Çalışmaların Başarıya Etkisi Yıl İçi Çalışma % 60 Yıl Sonu Sınavı % 40. Yıl İçi Çalışm a

Transkript

1 T.C. SAKARYA ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ ÖĞRETİM YILI BAHAR YARIYILI SAHA İNCELEMESİ ve GEOTEKNİK DEĞERLENDİRME ( ) Yrd.Doç.Dr. Ertan BOL SAÜ İnşaat Müh., Geoteknik ABD Ders Değerlendirme Çalışmaların Başarıya Etkisi Yıl İçi Çalışma % 60 Yıl Sonu Sınavı % 40 Yıl İçi Çalışm a Yıl İçi Çalışmanın Başarıya Etkisi Ara Sınav Kısa Sınav 2x15 18 Ödev Toplam NOTLAR: 1. Geçme Notu: Ders Pazartesi günleri I. Öğretim: 10:00-12:00 ve II. Öğretim: 17:00-19:00 arasında Laboratuvar sınıfında yapılacaktır. 1

2 Geçme notu: Başarı alt sınırı 50 dir Ders notları dijital ortamda verilecektir, Ödevler belirlenen gün ve saatte teslim edilecektir, gecikmiş ödev alınmayacaktır, Kısa sınavlar 14 hafta içinde herhangi bir günde yapılacaktır DUYURULAR İnş. Müh. İlan Panosu, İnş. Müh. Laboratuvarı İlan Panosu, webobis 2

3 SAHA İNCELEMESİ ve GEOTEKNİK DEĞERLENDİRME SAHA İNCELEMESİ ve GEOTEKNİK DEĞERLENDİRME 1 Saha İncelemesi ve Geoteknik Değerlendirmenin Önemi 2 Saha İncelemesinin Planlanması 3 Zemin ve Kayaların Sınıflandırılması ve Tanımlanması 4 Büro ve Gözlemsel Saha Çalışması 5 Saha İncelemesi için Gerekli olan Aletler 6 Yeraltı İncelemesi için Sondaj Kuyularının Açımı 7 Örselenmiş ve/veya Örselenmemiş Numune Alımı 8 Arazi ve Laboratuar Çalışmaları 9 İlgili Standartlar ve Genelgeler 10 Mevcut Veriler ile Geoteknik Değerlendirme 11 Geoteknik Rapor Hazırlanması 12 Yazılmış Geoteknik Raporlarının Değerlendirilmesi KİTAPLAR Önalp, A., Sert, S., (2006), Geoteknik Bilgisi III, Bina Temelleri, Birsen YE. T.Lunne, P.K.Robertson, J.J.M.Powell, (1997), Cone Penetration Testing in Geotechnical Practice. Clarke, B.G., (1995), Pressuremeters in geotechnical design, Spon Press (UK) Acker, W.L., (1974), Basic Procedures for Soil Sampling and Core Drilling,Acker Dril Co. Inc., Scranton, USA. 3

4 ZEMİN MEKANİĞİ İLE İLGİLİ - BAZI STANDARTLAR *. TS 1500/2000, İnşaat Mühendisliğinde Zeminlerin Sınıflandırılması *. TS 1900/2006, İnşaat Mühendisliğinde Zemin Laboratuvar Deneyleri *. TS 1901/1975, İnşaat Mühendisliğinde Sondaj Yolları ile Örselenmiş ve Örselenmemiş Numune Alma Yöntemleri *. TS 5744/1988, İnşaat Mühendisliğinde Temel Zemini Özelliklerinin Yerinde Ölçümü *. TS 7994/1990, Zemin Dayanma Yapıları; Sınıflandırma, Özellikleri ve Projelendirme Esasları *. TS 8853/1991, Yamaç ve Şevlerin Dengesi ve Hesap Metotları Zeminde AASHTO ASTM AASHTO ASTM M 146 C 294 Descriptive Nomenclature for Constituents of Natural Mineral Aggregates T 86 D 420 Guide for Investigating and Sampling Soil and Rock - D 1194 Test Method for Bearing Capacity of Soil for Static Load on SpreadFootings - D 1195 Test Method for Repetitive Static Plate Load Tests of Soils and Flexible Pavement Components, for Airport and Highway Pavements - D 1196 Test Method for Nonrepetitive Static Plate Load Tests of Soils and Flexible Pavement Components, for Use in Evaluation and Design of Airport and Highway Pavements T 203 D 1452 Practice for Soil Investigation and Sampling by Auger Borings T 206 D 1586 Standard Penetration Test and Split-Barrel Sampling of Soils T 207 D 1587 Practice for Thin-Walled Tube Sampling of Soils T 225 D 2113 Practice for Diamond Core Drilling for Site Investigation M 145 D 2487 Test Method for Classification of Soils for Engineering Purposes - D 2488 Practice for Description and Identification of Soils (Visual-Manual Procedure) T 223 D 2573 Test Method for Field Vane Shear Test in Cohesive Soil - D 3550 Practice for Ring-Lined Barrel Sampling of Soils - D 4220 Practice for Preserving and Transporting Soil Samples - D 4428 Test Method for Crosshole Seismic Test - D 4544 Practice for Estimating Peat Deposit Thickness - D 4700 General Methods of Augering, Drilling, & Site Investigation - D 4719 Test Method for Pressuremeter Testing in Soils - D 4750 Test Method for Determining Subsurface Liquid Levels in a Borehole or Monitoring Well (Observation Well) - D 5079 Practices for Preserving and Transporting Rock Core Samples - D 5092 Design and Installation of Ground Water Monitoring Wells in Aquifers - D 5777 Guide for Seismic Refraction Method for Subsurface Investigation - D 5778 Test Method for Electronic Cone Penetration Testing of Soils - D 6635 Procedures for Flat Plate Dilatometer Testing in Soils - G 57 Field Measurement of Soil Resistivity (Wenner Array) 4

