Geoteknik tasarimlarda içsel sürtünme açısının gerinim esaslı seçimi

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.