PROKTOR DENEYİ (KOMPAKSİYON DENEYİ)

KOMPAKSİYON:

İnşaat mühendisliği uygulamalarında değişik amaçlar için toprak dolgularının kullanılması çok yaygın bir uygulamadır.Toprak dolgular inşaat sahasının yükseltilmesi, karayolları ve havaalanları kaplama altı dolgularında, toprak barajlar, su bentleri, akarsu bentleri gibi yapılarda sıklıkla uygulama alanı bulmaktadır. Bazı hallerde çok elverişsiz durumda olan tabii zemin kazılarak yerine mühendislik özellikleri daha yüksek temel altı dolgusunun konulması şeklinde de kullanılmaktadır.

Dolgu işlerinde kullanılacak olan malzeme, başka sahadan kazılarak elde edilmiş zemin olacaktır. Elde edilen dolgu malzemesinin özensizce gelişigüzel dolgu sahasına serilmesi ile yüksek poroziteye sahip, permeabilitesi yüksek, sıkışabilirliği yüksek ve düşük mukavemete sahip, heterojen bir zemin tabakası elde edilecektir. Bu olumsuzlukları önlemek amacı ile dolgunun istenilen mühendislik özelliklerini kazanabilmesini temin etmek amacı ile dolgular sıkıştırılması gerekmektedir.

Zeminin, kendisinden beklenilen mühendislik özelliklerinin kazandırılması amacı ile tabaka tabaka serilerek, silindirleme, titreşim uygulama, tokmaklama gibi işlemlere tabi tutarak sıkıştırılmasına kompaksiyon denir. Bu işlemle zeminin içerisinde boşlukların azaltılarak daha sıkı yerleşmiş bir zemin tabakası elde edilmesi amaçlanmaktadır. Zemin sıkıştırılması ile daha büyük bir birim hacim ağırlığı elde edilir ve buna bağlı olarak da mühendislik özelliklerinde artış sağlanır.

KOMPAKSİYON TEORİSİ

Kompaksiyon işlemi ile amaçlanan zemin içerisindeki boşlukların azaltılmasıdır. Teorik olarak zemin taneleri ve su sıkışmaz olduğundan Zeminin sıkışması boşlukların içerisindeki havanın sıkışarak dışarı çıkması ile oluşur. Bu da tanelerin birbirine yaklaşarak daha sıkı bir yapı elde etmeleri ile sağlanır. Tanelerin zemin içerisindeki boşlukları doldurarak birbirine doğru hareketleri, zemin tabakasına uygulanan statik veya dinamik yüklerle sağlanır. Tanelerin hareket yeteneği ise uygulanan yük (kompaksiyon enerjisi) ve zeminin su muhtevası ile ilişkilidir. Zeminin su muhtevası zeminin sıkışabilirliğine iki farklı türde etkide bulunur. Birinci durum zemin içerisindeki su muhtevası çok yüksek seviyelerde olması boşluklardaki havanın hapsolmasına ve dışarı çıkamamasına neden olur. Buna bağlı olarak sıkışan hava hacimlerinde basınç artışları meydana gelmekte ve sıkışma zorlaşmaktadır. Zeminin tamamen suya doygun olması durumunda da sıkıştırma mümkün olamamaktadır. Çünkü bu durumda uygulanan yükler neticesinde hidrostatik basınç meydana gelecek ve bu basınç zemin tanelerinin birbirine yaklaşmasını engelleyecektir. İkinci durumda ise zemin içerisindeki yeterli miktarda su olması taneler arasındaki sürtünme kuvvetini azaltacağından zeminin sıkışmasına yardımcı etkisi olacaktır. Zeminin içerisinde yeterli su olmaması da zemin taneleri arasındaki sürtünme kuvvetlerini artıracağından sıkıştırma zorlaşacak ve daha fazla enerji kullanımına sebep olacaktır.

