BÖLÜM 12 ALT YAPI Yrd. Doç. Dr. H. Eylem POLAT 09110267 Selen MALGAZ TARIMSAL YOLLAR BÖLÜM 12 ALT YAPI Yrd. Doç. Dr. H. Eylem POLAT 09110267 Selen MALGAZ

ALT YAPI Alt yapı, yol gövdesinin kaplama, temel ve temel altı tabakalarından oluşan üst yapının oturduğu kısımdır. 1920 yılına kadar yol yapımında daha çok kaplamaya dikkat edilir alt yapıya fazla önem verilmezdi. Bu tarihten sonra taşıt hızlarında ve dingil ağırlıklarında görülen büyüme, trafik miktarındaki hızlı artış bir yandan yolun geometrik standartlarında bir takım değişiklikler getirirken bir yandan da daha dayanıklı bir üst yapı ve alt yapı inşasını zorunlu hale getirmiştir.

Zeminlerin Bileşenleri Zeminler genel olarak, kayaların ufalanmalarından ve ayrışmalarından oluşan katı mineral parçacıklarından ibaret olup bu parçacıklar arasındaki boşluklar su ve hava ile doldurulmuştur. Zeminleri oluşturan kayalar ise püskürük, tortul ve metamorfik olmak üzere üç çeşittirler.

Yeryüzüne yakın yerlerde 50-60 cm derinliğe kadar zeminlerin içinde su ve havadan başka bitki ve organik maddelerde bulunur. Bir zeminin katı, plastik veya likit halde bulunmasında, dolayısıyla yük altında davranışında zemini oluşturan katı dane, su ve hava bileşenlerinin etkisi vardır.

Vd : katı danelerin hacmi Vh : havanın hacmi Vs : suyun hacmi Vb: boşluk hacmi (Vh+Vs) V : toplam hacim (Vh+Vs+Vd) Wd : katı danelerin ağırlığı Ws : suyun ağırlığı Wh : havanın ağırlığı (Wh=0) W : toplam ağırlık

Zemin danelerinin karakteristikleri Bir zeminin özelliklerinin belirlenmesinde zemini oluşturan danelerin bilinmesi gereken başlıca karakteristikleri şunlardır; a- Dane boyutu b- Dane biçimi c- Yüzey dokusu d- Kimyasal bileşimi

a- Dane boyutu

b- Dane biçimi Doğal halde bulunan büyük zemin danelerinin dane biçimi çoğunlukla bunların dayanıklılık ve sağlamlıkları hakkında bir fikir verir. Dere yataklarında bulunan yuvarlak daneler uzun süre aşınma etkisinde kalmış demektir. Dolayısıyla bu tür çakıllar oldukça sağlamdırlar. Buna karşın yassı ve plak şeklindeki daneler zayıf ve gevrek olup yol yapımına uygun görülmezler.

c- Yüzey dokusu Rüzgarla taşınan kumlarla plaj kumlarının ve kırılmış kuvartz parçacıklarının yüzeyleri genelde pürüzsüzdür. Bu tür daneleri yüzeyleri arasındaki sürtünme katsayıları düşük oluğundan böyle danelerin hakim olduğu zemin karışımlarının yük altında deformasyona olan dirençleri zayıftır.

d- Kimyasal bileşim Zemin danelerini saran su filminin kalınlığında zeminin kimyasal bileşiminin etkisi vardır.Ayrıca kimyasal bileşimin agrega ile bitümlü bağlayıcıların arasındaki ilişkide de etkisi olduğu bilinmektedir.

ZEMİN-SU İLİŞKİSİ Bir zemin karışımının özellikleri zemindeki su miktarı ile çok yakından ilgilidir. Zeminin taşıma gücü zemindeki nemin yani su içeriğinin belli bir değerinde yeterli iken başka bir su içeriğinde yetersiz olabilir. Gerçekte zemin daneleri ince bir su filmi ile çevrilmiş olup buna adsorbe su adı verilir.Bu filmi oluşturan su zemin danesinin moleküler çekim kuvveti ile çekilmiştir.

ZEMİN DENEYLERİ Boyut analizi: Çakıl, iri ve ince kum gibi zeminlerin dane boyutu analizi kurutulmuş zemin numunesinin bir seri elekten geçirilmesi ile yapılır. Buna elek analizi veya mekanik analiz denir.Eleme sonucu her elekte geçen miktarın toplam kuru ağırlığa oranı bulunarak zeminin dane boyutu dağılımı belirlenip eğrisi çizilir.Boyut analizinde çoğunlukla Amerikan standart elekleri kullanılmaktadır.

Zeminlerin fiziki durumunu belirleyen deneyler: Bir zeminin fiziki durumu nem miktarına yani su muhtevasına bağlı olup su muhtevasını artırmak suretiyle kıvamını plastik ve daha sonra da likit hale geçirmek mümkündür.Zeminin 40 nolu elekten geçen kısmına uygulanan ve fiziki değişikliklerin oluştuğu su muhtevası değerlerine de kıvam limitleri denir.

-Likit limit ; zeminin likit halden plastik hale geçtiği su muhtevasıdır. -Plastik limit ; zeminin plastik durumdan yarı-katı duruma geçtiği andaki minimum su muhtevasıdır. -Rötre limiti ; Daha fazla su kaybının zeminin hacminde bir azalmaya yol açmadığı andaki su muhtevasıdır. -Plastiklik indisi ; likit limiti ile plastik limiti farkıdır. -Plastik olmayan zeminler -Hacim değişmesi deneyi

ZEMİNLERİN SIKIŞTIRILMASI Dolgu sırasında zemin yeterli derecede sıkıştırılmazsa zamanla kendi ağırlığı ve özellikle trafik tesiri ile oturmalar meydana gelir. Bu oturmalar çoğunlukla gelişi güzel şekilde ve yerlerde olduğundan yol yüzeyinde yer yer çökmeler ve kasisler oluşur.

