Dairesel basınç verilerek zeminde dairesel deformasyon oluşturan silindireklinde bir sonda ( prob) ve buna bağlı kumanda panosundan oluşan Menard Tipi presiyometre aleti ile deney yapılır.Hemen sizde presiyometre ve diğer arazi deneyleri için deney talep formumuzu doldurabilirsiniz.

Kendi ağırlıkları altında bulunan zeminlerde herhangi bir dış yük etkidiği zaman (sabit,hareketli,statik.dinamik vb.yükler) zemin içindeki gerilmelerde,yükün etkidiği alanın altında fazla olmak üzere,değişmeler meydana gelir. Bu değişimlerin büyüklüğünün ve gidişinin bilinmesi
temellerin projelendirilmesi bakımından gereklidir.

Temeller projelendirilirken, emniyetli taşıma gücünün ve temel oturmalarının doğru olarak belirlenmesi önemlidir. Bunların belirlenmesinde
kullanılan deney yöntemlerden birisi de MENARD presiyometresi dir. Bir yerinde yükleme deneyi olan presiyometre deneyinin tek bir noktada değil,geniş bir yüzeyde ve zeminin geniş bir hacminde etkili olma özelliği nedeni ile veriler sağlıklı ve modern zemin mekaniğinin önemli gereksinimlerini karşılayacak niteliktedir.

Presiyometre deneyininin esası, yer içinde açılmış olan silindirik boşluğun içinde prob/sonda tarafından meydana getirilen yanal (radyal) basınçların kuyu cidarında oluşturduğu deformasyonlara tekabül eden hacim-basınç grafiğinin değerlendirilmesinden ibarettir. Bu hacim-basınç ilişkisinden,zeminin ana mekanik özellikleri olan deformasyon özellikleri ve buna ilave olarak da yenilme (rupture) ya da limit basınç değerleri ölçülebilir.

Menard tipi presiyometre cihazı aşağıdaki ünitelerden oluşmaktadır.

• Yerüstü ölçme cihazı
• Prob
• Basınç ileten borular

Yerüstü Ölçme Cihazı

Deney öncesinde açılan sondaj deliğine indirilen proba verilen basınç değerlerini gösteren manometreler,uygulanan basınç altında deney yapılan seviyedeki hacimsel değişmeleri gösteren volumetreler,basıncı temin eden 200kg/cm² basınçla sıkıştırılmış hava veya NO2 tüplerinden meydana
gelmiştir. Ayrıca kuyuya indirilen proba giden su ile istenen basıncı uygulamaya yarayan dedantör,vana ve prizler bulunmaktadır. Bu donanım bir koruyucu kutu içindedir.

Prob

Deneyin istenilen seviyede yapılmasını sağlar,üç hücreden oluşmuştur. Alt ve üst hücreler koruyucu olup,ortadaki hücre ise ölçme hücresi vazifesini görür. Lastik bir kılıf içindeki koruyucu ve ölçme hücreleri ayrı ayrı volumetrelere bağlı olup,koruyucu hücrelere hava ölçüm hücresine su basılır. Deney sonrası suyun geri dönmesi yani probun kuyu içinde sıkışmaması ve kuyudan rahat çıkarılabilmesi için vermiş olduğumuz su ve hava basıncını hücreler yardımıyla alabiliriz.

Basınç ileten borular

Yer üstü cihazları ile probun bağlantısını sağlayan plastik borulardır.

Deney, daha önce belirlenen derinlikde ve iki ucu gaz, ortası su ile şişebilen silindirik bir probun sondaj kuyusu içinde şişirilmesi ile gerçekleştirilir.
Deney esnasında şişirilen prob içine giden sıvı miktarı ve presiyometre aleti üzerinde bulunan manometrelerden okunan basınç değerleri belirli zaman aralıkları ile kayıt altına alınır. Sıvı miktarı ve basınç kullanılarak yapılan hesaplar sonucunda zeminin gerilme deformasyon eğrisi elde edilir.
Standart GC tipi pressiyometrede efektif basınç 70 kg/cm² olup, 5-10.000 kg/cm² arası zemin ve kaya deformasyon modülleri ölçülmektedir. NO2 tüpleri ile plastik borular vasıtası ile iletilen basınçlar;
ölçme hücresinde basınç artışını ve dolayısıyla hacim artışını, hacim artması ise volumetredeki sıvı sütunundaki yükselme ile takip edilir. Sondaj kuyusuna yerleştirilen proba kademeli olarak 1, 2, 3 kg/cm² ve gittikçe artan dairesel basınçlar verilerek, her basınç kademesi için 30 – 60 saniyelerde
ölçme hücresinde oluşan hacimsel değişimler kaydedilir. Gerekli düzeltmeler yapıldıktan sonra “X eksenine – basınç”, “Y eksenine – 60 saniyedeki hacimsel değişimler“ bir grafik üzerine işaretlenir.

