| Türkiye Mühendislik Haberleri, Yil
46/2001-6, Sayi 416, sayfa 33-35'te yayimlanan yazinin içerigi
DAR PABUÇLAR Türker Mirata* Çocuklugumda hemen tüm tatillerim amcamlarin köyünde geçerdi. Bu köyde, agustos ayi sonlarinda bir gün, keçiboynuzu toplama döneminin baslangici olarak duyurulur; herkes, ürününü bir baskasina kaptirmamak için, çoluk çocugunu da toplama isinde seferber ederdi. Sabahin 03.00’ünde uyandirilip aksamin 19.00’una dek, daglardan, ovalardan keçiboynuzu toplardik. Öyle ki, aksam yattigimizda, rahmetli büyük teyzemin firin isçisi damatlari için kullandigi, çok sevdigim deyimiyle, “basimiz yastiga bir karis kala” uyur; ertesi sabah, bir önceki günün yorgunlugunu üzerimizden atamadan uyandirilirdik. Göreli çetin kosullara alismis olmanin yararini, 34 yasimda kendimi 1.6 m x 1.5 m’lik bir deney çukurunda, 4 m derinlikte deney yapar bulunca anladim. Deneyin ilkesi çok basitti: O zamanlar, Sekil 1’deki uygulamadan
haberim yoktu, ama sonuçta yaptigimiz, kaya için zaten uygulanmakta
olan (Coates (1965)’ten aktaran: [1]) bir deneyi, zemin kamasinin dagilmasini
önlemek için 10 mm kalinliginda çelik bir kalip içerisine
alarak; statik yöntemlerle çözüme olanak verme amaciyla
da, krikonun tepesine tek bilyeli bir mesnet oturtarak, bu yöntemi
zeminlere uygulanir biçime sokmakti. Yöntemin göreli
kolayligi, tek bir kriko ile kesme düzlemine hem dikey gerilme, hem
de kesme gerilmesi uygulanmasinda, gerekli tepkinin de yine zeminden saglanmasinda
yatiyordu; böylece, yerinde yapilacak büyük boyutlu bir
kesme kutusu deneyinin tersine, dikey gerilme için tonlarca ölü
yük gereksinimi ortadan kalkiyordu; deneyi, degisik egimdeki düzlemlere
uygulamak son derece kolaylasiyordu. Ilke basitti de bunu kim uygulayacakti?
Sekil 1. Kayadaki bir galeri alninda yapilan
kama kesme deneyi [1]
Önceleri, küçük boyutlu kesme kutusu deneyleriyle; daha sonra, Ankara Kilinde, göçmüs üç sevde açiga çikmis zemin dayanimiyla karsilastirma amaciyla, bu deneyi degisik yerlerde ve derinliklerde, 48 kez uyguladik. Gün geldi, bana yardimci olacak teknisyenlere, son anda baska bir görev verildi; yandaki laboratuvardan yardimci almak zorunda kaldim. Araziye gittik ki adamcagiz, “Hocam, benim belim sakat,” dedi. Dört metrelik kuyuya iniyor, zemini kazip kovaya dolduruyor; sonra yukariya çikip iple disariya çekiyordum. Bir baska gün, zemin kamasini biçimlendirmekte kullandigimiz kasap biçagi, teknisyenin elinden kaçinca, gözümün 2 cm ötesinden geçip kuyu tabanina saplandi. Suya doymamis, kilcal çatlakli Ankara Kilinde, yerinde kama kesme deneyi (ykkd), göçmüs sevlerin 1,00 olmasi gereken güvenlik sayisini %10’dan daha az bir fazlalikla veriyordu [2]. Bunu izleyen yillarda 36 mm çapli örnekler üzerinde yapilan üç eksenli basinç deneylerinin, ayni sevlerin güvenlik sayilarini ortalama olarak %100’ün üstünde bir oranda (sevlerden biri için 102 mm çapli örnekler üzerinde yapilan deneyler ise %53 oraninda) daha yüksek gösterdigi düsünülürse (Sekil 2), ykkd’nin yararliligini anlamak daha kolay olur [3]. Deneyin ayrintilari, alaninda en saygin uluslararasi dergilerden birinde yayimlandiktan [4] kisa bir süre sonra, Italya’da Prof. Cascini, bundan