Toprak İşleri / Prof. Dr. Güngör Evren - Yrd. Doç. Dr. Selim Dündar

ÖNSÖZ

İnşaat Mühendisliğinin her alanında Toprak İşleri çalışmaları ile karşılaşılabilir. Bazı alanlarda ise toprak işleri, işin süresi ve maliyeti bakımından birinci dereceden ağırlık kazanır. Bu anlamda en başta gelen örneklerden biri ulaştırma altyapısıdır. Bu nedenle bu kitap için, özellikle, kara ulaştırması (karayolu ve demiryolu) konuları seçilmiştir. Ulaştırma altyapısındaki toprak işleri çalışmaları çözümü güç teknik sorunlar ortaya çıkarmamakla birlikte, genellikle büyük hacimli ve yüksek maliyetlidirler. Bu nedenle, ekonomik değerlendirmelerin önem kazandığı göz önünde bulundurularak, "Toprak Kütlelerinin Dağıtımı" ve ekonomik değerlendirmeler konuları üzerinde durulmuştur.

Mekanik toprak işleri araçları son dönemlerde çok hızlı bir gelişme içindedir. Bu durum ülkemiz şantiyelerinde de izlenebilir. Bu kitapta başlıca araçların uygun çalışma alanları belirtilmiş ve verimlerinin hesabındaki yaklaşımlar açıklanmıştır. Dileğim kitabın inşaat mühendisliği öğretiminde ve uygulama alanında yararlı olmasıdır.

Kitap önce İTÜ ve sonra Birsen Yayınevi tarafından basılmıştır. Bu aşamada, Değerli Meslektaşım Yrd.Doç.Dr. Selim Dündar ile baskıya hazırladık ve gelecek baskıları da birlikte hazırlama kararı aldık. Katkıları için kendisine içten teşekkürlerimi sunarım.

İTÜ'de yıllarca bu konuda ders veren ve aramızdan ayrılmış bulunan Prof. Mehmet Bozkurt'un yararlandığım birikimleri için teşekkür ediyor, anısı önünde saygı ile eğiliyorum.

Kitapla ilgili görüş ve eleştirilerini bildirecek olanlara, şimdiden teşekkür ediyorum.