Yukarıda sayılan sebeplerden dolayı zeminin en az enerji ile en fazla sıkışmasını sağlayan su muhtevasının elde edilmesi gerekmektedir. Bu su muhtevasına optimum su muhtevası denir.

KOMPAKSİYON (PROKTOR) DENEYİ

Amacı:

Belirli bir metotla sıkıştırılmış zeminde maksimum kuru birim hacim ağırlığı veren su muhtevası yakınlarında birim hacme sığacak en çok zemin ağırlığını bulmak.

Deney Aletleri:

• Metal kap

• Metal tokmak

• Terazi

• Palet Bıçağı

• Çelik cetvel

• Elek ve tavası

• Metal tepsi

• Kriko

• Su muhtevasının ölçümü için gerekli deney aletleri

Deneyin Yapılışı:

Deney için kurutulmuş tanelenmiş zemin numunesi kullanılır. Önce zemin numunesine bir miktar su ilave edilerek karıştırılır. Hazırlanan numune 3 tabaka halinde metal kap ( mold) içine her seferinde kabın 1/3 ü kadar tabakalar halinde ve her tabaka 25 defa metal tokmak ile tokmaklanarak sıkıştırılır. Zemin sıkıştırılırken metal tokmak zemin numunesinin değişik yerleri üzerinde serbest düşmeye bırakılır. Bu şekilde 3 tabaka halinde sıkıştırılarak doldurulan metal kap üzerindeki fazlalıklar traşlandıktan sonra tartılır ve su muhtevasının belirlenmesi için bir numune alınır. Bu numune önce yaş halde iken tartılır. Sonra etüvde kurutulduktan sonra kuru ağırlığı ölçülür.

Bu işlem 4- 5 defa tekrarlanarak değişik su muhtevaları için kuru birim hacim ağırlıkları tespit edilir. Deney tekrarının çoğalması kuru birim hacim ağırlık, su muhtevasın grafiği üzerinde daha fazla veri elde edilmesi anlamına geleceğinden deneyle daha hassas bir sonuç elde edilmesini sağlar

PİKNOMETRE DENEYİ

PİKNOMETRE DENEYİ

Amaç: kohezyonlu ve kohezyonsuz zeminlerin dane birim hacim ağırlıklarını belirlemektir. Dane birim hacim ağırlığı, aralarında boşluk bulunmayan kompakt kütlenin hacme oranıdır.

Deneyde piknometre, saf su, etüv (şişe), vakum aleti, pipet ve kuru malzeme kullanılacaktır.

4 nolu elekten geçen malzeme etüvde kurutulur. Bu kuru malzemeden; kohezyonlu zeminde 50-75 gr. kohezyonsuz zeminlerde 150 gr kadar alınır. 0.01 gr duyarlıkta tartılan bu malzeme kalibre edilmiş piknometreye doldurulur Zemin içindeki havayı çıkarmak için piknometrenin ağzından vakum uygulanır. Bu arada havanın çıkmasını kolaylaştırmak için piknometre yavaş yavaş sallanır. Vakum işleminin sonuna doğru, piknometreye ince boyun kesimindeki kalibrasyon çizgisinin yaklaşık 1- 15 cm altına dek havası alınmış arı su eklenir Tamamen havası alınıncaya dek piknometreye vakum uygulanır. Piknometreye havası alınmış su eklenir. Piknometre içindeki süspansiyon ile birlikte tartılır Piknometre +numune + su ağırlığı (Wb) bulunur. Piknometredeki bütün malzeme bir buharlaşma kabına dökülerek kuru ağırlığının saptanması için etüve konur ve kurutulur.


Yaptığımız deneyde:

w1 = numune ağırlığı
w2 = piknometre ağırlığı
w3 = piknometre + su
w4 = piknometre + su + num. A.

RÖLATİF SIKILIK DENEYİ

2. RÖLATİF SIKILIK

Amaç : Rölatif sıkılık deneyinde amaç zeminin arazi ve laboratuar koşullarındaki sıkılıklarını, maksimum ve minimum sıkılığın oranını belirlemektir.