5 Görünürde iyi olan zeminin bir yük atında sıkışabilecek kil, kumlu zemin veya diğer çeşit zemini üzerlemediğinden emin olmak amacıyla değişik katmanları bulmak için çok sayıda deneme kuyusu aç. Deneme kuyularının açılmadığı durumlarda altı veya sekiz ft ( m) uzunluğundaki kereste doğraması ile toprağa vur; eğer ses kuru hafif ve zemin direnç gösteriyorsa toprak sağlamdır fakat, ağır ses ve zayıf direnç ise işe yaramaz temeli ifade eder. Bir Fransız mühendisi olan Bullet in 1691 yılında yazdığı pratik tasarım ve inşaat rehberi anlamına gelen L Architecture Pratique den alınmıştır (Heyman, 1972 den) Geoteknik hesaplamalar için aşağıda verilen birimler tavsiye edilmiştir (TS ENV /Nisan 1/Nisan 2000) Kuvvetler kn, MN Momentler kn m Kütle Yoğunluğu kg/m 3, Mg/m 3, (t/m 3 ) Birim Ağırlık kn/m 3 Gerilme, Basınç ve Dayanımlar kn/m 2 (kpa) Rijitlik MN/m 2 (MPa) Geçirgenlik katsayısı m/s, (m/yıl) Konsolidasyon Katsayısı m 2 /s (m 2 /yıl) 5

6 Birim Dönüştürme Faktörleri Kuvvet 1 ton = 9.81 kn 1 kg = 9.81 N Gerilme 1kg/cm 2 = 100 kpa = 100 kn/m = 1 bar 1 tsf = 96 kpa (~100 kpa = 0.1 MPa) 1 t/m 2 ~ 10 kpa 14.5 psi = 100 kpa Birim Dönüştürme Faktörleri Kuvvet - Yük Sembol N kn kg MN Bilinen Çarpılacak Bunu Bulmak için Sembol newtons poundforce kilonewtons 225 poundforce kilogram (force) poundforce meganewtons tons (force) lbf lbf lbf t Sembol kpa* kpa MPa kg/cm 2 Bilinen Basınç - Gerilme Çarpılacak Bunu Bulmak için kilopascals poundforce /square inch kilopascals 20.9 poundforce /square foot megapascal tons per square foot kilograms per square cm tons per square foot Sembol psi psf tsf tsf 6

7 EUROCODE 7.DE KULLANILAN SEMBOLLER Lâtince Büyük Harfler B Genişlik D Çap F Kazıklarda eksenel veya yanal yük H Yatay etki veya kuvvet K Zemin basıncı katsayısı N Taşıma gücü katsayısı V Düşey etki veya kuvvet EUROCODE 7.DE KULLANILAN SEMBOLLER Lâtince Küçük Harfler a Adezyon c Efektif kohezyon gerilmesi c u Drenajsız kayma (makaslama) dayanımı i Hidrolik eğim k Geçirgenlik q İlave yük veya aşırı yüklenme basıncı s Oturma u Boşluk suyu basıncı 7

8 EUROCODE 7.DE KULLANILAN SEMBOLLER Yunanca Küçük Harfler γbirim Ağırlık ρ δzemin ve yapı arasındaki kayma direnci açısı σ Toplam normal gerilme σ Efektif normal gerilme τ Kayma gerilmesi φiçsel sürtünme açısı φ Efektif içsel sürtünme açısı Zemin İncelemesi Niçin? Doğal yamaç ve yarmada duraylılığın kontrolu Barajlarda duraylılık ve baraj temelinin kontrolü, sızdırmazlık Yapıdan gelen yüklerin üzerine oturduğu zemin tarafından karşılanıp karşılanamayacağı Açık veya kapalı olarak yapılan kazılarda duraylılık ve gerilme problemlerinin önceden tahmini Ulaşım veya bir yapının temelini oluşturan dolgunun özellikleri Denizde oluşturulacak petrol kulesinin oturacağı deniz tabanının özellikleri Yanal yüke maruz dayanma duvarı ve palplanşlarda duraylılık ve deformasyon 8