yararlanmayi bilen ilk yurtdisi arastirmaci oldu. 1980 - 1986 yillarinda, du deneyi kendi ülkesinde, en az 64 kez uyguladi; kendi geoteknik dergilerinde bir tanitici yazi ve dört makale yayimladi [5]. Bu yazilarda Cascini, deneyin “son derece basit” oldugunu vurguluyor; ince taneli zeminlerde küçük kesme kutusuyla, çakilli zeminlerde, mevcut sevlerin davranisiyla uyumlu sonuçlar verdigini belirtiyordu. Mayis 1979 dolaylarinda, iki meslektasla birlikte, Konya yolu baslangicinda olusan bir sev kaymasini incelememiz, dengeleme önerileri sunmamiz istendi [6]. Her an devinime geçebilecek durumdaki bir heyelanda çukur açip yerinde deney yapmak olmazdi. Peki ykkd’nin ilkesi kullanilarak, sondaj kuyularindan alinan örnekler üzerinde deney yapilamaz miydi? Bu soruyu yanitlamak, izleyen aylar ve yillardaki baslica arastirma konumu olusturdu; sonuçta, önceleri ‘laboratuvar kama kesme deneyi’, daha sonra ‘silindirsel kama kesme deneyi’ (skkd) olarak adlandirilan yeni deney biçimi dogdu. Böylece, silindirsel, örselenmemis örnekler, eksenine 30o ya da 45o egimde kesilmis çelik bir tüp içerisine alinip, kalibin üst yarisi ya mevcut bir basinç aygitinin üst kirisine, ya da tasinabilir basit bir çerçeveye kenetlenerek, ayni yükleme dizgesiyle kesilebiliyordu. Benzeri, çift kesikli bir kalip, sikistirilmis zeminlerin, sikistirildiklari kaliptan çikarilmadan denenmelerini sagliyordu.
Sekil 2. Kilcal çatlakli Ankara Kilindeki üç sev kaymasinin degisik yöntemlerle bulunan güvenlik sayilari Bundan sonraki son gelisme; skkd’nin ilkesini, daha büyük, prizmatik bir kaliba uygulayarak, 40 mm’ye dek taneler içeren çakil, kirmatas ya da tasli kilin dayanimini, toplam 250 kg dolayinda, tasinabilir bir çerçeve ve basit aygitlar yardimiyla laboratuvarda ya da arazide, 300mm x 300mm’lik bir alan boyunca ölçme olanagi saglayan prizmatik kama kesme deneyi (pkkd) olmustur. Böylece, ayni boyutlardaki kesme düzlemi için, yaklasik alti kat daha pahali ve dört kat daha agir olan kesme kutusu aygiti yerine, ayni isi görecek çok daha ucuz, basit ve tasinabilir bir düzenek dogmustu. Üstelik, ayni düzenek, tasli killerin statik yöntemle deney kalibina sikistirilmasina da olanak veriyordu (örnegin, [7]). Anilan gelismelerin ayni dergide yayimlanmasindan [8] sonra, bu deneylerden ülkemizde de yararlanilmasi asamasinin geldigini düsünerek bunlari, bilinen yöntemlerle karsilastirma ve bunlardan en çok yarar saglama olanagi bulunan bir devlet kurulusumuza (burada, kisaca ‘BDK’ olarak anilacaktir) tanitma amaciyla TÜBITAK’tan destek sagladik. Kimi teknisyenlerimiz, çizimlerden çok, benzerini karsisinda gördügü zaman daha verimli ürettiginden, ODTÜ Zemin Mekanigi Laboratuvarindaki bu aygitlar tek tek BDK atölyelerine tasindi; orada benzerleri yapildi. Gerekli diger aygitlar piyasadan saglandi. BDK’de ilk pkkd, 9 Ekim 1992 tarihinde yapildi. Ancak kirmatas ve çakil üzerinde yapilan bu deneyler, sürekli olarak, 20 cm çapli örnekler üzerinde yapilan üç eksenli basinç deneylerinden 5 - 6 derece daha düsük içsel sürtünme açilari veriyordu. Gerçi pkkd, daha çok düzlemsel bozunum kosullarina yakin bir deneydi, ama bu olsa olsa, sonuçlarin üç eksenli basinç deneyinde ölçülen dayanimdan bir miktar daha yüksek olmasina yol açabilirdi; oysa sonuçlar bu beklentinin tam tersi yönünde idi. Tüm kalibrasyonlari denetledik; olasi hata kaynaklarini arastirdik; elle tutulur bir açiklama bulamadik. 