İnşaatta, toprak özellikleri, özellikle farklı toprak türlerinin yük altında nasıl davrandığı ve binaların kendilerinin bunu nasıl etkilediği önemlidir. Toprak kütlelerinin sağlamlığını ve stabilitesini ve bunların yapıların inşası için temel olarak kullanılma koşullarını inceleyen özel bir disiplin vardır. Zemin mekaniği kavramına nelerin dahil olduğunu, toprak parametrelerinin nasıl doğru şekilde hesaplanacağını düşünelim.
Toprak yoğunluğu
Yoğunluk, toprağın özgül ağırlığının hacme oranıyla belirlenen bir özelliğidir.Toprağın mineralojik bileşimine ve dağılım derecesine bağlıdır, bu nedenle killi topraklar, aynı mineral bileşimine sahip olmalarına rağmen kumlu topraklardan daha yoğundur.
Zeminlerin fiziksel ve mekanik özellikleri arasında yoğunluk ana özelliklerden biri olarak kabul edilir. Durumları karakteristik yoğunluklarına göre değerlendirilebilir. Yolların inşası sırasında, binaların temelleri (temel boyunca gerilimleri dağıtmak için), iletişim döşenirken, yamaçların heyelanlara karşı direncini hesaplamak, inşa edilen binaların yerleşimi, hafriyat hacminin belirlenmesi sırasında yoğunluğun belirlenmesi gereklidir.
Yoğunluk toprağın geçirgenliğini etkiler. Islaksa veya iyi emiciliğe sahipse, binanın inşasından sonra büzülebilir, kışın başka bir sorun ortaya çıkar - donma kabarması. Toprağın yoğunluğunu bilmek, binanın yıkılmasını veya su basmasını önlemeye ve inşaat için uygun malzemeleri seçmeye yardımcı olacaktır.
Parçacık yoğunluğu
Bu toprağın fiziksel bir özelliğidir; mineral bileşimine, organomineral ve organik maddelere bağlıdır. Parçacık yoğunluğu, tamamen kuru (nemsiz) topraktaki katı parçacıkların kütlesinin, bozulmamış yapıya sahip hacmine oranıdır. Mineral bileşimine bağlı olarak parçacıkların yoğunluğu toprağın yapısal bağları ve yapısı, gözenekliliği tarafından belirlenir. Toprak ne kadar çok mineral içeriyorsa ve gözeneklilik ne kadar azsa o kadar yoğundur.
Parçacık yoğunluğunun değerine bağlı olarak, toprakların taşıma kapasitesini ve bunların yapıların inşasında kullanılma olasılığını değerlendirmek için kullanılan mukavemet ve deformasyon özellikleri değerleri belirlenir.
Toprak nemi
Nem, toprağın içerdiği sıvı kütlesinin kuru kütlesine oranıdır. Zeminin taşıma kapasitesi bu özelliğe bağlıdır.İri kayalar ve iri kumlar hariç hemen hemen tüm zeminler için taşıma kapasitesi artan nemle birlikte azalır. Yani suya doymuş olan için kuru olandan daha az olacaktır.
Nem, laboratuvarda sıkıştırma yöntemi kullanılarak belirlenir, yani toprağın hangi nemde en büyük yoğunluğu kazanacağı belirlenir. Karakteristik %0 ile %100 arasında bir yüzde olarak ifade edilir. Kum için optimum nem %8-14, kumlu tınlı için %9-15, tınlı %12-18 ve kil %16-26'dır.
Notlandırma
Granülometrik veya mekanik bileşim, kimyasal ve mineral bileşimine bakılmaksızın toprak veya kayadaki farklı boyutlardaki parçacıkların yüzde içeriğidir. Toprak parçacıkları kayaların, minerallerin, amorf bileşiklerin ve kimyasal bir bağ içinde olan diğer toprak bileşenlerinin izole edilmiş kalıntılarıdır. Benzer büyüklükteki parçacıklar fraksiyonlar halinde birleştirilir. Aşağıdaki toprak mekanik elemanları türleri vardır: organomineral, organik ve mineral.
Toprağın tarımsal üretim özellikleri mekanik bileşime, örneğin nemi ve havayı geçirme ve tutma kabiliyetine, maddelerin hareket süreçlerine, birikim ve dönüşüme, yapıya, termal ve hava rejimlerine bağlıdır.Ve sonuçta bu, hem sürekli ekim, sulama ve gübreleme ile hem de bunlar olmadan toprağın ne kadar verimli olacağına bağlıdır.