9 ZEMİN İNCELEMESİ HER YERDE Yetersiz Zemin İncelemesi Sonucu Ortaya Çıkabilecek Kayıplar A Olası göçme durumunda doğacak kayıplar B Oluşacak farklı oturmaları gidermek için gerekli harcamalar Araştırma ve Deney İçin Optimum Düzey C Projenin Toplam Maliyeti Artan Maliyet minimum yapı maliyeti zemin incelemesi optimum maliyeti Gereksiz imalattan doğan ek maliyet İnşaat Maliyeti Araştırma ve deney programının maliyeti Temel Zemini Araştırma Maliyeti Bina türü ne olursa olsun inşaata zemin incelemeleri gerçekleştirilmeden başlanmaz. Zemin etüdü için hiç harcama yapılmaz ise deprem, aşırı oturma veya taşıma gücünün aşılması gibi bir olay sonucu bina yıkıldığında kayıp en yüksek düzeyde olacaktır (A). Bina göçmese dahi yetersiz zemin incelemesi yüzünden aşırı farklı oturmalar yine yüksek maliyetler getirmektedir (B). Oysa gereğince yapılmış temel araştırmaları (C) sonuçta bina maliyetini en uygun düzeye indirecektir. 9

10 Ne Yapacağız? Zemin incelemelerine ilk olarak araştırmanın hangi amaca yönelik olduğunun belirlenmesi ile başlanır. Yani doğal yamaçta veya yarmada bir heyelan olasılığını mı inceliyoruz? Bir yol yarmasını istinat duvarı ile destekleyecek miyiz? Yoksa bir yapı temeli için mi araştırma yapıyoruz? Ne Yapacağız? Yapı Temelleri Başarılı temel boyutlandırma veya analizi tüm diğer geoteknik problemlerinde olduğu gibi temel zemini özelliklerinin doğru, daha da önemlisi amaca yönelik olarak ölçümü ile gerçekleşebilir. 1) İzin verilebilecek taban basıncının belirlenmesi, 2) Zamanla oluşabilecek oturmaların saptanması, 3) Zeminlerin dinamik yükler altında davranışı (Sıvılaşma) 4) Yeraltı suyunun durumuna göre izolasyon yapılması gereken kesimlerin belirlenmesi, 5) Zemin ve yeraltı suyunun kimyasal yapısının, temel malzemesine zarar verip vermeyeceğinin tespiti 10

11 Nasıl Başlayacağız Planlama: Zemin şartlarına ve işin büyüklüğüne göre araştırma programının belirlenmesi. Yapı ve temellerle ilgili özellikler göz önünde bulundurularak 1) Yer altı zemin koşullarının tanımlanması, 2) Tasarım parametrelerinin belirlenmesine yönelik bir planlama yapılmalı RİSK KATEGORİLERİ ZEMİN İNCELEMELERİNE BAŞLAMADAN ÖNCE HANGİ RİSK KATEGORİSİNDE ÇALIŞTIĞIMIZI BELİRLEMEMİZ GEREKİR Zemin ve temel etütlerinin kapsam ve içeriğini belirleyen incelemeler, irdelemeler, hesaplar ve denetim yöntemleri yapı ve zemin koşullarının (1) düşük riskli, (2) orta riskli, (3) yüksek riskli olmasına göre 3 kategoride toplanır. Kategorilendirme sırasında bina türü yönünden, zemin koşulları, civar yapıları, yer altı suyu durumu, depremsellik ve çevre (heyelan, bitki örtüsü, hidroloji) yönünden incelenerek yapılır. Kategori seçildikten sonra Gözlemsel Zemin etüdü mü yoksa sondaja dayalı daha detaylı bir zemin etüdü mü yapılacak buna karar verilir. 11

12 PROJE ÖNCEKİ ARAŞTIRMALAR Jeolojik Model, Risk Belirleme SİTE TANIMLAMADA RİSK BAZLI AKIŞ DİYAGRAMI Düşük Risk Orta Risk Yüksek Risk Zemin İncelemesi Arazi Deneyleri & Örselenmiş numune Zemin İncelemesi Düşük Risk adımları + aşağıdaki adımlar Zemin İncelemesi Düşük Risk adımları + aşağıdaki adımlar Detaylı Zemin İncelemeleri Arazi Deneyleri SPT, CPT (SCPTU), DMT muhtemel özel Deneyler PMT, FVT İlave Özel Yerinde Deneyler Arazi Deneyleri Kritik Zonları Tanımla İlave Özel Yerinde Deneyler Yüksek Kalitede Örselenmemiş Numuneler Tanımlama Deneyleri Atterberg, Limitleri Dane Dağılımı G s, e max, e min, Ampirik korelasyonlar uygula Araziye Özel Korelasyonlar Seçilmiş Numunelerde Temel Laboratuvar Deneyleri Araziye Özel Korelasyonlar Yüksek Kalitede Lab. Den. Örselenmemiş Numuneler Yerinde Gerilmeler En Uygun Gerilme İzi Dikkatli Ölçümler ETÜD KATEGORİLERİ Zemin incelemelerinde mevcut yada planlanan yapı / yapıların önem ve niteliği göz önünde bulundurularak tanımlanan üç tür yapı durumu için üç ayrı kategori düşünülmelidir (TS ENV ) Kulübeler Kategori 1 Kategori 2 Kategori katlı basit geçici yapılar Max 2 metre istinad yapıları Anormal risk taşımayan, alışılmamış unsurlar içermeyen yapılar Boru döşeme kazıları Bina önem katsayısı 1.2 Drenaj Çalışmaları den küçük olan yapılar Deprem riski yüksek olan yapılar Büyük-alışılmamış yapılar Bina önem katsayısı 1.2 den büyük olan yapılar Zirai yapılar Anormal yük taşıyan yapıar ZEMİN ETÜDÜ TÜRÜ** A) Gözlemsel Zemin Etüdü Kategori-1 giren yapılar B) Sondaja Dayalı Zemin ve Temel Etüdü Kategori 2 ve 3 e giren yapılar *Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik, 1998 **Bina Ve Bina Türü Yapılar İçin Zemin ve Temel Etüdü Raporları Genel Format Bay. Ve İskan Bak., 2005/33 ***Zemin ve Temel Etüdü Raporunun Hazırlanmasına İlişkin Esaslar, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Belge No: 93/94 12

