Strain based selection of friction angle for geotechnical design
Geoteknik tasarimlarda içsel sürtünme açısının gerinim esaslı seçimi
- Tez No: 371748
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZER ÇİNİCİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, İnşaat Mühendisliği, Engineering Sciences, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 92
Özet
İçsel sürtünme açısı kohezyonsuz zeminler için temel kayma mukavemeti parametrelerinden biridir ve kritik durum içsel sürtünme açısı ve genleşim açısının bir fonksiyonu olarak tanımlanabilir. Geoteknik mühendislik uygulamarında tasarım içsel sürtünme açısı belirlemeye gelindiğinde, mühendisler ya küçük bir emniyet katsayısı ile birlikte tepe içsel sürtünme açısını ya da genleşim açısının faydalı etkisini yok sayarak kritik durum içsel sürtünme katsayısını tercih etmektedirler. Böyle bir seçim, emniyet kaygılarından ötürü yapılmaktadır. Ancak, bir projede eğer geoteknik yapının hiçbir yerinde zemin göçme durumuna ulaşmayacaksa, tasarım esnasında tepe sürtünme açısının kullanılması ekonomik açıdan yarar sağlayacaktır. Bu noktadan yola çıkarak, bu çalışmanın amacı, uygun bir içsel sürtünme açısının belirlenmesinde mühendislere yol gösterecek bir yöntem geliştirmek. Bu amaç doğrultusunda, zemin özelliklerinin bir fonksyonu olarak göçme anındaki kayma gerinim miktarının ölçülmesine çalışılmıştır. Bu şekilde, izin verilebilir yapısal deformasyonları mümkün kayma gerinim büyüklükleri ile ilişkilendirmek ve ardından mevcut durumda hangi içsel sürtünme açısının geçerli olabileceğini değerlendirmek mümkün olmaktadır. Bu amaçla, sekiz farklı kuma ait üç eksenli deney verileri incelenmiştir. Bu veriler, tepe genleşim açıları (ψp) ile ölçülen bu tepe genleşim açılarına denk gelen kesme gerinimleri (εq) arasında ilişki kurmak üzere kullanılmıştır. Bu ilişkinin seçilmesinin sebebi, göçme ile tepe genleşim açısı arasında tepe genleşim açısının her zaman maksimum kesme geriliminin var olması durumunda ölçülmesi gibi doğal bir ilişkinin varolmasıdır. Daha sonra, tüm kumlar için elde edilen ψp-εq fonksyonları aynı grafik üzerinde gösterilmiştir. Bu grafik ψp-εq fonksiyonlarının ortalama tanecik çapı (D50)'na bağlı olduğunu ortaya koymuştur. Sonuç olarak, tepe içsel sürtünme açısını tasarım içsel sürtünme açısı olarak kullanmak için kesme gerinim limitini degerlendirmek üzere yeni bir yöntem sunuldu. Bu yöntemle ortalama dane çapı (D50) girdi olarak kullanılarak kesme geriniminin büyüklüğü tepe genleşim açısının bir fonksiyonu olarak hesaplanabilmektedir. Bu yöntem ile Çinicioğlu v.d. (2012) tarafından sunulan, yerinde gerilime ve zemin yoğunluğuna bağlı olarak tepe genleşim açısını hesaplayan denklem birleştirildiğinde göçme durumundaki kesme gerinimini yerinde gerilim, zemin yoğunluğu ve D50 değerlerinin bilgisiyle hesaplamak mümkün olmaktadır. Bu şekilde, yapının deformasyon limitleri dahilinde oluşabilecek kesme gerinimlerinin göçme kesme gerinimleri ile karşılaştırılması tasarımcıların proje için uygun içsel sürtünme açısını seçmelerine imkan tanıyacaktır.
Özet (Çeviri)
Friction angle is the main shear strength parameter in case of cohesionless soils, which can be described as a function of critical state friction angle and dilatancy angle. When it comes to make a decision on selecting a design friction angle for geotechnical engineering applications, engineers either prefer to use peak friction angle accepting a smaller factor of safety or use the critical state friction angle as a design friction angle by neglecting the rewarding effects of dilatancy. This selection is a matter of safety concerns. However, in a project if it is predicted that the soil would not reach failure at any point within the geotechnical structure, then choosing peak friction angle as the design friction angle would be beneficial in terms of economy. Starting from this point, the goal in this study is to develop a method that would guide the engineer in the selection of an appropriate soil friction angle. For this purpose, it is attempted to quantify shear strain at failure as a function of soil properties. This way, it becomes possible to relate allowable structural deformations to magnitudes of possible shear strains, and then assess which friction angle is valid for the case at hand. Towards this goal, triaxial data of 8 different sands were investigated. These data was used to construct relationships between peak dilatancy angle (p) and shear strain (q) at which these peak dilatancy angles are measured. The reason for choosing this relationship is the inherent link between failure and peak dilatancy; peak dilatancy is always measured at the instance of maximum shear stress. Later, obtained p-q functions for all sands are plotted on the same graph. This graph revealed that p-q functions are dependent on the mean grain diameter (D50). As a result, a new method for assessing the shear strain limit for using peak friction angle as the design friction angle is proposed. This method uses D50 as input and calculates magnitude of shear strain at failure as a function of p. Combining this method with the equation proposed by Çinicioğlu et al. (2013) that calculates p as a function of in-situ stress and density of soil, it becomes possible to calculate shear strain at failure magnitude from the knowledge of in-situ stress, density and D50 values. As a result, comparing the shear strain at failure with the possible shear strains within the limits of structural deformations, designers can choose the appropriate friction angle for design.
Benzer Tezler
- Test procedure and sample preparation for large scale soil structure interaction model tests in eitlsc
GGSLZK'da büyük ölçekli yapı-zemin etkileşimi model testleri için numune hazırlama ve deney prosedürünün belirlenmesi
ELVIN GURBANOV
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ECE BAYAT
- Etibakır Küre İşletmesi yeni maden sahasının jeolojik ve jeomekanik yer altı modellemesi
Geological and geomechanical underground modeling of Küre Etibakir new mine area
DUYGU DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHİR VARDAR
- İstanbul Metro tünellerinin flac bilgisayar programı ile modellenmesi
Modelling of tunnels of İstanbul subway with flac computer software
OKAN ÖZBAKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiYeraltı Maden İşletmeciliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERGİN NASUF
- Dairesel enkesitli şaftlara gelen yanal toprak basınçlarının sayısal analizlerle incelenmesi
Investigation of lateral earth pressure from circular section shaft by numerical analysis
MEHMET ÇERİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RECEP İYİSAN
- Modern yol inşaatında geotekstil ve geodrit uygulaması konularında araştırma
A Research on utilization of geotextile and geodrid in modern road construction
İSKENDER MELİH AKSOY