Kuru toprak yoğunluğu
Gözenek hacmi dikkate alınarak, kesinlikle kuru toprağın (gözeneklerde nem bulunmayan) kütlesinin hacme oranı olarak tanımlanır. Karakteristik metreküp başına g cinsinden ölçülür. bakın nem içeriği ve gözeneklilik biliniyorsa belirlenebilir. Hesaplamalar laboratuvar koşullarında yapılır.
Gözeneklilik katsayısı
Katsayı toprakta küçük boşlukların varlığını gösterir. Boşlukların hacmi ile toplam hacim arasındaki yüzde oranı olarak hesaplanır. Farklı topraklardaki değeri belirlemek için farklı yöntemler kullanılır. Killi zeminlerde kohezyondan dolayı numune alınan zeminin hacimsel ve özgül ağırlığına göre gözeneklilik belirlenir.
Gözeneklilik katsayısının belirlenmesi, inşaat hazırlığında gereklidir, çünkü diğer özelliklerle arasında bir bağlantı vardır. Taşıma kapasitesinin düzeyi gözeneklilik indeksine bağlıdır; gözeneklilik azaldıkça azalır. Gözeneklilik hakkında bilgi olmadan toprağın direncinin derecesini bilmek veya binaların olası deforme olabilirliğini belirlemek mümkün değildir.
Binaların deformasyonu, örneğin yağış etkisiyle toprak parçacıklarının hareketi ve sıkıştırılabilirliği nedeniyle meydana gelir. Önemsiz ve tekdüze nem, binaların stabilitesini azaltmaz ancak büyük miktarda nem, istenmeyen deformasyonlara neden olabilir. Düzensiz yağışlar daha da tehlikelidir; yer değiştirmelere ve eğilmelere neden olarak yük taşıyan yapılarda aşırı gerilime neden olabilir. Temelin farklı bölümleri altındaki toprağın sıkışabilirliği aynı değilse veya üzerindeki yük farklıysa, binanın çatlak ve çökme şeklinde deformasyonuyla sıklıkla karşılaşabilirsiniz.
Nem seviyesi
Bu, doğal toprak neminin nem içeriğine oranıdır; gözenekler suyla dolduğunda, içinde hava kabarcığı kalmadığında nem içeriğine karşılık gelir. Göstergeleri 0 ila 0,5 arasında olan toprak, düşük nemli, ıslak - 0,5 ila 0,8 ve suya doymuş - 0,8 ila 1 arasında kabul edilir. Kil toprakları genellikle daha ıslak, kumlu topraklar sırasıyla kurudur.
Toprak parametrelerini hesaplamak için hesap makinesi
Binaların tasarımında, değişen karmaşıklıktaki zeminler için farklı hesaplama modelleri kullanılmaktadır. Genel görevler için ana değerlendirme, temellerin mukavemet ve deformasyon özelliklerini ortaya koyan taşıma kapasitesidir. Ancak temel hesaplama modelleri, belirli görevler için bunların hesaplanmasına yardımcı olabilir.
Bir proje oluştururken hesaplamaları basitleştirmek için toprağın taşıma kapasitesinin hesaplanmasına yardımcı olan Prandtl formülü kullanılır. Tabanın stabilite ve mukavemet derecesini belirlemek ve olası deformasyonu belirlemek için stres derecesinin belirlenmesi gerekir. Bunun için gerilme ve gerinim arasındaki doğrusal ilişkiyi temel alan denklemler (örneğin Hooke kanunu) uygulanabilir. Bu nedenle temele binen yük nihai toprak direncinden fazla olmamalıdır.
Hesaplama, binanın olası stabilite kaybını, yıkımın niteliğini, deformasyon derecesini ve tipini belirlemek için taşıma kapasitesine göre yapılır. Normal çalışmanın zor olabileceği durum da hesaplanır, çökme, devrilme vb. olasılıklardan dolayı binanın dayanıklılığı azalır.
Toprakların fiziksel özellikleri, toprağın durumunun belirlenebildiği tanımlayıcı özellikler ve çeşitli fiziksel ve kimyasal faktörlerin etkisi altında parametrelerin değişme olasılığıdır.
Zemin tipini ve inşaatın temelini oluşturan davranışını, tasarım kararları için gerekli özellikleri belirlemek için, fiziksel ve mekanik özelliklerin laboratuvar yöntemleriyle belirlenmesi ön koşuldur.