13 GEOTEKNİK SINIFLAR TS ENV /Nisan 1/Nisan 2000 Geoteknik tasarım gereklerini belirlemede, TS ENV /Nisan 2000 e göre 1, 2 ve 3 olmak üzere üç adet geoteknik sınıf kullanılır. Geoteknik araştırma öncesi, geoteknik sınıflandırmaya göre yapının bir ön sınıflandırmaya tabi tutulması uygundur. Bu sınıflandırma daha sonra değiştirilebilir. Geoteknik Sınıf 1: Bu sınıf sadece küçük ve nispeten basit yapıları kapsar: Bu yapılarda can ve mal riski ihmal edilebilir mertebededir. Geoteknik sınıf 1 işlemleri sadece, yeraltı su seviyesi altında kazı yapılmaması veya yöresel tecrübelerin su seviyesi altında yapılacak kazının problemli olmayacağını göstermesi halinde yeterli olur. Aşağıda verilen yapı veya yapı kısımları geoteknik sınıf 1.e ait örneklerdir: Kolonlara 250 kn ve duvarlara 100 kn/m maksimum tasarım yükünün intikal ettiği, geleneksel yüzey ve kazık tip temellerin kullanıldığı 1 ve 2 katlı basit evler ve ziraî yapılar. Yükseklik farkının 2 m yi geçmediği istinat duvarları ve kazı iksaları, Drenaj çalışmaları, boru hatları ve benzerleri için küçük çaplı kazılar. 13

14 Geoteknik Sınıf 2: Bu sınıf, normal tehlike, alışılmış veya sıkça rastlanır zemin şartları veya yükleme şartları taşıyan geleneksel yapı ve temelleri kapsar. Aşağıda verilen yapı veya yapı kısımları geoteknik sınıf 2.ye ait örneklerdir: Yüzeysel temeller, Radye temeller, Kazık temeller, Toprak veya su basıncına maruz duvarlar ve diğer yapılar, Kazıklar, Köprü kenar ve orta ayakları, Sedde ve toprak işleri, Zemin ankrajları ve diğer sabitleme sistemleri, Özel su sızdırmazlık şartı veya diğer şartlar gerektirmeyen sert, çatlaksız kaya zemindeki tüneller. Geoteknik Sınıf 3: Bu sınıf, geoteknik sınıf 1 ve 2 ye dahil olmayan yapı ve yapı kısımlarını kapsar. Geoteknik sınıf 3, normal üstü tehlike, alışılmış dışı veya az rastlanır zemin şartları veya yükleme şartlarına sahip çok büyük veya alışılmış dışı yapıları ve yüksek deprem tehlikesine sahip bölgedeki yapıları kapsar. 14

15 Geoteknik tasarım gereklerini belirlemede aşağıdaki faktörler dikkate alınmalıdır: Özel şartlar dahil olmak üzere yapı ve bileşenlerinin özellik ve büyüklükleri, Yakın çevresel şartlar (komşu yapılar, trafik, hizmet yapıları, bitkiler, zararlı kimyasallar vb.), Zemin şartları, Yeraltı suyu durumu, Bölgesel sismik şartlar, Çevresel şartlar (hidroloji, yüzeysuyu, yeraltısuyu seviyesinin mevsimlere göre değişimi) GEOTEKNİK ARAŞTIRMALAR Geoteknik araştırmalar, yapı yeri ve çevresindeki zemin ve yeraltı suyu şartlarına ait gerekli zemin özelliklerinin uygun tanımlanması ve tasarım hesaplarında kullanılacak zemin parametreleri karakteristik değerlerinin güvenli şekilde değerlendirilmesi için gerekli tüm verileri sağlamalıdır. Geoteknik sınıf tespiti kararını etkileyebilecek zemin şartları, araştırmada mümkün olduğu kadar erken safhada belirlenmelidir. Bunun nedeni, araştırmanın karakter ve çapının, yapı Geoteknik sınıfına bağlı olmasıdır. Geoteknik sınıf 1 durumu için aşağıda verilenler uygulanır: Araştırmalar, yapı yerinin gözle muayenesini, sığ çukur açılması, penetrasyon deneyleri veya burgulu sondaj çalışmalarını kapsamalıdır. Geoteknik sınıf 2 ve 3 durumları için Geoteknik araştırmalar, normal şartlarda aşağıda verilen üç safhayı kapsar ve bu safhalar bazen birbiriyle örtüşebilir: Ön araştırmalar Tasarım araştırmaları Kontrol araştırmaları 15

