SERBEST BASINÇ DENEYİ sunum

Dnş: Prof. Dr. Mustafa LAMAN

Hazırlayan: Deha Alper TÖR

T.C. ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ

SERBEST BASINÇ DENEYİ

(Şekil 1)

SERBEST BASINÇ DENEYİSERBEST BASINÇ DENEYİ

Referanslar :Referanslar :

– TS 1900 TS 1900 (Mart, 2006)(Mart, 2006)

– Zemin mekaniği Zemin mekaniği (Kutay Özaydın)(Kutay Özaydın)

– Zemin Mekaniği Problemleri Zemin Mekaniği Problemleri (Kumbasar; Kip, 1999)(Kumbasar; Kip, 1999)

– Geoteknik Müh. Giriş Geoteknik Müh. Giriş (Holtz; Kovacs, 2002)(Holtz; Kovacs, 2002)

– Çukurova Üniversitesi Ders NotlarıÇukurova Üniversitesi Ders Notları


Deneyin Amacı ve Tanımı:Deneyin Amacı ve Tanımı:

Serbest basınç deneyleri; Serbest basınç deneyleri; temel zeminlerini, üzerine gelecek yük karşısında emel zeminlerini, üzerine gelecek yük karşısında gösterecekleri direnci tanımlamak amacıyla yapılan deneylerdir. Serbest basınç deneyinde gösterecekleri direnci tanımlamak amacıyla yapılan deneylerdir. Serbest basınç deneyinde silindirik bir zemin numunesi silindirik bir zemin numunesi yalnızca eksenel doğrultudayalnızca eksenel doğrultuda yüklemeye tabi tutulmaktadır. yüklemeye tabi tutulmaktadır. (Şekil 1) Eksenel yük artışları altında meydana gelen numunenin boy kısalması ölçülmekte ve (Şekil 1) Eksenel yük artışları altında meydana gelen numunenin boy kısalması ölçülmekte ve gerilme-şekil değiştirmegerilme-şekil değiştirme eğrileri elde edilmektedir. eğrileri elde edilmektedir.

Eksenel gerilmenin Eksenel gerilmenin en büyüken büyük değeri (veya göçme kabul edilecek şekil değiştirme değeri (veya göçme kabul edilecek şekil değiştirme seviyesine karşılık gelen değeri) zeminin serbest basınç değerini seviyesine karşılık gelen değeri) zeminin serbest basınç değerini (qu)(qu) vermektedir. vermektedir. Kohezyonlu zeminlerde kayma mukavemeti parametrelerinden olan Kohezyonlu zeminlerde kayma mukavemeti parametrelerinden olan Cu Cu değeri ise değeri ise qu/2qu/2 olarak olarak bulunmaktadır. Böylece kayma mukavemeti olan bulunmaktadır. Böylece kayma mukavemeti olan τ τ hakkında bilgi edinip, kayma hakkında bilgi edinip, kayma mukavemetini hesaplayabiliriz. mukavemetini hesaplayabiliriz.

Serbest basınç deneyi ancak herhangi bir yanal destek olmaksızın kendi kendini Serbest basınç deneyi ancak herhangi bir yanal destek olmaksızın kendi kendini dik olarak ayakta tutabilecek özelliğe sahip zeminler üzerinde uygulanabilmektedir. Bu dik olarak ayakta tutabilecek özelliğe sahip zeminler üzerinde uygulanabilmektedir. Bu yönden kumlar üzerinde uygulanabilmesi mümkün değildir, genelde yalnızca killi zeminler yönden kumlar üzerinde uygulanabilmesi mümkün değildir, genelde yalnızca killi zeminler için uygulanan bir deney yöntemi olmaktadır.için uygulanan bir deney yöntemi olmaktadır.


Serbest basınç deneyi için genel olarak ince taneli ve kohezyonlu zeminlerden Serbest basınç deneyi için genel olarak ince taneli ve kohezyonlu zeminlerden alınan örselenmiş ve örselenmemiş numuneler üzerinde deney yapılır. Bu deneyde zeminlerin alınan örselenmiş ve örselenmemiş numuneler üzerinde deney yapılır. Bu deneyde zeminlerin sıkışma dayanımları hakkında kontitatif (niceliksel) yaklaşımda bulunmak mümkündür.sıkışma dayanımları hakkında kontitatif (niceliksel) yaklaşımda bulunmak mümkündür.

