Bugün, Savo Kusić ahşap pencereler, ahşap-alüminyum pencereler, özel pencereler, kapılar ve teklif talepleri konularına odaklanıyor. Bu metin bir jeoteknik arşivi olarak kalmaktadır ve laboratuvar testleri, jeoteknik tasarım veya hafriyat işleri için bir teklif değildir.
Toprak iç direnci, kohezyon ve iç sürtünme açısı unsurlarını laboratuvar deneyleri kullanarak belirlemenin birkaç yolu vardır; bunların arasında doğrudan kesme ve üç eksenli basınç testleri en ünlüleridir.
Doğrudan kesme deneyimi
Test, A tipi dikdörtgen kesitli bir aparat üzerinde gerçekleştirilir. Casagrandea veya Hvorsleva tipinde dairesel bir aparat üzerinde. Deneyi en yaygın olarak kullanılan dikdörtgen kesitli cihazla anlatacağız. Her iki durumda da test, örselenmemiş bir numuneyle veya akma noktasında örselenmiş bir numuneyle gerçekleştirilir; bu durumda testin karşılaştırmalı bir değeri vardır.
Dikdörtgen bir bölümün doğrudan kesilmesi için aparat (şek. 1)
Şek. 1_Casagrande’nin direkt kesme aparatının kesiti_
Cihaz, üst ve alt çerçeve olmak üzere iki parçadan oluşur; alt kısmı statik, üst kısmı hareketlidir ve üst ve alt çerçevenin temas düzlemine etki eden yatay kuvvet Z’nin etkisi altında alt parça üzerinde hareket ettirilebilir.
Toprak numunesi, genellikle 100 × 100 × 30 mm boyutunda veya doğru şekilde kazındığında bu boyutlarda olan çelik dikdörtgen bir halkaya yerleştirilir. Numunenin üstüne ve altına filtre taşları yerleştirilir ve ardından her şey aparatın daha sonra suyla doldurulan halkasına yerleştirilir. Numunenin üzerine dikey yükleme için bir cihaz yerleştirilir. Üst filtre taşı numunenin dikey yükleme sistemine bağlanırken alt filtre taşı su kanallarına bağlanır ve bu sayede görünür yapışmayı dışlamak için numune test sırasında doymuş bir durumda tutulabilir.
Üst ve alt çerçeve arasındaki temas yüzeylerinde sürtünmeyi ortadan kaldırmak için üst çerçevenin yatay kesme kuvveti etkisi altında hareket etmesini sağlayan üst çerçeve burkulmalı cihazlar bulunmaktadır. Ayrıca üst ve alt çerçevenin temas yüzeyleri vazelin ile kaplanmıştır. Dikey ve yatay deformasyonları kaydetmek için başka bir 2 karşılaştırıcı cihaza dahildir.
Doğrudan kesme testi
Temel olarak 2 doğrudan kesme testi türleri vardır: hızlı ve yavaş test. Quick testi, numunenin aparata yerleştirildikten sonra genellikle 0,50 tutarındaki belirli bir dikey basınçla yüklenmesinden oluşur; 1,0; 2,0; 3,0 ve 4,0 kp/cm2, oturmanın 24 saat Δh ≤ 0,02 mm sırasında gerçekleşmesi durumunda konsolidasyonu bekleyin ve ardından Z boyutunda yatay kesme kuvveti uygulayın 1/20 veya 1/40 zemin kırılıncaya kadar her dakika aynı değerde artan P dikey kuvvetinin parçası. Yatay kesme kuvvetinin uygulanması sırasında üst çerçevenin hareket seyri karşılaştırıcıda okunarak sürekli izlenir ve yatay deformasyonlar her yeni yükten hemen önce log’a kaydedilir. Karşılaştırıcının ani bir hareket gösterdiği an çığır açıcı olarak kabul ediliyor.
Hızlı test, yeni bir yük altında doğal konsolidasyonu yavaş olan ve bu testin gerçekleştirilme yöntemine karşılık gelen killi zeminlere uygulanır.
