Slayt 1ozgurertugrul.gen.tr/313/komp sunum.pdf · 2019-10-16 · 2.5 mm ve 5.0 mm için taşıma...
Transcript of Slayt 1ozgurertugrul.gen.tr/313/komp sunum.pdf · 2019-10-16 · 2.5 mm ve 5.0 mm için taşıma...
1
ZEMĶNLERĶN KOMPAKSĶYONU
3
GİRİŞ
Kompaksiyon; zeminin, tabaka tabaka serilerek,
silindirleme, vibrasyon (titreşim) uygulama, tokmaklama
gibi işlemlerle sıkıştırılmasına denilir.
Bu işlemlerle, zemin daneleri daha az boşluklu yerleşerek,
zeminin boşluk oranı azaltılır. Zemin daneleri ve daneler
arasındaki su pratik olarak sıkışmazdır. Sıkışma
boşluklardaki havanın sıkışması veya dışarı çıkması
sonucu olur. Sıkışma, kısa sürede (ani) olur.
Yol, havaalanı, toprak baraj, toprak dolgu inşaatlarında,
zemin belli bir kalınlıkta (0.2-0.4 m vb.) serilerek, belli bir su
içeriğinde, uygun bir sıkıştırma aracı ve bir kaç geçiş ile
sıkıştırılır.
4
GİRİŞ
Kompaksiyonla genel olarak şu yararlar sağlanır;
1) Zeminin taşıma gücü artırılır.
2) Zeminin geçirimliliği azaltılır, zemine daha kararlı bir
yapı kazandırılır. Böylece zeminin su alarak, hacim
değişikliklerine uğraması azaltılır.
3) Zeminin sabit, hareketli, dinamik yükler altında
yapacağı oturmalar, çökmeler azaltılır.
5
GİRİŞ
Mekanik enerji uygulamak sureti ile zemin
yoğunluğunun artırıldığı basit bir zemin iyileştirme
tekniğidir.
+ su =
Sıkıştırma
kuvveti
6
GİRİŞ
Su Muhtevası
Ku
ru B
irim
Hacim
Ağır
lık
optimum su
muhtevası
d, max
- Daneler arası en iyi sıkışma
- Daha mukavim ve daha rijit zemin
- Daha düşük permeabilite
7
GİRİŞ
Bir zemin, sabit (belli) bir kompaksiyon enerjisi ile
değişik su içeriklerinde sıkıştırıldığında; şekilde
görüleceği üzere artan su içeriği ile, kuru yoğunluğu
önce artmakta, maksimum bir değere ulaşmakta, sonra
da azalmaktadır.
k
8
GİRİŞ
1. bölgede, zeminde yeterli su bulunmadığı için,
danelerin daha az boşluklu yerleşmek üzere hareket
etmeleri, daneler arası sürtünme kuvvetlerinden dolayı
zordur. Zira, su daneler arası bir tür yağlama etkisi
yapmaktadır. 3. bölgede, zeminde fazla su
bulunduğundan ve suyun da pratik olarak sıkışmaz
olmasından dolayı, gene zeminin boşluk hacmi fazla
azaltılamamaktadır.
9
GİRİŞ
2. bölgede, sıkışma en yüksek olmakta, kuru yoğunluk
maksimum değere ulaşmaktadır. Kuru yoğunluğun
(diğer bir deyişle sıkıştırmanın) en yüksek olduğu
(maksimum kuru yoğunluk, k(max) durumdaki su
içeriğine, optimum su içeriği (wopt) denilir. En iyi
sıkıştırma, optimum su içeriğinde elde edildiği için,
arazideki sıkıştırma; sıkıştırılacak zeminin optimum su
içeriğine sahip olması sağlanarak yapılır.
Bir zeminin optimum su içeriği, laboratuvarda yapılan
Proktor (Kompaksiyon) Deneyi ile belirlenir.
10
STANDART PROKTOR DENEYİ
Standart Proctor deneyinde; iç çapı 102 mm, yüksekliği
117 mm olan metal bir silindir kullanılır
11
STANDART PROKTOR DENEYİ
Bu kabın üzerine, geçici olarak bir yaka (ek) eklenir.
Deney için, kurutulmuş, tanelenmiş birkaç kg'lık zemin
kullanılır. Zemine bir miktar su katılarak iyice karıştırılır.
Böylece hazırlanan zemin, 3 tabaka halinde ve her bir
tabaka, 30.5 cm'den serbestçe düşen 2.5 kg
kütlesindeki bir tokmakla, 25 vuruş ile sıkıştırılır. Sonra
yaka çıkarılır; fazla zemin kesilerek uzaklaştırılır. Kabın
üzeri düzlenir.
