ZeminMekaniği

Zemin mekaniği dersinde aşağıdaki konular işlenmektedir: 1. Zeminlerin Oluşumu ve Sınıflandırılması: Zeminlerin oluşumu, temel fiziksel özellikleri ve sınıflandırma sistemleri. 2. Zemin Suyu ve Geçirimliliği: Zeminde bulunan su türleri, kapilarite olayı, boşluk suyu basıncı ve efektif gerilme. 3. Kompaksiyon: Proctor deneyi, arazide kompaksiyon, kompaksiyonun bağlı olduğu etmenler. 4. Kayma Mukavemeti: Mohr gerilme diyagramı, Mohr-Coulomb kırılma teorisi, kayma direnci parametrelerinin belirlenmesi. 5. Zeminlerde Gerilme Dağılımı: Çeşitli yükler altında gerilme dağılımı. 6. Şev Stabilitesi: Şev stabilite analizleri. 7. Zeminlerin Taşıma Gücü: Temellerin taşıma gücü, plaka yükleme deneyi, taşıma gücü tabloları. 8. Konsolidasyon: Konsolidasyon deneyi, konsolidasyon olayının analojisi, Terzaghi bir boyutlu konsolidasyon teorisi.

Zeminlerin mühendislik özellikleri şunlardır: 1. Dayanıklılık (Bearing Capacity): Zeminin taşıma kapasitesi, üzerine inşa edilen yapıların ağırlığını destekleme yeteneğini belirler. 2. Elastikiyet (Elasticity): Zeminin elastik özellikleri, üzerine binen yükler altında deformasyonunun nasıl değiştiğini tanımlar. 3. Plastisite (Plasticity): Zeminin plastik özellikleri, uzun süreli yük altında kalındığında deformasyon yeteneğini tanımlar. 4. Geoteknik Parametreler: Su içeriği, tane boyutu, kılcal suyun akışı gibi faktörler zeminin mekanik özelliklerini etkiler. 5. Geçirgenlik (Permeability): Zeminin su veya hava geçirgenliği, drenaj özelliklerini ve suyun zemin içindeki hareketini etkiler. 6. Sıkışabilirlik (Compressibility): Zeminin bir yük altında sıkışma veya deformasyon yeteneği, yapıların yer değiştirmesine ve zeminin taşıma kapasitesine etki eder.

Konsolidasyon süreci, zeminlerin yük altında sıkışması ve su muhtevasının düşümü ile ilgili olduğundan, zemin türüne ve permeabilite katsayısına bağlı olarak değişir. Bazı zeminlerde konsolidasyon süreci 100 yıla kadar sürebilir.

Zemin sıvılaşması, genellikle deprem gibi sismik etkiler sırasında, doymuş zeminlerin davranışının ani olarak sıvı benzeri bir hale dönüşmesi olayıdır. Bu durum, zemin tanecikleri arasındaki su basıncının artması ve taneciklerin birbirinden ayrılması sonucu meydana gelir. Sıvılaşma riski taşıyan zemin türleri: - İnce taneli, sıkıştırılmamış, su ile doymuş kum ve silt tabakaları. - Gevşek halde bulunan temiz (kil, silt veya farklı bağlayıcı madde içermeyen) kohezyonsuz kum zeminler.

Zemin Mekaniği 1 ve 2 dersleri, inşaat mühendisliği alanında zeminlerin davranışını ve özelliklerini inceleyen derslerdir. Zemin Mekaniği 1 dersinde genellikle aşağıdaki konular işlenir: - Toprağın sınıflandırılması ve özellikleri; - Temel test yöntemleri; - Gerilme-şekil değiştirme davranışı ve kayma dayanımı. Zemin Mekaniği 2 dersinde ise: - Laboratuvar deneyleriyle tasarım parametrelerinin belirlenmesi ve sonuçların değerlendirilmesi; - Geoteknik mühendisliğinde karşılaşılan problemlerin analizi, değerlendirilmesi ve çözüm üretimi; - Yanal toprak basıncı hesabı, toprak dayanma yapılarının tasarımı ve şev stabilitesi gibi konular ele alınır.

Zemin mekaniği laboratuvarında 44 adet laboratuvar deneyi yapılmaktadır.

Zemin oturmasına neden olan faktörler doğal ve yapay olmak üzere iki ana kategoriye ayrılır: Doğal faktörler: 1. Yeraltı su seviyesinin düşmesi: Zeminin sıkışmasına ve oturmaya sebep olur. 2. Depremler, aşırı yağış ve kuraklık: Zemin stabilitesini etkileyerek oturmayı tetikleyebilir. Yapay faktörler: 1. Zeminlerin fazla yüklenmesi: Kapasitesinden yüksek yüklere maruz kalan zeminlerde oturmalar meydana gelir. 2. Yeraltı suyunun normalden fazla çekilmesi: Özellikle çakıllı, kumlu, killi zeminlerde suyun kaldırma kuvveti azalır ve hacim küçülmesi sonucu oturmalar görülür. 3. Yeraltında yapılan kazılar: Yapı temelleri, taş ocağı veya maden kazıları gibi faaliyetler zemin oturmasına yol açabilir.