Deney sırasında numunenin drenaj koşulları kontrol edilemediği için, hızlı Deney sırasında numunenin drenaj koşulları kontrol edilemediği için, hızlı yükleme yapılarak zeminin yükleme yapılarak zeminin drenajsız kayma mukavemetinindrenajsız kayma mukavemetinin elde edildiği kabul elde edildiği kabul edilmektedir. Ancak dikkat edilmesi gereken elde edilen drenajsız kayma mukavemetinin edilmektedir. Ancak dikkat edilmesi gereken elde edilen drenajsız kayma mukavemetinin ancak özel arazi yükleme ve drenaj koşullarında geçerli olacağıdır. Ayrıca eksenel yüklemeden ancak özel arazi yükleme ve drenaj koşullarında geçerli olacağıdır. Ayrıca eksenel yüklemeden önce zemini konsolide etmek ve eksenel yükleme sırasında oluşan boşluk suyu basınçlarını önce zemini konsolide etmek ve eksenel yükleme sırasında oluşan boşluk suyu basınçlarını ölçmek de mümkün olmamaktadır. Bu kısıtlayıcı yönlerine karşın, serbest basınç deneyi ölçmek de mümkün olmamaktadır. Bu kısıtlayıcı yönlerine karşın, serbest basınç deneyi killerin drenajsız kayma mukavemetini belirlemekte yaygın olarak kullanılmaktadır. killerin drenajsız kayma mukavemetini belirlemekte yaygın olarak kullanılmaktadır.


Malzeme ve Numune Özellikleri:Malzeme ve Numune Özellikleri:

Serbest basınç deneyinde kullanılacak olan deney numunesinde bazı önemliSerbest basınç deneyinde kullanılacak olan deney numunesinde bazı önemli

özellikler aranmaktadır. Bunlar:özellikler aranmaktadır. Bunlar:

İlk olarak numune hazırlanırken, numuneyi oluşturan tanelerin çapı ve numune İlk olarak numune hazırlanırken, numuneyi oluşturan tanelerin çapı ve numune

arasında bir ilişki vardır. Numune çapı en büyük tane çapından 6 kat büyük olmalıdır.arasında bir ilişki vardır. Numune çapı en büyük tane çapından 6 kat büyük olmalıdır.

Deneyde kullanılacak numunenin doygun ve kılcal çatlak içermeyen kohezyonluDeneyde kullanılacak numunenin doygun ve kılcal çatlak içermeyen kohezyonlu

zemin olması istenir.zemin olması istenir.

Deneyde kullanılacak numunenin 50mm çapında, boyu yüksekliğinin 2 katı olmalıdır.AncakDeneyde kullanılacak numunenin 50mm çapında, boyu yüksekliğinin 2 katı olmalıdır.Ancak

zorunlu durumlarda hazırlanan raporda belirtilmek üzere numune çapı 38mm olan numunelerzorunlu durumlarda hazırlanan raporda belirtilmek üzere numune çapı 38mm olan numuneler

üzerinde de gerçekleştirilebilir.üzerinde de gerçekleştirilebilir.

(Numune Örneği)


Silindirik kalıbın zemine Silindirik kalıbın zemine kuvvet ile itilmesikuvvet ile itilmesi

Silindirik kalıbın keskin ucu ortaya Silindirik kalıbın keskin ucu ortaya çıkana kadar etrafının boşaltılmasıçıkana kadar etrafının boşaltılması

Kazıdan numunenin kesici Kazıdan numunenin kesici ucun alt noktasından kesilerek ucun alt noktasından kesilerek

kalıpla beraber alınmasıkalıpla beraber alınması

Metal ambalajlama kaplarıMetal ambalajlama kaplarıNumunenin saklanması ve ambalajlanması içinNumunenin saklanması ve ambalajlanması için

Numune alınmasıNumune alınması


Kapak ve izole edilmiş silindir numuneKapak ve izole edilmiş silindir numune Numune Kapları

Numune alma aletleri Numune alma aletleri


Numuneyi Örselenmeden Çıkarmaya Yarayan Alet

SERBEST BASINÇ DENEYİSERBEST BASINÇ DENEYİDeneyde Deneyde Kullanılan Aletler:Kullanılan Aletler:

Çelik numune alıcılarÇelik numune alıcılar, doğal veya sıkıştırılmış zeminden numune alabilecek, iç çapı , doğal veya sıkıştırılmış zeminden numune alabilecek, iç çapı 50 mm dış çapı ise en fazla 56 mm olan (zeminde iri daneler varsa numune alıcı çapı en iri dane 50 mm dış çapı ise en fazla 56 mm olan (zeminde iri daneler varsa numune alıcı çapı en iri dane çapının 6 katından büyük olmalıdır),çapının 6 katından büyük olmalıdır),

Numune iticiNumune itici; numuneyi tüpten çıkarmaya yarayan,; numuneyi tüpten çıkarmaya yarayan,

KalıpKalıp, tüpten çıkan numuneyi korumak ve tıraşlamak için istenilen çap ve yükseklikte, iki , tüpten çıkan numuneyi korumak ve tıraşlamak için istenilen çap ve yükseklikte, iki parçalı,parçalı,

(Numune İtici)(Numune İtici)


Çelik kıl testereÇelik kıl testere, numuneyi tıraşlamada kullanılacak,, numuneyi tıraşlamada kullanılacak,

(Çelik kıl testere)(Çelik kıl testere)

KumpasKumpas

•Kumpas,


Kronometre,

Terazi, 0,01 g doğrulukla tartma yapabilen,

Basma presi, motorla hidrolik veya mekanik olarak hareket ettirilebilen, uygulanan eşdeğer kuvveti 10 kPa doğrulukla gösterebilir özellikte olan. Cihaz 100 kPa’a kadar dayanımlar için 1 kPa, bundan dirençli numuneler için 5 kPa doğrulukta olacaktır.

(Basma Presi) Komparatör saati, 0,01 mm doğrulukla ölçüm yapabilen, kapasitesi en az numune yüksekliğinin % 20’si kadar olan,

Kuvvet halkası, deney numunesine uygulanan eksenel yükü 5 kPa doğrulukla ölçebilen.


Tarifler:

Laboratuarda numunenin hazırlanması esnasında üç eksenli basınç deneyi için yeterli Laboratuarda numunenin hazırlanması esnasında üç eksenli basınç deneyi için yeterli numune olmaması durumunda veya arazi çalışmaları esnasında kohezyonlu zeminin kayma muk. numune olmaması durumunda veya arazi çalışmaları esnasında kohezyonlu zeminin kayma muk. hakkında çok kısa zamanda bir fikir sahibi olmak isteniyorsa serbest basınç deneyinin kullanılması hakkında çok kısa zamanda bir fikir sahibi olmak isteniyorsa serbest basınç deneyinin kullanılması uygun olmaktadır. Bu deneyde zemin numunesine yanal basınç uygulanmaz, sadece eksenel yükleme uygun olmaktadır. Bu deneyde zemin numunesine yanal basınç uygulanmaz, sadece eksenel yükleme yapılır. Eksenel yük artışları esnasında numunenin boyundaki kısalmalar kayıt edilir. Hesaplamalar yapılır. Eksenel yük artışları esnasında numunenin boyundaki kısalmalar kayıt edilir. Hesaplamalar sonunda sonunda gerilme – şekil değişim eğrisigerilme – şekil değişim eğrisi elde edilir. elde edilir.

Gerilmenin Gerilmenin en büyük değerien büyük değeri (göçmeye karşılık gelen) zemin serbest basınç mukavemetini (göçmeye karşılık gelen) zemin serbest basınç mukavemetini verir.verir.

Bu deney Bu deney kendini dik olarakkendini dik olarak ayakta tutabilen zeminler üzerinde uygulanabildiği için, ayakta tutabilen zeminler üzerinde uygulanabildiği için, kohezyonsuz zeminler için uygun değildir. Yükleme sırasında drenaj koşulları kontrol edilmediği için kohezyonsuz zeminler için uygun değildir. Yükleme sırasında drenaj koşulları kontrol edilmediği için hızlı yükleme yapılarak zeminin drenajsız kayma muk. Elde edildiği kabul edilebilmektedir; diğer bir hızlı yükleme yapılarak zeminin drenajsız kayma muk. Elde edildiği kabul edilebilmektedir; diğer bir deyiş ile numune çabuk kesildiği için konsolidasyonsuz drenajsız (UU) bir deney niteliği deyiş ile numune çabuk kesildiği için konsolidasyonsuz drenajsız (UU) bir deney niteliği taşımaktadır.taşımaktadır.

