1. ZEMİNLERİN OLUŞUMU
Zemin olarak nitelendirilen malzemeler esas olarak kayaların çevre koşulları etkisi altında ayrışması ve parçalanması sonucu meydana gelmektedirler.
KAYAÇ ÇEŞİTLERİ VE KAYAÇLARIN OLUŞUMU
Yer kabuğunda 2000 den fazla mineral çeşidi bulunmaktadır. Minerallerin çoğu birden fazla elementten meydana gelir. Ancak altın, gümüş, elmas, demir, krom, kükürt, bor, mangan ve kömür gibi bazı mineraller tek bir elementten oluşur. Pirit, kalsit, kuarsit, silis, kuvars, bazalt, manyezit, mermer, granit yer kabuğunda bulunan mineral çeşitlerindendir.
Mineraller metalik ve metalik olmayan mineraller olarak 2 ye ayrılır. Metalik mineraller bakır, kurşun, altın, gümüş, demir, alüminyum, metalik olmayan mineraller ise kükürt, grafit, kalsit, alçıtaşı, barit, kuvartz gibi minerallerdir.
Minerallerin birbirinden farklı sertlikte oluşu, bunların tanınmasında işe yarar. Mohs’a göre mineraller, 10 sertlik derecesine ayrılır. 1- Talk 2- Jips 3- Kalsit 4- Fluorit 5- Apatit 6- Feldispat 7- Kuvars 8- Topas 9- Korendon 10- Elmas
Yer kabuğu, Dünya oluştuktan sonra milyonlarca yıl süren değişmeler sonucu günümüzdeki halini almış ve kayaç, su, toprak gibi ana maddelerden oluşmuştur. Bir ya da birkaç mineralin birleşmesinden meydana gelen büyük kayalara (kütlelere) kayaç denir. Yer kabuğunda bulunan kayaçların birbirinden farklı özellikler taşımasının nedeni kayaçların yapısındaki mineral çeşitlerinin farklı olmasıdır. Çevremizde görülen taşlar, kayaçlardan oluşur ve kayaçlar da mineraller gibi sınıflandırılabilir. Jeoloji bilimi içinde kayaçları inceleyen bilim dalına petroloji denir. Yer kabuğunda bulunan kayaçlar oluşum özellikleri bakımından üç çeşittir. Bunlar;
• Püskürük (magmatik) kayaçlar (kütleler) (Igneous rock),
• Tortul kayaçlar (kütleler) (Sedimentary rock),
• Başkalaşım (metamorfik) kayaçlarıdır (kütleleridir) (Metamorphic rock).
Kayaç oluşum
2. İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNDE ZEMİN PROBLEMLERİ
İnşaat mühendisliği uygulamalarında, her projede zeminlerle ilgili bazı problemler karşımıza çıkmaktadır. Zeminlerle ilgili başlıca inşaat mühendisliği problemleri:
a) Temellerle ilgili problemler
b) Zeminlerin inşaat malzemesi olarak kullanılması
c) Kazılar ve şevler
d) İstinat yapıları
e) Yerlatı yapıları.
3. ZEMİNLERLE İLGİLİ PROBLERİNİN ANALİZİ
İnşaat mühendisliğinde zeminlerle ilgili hesaplamalar üç grupta incelenebilir:
a) Stabilite Problemleri: Şev ve istinat duvarlarının duraylılık analizi.
b) Elastik ve Plastik Şekil Değiştirme: Oturma hesapları.
c) Zemin İçine Su hareketi ile İlgili Problemler: Su basıçlarının ve su hareketinin stabilitesi etkilemesi ve hacimsel şekil değiştirme problemleri.
4. ZEMİNLERİN ENDEKS ÖZELLİKLERİ
Zeminlerin endeks özellikleri iki yarı grupta incelenir:
a) Dane özellikleri
b) Kütle özellikleri
4.1 Dane Boyutu
Zemin daneleri küçükten büyüğe Çakıl, Kum, Silt ve Kil olmak üzere dört ana gruba ayrılır. Çakıl ve kumlar iri daneli, Silt ve Killer ince daneli zeminler olarak nitelendirilir.