* Zeminlerin sıkıştırılması mekanik bir yolla zemindeki havanın dışarıya çıkarılıp danelerin birbirlerine daha yakın bir konuma getirilmesidir. Bu da zeminin boşluk oranının azaltılması demektir. Sıkıştırma sayesinde; 1-Kayma direnci dolayısıyla taşıma gücü artar. 2-Permeabilitesi ve su emme kabiliyeti, dolayısıyla suyun yola olan zararlı etkileri azalır. 3-Yolun hizmete açılmasından sonra trafik etkisi ile meydana gelen oturmalar en aza indirilmiş olur.

Kısaca,sıkıştırma ile yoğunluk artırılmış,zemin istenen yönde iyileştirilmiş olmaktadır. Zeminlerin sıkıştırılabilme derecesine etkiyen pek çok faktör vardır.Bunlardan zeminle ilgili olanlar; zeminin dane dağılımı ile zemin daneciklerinin biçim ve yüzey dokusudur.Her boydaki daneyi ihtiva edecek şekilde iyi derecelenmiş zeminler daha kolay ve iyi sıkışırlar.Buna karşılık keskin kenarlı ve köşeli, ya da yassı daneleri olan,veya pürüzlü yüzeye sahip daneli zeminlerin sıkıştırılmaları zordur.

Sıkıştırma araçları Zeminlerin sıkıştırılmasında verim alabilmek yani yeterli sıkıştırmayı en az sıkıştırma enerjisi uygulayarak elde edebilmek için zeminin türüne uygun sıkıştırma yöntemi,dolayısıyla doğru sıkıştırma aracının seçilmesi gerekir.Bu araçlar; keçi ayaklı silindirler,demir tekerlekli silindirler,lastik tekerlekli silindirler,titreşimli silindirler,darbeli sıkıştırma araçlarıdır.

Laboratuvarda sıkıştırma deneyleri Yol gövdesinin yapımı sırasında sıkıştırmanın kontrolü başka bir deyişle sıkıştırmanın yeterli olup olmadığı zeminin laboratuvarda standart deneylerle bulunan maksimum kuru birim hacim ağırlığı ile yapılan kıyaslama ile ortaya çıkar. Zeminin maksimum kuru birim hacim ağırlığı, laboratuvarda proktor(sıkıştırma) deneyi ile bulunur. Bu deney normal proktor ve geliştirilmiş proktor deneyi olmak üzere iki çeşittir. Yaygın olarak kullanılan normal proktor deneyinde zemin numunesi 940 cm³ lük çelik silindirik kalıp içerisinde 3 tabaka halinde ve 2,4 kg ağırlıklı standart tokmağın 30,5cm yükseklikten her tabakaya 25 defa düşürülmesi suretiyle sıkıştırılır.

Sıkıştırmanın arazide kontrolü Laboratuvarda bulunan sonuca göre arazide yapılan sıkıştırmanın yeterli olup olmadığını kontrolde esas alınan başlıca kriter bulanacak olan izafi sıkışma değeridir. İzafi sıkışma = yol üzerinden alınan zeminin kuru birim hacim ağırlığı aynı zemini yansıtan numunenin laboratuvarda standartlara uygun yöntemlerle ve optimum su içeriğinde sıkıştırılması ile bulunan kuru birim hacim ağırlığı

İzafi sıkışmanın tayini için kullanılan yöntemler: 1-) Dolgudan sıkıştırılmış tabaka kalınlığınca sıkıştırma deneyine yeterli miktarda numune çıkartılır. 2-) Alınan numunenin ıslak ve kuru ağırlıkları ayrıca su içeriği bulunur. 3-) Numunenin alındığı boşluk birim hacim ağırlığı bilinen standart bir kum ile doldurularak boşluğun hacmi hesaplanır. 4-) Yoldan alınan numunenin kuru ağırlığı ve hesaplanan hacmi yardımıyla birim hacim ağırlığı bulunur. 5-) Bu şekilde bulunan birim hacim ağırlığı ile laboratuvarda elde edilen hacim ağırlığı oranlanarak izafi sıkışma belirlenir.

ZEMİNLERİN SINIFLANDIRILMASI Amaca göre yapılan bir sınıflandırmada bir zeminin yerinin bilinmesi zeminin bir çok mühendislik özellikleri ve davranışını ortaya koyması bakımından büyük önem taşır. AASHO sınıflandırması: Bu sınıflandırmada zeminler, granülometrik özellikleri, likit limitleri ve plastiklik indislerine göre 7 ana gruba ayrılmışlardır.

TABAN ZEMİNİN İNCELENMESİ Zemin etüdünün kapsamı ve amacı: 1- seçilen geçkinin planının uygun olup olmadığı 2-dolgu teşkilinde kullanılabilecek uygun malzemenin seçimi 3-zeminin taşıma gücü ve şev stabilitesinin belirlenmesi 4-kabarma ve rötre miktarları, kaya kazısının hacmi 5-yer altı suyu ve yüzeysel su için drenaj gereken yerlerin belirlenmesi 6-taban zemini ıslahının gerekip gerekmediği 7-üst yapı kalınlığının tayini 8-yerel malzemenin kullanılıp kullanılmayacağı.

Zemin etüdünün ana hatları: 1- arazinin tanınması 2-sondajların yapılması 3-inceleme ve deney için numune alınması 4-deneylerin yapılması 5-gerekli bilgileri taşıyan zemin kesitleri ile raporun hazırlanması