c - yarbis

Ders 6:
ŞEVLERİN DURAYLILIĞI
Prof.Dr. Mehmet BERİLGEN
YTÜ İnş. Fak.
Şev nedir ?


Bir zemin kütlesinin yatay bir düzlemle açı
yapan yüzeyine şev adı verilir.
Doğal olaylarla oluşan şevlere doğal şev,
insan eliyle kazı ya da dolgu sonucu
oluşmuşan şevlere ise “yapay şev”
denilmektedir.
Heyelan nedir?

Şevlerin çeşitli etmenlerle duraylılığının
bozularak göçmesine (kaymasına) heyelan =
şev göçmesi =şev kayması denir.
La Conchita, CA Heyelanı
Yol
inşaatının
yolaçtığı
heyelan
Heyelanlar
Kaya
akması
Dere
kanalında
malzeme
akması
Akarsu
sahilinde
göçme
Kaya
düşmesi
Heyelan
Oyulma
Sualtı
Heyelanı
Heyelanların
sınıflandırılması
(Varnes, 1978 )
Heyelanların sınıflandırılması
Şev Malzemesi
No
Hareket Türü
Kayaç
Zemin
Kaba Daneli
İnce Daneli
1
Düşme
Kaya Düşmesi
Moloz Düşmesi
Toprak
Düşmesi
2
Devrilme
Kaya Devrilmesi
Moloz Devrilmesi
Toprak
Devrilmesi
Dönel
Kaya Yığılması
Moloz Yığılması
Toprak
Yığılması
Birkaç
birim
Kaya Bloğu
Kayması
Moloz Bloğu
Kayması
Toprak Bloğu
Kayması
Çok
birim
Kaya Kayması
Moloz Kayması
Toprak Kayması
3
Kayma
Ötelenme
4
Yanal Yayılma
Kaya Yayılması
Moloz Yayılması
Toprak
Yayılması
5
Akma
Kaya Akması
Moloz Akması
Toprak Akması
6
Karmaşık
İki veya daha fazla hareket türü birleşimi
Heyelanların Sınıflandırılması
(Skempton – Hutchinson, 1969 )
D/L(%)
Tanım
5-10
Kayma (ötelenme)
0.5-3
Akma
15-30
Dönel Göçme
D=Kayma yüzeyi derinlği
L=Kayma yüzeyi boyu
Şevlerin Duraylılığını Bozan
Nedenler
Şevlerin duraylılığını bozan nedenler iki
grupta toplanabilir:

1.
2.
Kayma Mukavemetinde azalma
Kayma gerilmesinde artma
Kayma Mukavemetinde Azalma
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Boşluk suyu basıncının artması(efektif gerilme
azalması)
Çatlakların oluşumu
Kabarma (Boşluk oranının artması)
Kırıkların oluşumu
Killi kaya dolguların ayrışması
Krip
Kimyasal bozulma
Yumuşama
Ufalanma
Çevrimsel yükleme
Kayma Gerilmesinde Artış
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Şev üstünün yüklenmesi
Şevin üstündeki çatlaklarda su basıncı
Su muhtevasında artış dolayısı ile zemin
ağırlığının artması
Şev topuğunda kazı yapılması
Şev önündeki su seviyesinin indirilmesi
Deprem yükleri
Şev Duraylılığı Analizi