Zemin oturma hesabı için aşağıdaki adımlar izlenir: 1. Zemin Parametrelerinin Belirlenmesi: Temel altındaki zemin tabakalarının sıkışabilirliği, kayma direnci parametreleri ve konsolidasyon özellikleri gibi zemin parametreleri belirlenir. 2. Yüklerin Hesaplanması: Yapının maruz kaldığı ölü yükler, canlı yükler ve deprem, rüzgar gibi ani yükler hesaplanır. 3. Taşıma Gücü Analizi: Temel zemininin taşıma gücü, sınır taşıma gücü ve zemin emniyet gerilmesi hesaplanarak belirlenir. 4. Oturma Formülleri: Oturma miktarı, konsolidasyon oturması ve ani oturma gibi formüllerle hesaplanır. 5. Sonlu Elemanlar Analizi: PLAXIS gibi sonlu elemanlar paket programları kullanılarak sayısal analizler yapılabilir ve geleneksel yöntemlerle elde edilen sonuçlarla karşılaştırılabilir. Bu hesaplamalar, yapının güvenli ve ekonomik bir şekilde tasarlanabilmesi için gereklidir.

Kazık arazi, yapıların temellerinde kullanılan ve üst yapı yüklerini zayıf zeminlerden derinlerdeki sağlam tabakalara aktaran temel sistemlerini ifade eder. Bu tür arazilerde kazık temeller, aşağıdaki durumlarda tercih edilir: - Zemin tabakalarının taşıma gücünün yetersiz olması; - Zemin yapısının alt tabakalarda daha sağlam olması; - Farklı oturmaların çok olduğu yapılar. Kazık arazilerde kullanılan kazık çeşitleri arasında ahşap, betonarme, çelik kazıklar ve fore kazıklar bulunur.

Konsolidasyon ve oturma kavramları, zemin mekaniği ve geoteknik mühendisliğinde önemli yer tutar. Konsolidasyon, doygun zeminlerde, hava suyun yerini almadan, su muhtevasının düşümüne verilen addır. Oturma, konsolidasyonun bir sonucu olarak, zemin tanelerinin yer değiştirmesi ve hacim değişimi nedeniyle oluşan deformasyondur.

Presiyometrik test, genellikle zemin mekaniği ve inşaat mühendisliği alanlarında kullanılan bir deney yöntemidir. Bu testin yapılışı şu adımları içerir: 1. Sondaj İşlemi: Testin yapılacağı seviyeye kadar sondaj kuyusu açılarak silindirik bir boşluk oluşturulur. 2. Presiyometre Probunun İndirilmesi: Radyal genişlemeye elverişli olan presiyometre probu, boşluğu genişletmek için şişirilerek kuyuya indirilir. 3. Basınç Uygulaması: Probun şişmesi sırasında, gaz tüpünden dedantör yardımıyla ölçme hücresine eşit aralıklarla (1, 2, 3 bar gibi) arttırılan basınçlar uygulanır. 4. Hacim Değişiminin Kaydedilmesi: Her basınç kademesinde, sabit bir zaman aralığına kadar beklenerek, ölçme hücresindeki hacim değişimleri volumetreden kaydedilir. 5. Eğri Çizimi: Elde edilen veriler kullanılarak XY koordinat sisteminde basınç-deformasyon eğrisi çizilir. Bu test, zeminin mukavemet parametrelerini belirlemek, taşıma gücünü hesaplamak ve temel zemininde meydana gelen oturmaları tahmin etmek için kullanılır.

Doğal şev, yatay bir düzleme yığıldığında daneli, kuru ve kohezyonsuz zeminin aldığı eğim olarak tanımlanır. Ayrıca, doğal halde bulunan düzensiz geometriye sahip eğimli yüzeylere de doğal şev denir ve bu tür eğimler genellikle yamaç olarak adlandırılır.

Zemin mekaniği dersi, bazı öğrenciler için zor olarak değerlendirilebilir. Bu ders, zeminlerin mühendislik özelliklerini inceleyen ve karmaşık hesaplamalar gerektiren bir bilim dalıdır. Ancak, zemin mekaniğinin temel ilkelerini öğrenmek ve pratik uygulamalar yapmak, inşaat projelerinde güvenli ve dayanıklı yapıların inşa edilmesine katkıda bulunmak açısından önemlidir.