Agrega: ≥ 2 mm (No 10)
Kum: 2 mm – 0.075 mm (No 200)
Silt: 0.075 mm – 0.005 mm
Kil: 0.005 mm – 0.001 mm
YA DA
Agrega: ≥ 4.75 mm (No 4)
Kum: 4.75 mm – 0.075 mm (No 200)
Silt: 0.075 mm – 0.005 mm
Kil: 0.005 mm – 0.001 mm
YA DA (TS 1500)
Agrega: ≥ 2 mm (No 4)
Kum: 2 mm – 0.075 mm (No 200)
Silt: 0.075 mm – 0.002 mm
Kil: < 0.002 mm
Cobbles: Kömür topakları
Boulders: Kayalar
4.2 Elek Analizi
İri daneli zeminlerin dana çapı dağılımını bulmak için zemin değişik büyüklükte açıklıkları olan bir seri standart elekten geçirilmekte ve değişik boyutlr arasında klan danelerin ağırlık yüzdesi (toplam kuru ağırlığa ornı) saptanmaktadır.
Şekilde yaty eksen dane çapı (log) ve düşey eksen ise eleklerden geçen malzemenin kütlece yüzdesini göstermektedir.
1. ZEMİNLERİN ÖZELLİKLERİ
A) FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
1) Su muhtevası ve birim ağırlığı
2) Özgül ağırlığı
3) Gradasyon
4) Atterberg limitleri
5) Kompaksiyon
6) Permeabilite
B) MEKANİK ÖZELLİKLERİ
1) Sıkışabilirlik
2) Mukavemet
2. ZEMİN SUYU
Zemin içinde bulunan su miktarı (su muhtevası), zemin suyundaki basınç (boşluk suyu basıncı) ve suyun zemin içinde hareketi zeminlerin mühendislik özelliklerini büyük oranda etkilemektedir. Zeminlerin taşıma gücü, yük altında sıkışması (oturmalar), şevler ve toprak barajlar gibi zemin yapılarının stabilitesi, su yapılarının su tutma özellikleri ve zeminlerin inşaat malzemesi olarak kullanılma karekteristikleri üzerinde zemin-su ilişkileri özemli rol oynamaktadır. Zemin içinde üç tür su bulunduğu söylenebilir:
1. Daneler yüzeyine emilmiş su (Adsorbe su),
2. Daneler arasındaki kılcal kanallarda yükselen kapiler su,
3. Daneler arası boşlukları dolduran ve yerçekimi altında olan yeraltı suyu.
Şekil 1. Zemin içinde su miktarı
Zemin suları arasında en önemli fark onların davranışlarını kontrol eden kuvvetler olmaktadır.
Tablo 1. Zemin suları
Zemin suyu
Kontrol kuvveti
Adsorbe
Dane yüzeyleri arasındaki elektriksel kuvvet
Kapiler
Yüzeysel çekme kuvveti
Yeraltı
Yerçekim kuvveti
Kapiler Su
1. Zeminlerin su mehtevasını ve suya doygunluk derecesini artırır.
2. Zemin danelerini birbirlerine çeker ve temas yüzeylerindeki gerilmeleri artırır.
3. Kapiler çekme gerilmeleri zeminde hacim değişikliği (büzülme) yapar.
4. Kumlu zeminleri daha duraylı (stabil) konumda tutar.
5. Kapiler çekme gerilmeleri zeminin hacim değiştirmesine karşı direncini artırır, kompaksiyonu zorlaştırır.
6. Zeminlerin dondan etkilenmesine büyük katkıda bulunur.
Zeminlerde don etkisine bağlı sorunların ortaya çıkmasına sebep olan etkenler:
1. Uzun süreli soğuk hava koşulları
2. Don çizgisine yakınlıkta yeraltı su seviyesi
3. Zeminin yeterli kapilarite ve permeabilite özelliklerine sahip olması
İri daneli zeminlerde kabilarite etkili olmadığı, killerde ise su geçigenliği çok düşük olduğu için donun zararlı etkileri görülmemektedir. Silt ve ince kumlarda kapilarite ile permeabilite koşulları bir arada olduğundan don etkileri ortaya çıkmaktadır.