Günümüzde şevlerin duraylılığını incelemek için her koşulda
uygulanabilecek bir analiz yöntemi bulunmamaktadır.
Yapısal analiz yöntemlerinde olduğu gibi (dış yükler altında iç gerilmeler
belirlenip bunlar malzeme dayanımı ile karşılaştırılmaktadır) bir analiz,
zemin kütlesi iç gerilmelerini basitleştirici varsayımlarla sürekli ortamlar
mekaniği ile tahmin etme girişimlerine karşın tam geliştirilememiştir.
Günümüz uygulamasında bu nedenle limit analiz yöntemleri, geçmişteki
uygulamalardaki güvenilirlik nedeniyle de uygulanmaya devam
edilmektedir.
Bu analizlerde deneyimlere göre veya gözlenen bir göçme
mekanizması kurulmakta, hareketi doğuran kuvvetler analiz edilerek
bunlar göçmeye karşı direnen kuvvetlerle (kuvvet ya da moment olarak)
karşılaştırılmaktadır.
Analiz yöntemlerinin hemen tümü zemin kayma dayanımını basit bir
formda (örneğin Mohr- Coulomb) tanımlanmasını gerektirmektedir.
Şev Duraylılık Analizinde
Kabuller
1.
2.
3.
4.
Göçmenin belirli bir yüzey boyunca
meydana geldiği ve bu yüzey boyunca limit
dengeye ulaşıldığı kabul edilir.
Analizlerde şev 2 boyutlu olarak modellenir
Bir olası kayma yüzeyi boyunca her noktada
kayma dayanımı büyüklüğü aynı
düzeydedir.
Kayan zemin kütlesinin rijit cisim hareketi
yaptığı kabul edilir.
ANALİZ YÖNTEMLERİ

Limit (plastik) denge yöntemlerinde gözönüne alınan
göçme yüzeyi geometrisi:






düz bir çizgi (düzlem),
bir daire yayı,
bir logaritmik spiral
veya bunların birleşimi
olabilir.
Buna bağlı olarak kullanılan yöntemler:




 dairesi yöntemi,
logaritmik spiral yöntemi,
dilim yöntemleri
kama yöntemi
Şev Duraylılık Analizi üzerine
notlar





Bir olası kayma yüzeyi boyunca her noktada kayma dayanımı büyüklüğü aynı
düzeyde varsayılmakta, yani zeminin rijit-plastik bir malzeme olduğu kabul
edilmektedir.
En küçük bir hareketin, göçme yüzeyi boyunca kayma dayanımının pik
değerini uyandırmak için yeterli varsayıldığından gerinimin etkisi gözardı
edilmektedir.Oysa bu varsayım bir şevin topuğundan veya yakınından
başlayıp geriye doğru gelişen mekanizmaların oluşması gerçeği ile çelişkilidir.
Bir şevde gerçekte göçme oluşuncaya kadar göçme yüzeyi yeri belirsizdir. Bu
yüzeyin şekli ile ilgili varsayımlar önemli yanlışlığa neden olabilir.
Dolgu veya yarma işlemi sonunda geçerli olacak kayma dayanımı
parametreleri ve boşluk suyu basınçları genelde alışılagelmiş laboratuar
deneyleri ile bulunarak arazi koşulları modellenmeye çalışılmaktadır.En basit
koşullarda bile asal gerilmelerin yer değiştiriyor olması, alışılagelmiş deney
tekniği ile modellenemeyecek kadar karmaşıktır. Anizotropi ve gerilme
düzeyinin kayma dayanımına etkisi de çok basitleştirici varsayımlar
olmaksızın kolaylıkla analiz yöntemleri içinde göz önüne alınamazlar.
Çekme çatlaklarının yeri ve oluşumuna ilişkin bilgilerimiz sınırlıdır. Oysa
doğada bunların oluştuğu ve göçme mekanizmalarına önemli etkisinin
bulunduğu gözlenmektedir.
Sonsuz Şev Analizi
N  dW(1  ru Sec ² ) cos   k. sin 
(dW = .b.d )
FS 
c.b. sec   dW(1  ru Sec ² ) cos   k. sin .tg
dW(sin   k. cos )
c
) sec   (1  ru Sec ² ) cos   k. sin tg
.d
FS 
sin   k. cos 
(
ru 
u
 .d
Kuru, granüler, depremsiz bir şev için c=0, k=0 ve ru= 0 olacağından
FS 
tg
tg
Sonsuz Şev Analizi
Yüzeye paralel ve zemin yüzüne kadar çıkan sızıntı halinde
ru 
w
Cos ² 

tg   w
1 
F
tg 






Homojen zemin (>0,c>0)
Düzlem kayma yüzeyi
(c)2001 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning ™ is a trademark used
herein under license.