Konsolidasyon katsayısı, zemin tabakalarının sıkışma ve oturma miktarını belirlemek için yapılan konsolidasyon deneyinde hesaplanır. Konsolidasyon katsayısının hesaplanması için genellikle deformasyon verisinin zamana bağlı değişimi kullanılır.

Plastik limit deneyinde kullanılan yöntem elde yuvarlama yöntemidir. Deneyin adımları şu şekildedir: 1. Kurutulmuş zemin numunesi alınır ve belirli miktarda su eklenerek karıştırılır. 2. Karışım küçük bir top haline getirilir ve cam levha üzerinde 3 mm çapında şeritler halinde yuvarlanır. 3. Şeritler, çatlayana veya kırılana kadar yuvarlanma işlemine devam edilir. 4. Çatlama veya kırılma noktasındaki numunenin su içeriği belirlenir ve bu değer plastik limit olarak kabul edilir.

Kohezif ve kohezyonsuz zemin terimleri, zeminlerin moleküller arasındaki çekim kuvvetine göre sınıflandırılmasını ifade eder. - Kohezif zemin, zemini oluşturan tanelerin kil parçacıkları veya bağlayıcı maddeler yardımıyla kendi kendini dağılmadan bir arada tutabildiği zemin türüdür. - Kohezyonsuz zemin ise tanelerin birbirine yapışamadığı, dağıldığı zemin türüdür.

Tekil temel altında gerilme dağılımı, yaklaşık kabuller yapılarak bulunur. Bu kabuller arasında şunlar yer alır: 1. Zemin Karakteristikleri: Temel altı zemininin fiziksel özellikleri belirlenir. 2. Derinlik Etkisi: Sürekli ve plak temel durumunda, derinde zemin tabakalarında uzun dönemde meydana gelebilecek konsolidasyon gözönüne alınır. 3. Temel Şekli ve Boyutu: Temel büyüklüğü, zemin türüne ve temel altında oluşan gerilme büyüklüğüne bağlı olarak değişir. 4. Yükün Dışmerkezliği: Üst yapıdan gelen yükün dışmerkez olarak etkimesi, zemin gerilmelerinin düzgün yayılmamasına ve temel dönmelerine neden olabilir. Ayrıca, elastik zemine oturan kiriş ve plak teorisi kullanılarak da gerilme dağılımı hesaplanabilir.

Zemin taşıma gücünü etkileyen faktörler şunlardır: 1. Zemin Tabakalanması: Zemin altındaki tabakaların türü ve düzeni taşıma gücünü doğrudan etkiler. 2. Zemin Kayma Mukavemeti Parametreleri: Zeminin kohezyonu ve iç sürtünme açısı gibi parametreler taşıma gücünü belirler. 3. Yeraltı Su Seviyesi: Su seviyesinin durumu, zeminin taşıma kapasitesini artırabilir veya azaltabilir. 4. Çevresel Faktörler: Yapının büyüklüğü, ağırlığı ve temel derinliği gibi faktörler de taşıma gücünü etkiler. 5. Güvenlik Faktörleri: Hesaplamalarda güvenlik katsayılarının eklenmesi, taşıma gücünün doğru belirlenmesini sağlar.

Zeminlerde taşıma kapasitesi, toprağın aşırı çökme veya arızaya neden olmadan destekleyebileceği maksimum ağırlık veya yük miktarını ifade eder. Bu kavram, inşaat ve mühendislik projelerinde yapıların sağlamlığını ve güvenliğini sağlamak için dikkate alınması gereken önemli bir faktördür.

Zemin mekaniğinde örnek soruların çözümü için aşağıdaki konular dikkate alınmalıdır: 1. Zemin Sınıflandırması: Toprak, tane boyutu dağılımına ve plastisite özelliklerine göre sınıflandırılır. Örnek bir soru, belirli bir zemin numunesinin hangi sınıfa girdiğini sorabilir. 2. Zemin Gerilmeleri: Toplam gerilme, efektif gerilme ve boşluk suyu basıncı gibi kavramlar önemlidir. Bir örnek soru, verilen bir zeminde toplam gerilme ve efektif gerilmenin nasıl hesaplanacağını içerebilir. 3. Zemin Sıkışması: Sıkıştırma, toprağın yoğunluğunu artırarak stabilitesini sağlar. Bir soru, sıkıştırmanın yapısal hasara nasıl yol açabileceğini veya nasıl önlenebileceğini sorabilir. 4. Zemin Kayma Dayanımı: Toprak numuneleri üzerinde doğrudan kesme testi veya üç eksenli test gibi laboratuvar testleri ile belirlenir. Bir örnek soru, bu testlerin nasıl uygulandığını veya zemin kayma dayanımının nasıl hesaplandığını içerebilir. Bu tür soruların çözümü için ders kitapları ve çevrimiçi kurslar faydalı kaynaklardır.