Sondaj deliği açmak standart presiyometre deneyinin önemli bir parçasıdır ve ondan ayrı değerlendirilmeyecek kadar önemlidir. Eğer dikkatli ve gereği gibi yapılmazsa sonuçlar değişir; hatta kullanmak imkansız hale gelebilir. Bu olumsuz durumdan korunmak için aşağıdaki kurallara önemli ölçüde uyulmalı

• Deliğin boyutu (çapı) doğru olarak hesap edilmeli,eğer delik probun çapından çok büyük ise,testin teorik başlangıç noktası olan PoM değerine ulaşmak için gerekli Vo hacmi çok büyük olur,dolayısıyla limit basınç PL değerine ulaşılamaz. Limit basınç,zeminde açılmış olan silindirik boşluğun teorik olarak hacminin iki katına ulaştığı hacime 2(Vc+Vo)] karşılık gelen basınç değeri olarak ifade edilmektedir. Bunun anlamı PL’ ye ulaşmak için proba enjekte edilen su hacmi (Vl=Vc+2Vo)’ a eşit olmalıdır.(Şekil 3.1). Fakat bunu yerine getirmek iki nedenden dolayı güçtür:
• Kontrol ünitesinin su haznesi kapasitesi sınırlıdır.
• Probun patlama tehlikesi vardır.

Vo değeri genellikle 200 – 300 cm³ arasındadır.Probun başlangıç hacmi (Vc) 550 cm³ dür. Bu durumda ( Vc+2Vo ) değerinin değişim aralığı 950 – 1150 cm³ arasında olur. Halbuki birçok kontrol ünitesi sadece 750 ilâ 1000 cm³ su haznesine sahiptir. Örnegin GC probunun kontrol ünitesi içerisinde yer alan rezervuarın kapasitesi 900 cm³ ‘dür. Probun güvenli çalışma aralığı ve su haznesi kapasitesi göz önünde bulundurularak genel bir kural olarak 700 cm³ den daha fazla hava ile şişirilmektedir. Deney sırasında elde edilen hacimsel artış yukarıda belirtilenden daha az ise,limit basıncı (PL ) ekstrapole edilebilir.

Presiyometre Eğrisinden Limit Basıncın ( PL ) Ekstrapolasyon Metodu ile Tahmini

Bir eğriyi ektrapole etmek için en basit ve çok kullanılan yol Şekil 3.2’de p,v diyagramında çizildiği gibi eğriyi gözle uzatarak çizmektir. Bu çizim,eğri çizmede kullanılan pistole veya diğer tasarım araçları ile yapılmaktadır. Eğri mümkün olduğu kadar iyi bir şekilde PL’ye (Vc+2Vo) kadar uzatılır. Bu yöntemde çizim el ile yapıldığı için adına ‘manuel PL’ denir.

El ile yapılan ‘bilinene dayalı tahmin’ yöntemi subjektiftir. Daha objektif bir yöntem aşagıda anlatıldığı gibidir.

log-log metodu (JÉZÉQUEL et al.,1974): Çift logoritmik kağıt kullanılarak düşey eksene basınç değerlerini (P),yatay eksene kuyu hacmindeki artışın kuyunun başlangıç hacmine oranı [(V-Vo)/(Vc+Vo)]=1 değerine tekabül eden noktadan çıkılan dik ile kesişinceye kadar uzatılır. Elde olunan bu kesişim noktası teorik PL basıncını göstermektedir.Gösterilen örnekte bu kesişim 810 kPa’da oluyor.Manual metotda bu 800 kPa’dır.Her iki durumda da Vc=590 cm³ ve Vo=78 cm³ dür.

Volümetrenin sıfır okumasına tekabül eden ölçüm hücresi hacmi Vc,volumetre okumasına ilave edileceğinden bilinmesi gerekir.Diamond Core Drill Manufacturels Association (DCDMA) standartlarına dayanarak prob çaPLarı çizelge 1-1 de göstrerilmektedir. Buna göre Menard BX ve AX problarının ilk hacmi 535 cm³ dür.Bu deger basınç kalibrasyonu ve deneyler sırasında aynı olmalıdır.

1. BX probu yaygın olarak kullanılmaktadır;referans prob olarak bilinmektedir.
2. Ölçüm hücresinin uzunlugu (Lo) yaklaşık olarak probun aktif uzunluğunun (L) yarısı kadardır.
3. AX probunun ölçüm hücresi,BX probu ile aynı hacime sahiptir; AX probu daha uzundur.

Hesap Yöntemleri ve Değerlendirmeler

Deney kayıtlarının alınmasından sonra düzeltilmiş hacim ve basınç değerleri kullanılarak, XY koordinat sisteminde alt ve üst (çift eksen) X eksenine uygulanan basıncı ve basınç kalibrasyonu değerlerini, Y eksenine hacim değerlerini gösterecek şekilde basınç-deformasyon grafiği çizilir.