Aşağıdaki şekilde zemin içinde buz lenslerinin oluşumu görülmektedir. Sıfır derecenin altında bulunan zeminden aşağılara doğru donma olayı gerçekleşir. Zemin içinde su bulunması durumunda donan sular buz lenslerini oluştururlar. Zemin içindeki ısı farkından dolayı kapilarite yoluyla su akışı hızlanmaya başlar ve buz merceklerinin kalınlığı artmaya başlar. Bu durum zeminde kabarmalara zebep olur. Doz çözüldüğünde, artan su muhtevasıdan dolayı zemin yumuşamakta ve taşıma gücünü büyük oranda kaybetmektedir. Bu nedenle tekerler yükleri altında kaplama çatlamaktadır.
1. EFEKTİF GERİLME
Zemin yüzeyinden belli bir derinlikte ve yeraltı su tablasının altındaki bir zemin elemanına toplam düşey basınç ve
boşluk suyu basıncı etki eder. Zemin davranışı, üzerindeki toplam düşey basınç yanında büyük oranda boşluk
suyu basıncı tarafından da etkilenmektedir. Zeminin yük altında sıkışması, şekil değiştirmesi ve kayma
gerilmelerine karşı direnci gibi ölçülebilen bütün mühendislik davranışları, zemin içinde verilen bir nokta üzerinde
etkiyen toplam asal gerilmeler ile hidrostatik boşluk suyu basıncı arasndaki farka eşit olan efektif asal gerilmeler
tarafından kontrol edilmektedir. Bu gerçek Terzaghi tarafından (1936) farkedilmiş ve efektif gerilme kavramı
geliştirilmiştir. Bu kavrama göre tamemen suya doygun bir zeminde efektif gerilme:
Şeklinde ifade edilmektedir ve zemin mekaniğinin en önemli temel kavramlarından birini oluşturmaktadır.
Yeraltı su seviyesinin üzerindeki kapilerite yolu ile suya doygun hale gelmiş zeminin birim hacim ağırlığının
artacağı, fakat bu bölgedeki suyun yeraltı su seviyesi altında kalan bölgede boşluk suyu basıncı artışlarına yol
açmayacağıdır. Kapiler bölgedeki su çekme kuvvetlerinin etkisi altında bulunduğu için negatif gerilme altındadır,
boşluk suyu basıncı yeraltı su tablasında atmosferik basınca eşit olup, onun altında derinlikle lineer olarak
artmaktadır.
1. KARAYOLU YOL TASARIMINDA ÇEVRESEL ETKİLERİN İNCELENMESİ
Karayolları üstyapı kaplamaları rijit (beton kaplamalar) ve esnek (asfalt kaplamalar) olabilmektedir. Aşağıdaki şekilde tipik bir esnek üstyapı kaplaması görülmektedir. Her bir kaplamanın özelliği şekil üzerinde belirtilmiştir.
Şekil 1. Esnek üstyapı
1.1 Servis Yeteneği
Bir kaplamanın servis yeteneği, üzerinden geçen taşıtlara belli bir konforda hizmet verme kabiliyetidir. Bu metodun da temel felsefesi, bu yolun hizmet yeteneği ile üstyapı davranışı arasında bir ilişkinin varlığıdır. Servis yeteneğinin ölçüsü ise servis yeteneği indeksi (SYİ=PSI olup değeri 0 ile 5 arasında değişir. SYİ değişime sebep olan trafik yükleri ve çevresel etkilerin etkisi aşağıdaki şekilde görülmektedir.
