Post on 05-Nov-2019
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
CE/ENVE 320 – Vadose Zone Hydrology/Soil Physics
Spring 2004Copyright © Markus Tuller and Dani Or 2002-2004
Zemin Mekaniği– Kısa bir giriş
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Neden zemin mekaniği?
Pekçok malzemeden farklı olarak zeminlerin yük altındaki davranışları oldukça komplikedir.
Diğer katı malzemeler (metaller, kayalar) kuvvet altında
nasıl deferme oluyorsa zeminlerde de aynı durum
sözkonusudur.
Kuvvet
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Neden zemin mekaniği?
Yapı Temelleri…
…ya da tarım uygulamaları
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Neden zemin mekaniği?
Zemin davranışını anlamak neden önemlidir:
• şevler ve istinat duvarlarını tasarlayabilmek için
• yumuşak toprağın ya da kayaların içerisinde tünel inşa edebilmek için
• Toprak kaymaları ve heyelanşları önleyebilmek için
• Zemin oturmalarını tahmin edebilmek ve önleyebilmek için
• Zemin kaynaklarını doğru bir biçimde kullanabilmek için
• …
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Birim Yük Ve Deformasyon
Katı bir malzemenin F kuvveti ya da kuvvetler kombinasyonuna reaksiyonu deformasyon olarak ortaya çıkar. Uygulanan kuvvetin birim alandaki büyüklüğü birim yük olarak adlandırılır.
normal yük
s = Fn / A
Kayma yükü
t = Fs / A
normal
deformasyon
e = dz / zo
kayma
deformasyonu
g = dh / zo
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Toplam ve etkili yük
Zeminlere yük uygulandığı zaman, tanecikler ve aralarındaki su ile
taşınmaktadır. Tanecikler arasında hapsolan su yüklenince basıncı artar
ve dışarı çıkmaya çalışır.
Zeminin geçirgenliği taneciklerin boyutuna bağlıdır.
Zeminin dayanımı, zemin tanecikleri arasındaki bağlantıların sağlamlığına
bağlıdır. Buna etkili yük kavramı diyoruz.
Toplam yük
Etkili yük
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Homojen Zeminde Yükler
Homojen bir zeminde, düşey yük
Aşağıdaki formille hesaplanır:
rb : zeminin birim ağırlığı ve g :yerçekimi katsayısı Tipik rb değerleri
1000 – 1800 kg m-3.
v bg zs r
Bir zemin taneciğine etkiyen toplam yük, üzerindeki zeminin, suyun ve yapı
ağırlığının toplam etkisine eşittir.
Zemin Yüzeyi
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Homojen Zeminde Yükler
Homojen bir zeminde yatay yük
teorik olarak aşağıdaki formülle
hesaplanır:
Bir zemin taneciği üzerindeki toplam düşey yükteki bir değişim, zemin
taneciğine etki eden yatay yükleri de etkiler. Yatay ve düşey yükler
arasında oldukça karmaşık ilişkiler mevcuttur.
vh s
s
1
sv :düşey yük ve : Poisson oranı. Poisson oranı için tipik değerler: 0.25
and 0.4.
Zemin Yüzeyi
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Geniş Yüzeysel Yüklerin Etkisi Altındaki
Zeminler
Toplam Düşey Yükv bg z qs r
Yüzeysel Yük
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Dar Yüzeysel Yüklerin Etkisi Altındaki
ZeminlerDar yükler altındaki zeminlerde (küçük yapı
temelleri, kamyonların lastiklerinin altında ezilen
zeminler), zemin taneciklerine etkiyen düşey
yükler, yükten uzaklaştıkça azalır.
Bu durumlarda özel teorik bağıntılar kullanılır.
Böyle bir bağıntıyı siz de keşfedebilirsiniz.
232
, 11 zRqqvsq
R
z
sv,q
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Dar Yüzeysel Yüklerin Etkisi Altındaki
Zeminler
Dar alanda etkiyen yüklerin olması durumunda zemin taneciğine etkiyen
düşey yükler :
3 2
21 1v bg z q R zs r
R, temas alanının yarıçapı
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Tek eksenli yük ve deformasyon– Hook
Yasası
Young Modülü ve Poisson Oranı ölçebilmek için
Da vinci yüzyıllar önce bu aleti geliştirmiş.
Poisson Oranı
sa
Çelik Çubuk
aa ddE es
ra dd ee
Young Modülü
Leonardo da Vinci’s (1452-
1519) uniaxial tension test
Eksenel Deformasyon
Ekse
ne
l
Yü
k
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Zemin Mekaniği– Kısa bir giriş
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004
Copyright© Markus Tuller and Dani Or2002-2004