Profesyonel içeriği arşivleyin: makale, jeoteknik kavramlar, formüller ve laboratuvar prosedürlerine ilişkin tarihsel bir genel bakışı korur. Bu bir jeoteknik çalışma, dolgu tasarımı, sıkıştırma spesifikasyonu, kalite kontrol planı veya mevcut standardın yerine geçmez. Zemin parametreleri, ekipmanları, sıkıştırma enerjisi, kabul kriterleri ve güvenli çalışma yöntemleri, yetkili geoteknik mühendisi ve akredite bir laboratuvar tarafından spesifik zemin ve nesneye göre belirlenir.
Savo Kusić bugün ahşap pencereler, ahşap-alüminyum pencereler, özel pencereler, kapılar ve teklif talepleri konularına odaklanıyor. Bu makale teknik bir arşiv olarak kalmaktadır ve jeoteknik tasarım, test etme veya hafriyat işlerinin yürütülmesine ilişkin bir teklifi temsil etmemektedir.
Gevşek toprağın sıkıştırılması
Gevşek toprağın sıkışması, katı parçacıkların büyüklüğü ve şeklinin yanı sıra yapısına da bağlıdır. Bağlanmamış toprak durumunda, en nadir ve en yoğun yapı için gözeneklilik n ve gözeneklilik katsayısı e değerlerinin hareket ettiği belirli sınırlar vardır.
Bağlanmamış malzeme kurutulup, dökme sırasında sıkışmaması için yavaş yavaş bir behere dökülürse en nadir yapısı elde edilir. Bu yapı, orijinal metindeki kum değeri şu sınırlar dahilinde olan gözeneklilik katsayısı emax’a karşılık gelir:
emax = 0,7–1,0.
Aynı malzeme bir beher içerisine ince tabakalar halinde dökülüp, hacim sabit oluncaya kadar, yani sıkıştırma altında çökme durana kadar her tabakaya tahta tokmak ile vurulursa, en yoğun yapısı elde edilir. Bu, kum için değeri olan emin gözeneklilik katsayısına karşılık gelir:
emin = 0,45–0,65.
Bağlantısız toprağın sıkışması, en yüksek sıkışmaya göre toprağın sıkışma derecesini gösteren bir katsayı olan bağıl sıkışma ID ile ifade edilir:
burada e doğal sıkışma durumunda toprağın gözeneklilik katsayısıdır. Göreceli yoğunluğun son değerleri şöyledir:
- en nadir yapı için e = emax; ID = 0;
- en yoğun yapı için e = emin; ID = 1.
Orijinal metinde Terzaghi’ye göre kumlu toprağın sıkışmasına ilişkin kriter şöyledir:
- seyrek sıkıştırılmış kum: ID = 0–1/3;
- orta sıkıştırılmış kum: ID = 1/3–2/3;
- yoğun sıkıştırılmış kum: ID = 2/3–1.
Yollarda ve setlerde dolgu olması durumunda, metin şunu gerektirir: ID = 2/3–1.
Önceki form yerine hacim oranı kullanılabilir:
burada V bozulmamış toprak örneğinin hacmidir, Vmax aynı miktarda toprağın en az sıkışma durumundaki hacmidir ve Vmin aynı miktarda toprağın maksimum sıkışma durumunda hacmidir.
Uygulama sınırı: Tarihsel sınıflandırmalar ve terimler doğrudan projeye veya şantiyeye aktarılamaz. Toprak tipi, numune alma yöntemi, numunenin durumu, uygulanan standart ve proje gereklilikleri yöntem ve kriterleri değiştirebilir.
Bağlı toprağın sıkıştırılması
Bağlı toprakta sıkışma yalnızca katı bileşenlerin boyutuna, şekline ve yapısına bağlı değildir, aynı zamanda kohezyona da bağlıdır. Kohezyon nedeniyle katı parçacıklar birbirine yapışır, bu nedenle sıkıştırma sırasında suyu gözeneklerden dışarı sıkıştırmak, parçacıkları yük altında daha kolay hareket eden bağlı olmayan toprağa göre çok daha zordur.