16 GEOTEKNİK ARAŞTIRMALAR Ön Araştırmalar (Büro çaışmaları) Ön araştırmalar aşağıda verilen amaçlarla yapılır: Yapı yerinin genel uygunluk değerlendirilmesi, Gerekiyorsa, alternatif yapı yerlerinin kıyaslanması, Yapılacak çalışmaların sebep olabileceği değişikliklerin tahmin edilmesi, Yapı davranışı üzerinde önemli etkiye sahip olacak zemin genişliği tayini de dahil olmak üzere tasarım ve kontrol araştırmalarının plânlanması, Gerekiyorsa hafriyat sahası tanımlaması. ÖN ARAŞTIRMALAR 1) Yapı ile ilgili bilgiler 1) Yeri ve boyutları 2) Yapının türü, kolon yükleri, kolon açıklığı ve izin verilebilir oturmalar 3) Kullanım amacı 4) Yüksekliği 5) Bodrum kat (varsa) sayısı ve derinliği 6) Düşünülen tesviyenin (varsa) derinliği ve genişliği 7) Yerel yapı kodlarının öngördüğü şartlar 2) Yer altı koşulları ile ilgili bilgiler 16

17 ÖN ARAŞTIRMALAR (devam) 1) Yapı ile ilgili bilgiler 2) Yer altı koşulları ile ilgili bilgiler 1) Beklenen kaya ve zemin türleri, faylara yakınlık vb. jeolojik tarihçenin belirlenmesi, 2) İncelenen bölge yakınlarında daha önce yapılmış araştırmalara ait sondaj logları, arazi ve laboratuvar deneylerinin edinilmesi, 3) Tarımsal amaçlar için geliştirilen toprak haritalarının gözden geçirilmesi, 4) Eski ve yeni hava fotoğrafları ile topoğrafik haritaların elde edilmesi, 5) Su kuyusu loglarının incelenmesi, 6) Sahada yer altı nakil yollarının belirlenmesi, 7) Bitişik yapı temel yer ve derinliklerinin belirlenmesi, 8) Hidroloji, özellikle boşluk suyu basıncı dağılımı, 9) Bölgesel deprem davranışları, 10)İlgili herhangi diğer bilgiler (çevresel ve arkeolojik etütler) Hava Fotoğrafları ve Topoğrafik haritalar Genel topoğrafya, Drenaj koşulları, Ulaşım, İnsan yapımı yapılar hakkında bilgi verir HAVA FOTOĞRAFI TOPOĞRAFİK HARİTA Günümüzün gelişen teknolojik olanaklarından hava ve uydudan alınmış resimler değerli ön bilgiler sağlayabilmektedir. Bu aşamada daha araştırmanın başında yer altı hakkında edineceğimiz her türlü bilgi bize daha iyi ve ekonomik bir araştırma yapmamıza yardımcı olur. 17

18 TOPOĞRAFİK HARİTALAR SAÜ Kampüs Beşköprü Sapanca Gölü Sakarya Nehri Kuzey Anadolu Fayı (KAF) 18

19 HAVA FOTOĞRAFLARI ADAPAZARI SAÜ Kampüs Beşköprü Sapanca Gölü Sakarya Nehri Kuzey Anadolu Fayı (KAF) HAVA FOTOĞRAFINDAN TOPOĞRAFİK İMAJ 19

20 SAHA İNCELEMESİ Harita ve diğer kaynakların incelenmesinden sonra ilk yapılacak iş sahanın ziyaretidir. Deneyim bu aşamada çok önemlidir. Sahanın değişik özellikleri ve tuhaflıklar not edilmelidir. Ulaşım seçenekleri, hava fotolarından veya topoğrafik haritalardan fark edilmeyen tatlı eğimler olabilir. Drenaj sistemi kaldırım kırıkları, bina oturmaları, bitki türü not edilmelidir. Şevler ve erozyon olup olmadığı not edilmelidir. Zemin profilini açığa vuran yerler araştırılmalı eğer ölçülebiliyorsa tabaka kalınlıkları not edilmelidir. SAHA İNCELEMESİ ULAŞILABİLİRLİK 20