Slow testi öncekine benzer şekilde gerçekleştirilir, tek fark yatay kesme kuvvetinin 2, 5 ve 15 mdakikalar olabilen daha uzun bir zaman aralığında veya konsolidasyona kadar, yani yatay deformasyonlar tamamen önemsiz hale gelinceye kadar artmasıdır. Yatay kuvvetin etkisi altındaki konsolidasyonun seyri 9 karşılaştırıcı üzerinde izlenir (şek. 1).
Yavaş test, kumlu veya tozlu zeminde uygulanır; yatay kesme kuvvetinin kısa sürede artması durumunda, gözeneklerdeki stresli suyun etkisi nedeniyle numunenin aparat içindeki kayması doğal bir sürece karşılık gelmeyecek şekilde hızlanacaktır. Dolayısıyla bağlanmamış toprak parçacıklarının inceliği arttıkça zaman aralığı da artar, böylece toprak gözeneklerindeki su basıncının dış su basıncı ile eşitlenmesi sağlanır. Bu eşitleme, her yatay yük seviyesinin etkisi altında yeterli süre bırakılarak gözeneklerdeki fazla suyun filtre taşı aracılığıyla dışarı atılmasıyla sağlanır.
Bahsedilen testlere ek olarak, bazı durumlarda dikey yük altında konsolidasyon olmadan hızlı bir test yapılır, yani numunenin aparata yerleştirilmesinden ve dikey bir yük ile yüklenmesinden hemen sonra yatay kesme kuvveti uygulanır. Ancak bu uygulama yöntemi, killi topraktan yapılmış yeni kurulmuş bir dolgunun dolgudan hemen sonra önceden sıkıştırılmadan yüklenmesi gibi özel koşullar altında uygulanır.
İç sürtünme ve kohezyon açısının belirlenmesi
Test sonuçlarına göre kayma gerilimi
τ=Z/A kp/cm² cinsinden,
kırılma anında kp cinsinden kesme kuvveti Z ve cm² cinsinden A numunesinin kesit alanından elde edilir. Test, kp/cm² cinsinden farklı normal basınç σ=P/A ile yüklenen 3 ila 4 aparatıyla yapılır; burada P, kp cinsinden numunenin dikey yüküdür. Normal basınçların genellikle aşağıdaki değerleri alınır: 1,0; 2,0; 3,0 ve 4,0 kp/cm².
Şek. 2. Yatay deformasyonların diyagramı
İç sürtünme elemanlarının diyagramına dayanarak, iki tip diyagram 1 ve yatay deformasyon diyagramı (şekil 2) elde edilir.
Yatay deformasyon diyagramı, karşılaştırıcı 9 okunarak elde edilen apsis eksenindeki cihazın üst çerçevesinin mm cinsinden yatay yer değiştirmesi ΔL ve kp/cm² cinsinden karşılık gelen kayma gerilmesi τ ordinat ekseninde alt çerçeveye uygulanarak elde edilir (şek. 2).
Toprak sıkışmasına bağlı olarak sıkıştırılmış malzeme için 1 diyagramı, gevşek malzeme için ise 2 diyagramı elde edilir.