Deneyde 10 nolu elekten elenmiş malzeme, rölatif sıkılık kabı (mold), sıkıştırma çubuğu, kumpas, tartı, etüv ve bıçak kullanılacaktır.
10 no lu elekten elenmiş malzeme önce gevşek hal için kabın tamamı doldurulur daha sonra kabın yüzeyi bıçak ile tıraşlanır, dolu kap ağırlığı hesaplanır. Sıkı hal için kabın 1/3 ü doldurulur ve 25 defa iğnelenir daha sonra geriye kalan 2/3 lük kısmı doldurulur ve son doldurduğumuz kısım 25 defa iğnelenir son olarak kabın geriye kalan kısmı da doldurulur ve en son eklediğimiz kısmı 25 defa iğneleriz daha sonra kabın yüzeyini meyve bıçağıyla tıraşlarız ve dolu kap ağırlığını ölçeriz bu yapılan işlemler en az üç defa tekrarlanır İlk hazırlanan sıkıştırılmamış numuneye ait 3 adet ağırlık değerlerinin ortalaması kap hacmine bölünerek kum numuneye ait k min değeri bulunur. Daha sonra sıkıştırılarak hazırlanan numuneye ait 3 adet ağrılık değeri kap hacmine bölünerek k max değeri bulunur.
Daha sonra arazide ölçülen k değeri de kullanılarak numuneye ait rölatif sıkılık Dr değeri bulunur.
Bulunan sonuçlara göre aşağıda gösterilen sınıflandırma yapılır:

Dr_____________Sıkılık Derecesi
0- 15__________Çok Gevşek
15- 35__________Gevşek
35- 65__________Orta Sıkı
65- 85__________Sıkı
85- 100__________Çok Sıkı

ELEK ANALİZİ VE GRANÜLOMETRE EĞRİSİ

AGREGA DENEYLERİ / ELEK ANALİZİ 

(AGREGA GRADASYONU)

İnşaat alanında yapı taşına dolaylı veya dolaysız katılan agregaların gradasyonunu test etmek için elek analizi yapılır. Laboratuvar ortamında yapılan bu deneyde zeminde ve altyapı hendeklerinde kullanılan dolgudan en iyi sıkışılabilirliği sağlamak için veya betona katılacak agreganın en iyi mukavemeti sağlayacak granülometrik dağılışını elek analizi yöntemi ile belirleriz.

Zeminler farklı geometri ve boyutlardaki danelerin bir araya gelmesi ile oluşurlar. Zeminleri oluşturan bu danelerin zemin içerisindeki dağılımları zeminlerin mühendislik özelliklerini önemli ölçüde etkilemektedir. Bu nedenle zeminleri sınıflandırırken zemini oluşturan danelerin dağılımı da etken olmaktadır. Elek Analizi deneyi ile zeminleri oluşturan danelerin zemin içerisindeki dağılımı tespit edilir.

Zemini oluşturan danelerin zemin içerisindeki dağılımın tespit edilmesi amacı ile elek analizi yapılır. Bu deney ile zemin içerisindeki ince kum boyutunda ve daha iri tanelerin dane çapı dağılımları elde edilir. Ayrıca zemin içerisindeki kil ve siltin toplam miktarı da bu deney sonunda elde edilebilir.

Deneyde ASTM elek seti, terazi, tepsi, kürek, fırça ve 1500 gr zemin numunesi kullanılacaktır.

Granülometri deneyi veya elek analizi birbirini izleyen şu üç işlem sonucu yapılır:

• Numunenin Alınması

Deney tamamen kuru numuneler üzerinde yapılır. Agrega rutubetli ise etüvde kurutulduktan sonra deneye tabi tutulur. Kum ve çakıl yığınının etek ve tepe kısmından numune alınmamasına dikkat edilmelidir. Yığının orta seviyesinden alınan numune en iyi şekilde agregayı temsil eder.

