İçsel Sürtünme Açısı Nedir?

Mohr–Coulomb ifadesinde (τ = c + σ′·tan φ) içsel sürtünme açısı, kayma dayanımı ile normal gerilme arasındaki doğrunun eğimini belirler. Zemin ne kadar sıkı, daneleri ne kadar köşeli ve iyi derecelenmişse φ o kadar yüksek olur.

Bu parametre, zeminin kendi ağırlığını ve üzerine gelen yükü ne ölçüde taşıyabildiğini anlatır. Kum ve çakılda dayanımın tamamına yakını φ'den gelir; bu nedenle temelin genişliği, bodrum kazısında perdeye gelen toprak itkisi ve şevin ne kadar dik açılabileceği doğrudan bu açıya bağlıdır. Kohezyon ile birlikte hemen her geoteknik hesabın çıkış noktasıdır.

Nasıl ölçülür?

• Laboratuvarda: Kesme kutusu deneyinde numune sabit normal gerilme altında yatay bir düzlemde kesilir; üç eksenli deneyde hücre basıncı altındaki silindirik numune eksenel yükle kırılır. Her iki deneyde de en az üç farklı gerilme seviyesinde kırılma noktaları elde edilir, kırılma zarfı çizilir ve zarfın eğiminden φ okunur. Drenaja izin verilir veya boşluk suyu basıncı ölçülürse sonuç efektif açıdır (φ′).
• Arazide: Temiz kumlardan örselenmemiş numune almak pratikte mümkün olmadığından φ; SPT N değeri, CPT uç direnci veya presiyometre verisinden, örtü yükü düzeltmesi yapılarak ampirik bağıntılarla tahmin edilir.

Tipik değerler

Genel kabul olarak temiz kumlarda φ, gevşekten sıkıya doğru yaklaşık 28°–40° aralığındadır; köşeli ve iyi derecelenmiş çakıllarda üst sınıra yaklaşır. Killerde efektif içsel sürtünme açısı genellikle daha düşüktür ve plastisite arttıkça azalma eğilimi gösterir. Bu aralıklar yalnızca sonuçların makullüğünü kontrol etmek içindir; tasarım değeri sahaya ait deney sonuçlarından seçilir.

Rapora ve tasarıma etkisi

φ değeri; taşıma gücü faktörlerini, istinat duvarı ve iksa sistemlerine etkiyen aktif–pasif toprak basıncını, şev stabilitesi güvenlik sayısını ve kazıkların çevre sürtünmesini belirler. Taşıma gücü faktörleri φ ile üstel biçimde arttığından birkaç derecelik fark, zemin emniyet gerilmesini ve dolayısıyla temel boyutlarını belirgin ölçüde değiştirir. Raporda tabaka bazında c–φ takımı; hangi deneyden geldiği, kaç numuneye dayandığı ve drenajlı mı drenajsız mı olduğu belirtilerek verilmelidir.

Pratikte

Tasarım değeri seçilirken deney sayısı, tabakanın homojenliği ve yükleme hızı dikkate alınır; tek bir yüksek sonuca dayanılmaz. Deney yaptırmadan, yalnızca "kum" tanımına bakarak katalog değeri kullanmak sık görülen bir hatadır ve güvenli tarafta kalmaz. Seçimin gerekçesi geoteknik raporda açıkça yazılmalı, veri yetersizse temel sondajı ve numune programı genişletilmelidir.