Başlangıç statik kayma gerilmesine maruz killi zeminlerin monotonik ve tekrarlı yükler altındaki davranışı
The behavior of clayey soils subjected to initial static shear stress under the monotonic and cyclic loads
Yazar: UĞUR DAĞDEVİREN
Danışman: PROF. DR. ZEKİ GÜNDÜZ
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Kil = Clay

Özet:
Killi zeminlerin tekrarlı yükler karşısında kumlara göre daha dengeli olduğu düşünülmektedir. Bu düşünce, yapıların olmadığı eğimsiz zemin yüzeyli killi zemin tabakaları için doğrudur. Ancak, bu durum killerin her zaman tekrarlı yükler altında güvenilir ve dengeli olduğunu göstermemektedir. Yapı yükü altındaki veya eğimli zemin yüzeyli killi zemin elemanları da sismik etkilerden dolayı yenilebilmektedir. Bu şartlardaki zemin elemanları, tekrarlı yüklerden önce de başlangıç kayma gerilmelerine maruzdurlar.Bu durumu modellemek için, üç eksenli deney numunelerinin anizotropik olarak konsolide edilmesi gerekmektedir. Tekrarlı yükler altındaki killi zeminlerin davranışlarının incelendiği laboratuvar çalışmalarında genellikle numuneler izotropik olarak konsolide edilmektedir. Ancak, izotropik gerilme şartları, yapı altındaki gerilme koşullarını tam olarak yansıtamamaktadır. Bu nedenle, izotropik şartlardan elde edilen bulguların kullanılabilmesi için, yapı yüklerinden kaynaklanan başlangıç statik kayma gerilmesinin etkisini hesaba katabilecek bir düzeltme faktörüne ihtiyaç duyulmaktadır.Bu amaç için, farklı başlangıç statik kayma gerilmesi seviyeleri için laboratuvarda hazırlanmış killi numuneler üzerinde monotonik ve tekrarlı üç eksenli deneyler gerçekleştirilmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlar, başlangıç statik kayma gerilmesinin killi zeminlerde hem monotonik hem de tekrarlı mukavemetin azalmasına sebep olduğunu göstermiştir. Ayrıca, başlangıç statik kayma gerilmesi arttıkça, tekrarlı yüklemeden kaynaklanan aşırı boşluk suyu basıncı oluşumu azalış göstermektedir.Dinamik mukavemet üzerinde, başlangıç statik kayma gerilmesinin etkisini hesaba katmak için tanımlanan Ka düzeltme faktörü, yorulma analizleri ışığında geliştirilmiştir. Geliştirilen modeller ile Ka düzeltme faktörü için beklenilen alt ve üst sınırlar tanımlanmıştır. Ayrıca, deney sonuçlarından elde edilen düzeltme faktörü ile bu sınırlar arasındaki ilişki incelenmiştir. Bu düzeltme faktörü, özellikle yapı altındaki killi zeminlerin tekrarlı yükler altındaki mukavemetinin doğru olarak belirlenebilmesi için büyük önem taşımaktadır.

Abstract:
Clays have been considered to be stable than sandy soils during cyclic loads. This idea is true for clayey soil layers without structures and without sloping ground surface. However, it doesn?t show that clays are always safe and stable under cyclic loadings. Cyclic failures have been observed on the clays below structures or soil elements in slopes due to seismic effects. In the conditions, soil elements subjected to initial shear stresses before cyclic loadings.In order to simulate these situations, it has been required to perform on anisotropically consolidated triaxial test specimens. Laboratory experiments which have been carried out to understand behavior of clayey soils under cyclic loadings, generally are performed on the isotropically consolidated specimens. However, isotropic stress conditions don?t reflect exactly stress situation under structures. In order to use finding that obtained from isotropically consolidated specimens, it has been required to a correction factor. The correction factor must be used to take into account initial static shear stresses.For this aim, monotonic and cyclic triaxial test performed on the reconstituted clay specimens at different static shear stresses ratios. The results obtained from tests showed that initial shear stress caused reduction on both monotonic strength and cyclic strength of clayey soil. Furthermore, cyclic loading induced pore water pressure decreased as initial static shear stress increased.Ka correction factor has been defined to account for initial static shear stress effect on the dynamic strength. Ka correction factor has been generated in the light of the fatigue analysis. Lower and upper limits for Ka correction factor have been defined by using proposed models. Additionally, the relationship between correction factor obtained from experimental results and these limits are investigated. This correction factor is of great importance, because of determination the dynamic strength of clayey soils.