1993 yilinin ilk saatlerinde, kafamda çakan bir simsekle uyandim: Bugün bile hâlâ kips/sq.ft. birimleriyle makale yazilan ABD’de, ne zamandan beri metrik sisteme geçilmisti? Bu üç eksenli aygit, en az 28 yildir BDK’de idi ve örneklerin boyutu da olsa olsa 7,5 inç olurdu ki bu da 20 cm’ye degil, 191 mm’ye esdegerdi. Peki siz, ayni yogunlugu tutturacagim diye, belirli bir hacim için hesapladiginiz zemin miktarini, aslinda daha dar olan bir hacme sikistirinca ne olurdu? Tipki ayaginiza dar gelen bir pabucu giymeye çabalarkenki gibi, zemin gereginden fazla sikisir; yogunluk hesapladiginizdan daha yüksek, bosluk orani daha düsük olurdu. Peki, bosluk oraninda 0,1’lik bir azalmanin, bu tür zeminin içsel sürtünme açisinda 3 -5 derecelik artis yarattigi baska arastirmacilarca (Marachi (1969)’dan aktaran: [9]) gösterilmemis miydi? Tatil günlerinde kisileri, isle ilgili bir konuda rahatsiz etmek istemem, ama dayanamadim; BDK’de bu çalismayi yürüten meslektasi aradim. Yilbasi sabahinin mahmurluguyla, biraz da kuskuyla beni dinledi; tesekkür etti. 15 - 26 Ocak 1993 tarihleri arasindaki 12 gün içerisinde, tüm üç eksenli deneyler, zemin örneginin gerçek boyutlarina göre yinelenmisti. Sonuçlar, pkkd’ninkilerle sasirtici bir uyum gösteriyordu. Aradaki ufak fark da, az önce degindigim yükleme kosullari farkliligindan beklenen yönde idi. Simdi siz bekliyorsunuz ki bu deney bugün, BDK’de de, bu tür ölçümlere gereksinme duyulan baska kuruluslarda da, baska üniversitelerde de kullaniliyor olsun, degil mi? Üzgünüm; degindigim TÜBITAK projesinin, degindigim asamasinda çalismalar, gizemli bir biçimde sonlandirildi. Tüm gerekli aygitlar yapilmis olmasina karsin, deneyin diger iki biçimini hiç uygulayamamistik BDK’de. Ancak, bu deneye gönülden inanmis anilan meslektas, TÜBITAK projesinden sonra da BDK’deki çalismalarini bir süre sürdürdü. Bulunan sonuçlar, ayni derecede yüreklendirici idi [10]. Bildigim kadariyla, bu deneyleri BDK’de uygulayabilecek elemanlarin tümü simdi baska görevlerde; öte yandan, ülkemizde hâlâ daha, 6 cm x 6 cm’lik örnekler üzerinde kesme kutusu deneyleri yapilip yol dolgulari insa ediliyor. Bunun ülkeye bedelinin ne olabilecegi, Sekil 3’teki örnekten görülebilir [11]: Burada, plastik bir kille yapilan 20 m yüksekligindeki bir yol dolgusunun, hiç iri çakil içermedigi varsayimiyla küçük laboratuvar örneklerine dayandirilarak boyutlandirilmasi durumunda, zeminin aslinda içerdigi degisik iri çakil oranlari için, yolun her bir metresinde fazladan kaç metreküp dolgu kullanilmasi gerektigi gösterilmistir. Buna göre, örnegin, aslinda % 20 oraninda iri çakil içeren gereçle yapilan bir dolguyu, belirli bir güvenlik sayisi tutturarak, ancak zeminin hiç iri çakil içermedigi varsayimiyla yapmak için yolun her bir metresinde fazladan 160 m3 dolgu kullanilmasi gerekir. Siz bunu bir de kilometrelerce uzunlugundaki dolgulara uygulayin! Bu maliyet artisi, vatandasin ödedigi vergilerle karsilaniyor.
