Aşırı konsolide oranının (OCR) konsolidasyon oturma ve zaman ilişkisine etkisi

Abstract

Herhangi bir yapıya ait temel sisteminin stabilite problemlerinde, temelden zemine aktarılan taban basıncının zeminin taşıma gücünü aşmamasına ve yapıya zarar verecek boyutta oturmaya sebep vermemesine dikkat edilir. Bu sebeple, zeminlere oturan temeller için hesaplanan izin verilebilir taşıma gücü değerleri, meydana getireceği oturmalara göre sınırlandırılması gerekmektedir. Yapılan araştırmaların ışığında, temel zemininde oluşan oturmaları üç ayrı grupta toplamak mümkündür. Bunlar ani oturma, birincil konsolidasyon ve ikincil konsolidasyon oturmalarıdır. Yapılan önceki çalışmalarda, bahsi geçen oturma tiplerini matematiksel olarak modellemek için arazi ve laboratuvar deneyleri kullanılarak çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Her bir zemin türüne göre ayrı ayrı birbirinden bağımsız oturma analiz yöntemleri literatürde mevcuttur. Bu çalışmada, oturma hesaplarında, literatürlerde genel kabul görmüş oturma analiz tekniklerinden yararlanılacaktır. Konsolidasyon oturma problemlerinin en fazla görüldüğü zemin tipi olan doygun killi zeminler araştırma zemini olarak seçilmiştir.Konsolidasyon oturma ve süre hesaplama yöntemlerinde en önemli bulunması gereken zemin parametresi aşırı konsolidasyon oranıdır. Aşırı konsolidasyon oranı (OCR) zemin tabakasının sahip olduğu ön konsolidasyon basıncı değerinin aynı tabaka üzerindeki mevcut efektif gerilme değerine bölümü ile bulunur. Bu oran derinlikle değişmektedir. Bu çalışmada yapı temellerinin altında oluşan oturma ve oluşum süresi arasındaki ilişkilerin zemin tabakalarına ait derinlik ile değişim gösteren aşırı konsolide oranından nasıl etkilendiği sayısal olarak sunulmuştur. Araziden elde edilen zemin örnekleri laboratuvar şartlarında yeniden yapılandırılmış ve farklı ön konsolidasyon basıncına sahip olmaları sağlanmıştır. Bu işlemin devamında yük boşaltılması yapılarak numunelerin aşırı konsolide edilmiştir. Deney seti daha sonra 50, 100, 200, 400, 800, 1600, 3200 kPa gerilme değerleri altında tekrar yüklenerek ve her yük aşamasında oturma miktarı ve oturma süresi hesapları için gerekli konsolidasyon sıkışma katsayısı (Cc), Yeniden sıkışma katsayısı (Cr), her bir gerilme yüklemesinde numunenin kompresibilite (mv) ve konsolidasyon (Cv) katsayıları hesaplanmıştır. Elde edilen deneysel veriler yardımı ile Settle3D yazılımı kullanılarak değişik temel geometrisine sahip temel sistemlerinde oturma analizleri 3 boyutlu olarak yapılmıştır. Ayrıca oturma - zaman ilişkileri incelenmiştir. Böylelikle, aşırı konsolide oranı (OCR) değerinin derinlikle değişiminin, oturma değerlerini ve oturma sürelerini nasıl etkilediği incelenmiştir.

In stability problems for a foundation system of any structure, it is regarded that contact pressure is not only exceeded ultimate bearing capacity of foundation soil but also caused to enough settlement for damaging the structure. In this reason, allowable bearing capacity value of a shallow foundation system must be limited with the results of settlement analysis. According to previous studies, the settlement of a foundation can be grouped into three different types which are immediate settlement, primary consolidation and secondary consolidation settlement. Mathematical modelling of these settlements have been developed by in-situ and laboratory experiments and presented in previous studies. In this study, settlement analysis procedures recommended by scientific researches were used. Saturated clayey soils most frequently subjected to consolidation settlement problems were chosen as research material.The most important material parameter, used in calculation methods for consolidation time and settlement was over consolidation ratio (OCR). OCR values were calculated as pre-consolidation pressure divided by the actual overburden pressure actin on the same soil layer. OCR varies with the depth. In this study, it was numerically reported how consolidation settlement occurred beneath foundation systems and the duration time are affected by OCR varying with the depth. Soil samples obtained from the field will be re-constituted and they will be had different pre-consolidation pressure respectively. Moreover, the samples are made over consolidated by unloading. After this procedure the same samples will be reloaded to obtain stress as 50, 100, 200, 400, 800, 1600, 3200 kPa. Consolidation coefficient (Cv) and compressibility coefficient (mv) were calculated separately at every loading step. After the Odometer test was done compression coefficient (Cc) and recompression coefficient (Cr) were computed. Based on experimental results, calculations of consolidation settlement and time for foundation systems having different geometrical shapes were been three dimensionally conducted by Settle3D. In addition, settlement-time relations were investigated. In this way, it was investigated that relationship between OCR variation with the depth and the magnitude of consolidation settlement and duration time.