Küçük c’ler için
(Cullmann Yöntemi):
1
( H )( B C )(1)( )
2
 sin(    ) 
1
 H 2 

2
 sin   sin  
W
 sin(    ) 
1
N  H 2 
 cos 
2
sin

sin



 sin(    ) 
1
Ta  W sin   H 2 
 sin 
2
sin

sin



1  sin(    ) 
  H 
sin  cos 
2  sin  sin  
1  sin(    )  2
  H 
sin 
2  sin  sin  
1  sin(    ) 
 d  cd   tan d  cd  H 
cos  sin 2  tan d

2  sin  sin  
1  sin(    )(sin   cos  tan d ) 
cd  H 

2 
sin 

cd
0

cd
sin(   )(sin   cos  tan d   0

 cr 
cd 
  d
2
H 1  (cos   d ) 


4  sin  cos d 
Maksimum şev yüksekliği cd=c ve d= alınarak bulunabilir:
H cr 
4c  sin  cos d 
 1  (cos   d ) 
Homojen zemin (=0, c>0)
M D  Wl1
M R  cd RL  cd R 2
cd R 2
FS 
Wl1
Homojen zemin (>0, c>0)
Rsin Dairesi Yöntemi
ABC kamasının ağırlığı:
W=(ABC alanı)*()
1. Cd- bileşke kohezyon kuvveti :
Cd  cd ( A C )
Cd (a)  cd ( AC )r
2. F- kayma yüzeyi yüzey
boyunca normal kuvvet ve
kohezyon kuvvetinin bileşkesi
cd  H [ f ( ,  , ,  )]
Taylor Abakları
Topuk ve Derin Göçme Daireleri
Taylor Abakları
cd 
c
FS
 d  tg 1 (
NS 
tg
)
FS
 .H
NS 
 .H
cd
cd

Kama Yöntemi
Bu yöntem hem kohezyonlu hem de kohezynsuz zeminlerde uygulanabilir. Φ>0
zeminlerde uygulandığında kayma düzelemindeki normal kuvveti bilmek gerekir.
Kama Yöntemi’ndeseçilen olası bir göçme yüzeyi üzerindeki zemin düşey
çizgilerle bölünerek kamalara ayrılır.
Dilimlar arasındaki kuvvetlerin yatay olduğunu varsaymak güvenli tarafta olup
doğru çözüme görer %15 daha küçük güvenlik sayısı bulunur.
Kama Yöntemi




Kama yöntemi göçme yüzeyinin dairesel olmadığı
durumlarda en uygun yöntemdir.
İnce bir zayıf tabaka üzerindeki dolgularda göçme
yüzeyinin zayıf tabaka içinde ve doğrusal olması
beklenir.
Kama yönteminde göçmeye karşı güvenlik,denge için
gerekli kayma mukavemetinin kayma gerilmesine oranı
olarak tanımlanır.
Her zemin için c ve tgϕ güvenlik sayısına bölündüğünde
şevin denge durumuna geldiği kabul edilir.
Tabakalı zemin: Dilim Yöntemi
Dilim Yömteminde
bilinmiyenler ve denklemler
Bilinmeyen
Sayısı
FS
Genel güvenlik sayısı
1
N
Dilim tabanı normal kuvveti
n
X
Dilim sınırı kesme kuvveti
n-1
E
Dilim sınırı normal kuvveti
n-1
h
İç kuvvet bileşkesi etkime yeri
n-1
Bilinmeyen Toplamı
4n-2
Toplam bilinmeyenlere karşılık her dilim için iki doğrultuda kuvvet ve bir adet moment
olmak üzere 3 adet denge denklemi yazılabileceğinden toplam 3n kadar denge
denklemi yazılabilir. Bu durumda bu problem 4n-2-3n = n-2 mertebeden belirsiz olup
çözüm için yeteri kadar varsayım yapılmalıdır.
Dilim yöntemini temel alan duraylılık analizleri bu belirsizliğin ortadan kaldırılması için
yapılan varsayım ve güvenlik sayısının bulunması için yazılan genel denge eşitliğinin
(kuvvet veya momenti) türüne göre farklılık göstermektedir.
Dilim Yöntemleri