21 SAHA İNCELEMESİ ZEMİN PROFİLİ SAHA İNCELEMESİ DRENAJ ve BİTKİ ÖRTÜSÜ 21

22 SAHA İNCELEMESİ YAKIN YAPILARDA DURUM SAHA İNCELEMESİ TOPOĞRAFYA 22

23 SAHA İNCELEMESİ Numune Alma Çubuğu GEOTEKNİK ARAŞTIRMALAR Tasarım Araştırmaları Tasarım araştırmaları aşağıda verilen amaçlara yöneliktir: Sabit veya geçici çalışmaların yeterli ve ekonomik şekilde tasarımlanması için gerekli bilgi temini, Yapım metodu plânlaması için gerekli bilgi temini, İnşaat esnasında ortaya çıkacak zorlukların tanımlanması, Aşağıda verilen maddeler, tasarım araştırma kapsamında kabul edilmelidir: Stratigrafik istif, İlgili bütün zeminlerin dayanım özellikleri, Zemin kesiti boyunca boşluk suyu basıncı dağılımı, Geçirgenlik şartları, Temel zemininde olası kararsızlık, Zeminin sıkışabilirliği, Zemin ve zemin suyunun mümkün olabilecek zararlı etkisi, Zeminin iyileştirme imkânı, Don hassasiyeti. 23

24 Geoteknik Tasarımda Etkiler Geoteknik analizlerde, aşağıda verilenler etki olarak kabul edilmelidir: Toprak, kayaç ve su ağırlıkları, Zemindeki mevcut gerilmeler, Serbest su basınçları, Yer altı suyu basınçları, Sızıntı kuvvetleri, Yapıdan kaynaklanan ölü, hareketli ve çevresel yükler, İlave yükler, Bataklık etkileri (kuvvetleri), Yükün kaldırılması veya toprak kazısı, Trafik yükleri, Madencilik nedeniyle hareketler, Bitki, iklim veya nem değişim nedeniyle şişme ve büzülme, Toprak kütlesinin akması veya kayması nedeniyle oluşan hareketler, Sıkışma, ayrışma, oturma ve çözülme nedeniyle hareketler, Deprem, patlama, titreşim ve dinamik yükler nedeniyle meydana gelen hareketler ve ivmeler, Buz nedeniyle kabarmayı da ihtiva eden sıcaklık etkileri, Buz yükleri, Zemin ankraj ve destekleri nedeniyle meydana gelen ön gerilmeler, Geoteknik Tasarımda Etkiler İnce taneli topraklarda olduğu gibi drenaj özellikleri ve sıkışabilirliği zamana bağlı olan zeminlerde etkilerin süresi dikkate alınmalıdır. Tekrarlı uygulanan ve değişken yoğunluklu etkiler, sürekli hareketler, toprak sıvılaşması, zemin katılığının değişimi ve benzerleri yönünden özel değerlendirmeyle tanımlanmalıdır. Hidrostatik kuvvetlerin hakim kuvvetler olduğu geoteknik yapılarda emniyetle ilgili değerlendirmeye özel önem gösterilmelidir. 24

25 SONDAJ ve SONDA Sondaj yabancı kaynaklı bir kelime olmakla birlikte sözcük olarak zemini delme anlamını taşımaktadır. Sondalama da delme anlamına geliyor ise de bu etkinlikten numune alınmaması sondajdan önemli farkıdır. SONDAJ 25

26 SONDAJ da AMAÇ Jeolojik materyal toplamadır Jeolojik materyal örnekleri üç genel amaç için toplanır Fiziksel, mekanik ve hidrolik özelliklerin ölçümü, Kimyasal ve biyolojik özelliklerin ölçümü, Litolojik, jeolojik, minerolojik özelliklerin tanımlanması. Sondaj Metodları 1. Helezonlu sondaj» (Auger drilling) 2. Dönel Sondaj» (Direct rotary drilling) 3. Karotlu Sondaj» (Core drilling) 4. Dönel-Darbeli Sondaj» (Rotary percussion drilling) 5. Darbeli veya Kablolu Sondaj» (Percussion or cable tool drilling) 26

27 1. Helezonlu Sondaj (Auger Drilling) En yaygın doğrudan örnekleme metodudur. İki ana tipi mevcuttur: İçi dolu gövdeli helezonlu delme sistemi İçi boş gövdeli helezonlu delme sistemi HELEZONLU SONDAJ (Auger Drilling) 27

28 İçi dolu gövdeli helezonlu delme sistemi Solid Stem Continuous Flight Auger Drilling System Örnek almak için helezonlar yukarı çekilmek zorundadır Delme işlemi basittir İçi boş gövdeli helezonlu delme sistemi İçi boş gövdeli helezonlu delme sistemi Hollow Stem Continuous Flight Auger Drilling System 28

29 İçi boş gövdeli helezonlu delme sistemi Örnekleme için helezonların yukarı çekilmesi zorunlu değildir Örnekler şaftın içinden alınabilir 100 metreden daha fazla ilerlenebilir Tipik olarak m derinlikleri için çok uygundur. İÇİ BOŞ HELEZON SİSTEMİNDE BOYUTLAR İçi boş helezonun İç Çapı (mm) İçi boş helezonun Dış Çapı (mm) Helezon Başının Kestiği Çap (mm)

