Kuru kumların düşük şekil değiştirme kayma modülünün piezoelektrik Bender elemanlar ile belirlenmesi

Zeminlerin yük altındaki gerilme şekil değiştirme davranışının elasto-plastik olması yanında şekil değiştirme aralığı çok geniştir. Genel olarak kayma şekil değiştirmeleri olarak göz önüne alınan bu şekil değiştirme aralığı %10-6-%10 arasında olup doğrusal bir dağılım göstermemektedir. Pratikte çoğu statik problem için bu aralık yerine %10-4 den daha büyük kayma şekil değiştirmelerini göz önüne almak yeterli olmaktadır. Oysa dinamik gerilme şekil değiştirme analizleri ve kazılar çevresindeki zemin hareketlerinin belirlenmesi gibi statik analizler için bu geniş aralığı dikkate almak gerekir. Böylesi analizlerde ihtiyaç duyulan en önemli malzeme parametresi başlangıç elastisite veya kayma modülüdür. Bu modüllerin belirlenmesi için arazi ve laboratuvar deney yöntemleri geliştirilmiştir. Bu çalışmada piyezoseramik bender elemanların laboratuvar üç eksenli düzeneğinde kullanılarak kuru bir kum zeminin farklı sıkılık ve çevre gerilmeleri altında başlangıç kayma modülünün belirlenmesi amaçlanmıştır. Tez çalışmaları kapsamında büyük şekil değiştirme değerleri ( ?? =%10--4) dinamik basit kesme deneyleri ile ölçülmüş kötü derecelenmiş bir kuru kum zeminin küçük şekil değiştirmelerdeki kayma dalgası hızı belirlenmiştir. Deneylerde Şile Kumu kullanılmıştır. Piyezoseramik bender elemanların yerleştirilebileceği özel bir üç eksenli basınç hücresi kullanılarak gevşek (Dr=%30), orta sıkı (Dr=%50) ve sıkı(Dr=%70) hazırlanmış numunelerde 0, 50, 100, 150 ve 200 kPa hücre basıncı uygulanmıştır. Deneyler kuru kum numuneler üzerinde gerçekleştirilmiştir. Deneylerde dalga kaynağından (function generator) seri bağlı verici bender elemana gönderilen 20 Vp-p gerilim ve farklı giriş frekansları altındaki (1-1.5-2-4-6-8-10-12-15 ve 20 kHz) tek sinüs dalgası giriş sinyali ve seri bağlı alıcı bender elemandaki çıkış sinyali osiloskop yardımı ile ölçülmüştür. Ölçülen giriş sinyallerindeki seyahat zamanı ilk varış zamanı (ta) ve ilk pikten pike (tp) yöntemleri ile belirlenmiştir. Bu iki yöntemden ölçülen seyahat zamanları kullanılarak elde edilen kayma dalgası hızları arasındaki farkın % 1.4-1.6 arasında değiştiği gözlemlenmiştir. Deneylerden elde edilen kayma dalgası hızları ile maksimum kayma modüllerinin kumun relatif sıkılığı, hücre basıncı ve uygulanan sinyalin frekansı ile arttığı görülmüştür.