Bu dönemde kumla yapılan laboratuar deneyleri ile deneysel sonuçlar elde edildi. Dönemin en erken çalışması Fransız mühendis Henri Philibert Gaspard Darcy (1803-1858) tarafından yayınlandı. 1856 yılında kumların permeabilitesi hakkında yaptığı deneylerin sonuçlarını yayınladı. Bu deneylere dayanarak Darcy; günümüzde de geoteknik mühendisliğinde çok önemli bir parametre olan zeminin permeabilite katsayısı terimini tanımladı. Astronomi profesörü Sir George Howard Darwin (1845–1912), istinat duvarlarında devrilme anında kumların gevşek sıkı durum kompaksiyonlarını inceledi. 1885 yılında Joseph Valentin Boussinesq (1842–1929) tarafından dikkate değer başka bir araştırma yayınlandı. Araştırma homojen elastik ve izotropik taşıma bölgelerinde gerilme dağılımı teorisi hakkındaydı. 1887'de Osborne Reynolds (1842-1912) kumlarda genleşim fenomenini ortaya attı.
30 Ağustos 2013 Cuma
29 Ağustos 2013 Perşembe
Geoteknik Mühendisliği Tarihi - Klasik Zemin Mekaniği Faz I
Geoteknik mühendisliği tarihinin bu döneminde gelişmelerin çoğu Fransız mühendis ve biliminsanları tarafından gerçekleştirilmiştir. Klasik öncesi dönemde bütün önem istinat duvarlarında zemininin göçmesine neden olan yanal toprak basıncına verilmişti. 1776 yılında yayınlanan meşhur makalesinde Fransız biliminsanı Charles Augustin Coulomb (1736-1806) istinat duvarları ve zemin arasında ki kaymanın pozisyonunu hesaplamaya çalışmıştı. Analizinde Coulomb sürtünme kanunları ve zeminlerin kohezyonunu kullandı. 1820 yılında Coulomb'un çalışmalarının özel durumları Fransız mühendis Jacques Frederic Francais (1775-1833) ve mekanik profesörü Claude Lois Marie Henri Navier tarafından incelendi. Bu özel durumlar eğimli dolgular ve yapının üzerine gelen ek yük gibi durumlardı. 1840 yılında, Jean Victor Poncelet (1788-1867), ordu mühendisi ve mekanik profesörü; Coulomb'un teorisini istinat duvarlarında yanal basıncın büyüklüğünü grafik metotlarla belirleyerek geliştirdi. Poncelet ayrıca zemin sürtünme açısı için ilk defa sembol kullandı. Ayrıca sığ temeller için taşıma gücü teorisini oluşturdu. 1846'da mühendis Alexandre Collin (1808-1890), dolgular üzerine çalışmalar yaptı. Collin bütün durumlarda göçmenin mobilize kohezyonun zemin kohezyonunu geçtiği anda gerçekleşmesini teorileştirdi. Ayrıca gerçek göçme yüzeylerinin sikloid kavislerinden belirlenebileceğini gözlemledi.
Zemin Mekaniği Faz I Dönemi genellikle Glasgow Üniversitesi profesörü William John Rankine'in (1820-1872) ilk yayını ile bitmiş kabul edilmektedir. Bu çalışmada zemin basıncı ve zemin kütlelerinin dengesi hakkında dikkate değer bir teori oluşturulmuştu. Rankine'in teorisi Coulomb'un teorisinin basitleştirilmiş haliydi.
28 Ağustos 2013 Çarşamba
Geoteknik Mühendisliği Tarihi - Klasik Öncesi
Geoteknik mühendisliğininin ilk aşamalarının ortaya çıktığı bu dönemde zeminin eğim ve birim ağırlıklarına odaklanan araştırmalar yapılmıştır (Ampirik zemin basıncı teorileri vs.). 1717 de Fransa kraliyet mühendisi Henri Gautier (1660-1737) zemin eğimlerini inceledi ve istinat duvarlarının tasarım prosedürlerini formülüze etmeye çalıştı. Bugün kullandığımız doğal eğim artık dinlenme açısını ifade ediyor. Çalışmalarına göre kuru kumun ve sıradan toprağın doğal eğimini 31 ve 45 olarak buldu. Kuru kumun birim ağırlığını da 18.1 kN/m3 olarak hesapladı. Killere değinmedi.
1729 yılında Bernard Forest de Belidor (1671–1761) Fransa'da ordu ve inşaat mühendisleri için bir kitap yayınladı. Zemin basıncı ve istinat duvarları hakkında teorilerini yayınladı. Zeminleri birim hacim ağırlıklarına göre sınıflandırarak ilk zemin sınıflandırma tablosunu oluşturdu.