İsveç Dilim (Fellenius)
Basitleştirilmiş Bishop
Basitleştirilmiş Janbu
Genelleştirilmiş Bishop
Genelleştirilmiş Janbu
Spencer
Morgenstren-Price
Genelleştirilmiş Dilim Yöntemi
İsveç Dilim (Fellenius)Yöntemi


Dilimler arası kuvvet bileşkesinin dilim
tabanına paralel olduğunu varsayan bu
yöntemde bir dilime etkiyen kuvvetler (n1)inci dilim için yandaki şekilde
gösterildiği gibi alınır
Dilimler arası kuvvetler için yapılan n-1
adet varsayım n-2 adet belirsizlikten
fazla olduğu için tüm statik kurallarının
sağlanmaması sonucu doğmaktadır. İç
kuvvetlerin taban eğimine bağlı bu
değişikliği Newton’un etki-tepki eşitliği
kuramına aykırıdır.
İsveç Dilim (Fellenius)Yöntemi
Dilim
tabanına dik doğrultu (n-n) için kuvvetlerin dengesi yazılırsa
 Fn  0,
 M 0  0,
N  dW . cos   k.dW . sin 
 dW .x   k.dW .e  AL .aL  AR .aR  L.d   N . f   Sm .r
Sm 
FS 
S ( N  ub sec ) tg
cb sec 


FS
FS
FS
 rcb sec   ( N  ub sec ) tg
 dW.x   k.dW.e  A L .a L  A R .a R  L.d   N. f
Basitleştirilmiş Bishop
Yöntemi


Dilimler arası kesme kuvvetleri (X)’leri gözardı edip yalnızca (E)’ leri gözeten
bu yöntemde bir önceki gibi (n-1) kadar varsayımda bulunulmuş olmakta,
sonuçta gereğinden fazla varsayım nedeniyle bulunan güvenlik sayısı hatalı
olmaktadır.
Şekil ’de gösterilen dilim için XL - XR = 0 varsayılıp düşey yönde kuvvet
dengesi yazılırsa
 Fv  0,
Sm 
dW  N . cos  
dW  N . cos   Sm . sin   0
S ( N  ub sec ) tg
cb sec 


FS
FS
FS
c.b.tg
Sin . tg   u.b.tg ..tg 
N

0
FS
FS
FS
cbtg. ubtg.tg 

N  dW 

/ m

FS
FS


m   cos   (sin .tg) / FS
Şevlerin Stabilitesini Artırmak
için Alınabilecek Önlemler
Yerçekimi kuvvetlerinin azaltılması
1.
1.
2.
3.
Şevlerin yatıklaştırılması
Şev yüksekliğinin azaltılması (Topukta dolgu veya üstten
kazı)
Kademe (palye) yapılması
Drenaj önlemleri
Zemin özelliklerinin iyileştirilmesi (enjeksiyon,
kompaksiyon vs.)
İstinat yapıları
2.
3.
4.
1.
2.
3.
Topuk duvarlar
Kazıklar
Palplanşlar
ÖZET
Zemin Türü
Analiz Yöntemi
c=0
Sonsuz şev
c>0
>0
c>>0
=0
c>0
>0
Cullman
Dairesel kayma
 Dairesi (rsin)
Dilim Yöntemleri ve
Kama Yöntemi

Download Report