30 2. DÖNEL SONDAJ (Rotary Drilling) Sıklıkla çamur-dönel sondajı olarak da adlandırılır. Bununla birlikte hava veya diğer akışkan karışımları kullanılabilir. Matkap tijlerin en altında kuyu sonunda bulunur. Kuyu tabanından kesilen parçalar tijlerin ortasından basınçla verilen çamur karışımının matkap ucundan hızla çıkıp tijler ve kuyu çeperleri arasından yüzdürülmesiyle yukarıya taşınır. DÖNEL SONDAJ DÜZENİ 30

31 Dönel Sondaj Yaygın Olarak Kullanılan Sondaj Tijlerinin (çubuk) Boyutları BOYUT Dış Çap (mm) İç Çap (mm) RW EW AW BW NW

32 DÖNEL SONDAJ MUHAFAZA BORUSU MATKAPLAR TE Basınçlı su ile Sondajda kullanılan matkaplar Düz matkap Balta matkap Kelebek matkap Yan matkap T biçimli matkap Z biçimli matkap TS

33 DÖNEL SONDAJ MATKAP UÇLARI, ÜÇ KONİ DÖNEL SONDAJ MATKAP UÇLARI, ÜÇ KONİ 33

34 DETAYLI MUHAFAZA BORULARI İNCELEMELER (SONDAJ-KAYADA DELME) Kaya Matkabı (Rock Bit) 34

35 MUHAFAZA BORULARI Muhafaza borusu bazen kuyuyu açık tutmak için gereklidir, Bazen de kumlu veya çakıllı ortamlarda kuyu çeperlerinden içeriye doğu malzeme göçünü önlemek için kullanılabilir, Muhafaza boruları delik içinde matkabın ierlemesi ile birlikte ilerler, Genellikle kuyu içinde sonradan gözlem yapılacaksa kullanılır. Yaygın Olarak Kullanılan Muhafaza Borularının Boyutları BOYUT Dış Çap (mm) İç Çap (mm) RW EW AW BW NW

36 SONDAJ ÇAMURU Genellikle Bentonit kullanılır. Amaç: Kuyu tabanından kesilen parçaların yukarıya taşınması Kuyu çeperlerinde olabilecek çatlakların kapatılması Matkap performansının arttırılması Matkabı soğuk ve temiz tutma Kuyu desteği Su basıncı olmadan, kuyu duvarları içeriye doğru göçme-kapanma eğilimindedir Su kuyu duvarlarının içine doğru hareket ederek kayba uğrayabilir Bentonit kuyu duvarında bir çamur keki (mudcake) oluşturarak sıvama yapar ve delikleri kapatır SONDAJ ÇAMURU ve HAVUZLARI 36

37 ÇAMUR DOLAŞIM SİSTEMİ 3. Karot Sondajı (Core Drilling) Karotiyer döndürülerek materyal içinde ilerlenir. Sondaj çamuru kullanılır Kaya ortamlar için önerilen metottur. 37

38 ELMAS UÇLU MATKAPLAR 4. Darbeli-Dönel Dönel Sondaj (Rotary Percussion Drilling) Matkap döndürülerek ve yüzeyde bir ağırlığın kaldırılıp düşürülmesiyle elde edilen enerji yardımıyla ilerletilir. Kaya ortamlarda kullanılır. 38

39 Darbeli Matkap Örnekleri MATKAP UÇLARI Keski Matkapları (Chisel Bits) Çapraz Matkap (Cross Bit ) Çapraz Matkap (Cross Bit ) 39

40 5. Darbeli veya Kablolu Sondaj Matkap yüzeyde bulunan ağırlığın kaldırılıp bir örs üzerine düşürülmesiyle elde edilen enerji yardımıyla ilerletilir. Bu metod bazen diğer metodların birleşimi şeklinde kullanıır. DETAYLI İNCELEMELER SONDAJLARIN PLANLANMASI SONDAJ ARALIKLARI Az yapılan örnekleme yanıltıcı olabileceği gibi gereğinden fazla yapılan delgide para ve zaman kayıplarına yol açar. Bu yüzden optimum bir delgi derinliği ve aralığı seçme mecburiyeti vardır. Küçük parsellerde, homojen zemin koşullarında, her 300m 2 için en az bir adet, Küçük ancak çok katlı binalarda (h>20m) ve değişken zemin koşullarında üç adet En basit kural: Yapı planının en az dört köşesi ve ortasında 40

41 DETAYLI İNCELEMELER SONDAJLARIN PLANLANMASI Araştırma sondaj ve sondalarının sayısını, aralarındaki mesafeyi ve derinliğini belirlemede kesin olarak ortaya konmuş bilimsel kurallar yoktur. Bu tür kararlar arazideki gözlem çalışmalarından elde edilen bulgularla birlikte mühendislik yargılarına ve pratikteki geleneksel standartlara dayalı olarak alınmaktadır. Bu işlem aşağıdakilerde dahil olmak üzere çok sayıda faktörü kapsar: Sahanın büyüklüğü ne kadardır? Ne çeşit zemin veya kaya ile karşılaşılması beklenmektedir Sahada ne tür bir yapı inşaat edilecektir (küçük bina, büyük bina, köprü, baraj vs.)? Planlanan yapı ne kadar kritiktir? Sondaj veya diğer ekipmanlar sahanın her yerine erişebilir mi? DAYANMA (İSTİNAT) DUVARLARINDA SONDAJ DERİNLİĞİ Sondajlar son zemin seviyesinden duvar yüksekliğinin katı kadar bir derinliğe uzatılabilir. Stratigrafi derin stabilite veya oturma problemlerini işaret ediyorsa sondajar katı tabakaya kadar uzatılabilir. AASHTO Standard Specifications for Design of Highway Bridges 41