Feneryolu, Ekim 2016 Prof. Dr. Güngör Evren

İÇİNDEKİLER

TOPRAK İŞLERİ ÜZERİNE GENEL BİLGİLER 1

1. TANIMLAR 1

2. TOPRAK İŞLERİNİN AŞAMALARI 2

3. TOPRAK İŞLERİNDEKİ GÜÇLÜKLER, SORUNLAR VE ÇÖZÜMLERİ.. 2 4. 4. TOPRAK İŞLERİ ÇEŞİTLERİ 3

BÖLÜM I. ZEMİN TÜRLERİ VE ÖZELLİKLERİ 5

1. 1. GENEL 5

   2. TOPRAK İŞLERİNDE ZEMİN SINIFLARI 6

   3. ZEMİNLERİN GEOTEKNİK AÇISINDAN TANIMI VE DEĞERLENDİRİLMESİ 8

      1. Granülometri Bakımından Zeminler 9

      2. Zeminlerin Yapısı 9

         1. Zeminlerin Kayma Direnci 12

      3. Atterberg Limitleri 13

   4. ŞEV 13

      1. Şev Eğimi 14

   5. ZEMİNLERİN KABARMASI VE ÇÖKMESİ 17

      1. Dolgulara Verilecek Yükseklik ve Genişlik Fazlası 21

      2. Dolguların Sıkıştırılması ve Sıkışma Yüzdesi 24

   6. ZEMİN AĞIRLIKLARI 24

BÖLÜM II. KARA ULAŞTIRMASI ALTYAPISI: TANIMLAR VE BAZI İŞLEMLER 26

1. 1. GENEL 26

   2. KARA ULAŞTIRMASI YOLLARINA İLİŞKİN TANIMLAR 26

      1. Geçki 26

      2. Geçkinin Arazide Belirlenmesi İçin Kazık Çakma 27

      3. Boykesit 27

      4. Enkesit 29

      5. Kafa Hendeği ve Kavalye 31

      6. Geçit Yeri, Geçit Çizgisi ve Geçit Noktası 32

      7. Altyapı ve Üstyapı 34

      8. Sıfır Noktası, Sıfır Çizgisi, Sıfır Poligonu 34

      9. Enkesitlerin Belirlenmesi 36

      10. Şev Kazıklarının Çakılması 38

          1. Yarma Enkesitlerinde Şev Kazığı Bağıntısı 38

          2. Dolgu Enkesitlerinde Şev Kazığı Bağıntısı 40

          3. Yarma ve Dolgu Enkesitleri İçin Genelleştirilmiş Şev Kazığı Bağıntısı 41

          4. Arazide Şev Kazığının Çakılması 42

      11. Hesap Yöntemi ile Şev Kazığının Çakılması 43

BÖLÜM III. ENKESİT ALANLARININ BELİRLENMESİ 47

1. 1. ENKESİT ALANLARININ BELİRLENMESİ İÇİN İZLENEBİLECEK YOLLAR 47

   2. HESAPLAMA YOLU 47

      1. Cebrik Yöntem 48

      2. Cross Yöntemi 50

   3. GEOMETRİK YOL (GARCEAU YÖNTEMİ) 53

   4. PLANİMETRE İLE ÖLÇÜM 56

BÖLÜM IV. HACİM HESAPLARI 57

1. 1. ENKESİTLER DİYAGRAMI VE HACİM HESABINDA KARŞILAŞILAN DURUMLAR 57

   2. AYNI TÜRDEN İKİ TAM ENKESİTİN BİRBİRİNİ İZLEMESİ DURUMUNDA HACİM HESABI 58

   3. KARŞIT TÜRDEN İKİ TAM ENKESİTİN BİRBİRİNİ İZLEMESİ DURUMUNDA HACİM HESABI 60

   4. BİR TAM ENKESİTLE BİR KARIŞIK ENKESİTİN BİRBİRİNİ İZLEMESİ DURUMUNDA HACİM HESABI 62

   5. YARMA VE DOLGU KESİMLERİ AYNI YANDA İKİ KARIŞIK ENKESİTİN BİRBİRİNİ İZLEMESİ DURUMUNDA HACİM HESABI 64

   6. YARMA VE DOLGU KESİMLERİ KARŞIT YANDA İKİ KARIŞIK ENKESİTİN BİRBİRİNİ İZLEMESİ DURUMUNDA HACİM HESABI 66

   7. GEÇİT YERLERİNDEKİ HACİM HESABI 69

   8. HACİM HESABININ YAPILMASI İÇİN TABLO DÜZENLENMESİ 70

   9. BOYKESİTTEN YAKLAŞIK VE ÇABUK HACİM HESABI 71

BÖLÜM V. KÜTLELER DİYAGRAMI VE TOPRAK DAĞITIMI 75

1. 1. GENEL 75

   2. KÜTLELER DİYAGRAMI 78

      1. Kütleler Diyagramının Tanımlanması ve Çizimi 80

         1. Geçki Araştırması ve Toprak İşleri Hesaplarında Bilgisayarlardan Yararlanılması 84

   3. BOYUNA TAŞIMA, DEPO VE ÖDÜNÇ MALİYETLERİ 89

      1. Taşıma Maliyeti 90

      2. Kazı ve Taşıma Araçlarının Kullanılacakları Yerler ve Maliyetleri 93

      3. Depo ve Ödünç İşlemleri ve Maliyetleri 95

   4. TOPRAK DAĞITIMI KOŞULLARI 97

   5. TOPRAK KÜTLELERİNİN DAĞITIMI 99

      1. Yalnız Bir Tepeden (Ya Da Bir Vadiden) Oluşan Bir Kütleler Diyagramında Toprak Dağıtımı 100

      2. Birçok Tepe ve Vadiden Oluşan Bir Kütleler Diyagramında Toprak Dağıtımı 104

         1. Birçok Tepeden ve Vadiden Oluşan Bir Kütleler Diyagramında Girişim Olması Durumunda Toprak Dağıtımı 106

      3. Depo ve Ödünç Olanağı Bulunmaması Durumunda Toprak Dağıtımı

         ...................................................................................................................... 112