Bağlı toprağı sıkıştırırken su miktarı büyük önem taşır. Sıkıştırma yoluyla su gözeneklerden dışarı itilir ve su filminin kalınlığı azalır; gözeneklilik azalır ve kayma mukavemeti ve kütle yoğunluğu artar. Yoğunluk ne kadar yüksek olursa, birim hacim başına o kadar fazla katı madde ve daha az gözenek olur. Bu oran, bağlı toprağın sıkışmasının değerlendirilmesinde temel olarak benimsenmiştir. Metindeki sıkıştırma kontrolü kuru hacimsel ağırlık kullanılarak gerçekleştirilir:
γd = Wd / V [N/cm3]
burada Wd tamamen kurutulmuş toprak örneğinin N cinsinden ağırlığıdır ve V aynı örneğin kurumadan önce sıkıştırılmış haldeki cm cinsinden hacmidir3.
Proctor’un Davası
Proctor testi topraktaki su miktarı ile sıkışma arasındaki ilişkiyi belirlemeye yarar. Optimal nemi, yani sıkıştırılmış toprağın belirli bir sıkıştırma enerjisi için maksimum kuru hacimsel ağırlığı verdiği nemi belirler.
Tarihsel olarak tanımlanan Proctor aparatı (resim 1), iç çapı Ø = 10 cm, yüksekliği 12 cm (resim 1_a_), aynı çap ve yükseklikteki silindirin bir uzantısı olan 10 cm (resim) metal bir silindirden oluşur 1_b_) ve 5 cm çapında, 2,5 N ağırlığında, biraz daha büyük çaplı silindirik bir kılavuzda metal tokmak. Kılavuzun alt ucu açık, üst ucu kapalı olup, koç sapının geçmesi için biraz daha geniş bir açıklık vardır (resim 1_c_). Silindirin alt ucu daha büyük bir metal plaka üzerine yerleştirilerek sıkıştırma sırasında sabitlenir.
Numune orijinal prosedüre göre kurutulur ve büyük tanelerin etkisini önlemek için 5 mm elek açıklığından elenir. Daha sonra numunenin lapa haline gelmesini sağlayacak kadar fazla veya numunenin işlenemeyeceği kadar küçük olmaması gereken miktarda su ile karıştırılır. Öncelikle yaklaşık 8 cm yüksekliğinde bir katman sıkıştırılmamış halde bir uzantıya sahip silindir içerisine yerleştirilir ve yüzeye eşit şekilde dağıtılan 25 darbelerle sıkıştırılır. Darbe, tokmağın 30 cm yükseklikten serbest düşüşüyle gerçekleştirilir. Yeni bir kalınlık katmanı 8 cm uygulanır, yeni 25 zımbalarla sıkıştırılır ve üçüncü katmanla işlem tekrarlanır. Tamamlandıktan sonra uzantı çıkarılır, numunenin yüzeyi alt silindirin kenarıyla hizalanır ve fazla kir çıkarılır. Daha sonra sıkıştırılmış toprağın bir numunesi alınır ve kuru yığın yoğunluğu γd ve nem içeriği w belirlenir.
Resim 1 — Proctor’un deneyi
Deney, γd ve w için farklı değerler elde etmek amacıyla her zaman aynı numuneden alınan taze, işlenmemiş malzemeyle ancak farklı miktarda su ile 5 ila 6 kez tekrarlanır. Diyagramın apsisine toprak nemi w, ordinatına ise kuru hacim ağırlığı γd uygulanır (resim 2). Birleştirilen noktalar, kuru kütle yoğunluğunun nemle birlikte önce maksimuma kadar arttığını ve sonra azaldığını gösteren bir eğri verir. Maksimum kuru kütle yoğunluğuna (max γd_) karşılık gelen nem wopt, “optimal nem” olarak adlandırılır. Metinde bu nemde, verilen sıkıştırma enerjisi için en yüksek sıkıştırmanın elde edildiği kabul edilmektedir. Bu şekilde yapılan teste standart Proctor testi adı verilir.
Şekil 2 — Proktor diyagramı.
Laboratuvar güvenliği ve standardı: Cihaz boyutları, tokmak kütlesi ve düşüşü, katman sayısı ve darbeler ve numune hazırlama, burada iletilen geçmiş verilerdir, bağımsız bir talimat değildir. Geçerli bir prosedür, uygun standardı ve laboratuvar planını tanımlamalıdır. Kurutma, eleme ve kurcalama; toz, uçuşan parçacıklar, sıkışma ve darbeyle yaralanma gibi riskler taşır; uygun ekipman, koruma ve eğitimli bir operatör gereklidir.
Tane boyutunun 5 mm
Orijinal metinde 5 mm’den büyük tanelerin toplam kütlenin 25% kadarını oluşturması durumunda önemli bir etkiye sahip olmadığı belirtiliyor. 25%’den fazla varsa, orantısallık yöntemi veya değiştirilmiş Proktor testi kullanılarak karışımın kuru hacimsel ağırlığı hesaplanarak bunların etkisi dikkate alınmalıdır.
