İİN371 ZEMN371 ZEMİİN MEKANN MEKANİĞİİĞİ II

Yrd. DoYrd. Doçç. Dr. Selim ALTUN. Dr. Selim ALTUN

Dersin Amacı ve Hedefi Zemin mekaniği, inşaat mühendisliği öğrencileri için diğer mühendislik derslerinde gereksinim duyacakları araçların öğretildiği bir ders olmanın ötesinde, geoteknik problemlerini çözme yeteneğinin verildiği bir ders olarak görülmektedir. Ders süresince öğrencilere zemin mekaniğinin temelleri öğretilmektedir. Öğrencilerin, teorik bilgi yanında laboratuar deneyimi kazanması amaçlanmıştır.Dersin İçeriği

• Giriş: İnşaat Mühendisliğinde Zemin Problemleri• Zemin İndis Özellikleri• Zemin Sınıflaması• Zemin Yapısı• Permeabilite ve Ölçümü: Darcy Kanunu, İki Boyutlu Kararlı Akım, Sızma ve Akım Ağları.• Zemin Kompaksiyonu• Gerilme Analizi

Dersin Değerlendirilmesi Bir yarıyılda bir yazılı arasınav (% 40) ve bir yazılı yarıyılsonu sınavı (% 60) yapılmaktadır.Ders Kitabı/Diğer Materyal

• Craig, R.F. “ Soil Mechanics”, ELBS, (1992)• Holtz, R.D. and Kovacs, W.D., “An Introduction to Geotechnical Engineering”, Prentice-

Hall, (1981)• Özaydın, K., “Zemin Mekaniği”, Birsen Yayınevi, (2004)• Uzuner, B.A., “Çözümşü Problemlerle Zemin Mekaniği”, Birsen Yayınevi, (2004)

GEOTEKNİK VE İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNDEKİ YERİ

• Geoteknik, yer bilimlerinin inşaat mühendisliği problemlerine uygulanışıdır.

GEOTEKNİKTE KULLANILAN YERBİLİMLERİ

• Petroloji : Kayaların özelliklerini ve orijinini inceler.• Jeomorfoloji: Yerkabuğunun şeklini ve orijinini invceler.• Pedoloji : Zirai toprağın fiziksel, kimyasal ve

bakteriyolojik özelliklerini inceler.• Hidroloji : Yüzeysel ve yer altı sularını inceler.• Jeofizik: : Kayaların ve zeminlerin kütlesel özelliklerini

inceler.

• Zemin mekaniği fizik ve mekaniğe dayalı olarak zeminlerin özellikle gerilme ve deformasyon özelliklerini inceler.

• Kaya mekaniği zemin mekaniği yöntemlerinin, jeolojide kaya üzerinde uygulanışıdır.

• Zemin mekaniği ve kaya mekaniği temel mühendislik bilimleridir.

• Ayrıca “Paleontoloji, Paleobotani, Meteoroloji ve Coğrafya” da geoteknikte önemli olmayacak ölçüde kullanılan yerbilimleridir.

İİNNŞŞAAT MAAT MÜÜHENDHENDİİSLSLİĞİİĞİNDE NDE TEMEL ZEMTEMEL ZEMİİN PROBLEMLERN PROBLEMLERİİ

1. TEMELLER

Yapıya zarar verecekmertebede oturmaların önlenmesi.

Ön yükleme ile temel zeminin iyileştirilmesi

İİNNŞŞAAT MAAT MÜÜHENDHENDİİSLSLİĞİİĞİNDE NDE TEMEL ZEMTEMEL ZEMİİN PROBLEMLERN PROBLEMLERİİ

2. YAPI MALZEMESİ OLARAK ZEMİN

Toprak dolgu baraj kesiti Karayolu Kesiti

İİNNŞŞAAT MAAT MÜÜHENDHENDİİSLSLİĞİİĞİNDE NDE TEMEL ZEMTEMEL ZEMİİN PROBLEMLERN PROBLEMLERİİ

3. ŞEVLER VE KAZILAR

Boru ve kanal kazıları

İnşaat kazısı ve koruyucu perdelerŞev stabilitesi

İİNNŞŞAAT MAAT MÜÜHENDHENDİİSLSLİĞİİĞİNDE NDE TEMEL ZEMTEMEL ZEMİİN PROBLEMLERN PROBLEMLERİİ

4. YER ALTI VE İSTİNAT YAPILARI

İstinat duvarı Gömülü boru hattı

İİNNŞŞAAT MAAT MÜÜHENDHENDİİSLSLİĞİİĞİNDE TEMEL NDE TEMEL ZEMZEMİİN PROBLEMLERN PROBLEMLERİİ

5. ÖZEL DEPREM MÜHENDİSLİĞİ PROBLEMLERİ• Titreşimler

Daneli zeminler üzerindeki titreşen binalar altında önemli oturmalar oluşur. Titreşimin frekansı temel zemininin frekansına eşit ise önemli zararlar meydana gelir (rezonans).