Zemin olarak nitelendirilen malzemeler esas olarak kayaların çevre koşulları etkisi altında ayrışması ve parçalanması sonucu meydana gelmektedirler.
KAYAÇ ÇEŞİTLERİ VE KAYAÇLARIN OLUŞUMU
Yer kabuğunda 2000 den fazla mineral çeşidi bulunmaktadır. Minerallerin çoğu birden fazla elementten meydana gelir. Ancak altın, gümüş, elmas, demir, krom, kükürt, bor, mangan ve kömür gibi bazı mineraller tek bir elementten oluşur. Pirit, kalsit, kuarsit, silis, kuvars, bazalt, manyezit, mermer, granit yer kabuğunda bulunan mineral çeşitlerindendir.
Mineraller metalik ve metalik olmayan mineraller olarak 2 ye ayrılır. Metalik mineraller bakır, kurşun, altın, gümüş, demir, alüminyum, metalik olmayan mineraller ise kükürt, grafit, kalsit, alçıtaşı, barit, kuvartz gibi minerallerdir.
Minerallerin birbirinden farklı sertlikte oluşu, bunların tanınmasında işe yarar. Mohs’a göre mineraller, 10 sertlik derecesine ayrılır. 1- Talk 2- Jips 3- Kalsit 4- Fluorit 5- Apatit 6- Feldispat 7- Kuvars 8- Topas 9- Korendon 10- Elmas
Yer kabuğu, Dünya oluştuktan sonra milyonlarca yıl süren değişmeler sonucu günümüzdeki halini almış ve kayaç, su, toprak gibi ana maddelerden oluşmuştur. Bir ya da birkaç mineralin birleşmesinden meydana gelen büyük kayalara (kütlelere) kayaç denir. Yer kabuğunda bulunan kayaçların birbirinden farklı özellikler taşımasının nedeni kayaçların yapısındaki mineral çeşitlerinin farklı olmasıdır. Çevremizde görülen taşlar, kayaçlardan oluşur ve kayaçlar da mineraller gibi sınıflandırılabilir. Jeoloji bilimi içinde kayaçları inceleyen bilim dalına petroloji denir. Yer kabuğunda bulunan kayaçlar oluşum özellikleri bakımından üç çeşittir. Bunlar;
• Püskürük (magmatik) kayaçlar (kütleler) (Igneous rock),
• Tortul kayaçlar (kütleler) (Sedimentary rock),
• Başkalaşım (metamorfik) kayaçlarıdır (kütleleridir) (Metamorphic rock).
Kayaç oluşum
 |
| ders notları toprak işleri |
 |
| içindekiler |
İnşaat mühendisliği uygulamalarında, her projede zeminlerle ilgili bazı problemler karşımıza çıkmaktadır. Zeminlerle ilgili başlıca inşaat mühendisliği problemleri:
a) Temellerle ilgili problemler
b) Zeminlerin inşaat malzemesi olarak kullanılması
c) Kazılar ve şevler
d) İstinat yapıları
e) Yerlatı yapıları.
3. ZEMİNLERLE İLGİLİ PROBLERİNİN ANALİZİ
İnşaat mühendisliğinde zeminlerle ilgili hesaplamalar üç grupta incelenebilir:
a) Stabilite Problemleri: Şev ve istinat duvarlarının duraylılık analizi.
b) Elastik ve Plastik Şekil Değiştirme: Oturma hesapları.
c) Zemin İçine Su hareketi ile İlgili Problemler: Su basıçlarının ve su hareketinin stabilitesi etkilemesi ve hacimsel şekil değiştirme problemleri.
4. ZEMİNLERİN ENDEKS ÖZELLİKLERİ
Zeminlerin endeks özellikleri iki yarı grupta incelenir:
a) Dane özellikleri
b) Kütle özellikleri
4.1 Dane Boyutu
Zemin daneleri küçükten büyüğe Çakıl, Kum, Silt ve Kil olmak üzere dört ana gruba ayrılır. Çakıl ve kumlar iri daneli, Silt ve Killer ince daneli zeminler olarak nitelendirilir.