Sekil 3. Iri çakil içermedigi varsayimiyla yapilan boyutlandirma sonucunda, fazladan kullanilmasi gereken dolgu mitkarinin kilin gerçekte içerdigi iri çakil oraniyla degisimi [11] Bu deneylerde yapilan, oldukça büyük bir alan boyunca, alisilagelmis yöntemlerden daha basit bir yolla, çabuk bir kesme deneyi uygulamak. Bunun disinda, bilinen zemin mekanigi kurallari geçerlidir. Deney sirasinda geçerli bosluk suyu basinçlarinin çözülmeye çalisilan zemin sorunundakiler düzeyinde olmasi gerekir. Bu kosulun, suya doymamis, sert killerde büyük oranda saglandigi gösterilmistir [3]; kalan belirsizlik, zemindeki kilcal çatlaklarin ya da taslarin dayanima etkisi daha gerçekçi bir biçimde yansitilarak büyük oranda giderilmektedir. Bosluk suyu basinçlarinin aninda sönebildigi varsayilan çakil, kirmatas gibi gereçte ise, deney sonuçlarinin yorumlanmasinda hiçbir belirsizlik yoktur. Bu deneylerin engellenmesindeki giz çözülebilirse, ne olur? Yurt ekonomisi yarar görür; 40 mm’ye dek taneler içeren kaya dolgu gereci için, gerekli boyuttaki bir üç eksenli basinç deneyi en az bir isgünü sürerken (örnegin, [12]), ayni gereç pkkd’de 2 saatte, gerekirse tasinabilir aygitlarla arazide denenebilir; küçük örnekler üzerinde yapilan deneylere dayanarak, “Güvenlik sayisi 2; kesinlikle yikilmaz,” diyerek içerisine adam soktugunuz kilcal çatlakli kildeki bir hendegin kenarlari, vatandasin üzerine çökmez. Deneyin her üç biçimini [13], kullanim alanlarindan, özel aygitlarin ayrintilarina; deney yönergelerinden, bunlarin dilenen ayrintida nasil degerlendirilebilecegine dek anlatan bir elkitabi [14], uygulamada yeterli olan basit yolla degerlendirme için gerekli hesap makinesi programi örnekleri, ayrintili degerlendime için gerekli bilgisayar programlari ve veri dosyasi örnekleri içeren bir disketle birlikte edinilebilir; yazarina soru sorulmadan, bu deneyler uygulanabilir. Yardim gerekirse, bu alanda deneyim kazanmis geçmis yüksek lisans ögrencilerimin çalismalarina bu elkitabinda deginilmistir (bunlar, en sonuncusu ile birlikte, su adresten de görülebilir: http://www.ce.metu.edu.tr/~mirata/thesessp.html); onlara danisilabilir. Kisacasi, bu deneyler bensiz de uygulanabilir ve uygulanmalarindan herhangi bir çikarim söz konusu degildir. Ancak sorun, kisisel olmanin ötesine geçmistir. Söyle ki, degisik yayinlarda kendilerine tesekkür sunulan çok sayida ODTÜ çalisaninin alin teri bir yana; bu deneylerin gelistirilmesine, uygulanmasina, en ince ayrintiya dek degerlendirilme yöntemlerinin gelistirilmesine, bilgisayar programlarinin yazilmasina, tüm bunlarin belgelenmesine, bugüne dek sadece benim verdigim emek 21 000 saati asmistir. Bu, iyimser bir kestirimle, günde 8 saat verimli çalisma, yilda 226 isgünü hesabiyla, yaklasik 11,5 yil süreyle sirf bu amaçla devletten maas almaya denktir. Bu deneylerin uygulanmasinda ne gibi sakincalar oldugu, yayimlandigi dergilerde anlatilabilirse, kamu kaynaklarini kötüye kullanmis olmaktan basim derde girebilir. Bu yapilamadigi takdirde, birtakim kisiler, bu deneyleri engellemekle kamuyu zarara soktuklarindan, suç isliyorlar demektir. Deginilen kaynaklar
|