Deney için alınacak malzeme miktarı çok önemlidir. Taneler büyüdükçe granülometri bileşim gerçek durumuna kabil olduğu kadar yaklaşması için daha fazla miktarda malzeme üzerinde deney yapmak lazımdır.

• Eleme İşlemi

Gerekli koşulları yerine getiren numune,boyutu en büyük olan elek üstüne konur ve elemeye başlanır. Elekten geçenler boyutu en büyük olan elek üstünde toplanır ve bu elekten elenir. Genel olarak eleme işe özel eleme makineleri ile yapılmaktadır. Bu amaçla bir seri elek en küçük boyuttan başlayarak sıra ile üst üste geçirilir. En üste bulunan en büyük boyutlu elek üzerine numune konulduktan sonra elek takımı makineye yerleştirilir. Makinenin meydana getirdiği sarsıntı ve sarsma hareketleri sonunda 10-15 dakika içinde eleme işi sona erer.

• Tartma İşi

Eleme işlemi sonunda her elek üstünde bir miktar malzeme kalmış bulunmaktadır. En büyük boyutlu elek üstünde kalan agrega tartılır. Bu elekten hemen sonra gelen daha küçük boyuttaki elek üstünde kalan bir üst elek üstünde kalana elenerek tartılır ve bu işe sonuna kadar aynı şekilde devam edilir. Bu maksatla 0,1gr. duyarlılıklı bir terazi kullanılması yeterlidir.

Tanelerin Biçim Bakımından Kontrolü

İri agrega tanelerinin biçimlerinin bu cins malzemelerin karakteristikleri üzerinde gayet önemli etkileri vardır. En uygun biçimli agrega taneleri küre ve küp şeklinde kabul olduğu kadar yaklaşanlardır. Bu şekillerden çok ayrılan elemanlara kusurlu taneler denir.

Bir agrega içinde kusurlu malzemenin ne miktarda bulunduğunu anlamak için muhtelif metotlar ileri sürülmüştür. Bunların biri Fransız standardı (AFNOR) da kabul edilen metottur. Burada iri agreganın hacimsel katsayısı denilen hacimsel katsayısı denilen karakteristiği saptanmaktadır. Bir tanenin hacimsel katsayısı şu şekilde tanımlanmaktadır

ÖLÇME SAVAKLARI DENEYİ

ÖLÇME SAVAKLARI

Amaç: Ölçme savakları yardımıyla sıkışmayan bir akımdaki debi değerini veya savak katsayısını (Cs) bulmak amaçlanmaktadır.

Teori: Deney sırasında gözlenen bulguları aşağıdaki denklemler yardımıyla Q (debi) hesabında kullandık. savak katsayısı, gerçek debi, teorik debi arasında bağıntı elde edilir. 3 farklı yöntem için formüller aşağıda verilmektedir

Deney Düzeni ve Yöntemi: Suyun bir taraftan verilip diğer taraftan tekrar alınması şeklinde çalışan kanal tipi yapıda, mansaptan suyun boşalması sırasında önüne konulan engeller sonucu debi ve su yüksekliği değişimleri kontrol edildi. Gerçek debiyi bulmak için 30x30x10cm boyutlarında bir hacmin ne kadar sürede dolduğu tespit edildi.Q=V/t yardımıyla hesaplandı. Deney başlamadan önce enerji çizgisinin yüksekliği ölçülerek referans yüksekliği belirlendi.

Not: burada önemli olan hacmi hesaplanabilir veya hacmi bilenen bir hazneye kaynağından gelen suyu boşaltarak aynı zamanda kronometre tutulmasıdir. Hacmi bilinen bir hazneyse eğer hazne dolana kadar gelen suyun tamamı hazneye gelecek şekilde dolum yapılır ve suyun hazneye girdiği an ile haznenin dolduğu an kronometre yardımı ile süre hesaplanır ve Q=V/t  bağıntısı ile debi bulunur.