         1. Özel Durumlar 114

      4. Bruckner Yöntemiyle Toprak Dağıtımı 115

      5. İkinci Dereceden Dağıtım Çizgileri ve Toprak Dağıtımında Taşıma Maliyeti 118

BÖLÜM VI. KAZI YÖNTEMLERİ VE KAZI İŞİNİN GENEL DEĞERLENDİRİLMESİ 124

1. 1. GENEL 124

   2. KAZI ÇALIŞMALARI 124

   3. YARMALARIN KAZILMASI YÖNTEMLERİ 125

      1. Tabakalar Biçiminde Kazı 126

      2. Ortada Künet Açılarak Kazı 127

      3. Alt Galeri ile Huni Biçiminde Kazı 127

   4. EL ALETLERİYLE KAZI VE YÜKLEMEDE İŞÇİLİKLER 128

      1. El Aletleri 129

         1. Kazı ve Yükleme İşçilikleri 130

         2. (Kazı-Yükleme) İlişkisini Gözeten Değerlendirmeler 132

   5. EL ALETLERİ İLE KAZI VE YÜKLEME MALİYETİ 134

BÖLÜM VII. TOPRAK İŞLERİNDE KULLANILAN MEKANİK ARAÇLAR 136

1. 1. GENEL 136

   2. TRAKTÖRLER 138

      1. Paletli Traktörler 139

      2. Lastik Tekerlekli Traktörler 140

   3. EKSKAVATÖRLER 142

      1. Kaşıklı Ekskavatörler 143

      2. Kazmalı (Ters Kaşıklı) Ekskavatörler 145

      3. Düzleyici Ekskavatörler 146

      4. Draglin Kovalı Ekskavatörler 147

      5. Çeneli Ekskavatörler 147

      6. Çok Kepçeli (Godeli) Ekskavatörler 147

   4. EKSKAVATÖRLERİN VERİMLERİNİN (DEBİLERİNİN SAPTANMASI) 150

      1. Kaşıklı Ekskavatörlerin Verimleri 151

         1. Kazı Yörüngesi Uzunluğunun Etkisi ve En Uygun Kazı Yörüngesi Uzunluğu 153

         2. Dönme Açısının Etkisi 154

         3. Kazılacak Zemin Türünün Etkisi 155

         4. Aracın Yer Değiştirmesi Hesaba Katılmaksızın Verim ve Tablolar

            .................................................................................................................. 155 7.4.1.5. Aracın Yer Değiştirmesinin Etkisi .............................................. 158

            7.4.1.6. Tablolar Yöntemi ile Verimin Saptanması 159

      2. Öteki Ekskavatörlerin Verimleri 160

   5. TAŞIMA ARAÇLARI 160

      1. Taşıma Aracı Türleri 161

         1. Kamyonlar 161

         2. Damperler 162

         3. Römorklar 163

         4. Şantiye Demiryolu 164

      2. Taşıma Araçlarının Mekaniği ve Hareket Denklemi 165

         1. Güç ve Uygulanabilecek Çekim Kuvveti 166

         2. Harekete Karşı Koyan Direnim Kuvvetleri 169

         3. Hareket Denklemi 171

         4. İvmeli Hareket Evrelerindeki Eylemsizlik Direnimleri 172

      3. Taşıma Araçlarının Devir Süresi 173

      4. Taşıma Araçlarının Verimleri 176

      5. Gerekli Taşıma Aracı Sayısı 178

         1. Sabit Yörüngeli Taşıma 178

         2. Değişken Yörüngeli Taşıma 179

   6. YÜRÜYEREK ÇALIŞAN ARAÇLAR 181

      1. Dozerler 181

         1. Buldozerlerin ve Angldozerlerin Verimleri 183

      2. Skreyperler 185

         1. Skreyperlerin Verimleri 188

      3. Greyderler 191

   7. ÖTEKİ MEKANİK ARAÇLAR 193

BÖLÜM VIII. PATLAYICI MADDELERLE KAZI 197

1. 1. GENEL 197

   2. PATLAYICI MADDE TÜRLERİ 197

      1. Ani Patlayıcı Maddeler 198

      2. Barut 199

   3. LAĞIM DELİKLERİNİN AÇILMASI 199

   4. ATEŞLEME DÜZENİ 200

   5. PATLAYICI MADDELERİN LAĞIM DELİKLERİNE YERLEŞTİRİLMESİ 201

   6. GEREKLİ PATLAYICI MADDE MİKTARININ HESABI 202

   7. PATLAYICI MADDELERLE KAYA KAZILARI 206

BÖLÜM IX. DOLGULARIN OLUŞTURULMASI VE SIKIŞTIRILMASI 209