Granüler zeminlerde şekilsel parametrelerin zeminin taşıma gücüne etkisinin model laboratuvar deneyleri ile araştırılması
Model laboratory test investigation on effect of shape parameters of granular soils on bearing capacity of soil
Yazar: BABAK KARIMI GHALEHJOUGH
Danışman: PROF. DR. SUAT AKBULUT
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Granüler zeminler ve malzemeler, inşaat mühendisliğinde, genellikle geo-malzeme olarak kullanılmaktadırlar. Zeminlerin dane özellikleri, zeminin mukavemeti ve davranışında önemli bir rol oynamaktadır. Danelerin büyüklüğü, şekli, pürüzlülüğü ve dağılımı gibi şekilsel özellikler granüler zeminlerin mühendislik özelliklerini belirler. Temelin altında yer alan zeminin nihai taşıma kapasitesi ve kırılma mekanizması zeminin rölatif sıkılığı, zemin tane şekli, zemin tanelerinin morfolojik özellikleri gibi faktörlere bağlıdır.
Bu çalışmada farklı yuvarlaklıklarda, farklı rölatif sıkılıklarda ve farklı granülometriye sahip zeminler üzerine oturan model bir şerit temelin taşıma kapasitesi ve kırılma mekanizmaları incelenmiştir. Köşeli zemin laboratuvara taşındıktan sonra, Los Angeles aleti kullanılarak yuvarlak ve yarı yuvarlak duruma getirilmiştir. Daha sonra farklı eleklerden geçirilerek 0,30-4,75 mm tane çapı aralığında 6 farklı granülometreye sahip zemin elde edilmiştir. Deneyler 3 farklı rölatif sıkılıkta (Dr=%30, %50 ve %70) yapılmıştır. Deney süresince fotoğraflar çekilmiş ve çekilen fotoğraflar parçacık görüntülü hız ölçümü yöntemi (PIV) ile analiz edilerek temelin atındaki zeminin yer değişimi gözlenmiştir. 
Zeminin taşıma kapasitesinin, dane boyutu ve rölatif sıkılığın artmasıyla arttığı yapılan deneysel çalışmalarda görülmüştür. Aynı zamanda zeminin yuvarlaklığının artmasıyla taşıma kapasitesinin azaldığı belirlenmiştir. Taşıma kapasitesi sonuçlarından, köşeli zemin, yarı yuvarlağa dönüştürüldüğü zaman zeminin taşıma güzü azalmıştır. Aynı zamanda yarı yuvarlak zemin yuvarlak hale dönüştürüldüğünde taşıma kapasitesi azalmaya devam etmiştir. Köşeli zeminde Dr=%30 rölatif sıkılıktaki zeminde zımbalama, Dr=%50 rölatif sıkılıktaki zeminde bölgesel ve Dr=%70 rölatif sıkılıktaki zeminde genel kayma kırılması meydana gelmiştir. Aynı rölatif sıkılıkta, köşeli zeminden yuvarlağa doğru gittiği zaman, taşıma kapasitesi azalmakta ve genel kayma kırılması, bölgesel veya zımbalamaya doğru gitmektedir. Artan rölatif sıkılıklarda (Dr=%70), yuvarlaklığın zeminin taşıma kapasitesi üzerindeki etkisinin daha büyük olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
Generally granular soils and materials are used as geo-materials in civil engineering sector. Particles properties of soils play important role on soil strength and behavior. Some shape properties such as size of particles, shape, roughness and distribution determine engineering properties of granular soils. Ultimate bearing capacity and shear failure mechanism of soil under footing depends on some factor such as relative density of soil, shape of particles and morphologic properties of soil.
At this study bearing capacity and shear failure mechanism of a model strip footing placed on a soil has been investigated at different roundness, different relative densities and different granulometry. After taking angular soil to laboratory, itwas changed to rounded and well-rounded soil by use of Los Angles machine. Later, soil with 6 different granulometry between 0.30 to 4.75 mm was gain by sieving from different sieves. Tests were done at 3 different relative densities (Dr=30%, 50% and 70%). Pictures were taken from soil during tests. Displacement of soil beneath under footing was determined by analyzing captured images with Geo-PIV program.
By increasing particle size and relative density, increasing bearing capacity of soil have been seen at experimental works. At the same time by increasing roundness of soil, decreasing bearing capacity of soil was detected. From bearing capacity values, bearing capacity of soil was decreased while granular soil was changes to rounded. At the same time decreasing bearing capacity of soil continued while rounded soil was changed to well-rounded. Shear failure mechanism of granular soil was punching at relative density of Dr=30%, local at relative density of Dr=50% and general at relative density of Dr=70%. Bearing capacity of soil was decreasing at constant relative density while angular soil was going toward well-rounded and general shear failure mechanism was changing to local or punching. It found that roundness has more effect on bearing capacity of soil at bigger relative densities (Dr=70%).