Sıkıştırılmış bir malzeme için, kayma gerilimi τ başlangıçta yatay yer değiştirme ΔL ile ilişkili olarak P orantılılık sınırına kadar oldukça keskin bir şekilde artar, daha sonra daha yavaş bir şekilde artar, böylece 1 diyagramının eğrisi artar ve maksimum B yüksekliğine ulaşır, bundan sonra diyagram belirli bir uzunluk boyunca azalır ve sonunda yatay akışa ulaşır. Kayma gerilmesindeki artışın deformasyondaki artışla orantılı olduğu yatay deformasyon diyagramının düz çizgi tırmanma bölgesinin elastik deformasyon alanı olduğu varsayılmaktadır. P sınırının ötesinde, diyagramın en yüksek B noktasına kadar ΔL deformasyonlarındaki artışa göre kayma gerilmesindeki artış azalır. Bu bölgede malzeme “akmaya” başlar ve plastik deformasyon alanı olarak benimsenir. 1 diyagramının en yüksek B noktası maksimum kayma gerilmesini τ temsil eder ve bu noktada zemin kırılmasının meydana geldiği, yani B noktasının kırılma noktası olduğu varsayılır. B noktasının ötesinde malzeme sıvı haldedir, kesme mukavemeti azalmaktadır ve tanecikler arasındaki bağlantının koptuğu bu bölgede sadece yatay kesme kuvvetine karşı gelen kayma direncinin olduğu varsayılmaktadır. 1 diyagramının yatay yöne döndüğü G noktası kayma sınırı olarak benimsenmiştir.
B kırılma sınırındaki kayma gerilmesine kesme dayanımı veya saf kesme dayanımı τf, akma sınırı G’deki kayma gerilmesine ise kayma dayanımı τg denir.
Gevşek bir malzeme için, yatay yer değiştirme diyagramında ayrıca orantı sınırı P olan elastik bir bölge bulunur, ancak aşağı yönde kayma sınırı G’ye kadar plastik bir bölge vardır, yani maksimum kayma gerilimi kayma sınır kuvvetine (τ=τg) eşittir, bunun ötesinde malzemenin sıvı durumu.
Şek. 3. Kayma diyagramı, a) tutarlı zeminler için, b) tutarsız zeminler için
Kesme diyagramı, apsis eksenine kp/cm2 cinsinden normal basınç σ uygulandığında ve ordinat eksenine kp/cm2 cinsinden karşılık gelen kesme mukavemeti τf uygulandığında elde edilir, bu sayede her iki değer de aynı ölçekte uygulanır (şek. 3). Zeminin kesme mukavemeti τf normal basınç σ ile arttığından, farklı basınçlar için σ1 karşılık gelen kesme mukavemetlerini temsil eden A, B, C ve D noktaları elde edilecektir.
Koherent zeminler için 3 diyagramında belirli A, B, C ve D noktalarını elde etmek amacıyla (şekil 3a), kayma mukavemeti _τ_g benimsenir. Bununla birlikte, killi zemin durumunda malzeme, G kayma sınırına ulaşılmadan çok önce akmaya başlar ve toprağın kohezyonunu c ve iç sürtünme açısını belirlemek için P orantı sınırındaki kesme mukavemetini benimseme eğilimi vardır, ancak nispeten küçük olduğundan, 2 diyagramındaki ΔL deformasyonunun aparattaki önceki yükleme seviyesindeki deformasyonun iki katı olduğu kesme mukavemeti sıklıkla benimsenir. Bu güç P ve B sınırı arasında bir yerdedir, yani G (şek. 2).
A, B, C ve D noktalarının 76a diyagramında birleştirilmesi başarılı testlerde düz bir çizgi olan kesme diyagramını verir. Diyagramı ordinat ekseni ile kesişme noktasına kadar genişleterek, σ = 0 için, Coulomb modeli τf = c+σ tgϕ’ye dayalı olarak τf = c = zemin kohezyonu elde edilir, diyagramın yataya doğru eğimi ise iç sürtünme açısını verir. Kesme diyagramını ordinat ekseninin diğer tarafına uzatarak, kohezyonun büyüklüğü c sürtünme direncinin eşdeğeri olarak ifade edildiğinde apsis ekseninde kohezyon pk nedeniyle gerilim elde edilir:
c = pk tgϕ, dolayısıyla pk = c/tgϕ
Kum gibi tutarsız zeminler için, Şek. 3b, koordinat orijininden geçer, çünkü σ = 0 için τ = 0 elde ederiz. Ancak kum ince taneli ve ıslak ise şekil 2’dekine benzer bir diyagram. 3a, daha küçük bir uyum c ile, görünürdeki uyumu temsil eder. Bu durumda koordinat orijininin diğer tarafındaki uzatılmış apsis eksenindeki pk gerilimi kılcal gerilimi temsil eder.