Orantılılık yöntemiyle hesaplama
Bu yönteme göre toprak malzeme karışımının kuru hacimsel ağırlığı γdm, tanelerin 5 mm:
nerede:
- γd — açılan elekten geçen malzemenin kuru hacimsel ağırlığı 5 mm;
- γsc — ekran açıklığında kalan katı parçacıkların hacimsel ağırlığı 5 mm;
- m — elek açıklığında kalan malzemenin tüm kütleye göre ağırlıkça yüzdesi 5 mm.
Modifiye Proktor Testi
Orijinal metinde belirtilen ABD Islah Bürosu’nun deneyimlerine göre, 5 mm’den büyük taneler toplam toprak kütlesinin 1/3 ila 2/3’sinden fazlasını oluşturuyorsa, test toplam kütle ile yapılmalıdır. 10 cm çapındaki bir silindirde bunu başarılı bir şekilde yapmak mümkün olmadığından, modifiye Proktor testi olarak adlandırılan testte daha büyük çaplı bir silindir kullanılır. Metin, 15,2 cm çapında ve 23,2 cm yüksekliğinde bir silindiri açıklamaktadır; burada 5,5 kp’lik bir numune, her biri 4,53 kp ağırlığa ve 45,7 cm düşme yüksekliğine sahip 50 daha küçük darbelerle yaklaşık olarak eşit üç katman halinde sıkıştırılır. Numunenin 20 mm’a kadar taneler içermesi durumunda test, bozulmamış malzeme ile gerçekleştirilir. 20 mm’den büyük taneler içeriyorsa numunenin 5,5 kp miktarı 20 mm elekten elenir ve elek üzerinde kalan miktar 5–20 mm boyutunda malzeme ile değiştirilir.
Bu şekilde açıklanan prosedüre ek olarak, metinde standarttan farklı olan herhangi bir performans yöntemine de değiştirilmiş Proktor testi adı verilmektedir.
Sıkıştırma enerjisi
Proktor silindirindeki numunenin sıkıştırma enerjisi denklemle ifade edilebilir; burada N çekiç darbelerinin sayısıdır, h çekicin m cinsinden yüksekliğidir, W çekicin Mp (megapond) cinsinden ağırlığıdır ve V m3 cinsinden numunenin hacmidir.
Sıkıştırma enerjisinin artmasıyla numunenin daha fazla sıkışması sağlanır, gözenekliliği yani topraktaki su miktarı azalır ve kuru hacim ağırlığı artar. E1, E2, E3 ve E4 sıkıştırma enerjileri için karşılık gelen Proktor diyagramları, 3 şeklinde elde edilir. Tüm diyagramlar, tüm gözenekler su ile dolu olduğunda 0% hava gözeneklerinin veya 95% gözenekler su ile dolu olduğunda 5% hava gözeneklerinin diyagramı olarak da adlandırılan doyma diyagramına asimptotik olarak yaklaşmaktadır.
Şekil 3 — Farklı sıkıştırma enerjileri için proktor diyagramları.
Apsis üzerine w = wz = n / γs(1-n) ve ordinat üzerine γd = γs(1-n) uygulanırsa doygunluk diyagramı oluşturulabilir; burada n toprak gözenekliliğidir ve γs belirli bir toprağın katı parçacıklarının hacim ağırlığıdır. Buradan, sıkıştırma enerjisinin istenen sıkıştırmayı elde edecek şekilde ayarlanabileceği anlaşılmaktadır. Doğal toprağın veya sıkıştırılmış dolgunun sıkışmasını kontrol etmek için, metinde sıklıkla sıkıştırma indeksi Iz benimsenir; belirli toprak veya dolgunun kuru hacimsel ağırlığının γd Proctor γp:
Iz = γd / γp.
Sahada tasarım ve kontrol: Laboratuvar eğrisi tek başına türetilen katmanın kalitesini doğrulamaz. Numune alma, tabaka kalınlığı, makine geçiş tipi ve sayısı, nem, saha ölçümleri, taşıma kapasitesi, drenaj, bitişik yapılar ve yer altı tesisatları tasarım ve kontrol planına dahil edilmelidir. Düzenli sinyalizasyon ve erişim kontrolü olmadan silindirin veya diğer makinelerin çalışma alanına yaklaşmayın.