Kabın içindeki zeminin yaş kütlesi belirlenir. Buradan
yaş yoğunluk (n1) hesaplanır. Kap içindeki zemin
çıkarılır. Bundan bir miktar alınarak, su içeriği belirlenir
(w1).
12
STANDART PROKTOR DENEYİ
Eşitlikten kuru yoğunluk (k1) hesaplanır. Deney, aynı
zemin üzerinde, değişik (artan) su içeriklerinde 4-5 kez
tekrarlanır. Deney sonuçları, k - w eksen takımında
işaretlenerek, ilgili eğri çizilir. Bu eğrinin tepe
noktasından, wopt ve kmax elde edilir.
w
nk
1
13
STANDART PROKTOR DENEYİ
(max)k
14
STANDART PROKTOR DENEYİ
k - w eksen takımında sabit bir doygunluk derecesi (Sr
= sabit) için teorik olarak çizilen eğri çizgiye, doygunluk
çizgisi denilir.
Zeminin dane özgül ağırlığı (Gs) bilinirse, eşitlikten
sabit Sr (% 100, 90, 80 vb.) değerleri için k - w eksen
takımında çeşitli doygunluk çizgileri elde edilebilir.
15
STANDART PROKTOR DENEYİ
(max)k
Kuru
birim
hacim
ağır
lık, k
Deneylerde pratik olarak
tam doygun durum elde
edilemez, zeminde bir
miktar hava kalır.
Doygunluk çizgileri ile
deneysel eğrinin herhangi
bir noktasında, özellikle
tepe noktasındaki
doygunluk durumu
öğrenilmiş olur. Tepe
noktasında doygunluk
derecesi ne kadar yüksek
ise, sıkıştırmanın o kadar
iyi olduğu düşünülür.
16
STANDART PROKTOR DENEYİ
(max)k
Kuru
birim
hacim
ağır
lık, k
Benzer şekilde hava
içeriği çizgileri çizilebilir.
Av (na) hava içeriği
na (%) = 100 – Sr (%)
17
STANDART PROKTOR DENEYİ
Kuru Birim Hacim Ağırlık, k, kN/m3
1 2 3 4 5
Kap+Sıkıştırılmış numune, g 9640 9685 9750 9955 9970
Kap ağırlığı, g 8000 8000 8000 8000 8000
Sıkıştırılmış numune, g 1640 1685 1750 1955 1970
Kap hacmi, cm3 1000 1000 1000 1000 1000
Yaş birim hacim ağırlık, kN/m3 16.09 16.53 17.17 19.18 19.33
Su muhtevası, % 7.9 9.6 10.4 14.2 18.2
Kuru birim hacim ağırlık, kN/m3 14.92 15.08 15.54 16.80 16.36
18
STANDART PROKTOR DENEYİ
Bulunan değerler sonunda, su muhtevası - kuru birim
hacim ağırlık grafiği oluşturulur ve bu noktaları en iyi
temsil eden sıkıştırma eğrisi çizilir. Elde edilen
sıkıştırma eğrisi üzerinde sıfır hava boşluk eğrisi
muhakkak gösterilmelidir. Buna ek olarak %90 ve %95
doygunlu derecesindeki eğrilerde gösterilebilir.
Sıfır hava boşluk eğrisi, doygun (Sr = %100) durumdaki
kuru birim hacim ağırlığın farklı su muhtevası değerleri
için tespit edilmesiyle oluşturulur. Buradaki su
muhtevası seçiminde, optimum su muhtevası değerinin
%1-2 öncesi ve sonrasındaki değerler alınabilir. Kuru
birim hacim ağırlık hesabı blok diyagram üzerinden
çıkarılan formül ile hesaplanır.
19
STANDART PROKTOR DENEYİ
Gs = 2.45
20
STANDART PROKTOR DENEYİ
21
MODİFİYE PROKTOR DENEYİ
İri daneli zeminler için uygundur.
Standart Proctor deneyi ile aynı esaslarda yapılır.
Tokmak ağırlığı, 4.54 kg,
5 tabakada sıkıştırma
45.72 cm yükseklikten düşüş
Standart proctorda uygulanan enerji, 600 kJ/m3
Modifiye proctorda uygulanan enerji, 2700 kJ/m3
22
KOMPAKSİYON ENERJİSİNİN ETKİSİ
Aynı zemin için daha
büyük kompaksiyon
enerjisi; daha yüksek
maksimum kuru
yoğunluk, daha düşük
optimum su içeriği
verir
23
KOMPAKSİYON ENERJİSİNİN ETKİSİ
24
ZEMİN CİNSİ ve GRANÜLOMETRİ ETKİSİ
Çeşitli zeminler için
ortalama kompaksiyon
eğrileri, şekilde
görülmektedir. İyi
derecelenmiş zemin,
kötü derecelenmiş
zemine göre daha
yüksek kmax' a sahip
olur.