İlk laboratuar modeli 1746 yılında Fransız mühendis Francois Gadroy tarafından 76 mm'lik bir istinat duvarı modeli ile yapıldı. Gadroy modeli ile zeminin göçmesini inceledi. Gadroy'un çalışmaları daha sonra J.J. Mayniel tarafından 1808 yılında özetlendi.
27 Ağustos 2013 Salı
Geoteknik Mühendisliği Tarihi
Zeminin inşaat malzemesi olarak ilk defa kullanılmasına ait izler antik dönemde kaybolmuştur. Doğru mühendislik ifadesi ile; bugün bilindiği şekliyle geoteknik mühendisliği 18.yüzyılın başlarında ortaya çıkmıştır. Seneler boyunca geoteknik mühendisliği bilimsel yöntemlerin kullanılmadığı deneyimlere dayanmaktaydı. Bu deneyimlere göre pek çok yapı inşa edildi. Bunlardan bazıları yok oldu, bazıları ise hala ayakta.
Tarihsel kayıtlar bize antik medeniyetlerin nehir etraflarında ortaya çıktığını göstermekte; Nil Nehri etrafında ortaya çıkan Mısır Medeniyeti; Dicle ve Fırat nehirleri etrafında ortaya çıkan Mezopotamya Medeniyeti, Huang Ho ( Sarı Nehir) etrafında ortaya çıkan Çin ve Indus Nehri etrafında ortaya çıkan Hint Medeniyeti gibi...
Indus Nehri'nden Mohenjo Dara'yı ( günümüzde Pakistan) korumak için inşa edilen duvarlar M.Ö.2000'lerde inşa edildi. Han Hanedanlığı sırasında ( M.Ö. 1120 - M.S. 249) çeşitli amaçlarla pek çok duvar inşa edildi. Temellerin yapımında herhangi bir hesaplama yapıldığını gösteren bir delil bulunamadı. Antik Yunan temelleri stabilize etmek için keçe altlıklar kullanarak yapılar inşa etti. M.Ö. 2750'den itibaren yüzyıldan daha az bir zamanda en önemli beş piramit inşa edildi (Sakkara,Meidum, Kuzey ve Güney Dahşur ve Keops). Bu da temeller, şev stabilesi ve yeraltı tapınaklarının inşası sırasında zorluklar ortaya çıkardı. Doğu Han Hanedanlığı zamanında Budizm'in Çin'e ulaşması ile birlikte binlerce pagoda inşa edildi. Bu yapıların çoğu silt ve yumuşak kil tabakaları üzerine inşa edildi. Bazı durumlarda temel basıncı zemininin yükleme dayanımı kapasitesini aştı ve bundan dolayı yapısal hasarlar meydana geldi. Zeminin taşıma gücü ile ilgili ortaya çıkan en ünlü problemlerden biri 18. asırda inşa edilen Pisa Kulesi'dir. Kulenin inşasına Pisa Cumhuriyeti güçlenmeye başladığı zamanlarda; M.S. 1173 yılında başlandı ve değişik aşamalarda 200 seneden fazla devam etti. Yapı 15.700 ton ağırlığında ve 20 metre çapında dairesel bir tabanla destekleniyor. Yapı geçmişte ilk önce doğuya,kuzeye,batıya ve en sonda güneye eğildi. Son araştırmalar yapının 11 metre altında zayıf bir kil tabakasının bulunduğunu ortaya çıkardı. Bu tabakada sıkıştıkça yapının eğilmesine neden olmakta. Yapı 1990 yılında kapandı çünkü kulenin düşmesinden veya tamamen göçmesinden korkuluyordu. Sonra kule kuzey tarafından zemin kazılarak stabilize edildi. Yaklaşık 70 ton toprak çıkarıldı. Tabanı yerleşince kulenin eğilmesi durdu. Kule şu anda 5 derece eğik. Yarım derecelik değişim gözle farkedilemesede yapının stabil olmasını sağladı.
Geçmiş yüzyıllarda temellerle alakalı sayısız problem ortaya çıkınca 18. yüzyılın başlarında mühendisler ve biliminsanları zemin özelliklerini ve davranışlarını daha bilimsel metodlarla incelemeye başladılar. Geoteknik mühendisliği çalışmalarının doğasına göre 1700-1927 arası dört ana periyoda ayrılmaktadır:
1. Klasik Öncesi (1700 -1776)
2. Klasik Zemin Mekaniği —Faz I (1776 - 1856)
3. Klasik Zemin Mekaniği — Faz II (1856 - 1910)
4. Modern Zemin Mekaniği (1910 - 1927)
Kaynak: Principles of Geotechnical Engineering Fifth Edition; Braja M. Das
26 Ağustos 2013 Pazartesi
Geoteknik Mühendisliği - Giriş
Geoteknik mühendisliği zemin malzemelerinin inşaatlarda uygulanmasına ait sistematik yaklaşımlar ve prensiplerdir. Hemen hemen bütün inşaat mühendisliği uygulamaları zemin ile doğrudan temas halindedir ve geoteknik özelliklerinden ayrı düşünülemezler.
