INSA354

ZEMİN MEKANİĞİ

Dr. Ece ÇELİK

2

1. Kompaksiyon

Kompaksiyon mekanik olarak zeminin yoğunluğunu

artırma yöntemi olarak tanımlanmaktadır.

Yapı işlerinde kompaksiyon, inşaat sürecinin önemli

bir parçasıdır.

Yanlış yapıldığı takdirde, zemine meydana gelecek

çökmelerden dolayı ortaya çıkan yapı bozukluklarına

ve gereksiz bakımı veya onarım maliyetlerine neden

olabilir.

Kompaksiyon (sıkıştırma)

3

4

Bodrum ve havuz çatlakları

ve sızıntı

5

Kötü Kompaksiyon Sonuçları

Döşeme çatlakları Boru sızıntısından olan

kırılmalar

Temel erozyonu Yapı ayaklarında oluşan

erozyon Hendeklerde çökme

Kompaksiyon

Kompaksiyon, toprak zeminin mekanik ve fiziksel

özelliklerinin iyleştiriilmesi için mekanik araçlar

kullanarak zemin bünyesindeki su ve tane hacmi

sabit iken, havanın dışarı atılmasıdır.

6

sıkıştırılmış

Dış kuvvet

Dış kuvvetlerin etkisi ile olur, zamana bağlı değildir.

Kuru zemine su verildiğinde tanelerin etrafını ilk

önce absorbe su tabakası kaplar.

Su miktarı artırılırsa su filmi kalınlaşır, taneler

arasındaki sürtünme enerjisi azalır ve taneler bir biri

üzerinde kolayca hareket ederler.

7

Yoğunluk-Su Muhtevası

Uygun sıkışmanın sağlanabilmesi için zemindeki su

muhtevasının hayati önemi vardır.

Su muhtevasının kompaksiyona etkisi:

◦ Zeminin içinde yeterli su miktarı bulunmadığı zaman

daneler arası sürtünme azalmakta ve birbirlerine

yanaşmaları zorlaşmaktadır.

◦ Su miktarı artıkça danelerin hareketi kolaylaşmakta, buna

karşılık birbirine yaklaşması zorlaşmakta.

8

Zeminlerin tamamen suya doygun olması, yani bütün

boşlukların suyla dolu olması durumunda ise

kompaksiyon mümkün değildir.

Çünkü bu durumda uygulanan yükler altında boşluk

suyunda basınç artışları meydana gelecek ve

hidrostatik basınç danelerin birbirine yaklaşmasına

karşı koyacaktır.

9

10

11

Genel Prensipleri

Zeminde kompaksiyon derecesi:

◦ kuru yoğunluk ve

◦ optimum su muhtevası ile ifade edilir.

Kompaksiyon zemin boşluklarındaki havanın

azaltılması işlemidir

Konsolidasyon is boşluklardaki suyun azaltılması

demektir.

12

Yoğunluk-su muhtevası ilişkisi

Karayolu, baraj, istinat duvarları, hava alanları, otoyollar gibi

pek çok mühendislik uygulamasında zayıf zeminlerin

sıkıştırılarak birim ağırlıklarının yükseltilmei gerekmektedir.

Zeminin üzerindeki etkisi:

◦ Boşluk oranını azaltarak zeminin geçirimliliğini azaltmak,

◦ Zeminin taşıma gücünü artırmak,

◦ Oturma ve deformasyon olabilirliğini azaltmak,

13

Kompaksiyon Deneyi

Yaygın olarak kullanılan iki tür proktor deneyi

vardır:

Standart Proktor ve

Modifiye Proktor deneyi

14

Standart proktor deneyi:

◦ 3 katman

◦ 25 düşüm (her katman için)

◦ 2.5 kg tokmak

Modifiye proktor deneyi:

◦ 5 katman

◦ 25 düşüm (her katman için)

◦ 4.5 kg tokmak

15

Kompaksiyon eğrisi

16

17

Kuru yoğunluk ve su mukavemeti

Bu deneyin amacı,sahada en iyi sıkışmanın sağlanabileceği

(en yoğun durum) karışımda kullanılan su içeriğinin

belirlenmesidir.

Farklı su içeriklerinde deney tekrarlanarak, Su içeriği-Kuru

birim hacim ağırlığı eğrisi çizilir ve optimum su içeriği

(muhtevası) – maksimum kuru birim hacim ağırlığı

(yoğunluk) belirlenir.

18

Zemin cinslerine göre optimum su muhtevası

granüler zeminlerde %7-8 gibi değerlerle başlar ve

kohezyonlu zeminlerde %25-30 değerlerine kadar

ulaşır.

19

Sıkıştırma enerjisi arttıkça optimum su muhtevası

azalmakta, kuru birim hacim ağırlık artmaktadır.

Optimum su muhtevasına karşılık gelen birim hacim

ağırlık değerine “MAKSİMUM KURU BİRİM

HACİM AĞIRLIK” adı verilir ρk max yada ρd max.

Belirli bir zemin için belirli bir sıkıştırma enerjisi ile

en yüksek sıkışmayı sağlayan belli bir su muhtevası

vardır. Buna “OPTİMUM SU MUHTEVASI” denir

(wopt).

20

21

22

STANDART PROKTOR DENEY YÖNTEMİ

Yaklaşık 1000 ml iç hacmindeki stardart bir kalıp içine

toprak, üç tabaka halinde standart bir ağırlığın 300

mm’den 25 defa düşürülmesi ile sıkıştırılarak yerleştirilir.

– Standart kalıp tartılarak birim hacim ağırlık belirlenir.

Su içeriği de bilindiğinden, KURU BİRİM HACİM

AĞIRLIĞI hesaplanır.

– Farklı su içeriklerinde deney tekrarlanarak, SU

İÇERİĞİ-KURU BİRİM HACİM AĞIRLIK eğrisinden

→ OPTİMUM SU İÇERİĞİ – MAKSİMUM KURU

BİRİM HACİM AĞIRLIĞI belirlenir.

23

24

25

26

27

28

Arazide Kompaksiyon

29

30

31

32

33

34

35