Düzlem deformasyon koşullarında kohezyonsuz zeminlerde gerilme dağılışı

Abstract

Günümüzde, Geoteknik Mühendisliği alanında en çok karşılaşılan problemlerden biri, zemine çeşitli yollarla uygulanan dış yüklerin zeminde ne büyüklükte ilave gerilmeler meydana getireceğidir. Çünkü bu ilave gerilmeler, zeminde meydana gelecek oturma ve yer değiştirme büyüklüklerini belirlemede veya çeşitli zemine gömülü yapıların projelendirilmesindeki en önemli verilerden biridir.Bu çalışmada, öncelikle kohezyonsuz zemine üzerine oturan model şerit temelle düzlem deformasyon koşullarında deneyler yapılmış ve uygulanan düşey yüzey yüklemesinden dolayı zemin içinde belirli noktalarda meydana gelen ilave düşey gerilme değerleri belirlenmiştir. Deneysel çalışmalarda, deney tankına altı farklı rölatif sıkılıkta kum tabakalar halinde yerleştirilmiş ve önceden belirlenmiş noktalara basınç ölçerler yerleştirilerek ilave düşey gerilme artışları ölçülmüştür.Ayrıca model deney düzeneği, sonlu elemanlar yöntemine göre analiz yapan ANSYS paket programı ile farklı malzeme modelleri ile modellenip analiz edilerek düşey gerilme artışları nümerik olarak bulunmuştur. Bu deneysel ve nümerik sonuçlar,Elastisite Teorisine dayalı olarak geliştirilmiş çeşitli analitik yöntemlerden elde edilen sonuçlarla karşılaştırılarak irdelenmiştir.Çalışmalardan elde edilen bulgular incelendiğinde rölatif sıkılığın zeminde gerilme dağılışında etkili bir parametre olduğu anlaşılmıştır. Ancak mevcut analitik ve nümerik çözümlerin, bu parametreyi göz önüne almaması ve zeminin malzeme özellikleri için yapılan kabullerin gerçekçi olmayışı, deney sonuçlarıyla nümerik ve analitik sonuçlar arasında büyük farklılıklar olmasına sebep olmuştur.

Nowadays, one of most frequently encountered problems in the field of geotechnical engineering is that how much additional stresses will emerge in soil medium due to external loads applied on soil surface. That is why, these additional stresses are the most important data used to determine amount of settlement and displacement of soil or design buried structures. In this study, primarily several tests were carried out in plane strain conditions with model strip footing in cohesionless soil and the vertical stress increments occurred in the soil medium due to applied vertical surface loads were determined at several specific locations. In experimental studies, sand was placed in layers in a tank withsix different relative densities and additional vertical stress increments were measured bystrain gauges placedat predetermined locations.Also vertical stress increments were obtained numerically for different material models by modelling the experimental setup with ANSYS which analyses on basis of finite element method. These experimental and numerical results were compared and discussed with various results obtained from different analytical methods based on Theory of Elasticity. As the findings obtained from these studies were examined, it was understood that relative density is an effective parameter for stress distribution in soils. However, since the existing analytical and numerical solutions don?t take into account this parameter and don?t have realistic assumptions for the soil material properties, there are significant differences between the experimental results and the analytical or numerical results.