İnsanlık tüm medeniyetleri oluştururken binalar inşa etmeye gereksinim duymuşlardır. Barajlar, köprüler,yollar ve diğer yapılar... Tarih boyunca temel tasarımı hep deneme ve yanılma yöntemine göre yapılmaktaydı. Zemin özelliklerini incelemek ve anlamak için uzun süre pek bir çaba gösterilmedi. Bu yaklaşımın en bilinen sonuçlarından biri meşhur Pisa Kulesi'dir. Yapımında zemin özellikleri dikkate alınmadığı için, önceden denenen düzeltme çalışmalarına rağmen, dikeyde 5.5 derecelik bir eğilme meydana gelmiştir.
Zeminler hakkında ilk rasyonel yaklaşımlar Fransız ordusunda görevli Charles Coulomb tarafından onsekizinci yüzyılda istinat duvarı uygulamalarında gerçekleştirilmiştir. Geoteknik mühendisliği hakkında daha kapsamlı araştırmalar Karl Terzaghi tarafından yapılmıştır. 1925 yılında yayınlanan Erdbaumechanik adlı kitabı ilk geoteknik kitabı olarak kabul edilmektedir ve geoteknik mühendisliğinin doğuşu olarak da tanımlanmaktadır. Bunlar dışında da bugün sahip olduğumuz bilgilere sahip olmamızı sağlayan pek çok araştırma yapılmıştır.
Günümüzde geoteknik mühendisliği pek çok mühendislik dalıyla kesişen konularda gelişmiş bir inşaat mühendisliği dalına dönüşmüştür. Kısaca özetlemek gerekirse geoteknik mühendisi temellerin tasarım ve yerleşimini yapı mühendisi ve mimarın tasarıları ile ilgili olarak belirler. Zemin özelliklerinin belirlenmesi için zemin altı su seviyesinin belirlenmesine ait çalışmalar hidroloji ve çevre mühendisliği alanlarına da girer. Geoteknik mühendislerine en çok ihtiyaç duyulan projeler barajların tasarlanması, dolgular,arazi dolguları gibi alanlardadır. Kısaca zemin ile tasarım yapılırken geoteknik mühendislerine mutlaka ihtiyaç duyulacaktır.
Terzaghi'den beri geoteknik mühendisliğinde büyük ilerlemeler kaydedilmiş olsa da; pek çok çözüm tahminlere dayanmaktadır. Çünkü zemin heterojen bir malzemedir. Zeminin heterojen yapısını belirleyen pek çok faktör vardır. Sıcaklık, basınç, yeraltı su yapısı bunlardan sadece birkaç tanesidir. Zeminin kimi özellikleri sabit olsa da sabit olmayan faktörler zemin özelliklerinde büyük değişikliklere yol açabilmektedir.
Ek olarak zemin diğer yapı malzemelerine göre ( çelik,betonarme vs.) çevresel koşullardan daha fazla etkilenmektedir. Zemin içindeki su ve hava ile beraber üç fazlı bir yapıya sahiptir ve özelliklerinin belirlenmesi diğerlerine göre çok daha zordur. Buna rağmen zemin; özellikleri dramatik bir şekilde değişebilen bir yapı malzemesi olarak kabul edilmektedir. Projelerin kullanım ömürleri boyunca davranışlarının doğru olarak tahmin edilebilmesi için zemin özelliklerini belirlemek amacıyla daha fazla araştırma yapılmalıdır. Ve geoteknik mühendisliği bu araştırmaların yapıldığı mühendislik dalıdır.
Zeminlerin Young Modulü
Zeminlerin elastisite modulü veya Young modulü statik yüklemelerde oturma tahminlerinde kullanılan bir parametredir.
Zeminin Young Modulü, Es, ampirik korelasyonlarla, laboratuar deneyleriyler veya saha deneylerinden elde edilen verilerle bulunabilir. Laboratuar deneyleri konsolide olmayan üçeksenli sıkıştırma deneyleri veya drenajsız konsolide olmayan üçeksenli sıkıştırma deneyleri ile tahmin edilebilir. Saha deneyleri anot yükü deneyi, konik penetrasyon deneyi, standart penetrasyon deneyi (SPT) ve basınç deneylerini kapsar. Ampirik korelasyonlar aşağıdaki gibidir (USACE EM 1110-1-1904'dan alıntılandığı şekliyle) :
| |||||||||||||||||||||||
Es = KcCu
Es = Zeminin Young Modulü
Kc = Korelasyon Faktörü
Cu = Drene olmayan kayma mukavemeti
| |||||||||||||||||||||||
Kaydol:
Kayıtlar
(
Atom
)