ττ=Cu=qu/2=Cu=qu/2 ττ= drenajsız kayma mukavemeti= drenajsız kayma mukavemeti

cu= τ = σ/2=qu/2

τ = σ/2

c

SERBEST BASINÇ DENEYİSERBEST BASINÇ DENEYİAyrıca serbest basınç deneyi ile zeminlerin hassaslık derecesi de tespit edilebilmektedir.

S=qu/qr S: Hassaslık derecesi

qu: Örselenmemiş numunenin serbest basınç dayanımı

qr: Örselenmiş numunenin serbest basınç dayanımı

Serbest basınç deneyi, hücre basıncı sıfır olduğu durumdaki UU deneyinin( 3 eksenli basınç deneyi) özel bir çeşididir. Pratikte UU deneyi ile serbest basınç deneyi aynı sonuçları verdiğine göre bazı varsayımların sağlanmış olması gerekir. Bunlar: Numune %100 doygun olmalı; aksi takdirde gözeneklerdeki havanın sıkışması söz

konusu olur ve buda boşluk oranında bir azalmaya sebep ve dayanımda artışa neden olur. Numune herhangi bir fisür, silt damarı, varva veya diğer defoları içermemelidir. Yani

numune sürekli homojen kil olmalıdır. Aşırı konsolide killer pek ender durumda süreklidir ve normal killer bile bazen fisürlu olabilmektedir.

Zemin çok ince taneli olmalıdır. Sebep olarak başlangıç efektif gerilmeler rezidüel kapiler gerilme olup, rezidüel boşluk suyu basıncının bir fonksiyonudur. Bunun anlamı serbest basınç deneyi sadece killer için elverişlidir.


Numune çok çabuk yenilecek şekilde test edilmelidir.Deney bir toplam gerilme deneyidir ve deney sırasındaki şartlar başından sonuna drenajsız olmalıdır. Yenilmeye kadar geçen zaman çok uzun ise, buharlaşma ve yüzey kuruması çevre basıncının artmasına sebep olur ve sonuçta yüksek bir dayanım ortaya çıkar. Yenilmeye kadar geçen zaman tipik olarak 5-15 dk arasında değişir.


Deneyin Yapılışı:

1)1)Alet deney için hazırlanır, Göstergeler (dial) yerleştirilir, yük verecek düzen çalışır hale Alet deney için hazırlanır, Göstergeler (dial) yerleştirilir, yük verecek düzen çalışır hale getirilirgetirilir..

2) 2) Deney numunesi hazırlanırDeney numunesi hazırlanır::* * Örselenmemiş deney numunesi; yerinden blok, prizma veya si lindir şeklinde Örselenmemiş deney numunesi; yerinden blok, prizma veya si lindir şeklinde

alınan numunelerden kesip tıraşlayarakalınan numunelerden kesip tıraşlayarak,,* * Örselenmiş deney numunesi ise, istenen su içeriği ve birim ağırlıkta görülen Örselenmiş deney numunesi ise, istenen su içeriği ve birim ağırlıkta görülen

numune hazırlama takımıyla sıkıştırılarak hazırlanırnumune hazırlama takımıyla sıkıştırılarak hazırlanır..

3)N3)Numuneye elle dokunmak suretiyle konsistansı tespit edilir ve umuneye elle dokunmak suretiyle konsistansı tespit edilir ve zzemine uygun yay seçilir, emine uygun yay seçilir, alete yerleştirilir. Yay faktörü deney föyüne kaydediliralete yerleştirilir. Yay faktörü deney föyüne kaydedilir ..

4)Numune alete yerleştirilir, deformasyon ve kuvvet halkalar sıfıra ayarlanır.4)Numune alete yerleştirilir, deformasyon ve kuvvet halkalar sıfıra ayarlanır.


5)Numuneye uygun 5)Numuneye uygun sabit hızlasabit hızla yük verilmeye başlanır. yük verilmeye başlanır.

6)Düzenli olarak 6)Düzenli olarak deformasyon ve kuvvet halkasıdeformasyon ve kuvvet halkası okumaları alınır ve föye kaydedilir. okumaları alınır ve föye kaydedilir.

7)Yük artışının düşme göstermeye başlamasıyla numunenin kırılma hali tespit edilir.7)Yük artışının düşme göstermeye başlamasıyla numunenin kırılma hali tespit edilir.