42 Doç. Dr. Ertan BOL KIRCAALİ TÜNELİ KIRCAALİ TÜNELİ (revizyon) 42

43 KIRCAALİ TÜNELİ (boyuna kesit) KIRCAALİ TÜNELİ (enine kesit) 43

44 DOLGUDA SONDAJ DERİNLİĞİ Uygun (katı) zeminin kesileceği bekleniyorsa sondaj derinliği dolgu yüksekliğinin iki katı olarak alınabilir. Stabilite veya oturma problemi sunabilecek yumuşak tabakaların olduğu durumlarda sondaj derinliği sağam tabakaya kadar uzatılmalıdır. AASHTO Standard Specifications for Design of Highway Bridges PAMUKOVA HES 44

45 PAMUKOVA HES (PANEL DİYAGRAM) YARMADA SONDAJ DERİNLİĞİ Sondajlar hendek hattında tahmin edilen yarma derinliğinin en az 5 metre altına kadar sürdürülmelidir. Sondaj derinlikleri hat boyunca karşılaşılan yumuşak zonların olduğu veya yarma temel seviyesinin su seviyesinin altında olduğu yerlerde arttırılabilir. AASHTO Standard Specifications for Design of Highway Bridges 45

46 46

47 Düzce-Yığılca Heyelanı 3B topoğrafya Düzce-Yığılca Heyelanı Sondaj Yerleri, Sismik İnceleme Hatları, Kesitler 47

48 KESİT ÇIKARTMA BİLGİSAYAR ANALİZLERİ Güvenlik Sayısı (GS) GS=Direnen/Sürücü GS=1 Denge GS<1 Duraysız GS>1 Duraylı 48

49 DETAYLI İNCELEMELER SONDAJLARIN PLANLANMASI SONDAJ DERİNLİĞİ Taban basıncının zeminde %10 (kayada %30) seviyelerine düştüğü derinliğe veya Temel tabanından itibaren temel genişliğinin en az bir buçuk.katı kadar derinliğe SONDAJ ARALIK VE DERİNLİKLERİNİN TAYİNİ ARAŞTIRMA DERİNLİĞİ KAT SAYISI (S) GENĐŞLĐK (B) Konutlar ve işyerleri için; S sayıda katlı bir yapıda temeller D f m derinliğe oturtulacak ise minimum delgi derinliği z = D f + Z (S) 0.7 İyi Zemin Z=3 Orta Zemin Z=5 Kötü Zemin Z=6 49

50 SONDAJ ARALIK VE DERİNLİKLERİNİN TAYİNİ M A A A A B B B N A A A A B B B KOLON/DUVAR YÜKÜ A A A A A DELGİLERİ DERİNLİKLER B DELGİLERİ M UZAKLIĞI ARALIKLAR N ARALIĞI Hafif Orta Ağır (Sowers,1979) KAÇ SONDAJ? Yeraltı Koşulları Her bir sondaj için yapı alanı (m 2 ) Kötü Kalite ve Değişken Orta Kalite Yüksek Kalite ve Üniform Yeraltı Koşulları KAÇ METRE? Minimum Sondaj Derinliği (m) Kötü Kalite ve Değişken 6 S D f Orta Kalite 5 S D f Yüksek Kalite ve Üniform 3 S D f D f =Temel gömme derinliği, S= Kat Adedi 50

51 SORU: Zemin koşullarının ortalama özellikler gösterdiği bir bölgede çelik çerçeveli üç katlı ofis binası inşaa edilecektir. Bina 30x40 metrekarelik bir alana oturtulacak olup, tekil tip temel inşaa edilecek ve 1 metre derine gömülecektir. Yeterli sayıda sondaj sayısını belirleyip, bunların derinliklerini öneriniz Bina toplam alanı 30x40=1200 m m 2 ye 1 sondaj olduğundan 1200 m2 ye en az 4 sondaj gerekli 5 S D f = 5 x =12 m min derinlik İyi bir araştırma için en az biri bundan daha derin olmalı 3 adedi 12 m 1 adedi 16 m yeterli (%30 arttır) Gerilme artışı Yaklaşımı: Gerilme artışı Yaklaşımı: Araştırma derinliği (D)= Yapı yükünden dolayı oluşan gerilme artışının ( q) düşey geostatik efektif örtü basınçlarının %10 una eşit olduğu derinliktir. Z (m) D 3 45D 2 600D D 3 +45D D-4600=0 51