25
ARAZİDE KOMPAKSİYON
Sıkıştırma için belirlenen veya hazırlanan zemin,
kullanılacak sıkıştırma aracına vb.'e bağlı olarak belli
bir kalınlıkta (0.2-0.4 m vb.) serilir. Zeminin su içeriği
laboratuvarda belirlenen optimum su içeriğine getirilir.
Bunun için zemine bir miktar su katılır veya zemin
karıştırılarak, havada bir miktar kurutulur. Sonra, zemin
cinsine uygun bir sıkıştırma aracı ile uygun sayıda
geçişlerle sıkıştırma yapılır. Sıkıştırma araçları başlıca
3 tip olabilir.
1) Silindirler (düz, keçi ayaklı, lastik tekerlekli vb.),
2) Vibratörler (silindir, plaka, kiriş vb.),
3) Tokmaklar (sıçrayan kurbağa tokmaklar vb.).
26
ARAZİDE KOMPAKSİYON
Genel olarak taneli zeminler için düz silindirler,
vibratörler; kohezyonlu zeminler için, keçi ayaklı
silindirler, lastik tekerlekli (pnömatik) sıkıştırıcılar; her iki
cins zeminler için ise tokmaklar, sınırlı alanlarda
uygundur.
27
ARAZİDE KOMPAKSİYON
Düz tekerlekli silindir
Vibratörlü Silindir
Lastik tekerlekli pnömatik
silindir
Keçi ayaklı silindir
28
Sadece 20-30 cm derinliğe kadar etkilidir, bu yüzden;
zemini ince tabakalar halinde sermek gerekir.
DÜZ TEKERLEKLİ SİLİNDİR
29
Çok küçük alanlardaki kompaksiyon için uygundur,
granüler zeminlerde etkilidir.
VİBRATÖRLÜ PLAKALAR
30
Yoğurma etkisi yapar; killi zeminlerde iyi verim alınır.
KEÇİ AYAKLI SİLİNDİR
31
Hava alanı dolgularında kullanılabilir. Derin kompaksiyon
(2-3m) sağlar.
DARBELİ SİLİNDİR
32
AĞIR LASTİK TEKERLEKLİ SİLİNDİR
33
Sıkıştırılan zemin
k,arazi = ?
warazi = ?
Kompaksiyon
Şartnamesi
Karşılaştır!
w
k
KOMPAKSİYON KONTROL DENEYLERİ
34
ARAZİDE KOMPAKSİYON
Arazide yapılan kompaksiyon, rölatif (göreli, izafi)
kompaksiyonla kontrol edilir. Rölatif kompaksiyon, Rc
aşağıdaki gibi tanımlanır.
Rc, İşin özelliğine göre seçilir (% 90, 95 vb.)
100)(
)(Rn,Kompaksiyo
max
c xlab
araziRölatif
k
k
?)( arazik
)(labk
35
ARAZİ SIKIŞMA KONTROLÜ
Arazi sıkışmasını değerlendirmek için,
- Arazideki kuru birim hacim ağırlığın
- Arazideki su muhtevası değerinin belirlenmesi
gerekmektedir.
Bazı yöntemler:
- Kum konisi yöntemi
- Lastik balon yöntemi
- Nükleer yöntem
36
ARAZİ SIKIŞMA KONTROLÜ
37
ARAZİ SIKIŞMA KONTROLÜ
KUM KONİSİ YÖNTEMİ :
1. Dolgu içinde düz bir yüzey
hazırlanır. Yaklaşık 125 mm çap,
125 mm derinlikte bir silindir çukur
açılır. Çukurdan çıkarılan zeminin
tümü alınır ve ağırlığı belirlenir (W)
2. (W1) ağırlığındaki üniform
standart kum ile dolu kum konisi
kuyunun üstüne yerleştirilir ve
kumun çukuru doldurması sağlanır.
38
ARAZİ SIKIŞMA KONTROLÜ
KUM KONİSİ YÖNTEMİ :
3. Vana kapatılır, koni kaldırılır ve
kum konisinin yeni ağırlığı (W2)
belirlenir.
4. Birim hacim ağırlığı bilinen
kumla doldurulan çukurun hacmi
şu şekilde belirlenebilir.
koni
kum
VWW
V
21
Vkoni
39
ARAZİ SIKIŞMA KONTROLÜ
KUM KONİSİ YÖNTEMİ :
5. Dolgunun birim hacim ağırlığı,
6. Alınan numunenin su muhtevası
belirlenir ()
7. Arazi kuru birim hacim ağırlığı;
V
Wn
w
narazik
1)(
40
ARAZİ SIKIŞMA KONTROLÜ
LASTİK BALON YÖNTEMİ :
1. Kazılan çukur içerisinden
çıkarılan zeminin ağırlığı ve su
muhtevası belirlenir.