• Patlamalar ve depremlerKazılar için önemli olan patlamalar ve nükleer patlamalar zemin dalgaları oluşturur. Yapılar etkilenir.

• Bölgesel çökmelerÖnemli ölçüde su çekimi, petrol çekimi oturmalara ve göçmelere yol açar.

• DonmaBinalarda çatlama ve karayollarında bozulmalara yol açar.

ZEMZEMİİN PROBLEMLERN PROBLEMLERİİNNİİN N ÇÖÇÖZZÜÜMMÜÜ• ZEMİN MEKANİĞİ

– Zeminlerin gerilme ve şekil değiştirme özellikleri (laboratuar çalışması)

– Teorik analiz• JEOLOJİ,ARAŞTIRMA

- Zemin kütlesinin gerçek yapısı• DENEYİM

- Bugüne kadarki uygulamaların sonuçları• EKONOMİ

- Çözüm yollarının uygulanabilirliği + Mühendislik yargısı = Zemin problemlerinin çözümü

GGİİRRİŞİŞ

• Zemin, inşaat mühendisleri için kayaların ayrışması ve parçalanması ile oluşan, mineral danelerinin çimentolanmamışveya zayi çimentolanmış birikimidir. Zemin tabakasını genel olarak kaya tabakası izler.

• Zemin katı, sıvı ve gazdan oluşan üç fazlıbir sistemdir.

• OLUŞUM AÇISINDAN SINIFLANDIRMA

1. Sedimanter (taşınmış) zemin• Yerçekimi• Su • Rüzgâr Taşınma unsurları• Buzul• Canlılar

(Alüvyonel ortam adı verilir. Verilen kesit birkaç defa tekrarlanabilir.)

2. Rezidüel zemin (yerinde oluşmuş)Taşınma hızı ayrışma hızından yavaş ise oluşabilir.

İİNDNDİİS S ÖÖZELLZELLİİKLERKLERİİ ve FAZ ve FAZ İİLLİŞİŞKKİİLERLERİİ

Zeminler üç fazlı sistemler olduğundan, zeminin mühendislik açısından tanınıp sınıflandırılabilmesi, zemini oluşturan her üç fazın ayrı ayrı özellikleri ile bunların birbirine gerek hacim gerekse ağırlıkça olan durumlarının bilinmesini gerekli kılar.

Bünye özellikleri:• wn : Doğal su muhtevası, içeriği• n : Porozite• e : Boşluk oranı• γ : Birim hacim ağırlık (γn, γs, γk, γd, γ’=γA) • S : Doygunluk yüzdesi (γw)• G : Özgül ağırlık

• Doğal ve idealize prizmalar üzerinde gerekli tanımlar aşağıda yapılmaktadır:

Toplam H

acim =V

dane

su

hava

Vb

Vs

Vw

Vh Wh≈0

Ww

Ws

Toplam Ağırlık =W

Hacimler Ağırlıklar

• Önemli ilişkiler ve tanımlar:1. Vb=Vh+Vw2. Ws=Wk3. Su muhtevası; ω=(Ww/Ws)*1004. Boşluk oranı; e=Vb/Vs5. Porozite; n=Vb/V6. Dane birim hacim ağırlığı; γs=Ws/Vs7. Doğal birim hacim ağırlık, γn=W/V8. Kuru birim hacim ağırlık; γk=Wk/V9. Doygun birim hacim ağırlık ;

VVW wbk

dγγ +

=

10. Efektif birim hacim ağırlık;

11. Doygunluk derecesi; S=Vw/Vb(S=1 ise zemin suya doygun, S=0 ise zemin kurudur).

12. Porozite-boşluk oranı ilişkisi

veya

13. Gs=γs/ γw

wDA γγγγ −=='

een+

=1

nne−

=1