Bu uygulama genellikle içme ve kullanma suyu sağlamak amacıyla açılan kuyu tipi sondaj veya artezyen kaynaklardan çıkan suyun debisini ölçmek için kullanılmaktadır. Bir akarsuyun debisinin bu metodla ölçülmesi için çok daha büyük düzeneklere ihtiyaç vardır. Bir akarsuyun debisini ölçebilmek için tüm debiyi taşıyabilecek parshall savakları ve elktromanyetik debimetreler kullanılması gerekmektedir.

ORİFİS DENEYİ

1-AMAÇ

Bir deponun tabanından sıvı çıkışını sağlayan açıklıklara orifis (sukbe) denir. Bu deneyde ideal akım denklemleri yardımı ile bulunan debi ile gerçek debi arasındaki hız , daralma ve debi katsayılarının elde edilecektir.

Orifismetre,  ani daralan ve genişleyen akış bölgesine sahip olup, boru ve kanallarda akış hızını ölçerek akışın hacimsel debisini belirleyen bir ölçüm cihazıdır. Venturi ile karşılaştırılırsa orifislerin geometrisi daha basit olup imalatları daha kolaydır, daha ucuzdurlar, daha az yer kaplarlar. Buna karşılık venturilere göre daha fazla kalıcı basınç kaybına neden olurlar. Prensip olarak yukarıda venturiler için açıklanan teori orifislerde de geçerlidir. Ancak akış hareketi venturiye göre daha karmaşıktır. Dar kesit çıkışından sonra akış hareketinde biraz daha daralma olmaktadır. Ayrıca dar kesitten önce ve bilhassa sonra girdaplar oluşmaktadır. Bu nedenle basınç düşüşü tekrar geri kazanılamamakta ve önemli miktarda basınç kaybı oluşmaktadır. Debi hesabı için venturimetrede bulunan bağıntı burada da kullanılabilir. Ancak debi katsayısı Cd çok daha küçüktür. 

2-TEORİ

 Haznedeki suyun teorik hızı ve debisi,  Bernoulli denklemi yazılarak, gerçek debi ve hızı ise deneyle bulunup bu iki değer kullanılarak debi ve daralma katsayıları elde edilecektir. Bu işlemlerde kullanılacak formüller aşağıdadır:

Şekildeki orifise Bernoulli eşitliği uygulanırsa (2) ve (5) noktalarındaki teorik akış hızı;

 Burada; 

V2t: Orifis çıkışındaki akışkan hızı, teorik (m/s)

h: Orifisin orta noktasının sıvı yüzeyine uzaklığı (m) 

V5t: Orifisin dışında akışkan hızı, teorik (m/s) 

H: Orifis dışındaki noktanın orifis orta noktasına uzaklığı (m)

3- DENEYİN YAPILIŞI

Orifismetre akış ölçümü yapmak için kullanılan akışı engelleme mantığı ile çalışan bir düzenektir.

deney düzeneğinde memba kontrol vanası yardımıyla debiyi maksimuma ayarlayarak tanktaki su seviyesinin tankın üst seviyelerinde olması sağlanır. Debi maksimum seviyedeyken h, h’, Q ve 2 noktasındaki akımın çapı ölçülür.

Daha sonra vana istenilen h seviyesinde kısılarak düzeneğe su dolması sağlanır ve kronometre ile suyun hazneye dolma süresi kaydedilir. Her debi için h ve Q’ lar okunur.

STANDART BASINÇ DENEYİ

STANDART BASINÇ DENEYİ 

Amaç:

Bu deneyde amaç betonun basınç dayanımının ve gerilme deformasyon ilişkisinin belirlenmesidir. Malzemenin yük-şekil değiştirme ilişkisi tespit edilmek istendiğinde yükleme sırasında mekanik komperatör veya dijital deformasyon ölçerler kullanılır.

