Geoteknik mühendisliği malzemelerinde ara yüzey etkileşiminin büyük ölçekli direkt kesme deneyleri ile incelenmesi
Investigation of interface interaction in geotechnical engineering materials by large scale direct shear tests
Yazar: TAYFUN CAN GÜR
Danışman: DOÇ. DR. HAVVANUR KILIÇ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geoteknik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering
Dizin: Arayüzler = Interfaces ; Granüler zeminler = Granular soils ; Kayma dayanımı = Shear strength ; Kesme deneyleri = Cutting experiments

Özet:
Geoteknik mühendisliği uygulamalarında zeminler; çeşitli amaçlarla zemin ortamının içerisine yerleştirilen beton, çelik ve geosentetikler gibi farklı yapı malzemeleri ile temas etmekte ve farklı ara yüzeyler oluşturmaktadır. Derin temeller, istinat yapıları vb. uygulamalarda bu ara yüzeyler oldukça kritik olup yapının genel davranışını yönetebilmektedir. Gerek zeminin farklı yapı malzemeleri ile oluşturduğu ara yüzeyler, gerekse de yapı malzemelerinin kendi arasında oluşturduğu ara yüzeylerin kayma mukavemeti ve davranışının belirlenmesi yapıların analizi için oldukça önemlidir. Ara yüzeyler oldukça önemli olmasına rağmen tasarımcılar çoğu uygulamada ampirik değerler kullanmaktadır. Ara yüzey etkileşimi birçok parametre ve sınır koşulundan etkilendiği için karmaşıktır. Bu faktörlerin ara yüzey etkileşimi ve kayma mukavemetine etkisini belirlemek için çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Ara yüzeylerin kayma mukavemeti parametrelerinin belirlenmesinde sıklıkla kullanılan deneylerden birisi direkt kesme deneyidir. Çalışma kapsamında granüler zemin-EPS (geofoam), granüler zemin-beton, granüler zemin-HDPE, EPS-EPS, EPS-beton ve EPS-HDPE ara yüzeylerinin kayma davranışı 300x300x150 mm boyutundaki büyük ölçekli kesme kutusunda gerçekleştirilen direkt kesme deneyleri ile incelenmiştir. Çalışmada beş farklı dane çapı dağılımına sahip granüler zemin, iki farklı yoğunluğa sahip EPS, beton ve HDPE kullanılmıştır. Yapılan deneyler ile dane boyutu, rölatif sıkılık, EPS yoğunluğu ve malzeme türünün ara yüzey kayma mukavemeti ve etkileşimine etkisi araştırılmıştır. Yapılan direkt kesme deneyleri sonucunda ara yüzey kayma mukavemetinin dane boyutu, rölatif sıkılık ve EPS yoğunluğu ile arttığı gözlemlenmiş ve tasarımlarda kullanılmak üzere ara yüzey sürtünme açısı, kohezyon ve ara yüzey sürtünme açısı/içsel sürtünme açısı oranları önerilmiştir.

Abstract:
In geotechnical engineering applications, soils come into contact with different construction materials such as concrete, steel, and geosynthetics placed in the soil for various purposes and create different interfaces. In deep foundations, retaining structures and similar applications, these interfaces are highly critical and can govern the general behavior of the structure. It is crucial for the analysis of structures to determine the shear strength and behavior of both the interfaces formed by the soil with different structural materials and the interfaces between the structural materials. Although interfaces are very important, designers use empirical values in most applications. Interface interaction is complex because it is affected by many parameters and boundary conditions. Studies are needed to determine the effects of these factors on the interface interaction and shear strength. One of the tests commonly used in determining the shear strength parameters of interfaces is the direct shear test. Within the scope of the study, the shearing behavior of granular soil-EPS (geofoam), granular soil-concrete, granular soil-HDPE, EPS-EPS, EPS-concrete and EPS-HDPE interfaces were investigated by direct shear tests which performed in a large-scale shear box of 300x300x150 mm. In the study, granular soil with five different grain size distributions, EPS with two different densities, concrete and HDPE are used. The effects of grain size, relative density, EPS density and material type on the interface shear strength and interaction were investigated by the experiments. As a result of direct shear tests, it was observed that the interface shear strength increased with grain size, relative density and EPS density. Interface friction angle, cohesion and the ratios of interface friction angle/internal friction angle were suggested to be used in designs.