinyaplr. Cam veya plastikten yaplmdz biryzeyzerindeel ayasyla veya parmaklarla muntazam bir ekilde yuvarlanan zeminrneinin, 3 mm apnda ve yaklak 10 mm uzunluundaki bir silindireklinikazandnda, su ieriinden dolay krlp atlamalarn meydana geldiiandaki su ierii, zeminin plastik limiti olarak tanmlanr
Bzlme limiti:
Zeminin hacminde
meydana gelendeimenin durduuandaki su ieriibzlme limiti olaraktanmlanr.
(Das, 1998)
SL
Bzlme Limiti, SL
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
18/28
18
(Das, 1998)
rnein balangtaki hacmi: Vi
Nemli rnein ktlesi: M1
Kurutulmu rnein hacmi: Vf
Kuru rnein ktlesi: M2
)100)((M
VV)100(
M
MM
(%)w(%)wSL
w
2
fi
2
21
i
Atterberg Limitleri iin tipik deerler
(Mitchell, 1993)
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
19/28
19
ndekslerPlastisite indeksi, PI
Zeminin plastik davran gsterdii su ierii aralnn tanmlanmas iinkullanlr
PI = LL PL
Likit limit, LL
Likit durum
Plastik limit, PL
Plastik durum
Bzlme limiti, SL
Yar-kat durum
Kat durum
PI
A
B
C
(Ulusay, 2001)
Likitlik indeksi, LI
Bu indeks ile elimizdeki rnein plastik, krlgan kat ve svdavranlarndan hangisi olaca bilmemiz mmknolmaktadr.
contentwatertheisw
PLLL
PLw
PI
PLwLI
LI
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
20/28
20
Kvamllk indeksi, IC
PI
wLLIC
)(
Skma indeksi, CC
)1.0(009.0 LLCC
Normal konsolide olmu killerde, skma indeksi ile likit limit arasnda aadaki iliki
vardr.
(Ulusay, 2001)
Aktivite, A(Skempton, 1953)
Aktif olmayan killer (kaolinit)
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
21/28
21
(Skempton, 1953)
Zemin Snflamas
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
22/28
22
Zemin snflamas konusunda aada maddeler
halinde verilen konulara deinilecektir:
1. Ama
2. Snflama sistemleri
3. Birletirilmi Zemin Snflama Sistemi (USCS)
4. Amerikan Devlet Karayolu ve Ulam OfisleriDerneinin snflama sistemi (American
Association of State Highway and
Transportation Officials System, AASHTO)
ndeksler
Tane Boyu Dalm,
LL, PI
Snflamasistemi
(Dil)
Mhendislikparametrelerinin
tahmin edilmesi
Mhendislikamalarn elde
edilmesi
Mhendislerarasnda
iletiim salar
Ama
Bir zeminin snflama sistemi mhendislerin arasndaki iletiim dilidir. Zeminsnflamalar zeminleri belirli mhendislik davranlarna gre snflara ayransistematik bir yntem salar ve mhendisin dier mhendislerin tecrbelerindenfaydalanmasnayardmc olur (Holtz and Kovacs, 1981).
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
23/28
23
Snflama sistemleri
Jeoteknik uygulamalarnda genellikle aada verilen ikisnflama sistemi kullanlmaktadr:
1. Birletirilmi Zemin Snflama Sistemi (USCS)
2. Amerikan Devlet Karayolu ve Ulam OfisleriDerneininsnflama sistemi (American Association
of State Highway and Transportation OfficialsSystem, AASHTO)
Bu sistem ilk olarak II. Dnya sava srasnda, havaalan yapmndakullanlmak zere Prof. A. Casagrande (1948) tarafndangelitirilmitir. Prof. Casagrande, U.S Bureau of Reclamation ve U.S.Corps of Engineers tarafndan 1952de barajlara, temellere ve dieryaplara da uygulanmtr(Holtz and Kovacs, 1981).
Drt ana blmden oluur:(1) ri taneli(2) nce taneli(3) Organik zemin
(4) Turba (Peat)
Birletirilmi Zemin Snflama Sistemi (USCS)
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
24/28
24
ri kayablou
Blok
akl Kum Silt ve kil
ri nce ri nceOrta
300 mm 75 mm
19 mm
No.4
4.75 mmNo.10
2.0 mm
No.40
0.425 mm
No.200
0.075 mm
USCS bu ksm iin tane boyu kullanmyor, Atterberg limitlerini kullannz
Tane boyu tanmlamas
Zeminlerin tane byklklerini ve toplam ktle iersindeki arlkamiktarlarn yzde olarak hesaplanp tane bykl dalmnn ve akl,kum, silt ve kil yzdesinin belirlenmesi amacylayaplr
ri taneli zeminler:
akl Kum
nce taneli zeminler:
Silt Kil
NO.200
0.075 mm
Tane boyu dalm
Cu
Cc
PL, LL
Plastisite aba
NO. 4
4.75 mm
Gerekli deneyler:
1. Elek analizi
2. Atterberg limitleri
LL>50
LL
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
25/28
25
SimgelerZemin simgeleri:
G: akl
S: Kum
M: Silt
C: Kil
O: Organik
Pt: Turba (Peat)
Likit limit simgeleri:
H: Yksek LL (LL>50)
L: Dk LL (LL
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
26/28
26
GM
12
c
c
Birletirilmizemin
snflamas veplastisite aba
ritanelizeminler
(taneboyudalm)
nce taneli
zeminler
LL, PI
0.075
mm
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
27/28
27
GM
12
c
c
200 no.lu elei geen: %30
4 no.lu elei geen: %70
LL= 33
PI= 12
PI= 0.73(LL-20), A-hatt
PI=0.73(33-20)=9.49
SC
(Killi kum, kum-kilkarm)
(Ulusay, 2001)
200 no.lu elei geen: %30
4 no.lu elei geen : %70
LL= 33
PI= 12
rnek
Uygulama
USCS Tablosu ve Plastisite Grafiini kullanarak, aada verilentablodaki zeminleri USCS sistemine gre snflandrnz.
rnekNo
4. No%P
200. No%P
CU CC LL%
PL% PI%
Snf
1 26 4 5.2 2.9 GW
2 100 3 3.9 0.7 SP
3 65 2 20 1.8 SW
4 26 4 71 4.3 GP
5 76 69 70 43 27 MH
6 100 97 57 15 42 CH
7 71 22 32 30 2 SM
8 99 52 39 17 22 CL
9 15 7 5.9 2.9 42 14 28 GW-GC
10 96 65 18 12 6 CL-ML
-
7/30/2019 Zemin Mekanigi
28/28
http://www.avanceon.com/blog/bid/75543/The-Stupid-Question-Buddy