Teori:

Beton diğer birçok yapı malzemesi gibi basınç dayanımı yüksek, çekme dayanımı düşük bir malzemedir. Betonun çok düşük olan çekme dayanımı genellikle dikkate alınmadığından, üzerinde durulan en önemli özelliği, basınç dayanımıdır. Betonun standart basınç dayanımı, suda saklanmış 28 günlük, çapı 15 cm, boyu 30 cm olan silindir numunelerin eksenel basınç altındaki dayanımı olarak tanımlanır. Gerilme cinsinden ifade edilen dayanım, kırılma yükünün, silindirin alanına bölünmesiyle elde edilir.

Küp ve Silindirin Basınç Dayanımları ve Çatlama şekilleri:

Ülkemizde ve diğer bazı ülkelerde silindir yerine zaman zaman küp numuneleri de kullanılmaktadır. Küp ve silindir dayanımları arasındaki ilişkiyi saptayabilmek için çok sayıda deney yapılmıştır. Bu araştırmalar sonunda, silindir dayanımının küp dayanımına oranının, ortalama 0.80 – 0.85 olduğu bulunmuşsa da bir çok numunede bu oranın, 0.7’ ye kadar düştüğü veya 1.1’ e kadar yükseldiği gözlenmiştir.

Küpün keskin köşelerinde rötre nedeni ile gerilme yığılmaları olabilir. Küp deneyinde kırılma şekilde gösterildiği gibi eğik çatlakların oluşması ile başlar ve giderek bu çatlaklar numunenin bir piramit biçiminde kırılmasına neden olur. Eksenel basınç altındaki bir numunenin bu tür kırılışının nedeni, pres tablası ile numune arasındaki sürtünmeden oluşan yük eksenine dik kesme kuvvetleridir. Pres tablası ile numune yüzeyleri arasında sürtünme nedeni ile oluşan kesme kuvvetlerinin etkisi, yükün uygulandığı yüzeyden uzaklaşıldıkça azalmaktadır. Bunun doğal bir sonucu olarak numune yüksekliğinin kesit boyutuna oranı büyüdükçe, sürtünme etkisi kırılmayı daha az etkilemektedir. Bu nedenle yüksekliğinin kesit boyutuna oranı 2 olan silindir, oranın 1 olduğu küpe kıyasla daha güvenilir bir numune olmaktadır.

Betonun Gerilme – Deformasyon Özellikleri:

Betonun çekme dayanımı çok düşük olduğundan genellikle hesaplarda dikkate alınmaz. Beton için önemli olan, basınç altındaki gerilme –birim deformasyon ilişkisidir. Betonun basınç altındaki davranışını belirleyen σ-ε eğrileri, 150x300 mm’lik standart silindirlerin eksenel basınç çaltında denenmesinden elde edilir. Bu deneylerde uygulanan yük, silindirin kesit alanına bölünerek gerilme hesaplanır. Uygulanan yük kademeleri altında betonun birim deformasyonu da ölçülerek kaydedilir ve bu şekilde gerilme – deformasyon eğrisi elde edilir.

Gerilme Uyumu:

Gösterilen eğrinin diğer bir ilginç özelliği de, maksimum gerilme dayanıma karşılık olan birim kısalma εco aşıldığında, artan deformasyon altında gerilmelerin azalmasıdır. Kırılma anındaki birim kısalmada oluşan gerilme, maksimum gerilmeden düşüktür. Betonun σ-ε eğrisinin bu kuyruk kısmı ihmal edilemeyecek kadar önemlidir. Bu davranış sayesinde betonarme bir elemanda maksimum gerilmeye ulaşan bir lif, artan birim kısalma ile gerilmeleri başka liflere aktarabilir. Bu durumda en fazla zorlanan dış liflerdeki ezilme, maksimum gerilmeye karşı olan εco birim kısalmasında değil, εcu’ da oluşacaktır. Beton σ-ε eğrisinin kuyruk bölümünün var olması nedeni ile fazla zorlanan liflerin daha az zorlanan liflere gerilme aktarabilme özelliği “gerilme uyumu” olarak adlandırılır.