Çizilen grafikte deney eğrisinin döndüğü A noktasının diğer bir deyişle probun zemini tuttuğu ve lineer gidişin başladığı ilk noktanın apsisi,verilen basınç artışlarına karşılık probun zeminle temas ettiği basınç değeridir ki bu zeminin Po basıncına tekabül eder. Po noktasındaki hacim ise zemine giden su hacmi (Vo) ile merkez hücrenin başlangıç hacminin (Vc) toplamına eşittir. Bu noktadan itibaren zemin elastik bir malzeme gibi davranış gösterir ve eğri lineer bir artışla devam eder. Eğrinin bu lineer kısmı A ve B noktaları arası ‘’elastik safha’’ diye tanımlanır. Bu safhanın bitim noktasından sonra eğri (eğer zemin deformasyona müsait ise) yukarı doğru dönmeye başlar ve PL (limit basınç) olarak tanımlanan sınır basıncına asimtotik olur. Bu kısımdaki B ve C noktaları arası ‘’PLastik safha’’ olarak tanımlanır. PLastik safha bölümünde zeminde meydana gelen deformasyonlar kalıcıdır.

Deney grafiği çizimleri 60.saniyedeki okumada değerlerine göre yapılmaktadır. Ancak deney esnasında 30 – 60.saniyelerinde olmak üzere 2 adet okuma yapılmaktadır.Bunun nedeni eğer zemin akma özelliği gösterecek karakterde bir zemin ise 30. ve 60. saniyelerdeki okumalardaki hacim değişmeleri aynı grafikte gösterilerek ‘’akma eğrisi’’ elde etmemizi sağlar. Akma eğrisinin yukarıya doğru kırıldığı nokta akma basıncı (Pf) değerini verir,akma basıncı genellikle elastik safhanın en üst sınırına (B noktası) tekabül eder.

Limit Basınç (PL) Degerinin Bulunması

Limit basınç teorik olarak boşluğun ilksel hacminin iki katına yaklaştığı hacime (2Vo+Vc) karşılık gelen basınç değeri olarak veya daha açık bir ifadeyle presiyometre eğrisine çizilen asimtotun absisi diye tanımlanır. PL*= Pu – Po. Ancak daha yaygın olarak probun ΔV hacim artışının başlangıç hacmine eşit olduğu andaki basınç olarak kabul edilir.

Limit basınç silindirik bir boşluğun çeperindeki artan üniform basıncın etkisi altında kalan bir
zeminin yenilmesinin sınır durumuna karşılıktır.

Bu grafikte yanların kırılmasına yol açan basınca, limit basınç (sınır basınç), PL denilir.Ayrıca bazı bağlantılarla;yanal yönde, presiyometre-deformasyon modülü Ep,elde edilir. Ep zeminin cinsine göre bir katsayı ile bölünerek,düşey doğrultudaki deformasyon modülü elde edilir.

Hacim, Vf

Presiyometre eğrisi üzerindeki krip basınca ,Pf karşılık gelen hacimdir. Hesaplamalarda Pf , Vf noktası (elastik safhanın bitiş noktasının apsis ve ordinatı) grafik üzerinde belirginleşmemiş ise Em hesabı için son ölçüm noktası Pf , Vf olarak kabul edilebilir.

Net Limit Basınç , PL*

Presiyometre grafiği asimtotunun apsisi olan limit basınç (PL),kural olarak sondanın ΔV hacim artışının,başlangıç hacmine eşit olduğu andaki basınçtır.Bu basınç üzerinde gerekli düzeltmeler yapılarak net limit basınç değerleri hesaplanır.

Net limit basınç değeri aşağıdaki eşitlik ile verilmektedir.

PL*=PL – Po

Burada;

PL* : Net limit basınç (kPA)
PL : Uygulanan limit basınç (kPA)
Po : Deney seviyesindeki yatay içsel basınç (kPA)

Elastise Modülü, EM

Elastik bir otamda silindirik bir boşluğun radyal genişlemesi sırasında ΔP artması ile çapta meydana gelen Δr değişmesi ilkesinden hareketle MÉNARD elastisite modülü (Em) şu bağıntıdan hesaplanır.

EM= K* (ΔP / ΔV) EM= K* (Pf – Pi ) / (Vf – Vi) K=2,66* (V0 + (Vf + Vi)/2)

ΔP : Lineer kısmın başlangıç ve bitiş noktaları arasındaki basınç farkı
ΔV : Lineer kısmın başlangıç ve bitiş noktaları arasındaki hacim farkı
Pi : Lineer kısmın başlangıç noktasının ilk basınç okuması
Vi : Lineer kısmın başlangıç noktasının ilk hacim okuması
Pf : Lineer kısmın başlangıç noktasının son basınç okuması
Vf : Lineer kısmın başlangıç noktasının son basınç okuması
Vo : Elastik safhanın başlangıcındaki hacim

Pressiyometre deneylerine ait zemin parametrelerini içeren özet tablolar aşağıda sunulmuştur.

HESAPLAMALAR

Yapılan deney sonuçları form üzerinde presiyometre deney eğrisi EM,PL,PL* gösterilir. Daha sonra deney kuyusunda yapılan tüm deney sonuçları çizilen bir presiyometre kuyu logunda gösterilir.