Toprak kohezyonu ve sürtünmesinin doğrudan kesme deneyi ile belirlenmesinin çeşitli dezavantajları olduğu unutulmamalıdır; bunlardan en önemlisi, toprak göçmesinin en az kayma direncine sahip yüzeyde değil, önceden belirlenmiş bir kayma yüzeyinde meydana gelmesi, numunenin aparatta kesilmesi sırasında üst çerçevenin alt çerçevedeki hareketinden dolayı kayma yüzeyinin azalması, daha sonra kesme sırasında numunenin deformasyonlarının yalnızca kısa bir uzunlukta izlenebilmesidir. özellikle kesme sırasındaki deformasyonların büyük olduğu yumuşak zeminlerde, sınırın ötesindeki kayma direncinin kırılmayı yeterli ölçüde kontrol edemediği.
Üç eksenli sıkıştırma testi
Test, farklı yapılara sahip ancak hepsi aynı prensibe dayanan üç eksenli bir aparat üzerinde gerçekleştirilir. Rulo şeklindeki örselenmemiş numune, stand üzerine dikey olarak yerleştirilir ve her taraftan sıvı kütlenin yanal basıncına ve ardından numunenin en az kayma direncine sahip yüzeyinde kırılma oluşana kadar kademeli olarak artan dikey basınca maruz bırakılır. Kopma anındaki kesme mukavemetine bağlı olarak zeminin kohezyonu ve iç sürtünme açısı hesaplanır.
Üç eksenli cihazın açıklaması
Şek. 4. Üç eksenli aparat
Üç eksenli aparat (şek. 4), numune standının dayandığı haznenin taban plakasının alt kısmından ve numunenin dikey yüklenmesini sağlayan pistonun üst kısmından ve hazneyi kapatan üst plakadan oluşur. En yaygın örnek boyutları çap ϕ=36 mm, yükseklik h=2,2-2,5_ϕ_’dir. Haznenin çapı D=135mm, yüksekliği H = 180 mm’dir. Numuneyi alttan boşaltmak için dar bir tüp K1, numune standının ortasından başlar; bu tüp, numuneden suyu gözenekli bir plaka yoluyla alır ve bölmenin dışına dikey bir cam tüp C1’ye boşaltır. Numunenin boşaltılmadan test yapılması durumunda bu kanal gözeneklerdeki su basıncını ölçmeye yarar. Haznenin bronz tabanında, hazneyi doldurmak ve numune üzerinde haznede yanal basınç elde etmek amacıyla sıvı kütlenin beslenmesi için bir K2 kanalı bulunmaktadır.
Örnek yüklemek için haznenin üst plakasından piston kolu geçer. Haznedeki numune, her iki ucundan uzanan ve kauçuk halkalar vasıtasıyla pistona ve tabana bağlanan kauçuk bir membran ile çevrelenmiştir. Pistonun ortasında üst taraftan numunenin boşaltılması için K3 kanalı bulunmaktadır.
Bölmenin yanları, kauçuk halkalar yoluyla odanın üst ve alt plakalarına sabitlenen bir Pleksiglas silindir ile hava geçirmez şekilde kapatılmıştır.
Kamera sağlam bir taban üzerine yerleştirilmiştir. Numunenin normal yüklenmesi, ağırlıkları olan bir kaldıraç aracılığıyla gerçekleştirilir ve bunların oranı çoğunlukla 1: 10 olur. Haznedeki numune üzerinde yanal basınç elde etmeye yönelik sistem, hazneye bir tüp aracılığıyla getirilen B sıvı kütlesine sahip bir şişe, hava basıncını ölçmek için bir manometre ve basınçlı hava içeren bir şişeden oluşur. Numunenin yük altındaki yerleşimini ölçmek amacıyla numuneyi yüklemek için pistonun üzerine bir komparatör yerleştirilir.
