12-Toprak Basıncı Teorileri_Ç

İSTİNAT YAPILARININ
TASARIMI
Toprak Basıncı Teorileri
Yrd. Doç. Dr. Saadet BERİLGEN
İnşaat Mühendisliği Bölümü
Geoteknik Anabilim Dalı
1
Sükunetteki Toprak Basınçları
Homojen doğal bir zemin tabakasında,
Zemin
Yüzü
h’
 v’
X
h’ /v’ oranı; Sükunetteki Toprak Basıncı (K0) olarak bilinen sabit
bir katsayısıdır
 h
K0 
 v
Önemli olan, K0 durumunda, yatay yer değiştirmelerin olmamasıdır.
2
K0 Tahmini
Granüler zeminlerde,
K0 = 1 – sin ’
Normal konsolide killerde,
K0 = 0.95 – sin ’
Aşırı konsolide killerde,
Aşırı
Konsolidasyon
Oranı (OCR)
K0,aşırı konsolide = K0,normal konsolide AKO0.5
Elastik analizlerden,
K0 

1 
Poisson oranı
3
Tipik Ko değerleri
Zemin
K'o
(Efektif,Drenajlı)
Yumuşak kil
0.6
Katı kil
0.5
Gevşek kum ve çakıl
0.6
Sıkı kum ve çakıl
0.4
Aşırı konsolide kil
0.6->1
Sıkıştırılmış yarı
doygun kil
0.4-0.7
4
Aktif/Pasif Toprak Basınçları
- Granüler zeminlerde
Duvar zemin dışına
doğru hareket
etmektedir.
Duvar zemin içine
doğru hareket
etmektedir.
A
B
duvar
Duvar hareketi sırasında A ve B noktalarındaki zemin
elemanları incelenirse
5
Kazı öncesinde,
Kazı sonrası
A noktasındaki
düşey
hA’=
 h K0efektif gerilme;
vA'=  h
vA′=  h
vA’=  h
A noktasındaki yatay efektif gerilme;
hA’=
hA’=
 h K0
 h KA
Zemin duvar dışına hareket ettiğinde,
v’ sabit kalır; ve h göçme anına kadar azalır.
Aktif durum
6
Duvar Hareketi ve Toprak Basıncı
arasındaki ilişki
7
Rankine Toprak Basıncı Teorisi

  c   tan  

[h’]
aktif
v’
-Duvarı sürtünmesiz kabul eder

WJM Rankine
(1820-1872)
-Sadece düşey duvarlarda uygulanabilir.
-Duvar rijittir.
-Zemin yüzü yataydır ve düşey ve yatay doğrultularda
kayma gerilmeleri oluşmamaktadır.
8
Aktif Toprak Basınçları
- Granüler zeminlerde
Duvar zemin dışına doğru hareket ettiğinde

,
h’
v’ z
A
Başlangıçta (K0 durumu)
Göçme (Aktif durum)
aktif toprak
basıncı
v ’

h’ ’ ünde azalma
9
Aktif Toprak Basıncı
- Granüler zeminlerde
Duvar zeminden uzaklaşmaya başladığında, h' değeri
azalmaya başlar ve göçme oluşana kadar azalmaya devam eder.
h’
v’ z
A
h’
K0 durumu
Aktif durum
Duvar hareketi
10
Aktif Toprak Basınçları

- Granüler zeminlerde

[h’]aktif
v’

[ h ']aktif  K A v ' 2c K A  K A v '
1  sin 
KA 
 tan 2 (45   / 2)
1  sin 
Rankine aktif toprak
basıncı katsayısı
11
Aktif Toprak Basıncı
Granüler zeminlerde
Göçme düzlemi yatayla 45 + /2 açı
yapacak şekilde oluşmaktadır

v’
h’
A
v ’

45 + /2 90+
[h’]aktif

12
24.04.2014
12
Aktif Toprak Basıncı
Pa=0.5KaH2
Yatay Toprak Basıncı dağılımıGranüler zeminler –Duvar arkası yatay 13
Aktif Toprak Basıncı
Sürşarj Yükü ve Su Yükü
(
)
14
Aktif Toprak Basıncı
Yatay Toprak Basıncı dağılımı
15
Granüler zeminler –Tabakalı Zemin+Duvar arkası yatay+sürşarj
16
17
Aktif Toprak Basıncı
- Kohezyonlu zeminlerde
[ h ']aktif   v ' 2cu
halini alır.
Kohezyonlu zeminlerde  açısı sıfır olduğunda KA değeri ″1″
e
18
Çekme çatlakları
Çekme çatlaklarının başladığı derinlik:
19
Pasif Toprak Basıncı
Başlangıçta zemin K0 durumundadır
- Granüler zeminlerde
Duvar zemin içine doğru hareket ettiğinde,
v’ aynı kalır,
 v’
 h’
h’
Pasif durum
B
K0 durumu
h’ göçme durumu oluşana kadar artar..
wall movement
Pasif Durum
20
Pasif Toprak Basıncı
- Granüler zeminlerde
Duvar zemine doğru yaklaştıkça,

Başlangıçta (K0 durumu)
Göçme
Pasif toprak
basıncı
v ’
h’ 
artan h’
21
Pasif Toprak Basıncı
- Granüler zeminlerde


v’
[ h '] passive  K P v '
1  sin 
KP 
 tan 2 (45   / 2)
1  sin 
[h’]
pasif

Rankine pasif toprak
basıncı katsayısı
22
Pasif Toprak Basıncı
Pp=0.5KpH2
Yatay Toprak Basıncı dağılımıGranüler zeminler –Duvar arkası yatay
23
Pasif Toprak Basıncı
- Kohezyonlu zeminlerde
Pasif yanal itkinin doğabilmesi için aktif itkilerden çok daha
büyük bir yanal öteleme gerekmektedir. Duvar üst noktasının
gevşek kumda 0.006H, sıkı kumda 0.002H, yumuşak kilde
0.04H ve katı kilde 0.02H mertebelerinde yer değiştirmesi
gerektiği model deneylerde belirlenmiştir.
Granüler zeminlerde tek
fark c = 0.
[ h '] pasif   v ' K p  2c K P
1
Pp  K p H 2  2 K p cH
2
24

Download Report