2. Kum konisi yöntemine benzer
mantıkla, lastik balon içerisine
yoğunluğu bilinen ağır yağ
gönderilerek hacim ve kuru birim
hacim ağırlık belirlenir.
41
ARAZİ SIKIŞMA KONTROLÜ
NÜKLEER YÖNTEM :
Gama ışınları yayan ve
zemin içinde gittiklerini
ortaya çıkaran bir aletten
oluşur.
Alet içine geri alınan
gama ışınları miktarı,
zeminin birim hacim
ağırlığı ile karşılıklı olarak
ilişkilendirilir.
42
ARAZİ SIKIŞMA KONTROLÜ
NÜKLEER YÖNTEM :
Alfa partiküllerini
kullanarak da zeminin su
muhtevasını ölçer.
Birim hacim ağırlık ve su
muhtevasını ölçen alet,
içindeki programla
parametreleri elektronik
çıktı olarak verir.
43
CBR
(TAŞIMA GÜCÜ ORANI)
44
Kaliforniya taşıma oranı (CBR) olarak da bilinen, taşıma
oranı deneyi, belirli bir su muhtevasındaki ve
yoğunluğundaki zeminin kayma direncini ölçmek için
kullanılır. Taşıma oranı, zemin numunesinin, kesit alanı
1935 mm2 olan pistonun 1.20 mm/dk hızla numune
içerisine batırılmasına karşı gösterdiği direncin ölçülmesi
prensibine dayalı olarak hesaplanır. Bir başka deyişle, bu
zeminin belli bir penetrasyon için gösterdiği direncin, aynı
penetrasyon derinliği için standart bir kırma taş
numunesinin gösterdiği dirence oranı olarak tanımlanır.
Taşıma oranı, standart gerilmenin bir yüzdesi olarak ifade
edilmektedir.
Deney genellikle demiryolu ve havaalanı taban ve alt
temellerinde kullanılacak sıkıştırılmış numuneler üzerinde
uygulanır.
CBR
45
Optimum su muhtevasında numune hazırlanır. Kalıbın
taban plakası ile ağırlığı alınır. Kalıp içine numune üç
tabaka halinde yerleştirilip 2.5 kg’lık tokmakla her bir
tabakaya 61 vuruş yapılarak sıkıştırma işlemi yapılır.
Taban plakası takılı ve üst yüzeyi açık olan numune basınç
cihazının altına yerleştirilir. Piston zemin yüzeyine gelene
kadar indirilir ve komparatör saati ve kuvvet halkası
sıfırlanır.
Pres çalıştırılır ve belirlenen penetrasyon değerlerine
gelindiğinde kuvvet halkasındaki değer okunur.
CBR
46
Okumalar tamamlandıktan sonra kalıp tabanı çıkarılarak
numune alt üst edilir ve numunenin alt yüzeyinde de
penetrasyon işlemi aynı şekilde tekrarlanır. Penetrasyon
işlemi sonunda, numune kalıp içerisinden çıkarılır ve su
muhtevası kontrolü için numune alınır.
CBR
47
CBR
0.00
0.20
0.40
0.60
0.80
1.00
1.20
1.40
1.60
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00
Penetrasyon (mm)
Uyg
ula
nan
Yü
k (
kN
)
ÜST
ALT
Polinom
(ÜST)Polinom
(ALT)
48
CBR
Standart kırmataş için bazı penetrasyon derinlikleri için belirlenmiş olan
standart yükler;
Penetrasyon (mm) Standart Yük (kN)
2.00 11.50
2.50 13.24
4.00 17.60
5.00 19.96
KIRMA TAŞ İÇİN STANDART YÜKLER
49
CBR
(Deneyde Uygulanan Yük)
Taşıma Oranı =
(Kırma taş için Standart Yük)
2.5 mm ve 5.0 mm için taşıma gücü oranları belirlenerek,
bunlardan büyük olanı CBR değeri olarak alınır.
Yukarıdaki örnekte, düzeltilmiş yük değerleri içinde altta
okunan değerler daha yüksek olduğu için taşıma oranı
hesabı için alttaki yük değerleri kullanılacaktır.
50
CBR
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0
Penetrasyon (mm)
Uyg
ula
nan
Yü
k (
kN
)
ÜST
ALT
Kırmataş
Polinom
(ÜST)Polinom
(ALT)Polinom
(Kırmataş)
Taşıma Oranı, % 10