8)Deney sonunda yay boşaltılır ve numune çıkarılır 8)Deney sonunda yay boşaltılır ve numune çıkarılır Kırılma şekliKırılma şekli föye çizilir. föye çizilir.

9)Deney sonunda numunenin su içeriği değiştirilmeksizin iyice yoğrularak, örselenmemiş 9)Deney sonunda numunenin su içeriği değiştirilmeksizin iyice yoğrularak, örselenmemiş durumundaki birim hacim ağırlığında üç parça halinde, çapının iki katı boyda sıkıştırılarak deney durumundaki birim hacim ağırlığında üç parça halinde, çapının iki katı boyda sıkıştırılarak deney tekrarlanır, kırılma şekli ve değerler kaydedilir.tekrarlanır, kırılma şekli ve değerler kaydedilir.

Kırılma açısı ve şekli


Deneyin yapılışında dikkat edilmesi gereken birkaç unsur ise şöyledir:Deneyin yapılışında dikkat edilmesi gereken birkaç unsur ise şöyledir:

Her durumda deney süresi Her durumda deney süresi 10 dk.10 dk. yi geçmemelidir. Deney, numunede kesin göçme yi geçmemelidir. Deney, numunede kesin göçme elde edilene, en büyük dayanımın belirmediği elde edilene, en büyük dayanımın belirmediği yumuşakyumuşak killerde ise %20killerde ise %20 birim boy birim boy kısalmasına kadar sürdürülür.kısalmasına kadar sürdürülür.

Yükleme, numune dakikada Yükleme, numune dakikada %0,5-2%0,5-2 oranında boy kısalması oluşturacak şekilde oranında boy kısalması oluşturacak şekilde yapılır, yük ve boy değiştirme okumaları istenilen aralıkta tekrarlanır.yapılır, yük ve boy değiştirme okumaları istenilen aralıkta tekrarlanır.


Deney sırasında verilerin alınmasıDeney sırasında verilerin alınması

Numunede eksenel yükleme nedeni Numunede eksenel yükleme nedeni ile gözle görülür değişim olmasıile gözle görülür değişim olması

Deney sonrası deformasyona uğramış Deney sonrası deformasyona uğramış numunenin kumpasla ölçümü numunenin kumpasla ölçümü


Hesaplamalar:Hesaplamalar:

Numunenin serbest basınç dayanımı testi yapılmadan önce su muhtevası, doğal birim hacim ağırlığı kuru birim hacim ağılığı, porozite, boşluk oranı, doygunluk derecesi, suya doygun birim hacim ağırlığı ve su altındaki birim hacim ağırlığı gibi özellikleri raporda belirtilmek üzere belirlenebilir. Buna örnek olarak:


qu hesabı için:

Numunede Eksenel birim şekil değiştirme (%): ε=(ΔH/H) x 100Burada; ΔH:Numunede ölçülen Eksenel şekil değiştirme(mm)

H:Numunenin ilk boyu(mm)

Buna karşılık gelen ortalama kesit alanı ise A=[A/(1- ε )x100 ]ile hesaplanır. ε:Numunenin düşey yöndeki Eksenel birim şekil değiştirmesi A:Numunenin başlangıçtaki kesit alanı

Numunenin serbest basınç dayanımı ise qu=P/A ile elde edilir. P:Göçmeyi sağlayan yüktür.

σ=Cu=qu/2 σ:Drenajsız kayma mukavemeti


Yukarıda belirtilen tablo yardımı ile deney sonucu numuneye ait qu değeri ile, numunenin kıvamı tespit edilmektedir.

Daha öncede bahsedildiği gibi serbest basınç deneyi ile ayrıca zeminlerin hassaslık derecesi de tespit edilebilir. Ancak bunun için numunenin hem örselenmiş hem de örselenmemiş serbest basınç dayanımlarını elde etmek gerekmektedir. Elde edilen sonuç ile aşağıdaki tablodan numunenin hassaslığı yorumlanabilir.

S=qu/qr qu: örselenmemiş numunenin serbest basınç dayanımı qr: örselenmiş numunenin serbest basınç dayanımı

S Grup

2< Hassas değil

2 ile 4 Orta hassas

4 ile 8 Hassas

8 ile 16 Çok Hassas


Kırılma şekline ve açısına göre de zemin hakkında bazı yorumlar yapılabilir:Kırılma şekline ve açısına göre de zemin hakkında bazı yorumlar yapılabilir:






Documents

SERBEST BASINÇ DENEYİ sunum