Bölmedeki sıvı kütlesinin yanal basıncı, V1 ve V2 valfleri aracılığıyla B şişesindeki hava basıncı kullanılarak isteğe göre ayarlanabilir. Bu basınç numunede σ2 ve σ3 yatay gerilimlere neden olur, bunlar numunenin dairesel kesiti nedeniyle eşitlenir σ2 = σ3.
Sıvı kütle damıtılmış su veya yağ olabilir, bu da daha iyi sızdırmazlık için tercih edilir, çünkü su vidaların içinden geçebilmektedir. B şişesindeki hava basıncının etkisi altında, sıvı kütlesi odayı V6 valfına kadar doldurur ve daha sonra kapanır. Piston sapı aracılığıyla numuneye neredeyse sürtünmesiz olarak aktarılan numunenin (P) dikey yükünün, numunenin (A) kesit alanına bölünmesi, dikey gerilimi verir σ1 = P/A
Üç eksenli sıkıştırma testinin yapılması
Test numunesi için ayrı bir aparatta işlenir, böylece 36 mm çapında, 78 mm veya 90 mm yüksekliğinde, üzerine üstten ve alttan filtre taşlarının yerleştirildiği ve üzerine kauçuk membran konulan bir rulo elde edilir. Daha sonra numune, filtre taşlarıyla birlikte haznedeki standın üzerine yerleştirilir, uçları, kauçuk membranlar standın ve yükleme pistonunun üzerine çekilerek lastik halkalarla sabitlenir. Londra’daki Prof. Skempton gibi bazı laboratuvarların uygulamasına göre, test sırasında numunenin hazneye boşaltılması, numunenin yanlarının kauçuk membran çekilmeden önce yerleştirilen filtre kağıdıyla kaplanmasıyla hızlandırılır. Numune aparata yerleştirildiğinde ve Pleksiglas silindir üst ve alt plakalara sabitlendiğinde aşağıdakiler gibi çeşitli şekillerde gerçekleştirilebilen testleri gerçekleştirmek mümkündür:
-
Drenajsız testler. Bu testlerde, yatay ve dikey testin uygulanması sırasında V4 ve V5 vanaları kapalıyken numunenin boşaltılmasına izin verilmez.
-
Konsolidasyonlu drenajsız testler. Yanal basınç uygulanması sırasında numune boşaltılır (V4 ve V5 vanaları açık), dikey basınç uygulanması sırasında ise drenaja izin verilmez (V4 ve V5 kapalı).
3_) Süzülmüş numuneler_. Numune, testin tüm süresi boyunca boşaltılır (V4 ve V5 valfleri açıktır), böylece tam konsolidasyon meydana gelir ve dikey basınç σ1 uygulanması sırasında gözeneklerde gerilimli su oluşmaz. Bu test, özellikle zayıf geçirgen topraklarda uzun zaman alır, çünkü σ1 dikey yüklemesinin çok sayıda küçük aşamada gerçekleştirilmesi ve her aşamada konsolidasyonun beklenmesi gerekir. Ayrıca söz konusu testler doymuş ve kısmen doymuş numunelerle_ yapılabilir._
Yukarıda belirtilen olasılıklar göz önünde bulundurularak üç eksenli basınç testleri farklı değişkenlerde gerçekleştirilebilir ve yük koşullarında zemin tipine göre ayarlanabilir.
Açıklanan cihazlar, prosedürler, birimler, değerler ve modeller tarihi bir kaynaktan aktarılmıştır. Metin bir jeoteknik çalışma, laboratuvar protokolü, temel projesi, şev stabilitesinin kanıtı veya kazı planı değildir. Numune seçimi ve test yöntemi, drenaj ve konsolidasyonun durumu, yeraltı suyu, yük rejimi, sismik etkiler ve kazı güvenliği, ilgili zemin ve bina için mevcut düzenlemelere göre uygun laboratuvar ve yetkili jeoteknik uzmanı ile belirlenmelidir.