Agrega: ≥ 2 mm (No 10)
Kum: 2 mm – 0.075 mm (No 200)
Silt: 0.075 mm – 0.005 mm
Kil: 0.005 mm – 0.001 mm
YA DA
Agrega: ≥ 4.75 mm (No 4)
Kum: 4.75 mm – 0.075 mm (No 200)
Silt: 0.075 mm – 0.005 mm
Kil: 0.005 mm – 0.001 mm
YA DA (TS 1500)
Agrega: ≥ 2 mm (No 4)
Kum: 2 mm – 0.075 mm (No 200)
Silt: 0.075 mm – 0.002 mm
Kil: < 0.002 mm
Cobbles: Kömür topakları
Boulders: Kayalar
4.2 Elek Analizi
İri daneli zeminlerin dana çapı dağılımını bulmak için zemin değişik büyüklükte açıklıkları olan bir seri standart elekten geçirilmekte ve değişik boyutlr arasında klan danelerin ağırlık yüzdesi (toplam kuru ağırlığa ornı) saptanmaktadır.
Şekilde yaty eksen dane çapı (log) ve düşey eksen ise eleklerden geçen malzemenin kütlece yüzdesini göstermektedir.
1. ZEMİNLERİN ÖZELLİKLERİ
A) FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ
1) Su muhtevası ve birim ağırlığı
2) Özgül ağırlığı
3) Gradasyon
4) Atterberg limitleri
5) Kompaksiyon
6) Permeabilite
B) MEKANİK ÖZELLİKLERİ
1) Sıkışabilirlik
2) Mukavemet
2. ZEMİN SUYU
Zemin içinde bulunan su miktarı (su muhtevası), zemin suyundaki basınç (boşluk suyu basıncı) ve suyun zemin içinde hareketi zeminlerin mühendislik özelliklerini büyük oranda etkilemektedir. Zeminlerin taşıma gücü, yük altında sıkışması (oturmalar), şevler ve toprak barajlar gibi zemin yapılarının stabilitesi, su yapılarının su tutma özellikleri ve zeminlerin inşaat malzemesi olarak kullanılma karekteristikleri üzerinde zemin-su ilişkileri özemli rol oynamaktadır. Zemin içinde üç tür su bulunduğu söylenebilir:
1. Daneler yüzeyine emilmiş su (Adsorbe su),
2. Daneler arasındaki kılcal kanallarda yükselen kapiler su,
3. Daneler arası boşlukları dolduran ve yerçekimi altında olan yeraltı suyu.
Şekil 1. Zemin içinde su miktarı
Zemin suları arasında en önemli fark onların davranışlarını kontrol eden kuvvetler olmaktadır.
Tablo 1. Zemin suları
Zemin suyu
Kontrol kuvveti
Adsorbe
Dane yüzeyleri arasındaki elektriksel kuvvet
Kapiler
Yüzeysel çekme kuvveti
Yeraltı
Yerçekim kuvveti
Kapiler Su
1. Zeminlerin su mehtevasını ve suya doygunluk derecesini artırır.
2. Zemin danelerini birbirlerine çeker ve temas yüzeylerindeki gerilmeleri artırır.
3. Kapiler çekme gerilmeleri zeminde hacim değişikliği (büzülme) yapar.
4. Kumlu zeminleri daha duraylı (stabil) konumda tutar.
5. Kapiler çekme gerilmeleri zeminin hacim değiştirmesine karşı direncini artırır, kompaksiyonu zorlaştırır.
6. Zeminlerin dondan etkilenmesine büyük katkıda bulunur.
Zeminlerde don etkisine bağlı sorunların ortaya çıkmasına sebep olan etkenler:
1. Uzun süreli soğuk hava koşulları
2. Don çizgisine yakınlıkta yeraltı su seviyesi
3. Zeminin yeterli kapilarite ve permeabilite özelliklerine sahip olması
İri daneli zeminlerde kabilarite etkili olmadığı, killerde ise su geçigenliği çok düşük olduğu için donun zararlı etkileri görülmemektedir. Silt ve ince kumlarda kapilarite ile permeabilite koşulları bir arada olduğundan don etkileri ortaya çıkmaktadır.
Aşağıdaki şekilde zemin içinde buz lenslerinin oluşumu görülmektedir. Sıfır derecenin altında bulunan zeminden aşağılara doğru donma olayı gerçekleşir. Zemin içinde su bulunması durumunda donan sular buz lenslerini oluştururlar. Zemin içindeki ısı farkından dolayı kapilarite yoluyla su akışı hızlanmaya başlar ve buz merceklerinin kalınlığı artmaya başlar. Bu durum zeminde kabarmalara zebep olur. Doz çözüldüğünde, artan su muhtevasıdan dolayı zemin yumuşamakta ve taşıma gücünü büyük oranda kaybetmektedir. Bu nedenle tekerler yükleri altında kaplama çatlamaktadır.
1. EFEKTİF GERİLME
Zemin yüzeyinden belli bir derinlikte ve yeraltı su tablasının altındaki bir zemin elemanına toplam düşey basınç ve
boşluk suyu basıncı etki eder. Zemin davranışı, üzerindeki toplam düşey basınç yanında büyük oranda boşluk
suyu basıncı tarafından da etkilenmektedir. Zeminin yük altında sıkışması, şekil değiştirmesi ve kayma
gerilmelerine karşı direnci gibi ölçülebilen bütün mühendislik davranışları, zemin içinde verilen bir nokta üzerinde
etkiyen toplam asal gerilmeler ile hidrostatik boşluk suyu basıncı arasndaki farka eşit olan efektif asal gerilmeler
tarafından kontrol edilmektedir. Bu gerçek Terzaghi tarafından (1936) farkedilmiş ve efektif gerilme kavramı
geliştirilmiştir. Bu kavrama göre tamemen suya doygun bir zeminde efektif gerilme:
Şeklinde ifade edilmektedir ve zemin mekaniğinin en önemli temel kavramlarından birini oluşturmaktadır.
Yeraltı su seviyesinin üzerindeki kapilerite yolu ile suya doygun hale gelmiş zeminin birim hacim ağırlığının
artacağı, fakat bu bölgedeki suyun yeraltı su seviyesi altında kalan bölgede boşluk suyu basıncı artışlarına yol
açmayacağıdır. Kapiler bölgedeki su çekme kuvvetlerinin etkisi altında bulunduğu için negatif gerilme altındadır,
boşluk suyu basıncı yeraltı su tablasında atmosferik basınca eşit olup, onun altında derinlikle lineer olarak
artmaktadır.
1. KARAYOLU YOL TASARIMINDA ÇEVRESEL ETKİLERİN İNCELENMESİ
Karayolları üstyapı kaplamaları rijit (beton kaplamalar) ve esnek (asfalt kaplamalar) olabilmektedir. Aşağıdaki şekilde tipik bir esnek üstyapı kaplaması görülmektedir. Her bir kaplamanın özelliği şekil üzerinde belirtilmiştir.
Şekil 1. Esnek üstyapı
1.1 Servis Yeteneği
Bir kaplamanın servis yeteneği, üzerinden geçen taşıtlara belli bir konforda hizmet verme kabiliyetidir. Bu metodun da temel felsefesi, bu yolun hizmet yeteneği ile üstyapı davranışı arasında bir ilişkinin varlığıdır. Servis yeteneğinin ölçüsü ise servis yeteneği indeksi (SYİ=PSI olup değeri 0 ile 5 arasında değişir. SYİ değişime sebep olan trafik yükleri ve çevresel etkilerin etkisi aşağıdaki şekilde görülmektedir.
Yazar: İkü İnşaat Blog
0 yorum :
Yorum Gönder