ZEMİN ARAŞTIRMALARI ve GEOTEKNİK RAPOR HAZIRLANMASI

Transkript

1 ZEMİN ARAŞTIRMALARI ve GEOTEKNİK RAPOR HAZIRLANMASI D.Ü. Müh. Fak. İnş. Müh. Böl. Geoteknik ABD Diyarbakır, 2011

2 1. GİRİŞ 2. GEOTEKNİK İNCELEME VE AŞAMALARI 3. ARAZİ İNCELEMELERİ 4. SONDAJLAR VE ARAZİ DENEYLERİ 5. LABORATUVAR DENEYLERİ 6. GEOTEKNİK RAPOR HAZIRLANMASI 7. SONUÇ

3 Giriş Bütün mühendislik yapılarının yükleri zemin veya kaya tabakalarına aktarılır. İnşaat Mühendisliğinde her proje kapsamında ilgili sahada zeminle ilgili problemlerle karşılaşılabilir. Yapı Temelleri, Kazılar ve Şevler, Dayanma Yapıları, Dolgular, Yeraltı Yapıları vb. Yeterli bilgi ve deneyime sahip olmayan mühendisler için, gerçekte basit olabilecek problemler çok karmaşık hale gelebilir ve istenmeyen durumlara yol açabilir.

4 Giriş Uygulamada karşılaşılan problemler için yeterli çözümlerin üretilebilmesi, temel zemin özelliklerinin ve zemin davranışının bilinmesine bağlıdır. Karl Terzaghi ; Zeminler insan tarafından değil, doğa tarafından yapılmıştır. Doğanın ürünleri ise daima karmaşıktır. Zeminler doğal malzeme olmalarının yanında, katı, sıvı ve gaz gibi üç farklı bileşene sahiptir. Zeminler ayrıca heterojen ve anizotrop malzemelerdir.

5 Giriş Özellikleri düşey doğrultuda değişkenlik gösterdiği gibi, kısa mesafelerde yatay doğrultuda da farklı olabilmektedir. Bu nedenle davranışının anlaşılması diğer mühendislik malzemelerine göre daha karmaşıktır. Zeminlerin mühendislik davranışını sabit malzeme katsayıları ve genel modellerle tanımlamak mümkün olmamaktadır. Zeminlerin mühendislik özellikleri her proje sahasında deneysel olarak belirlenmelidir. Deneysel Yöntemler Zemin Mekaniği nin ayrılmaz bir parçasıdır.

6 Geoteknik İnceleme Genel olarak, yapı yapılacak bir sahada zemin kesitinde yer alan tabakaların kalınlıklarını cinslerini mühendislik özelliklerini YASS belirlemek için arazide ve laboratuvarda yapılan çalısmaların tümüne birden Geoteknik İnceleme adı verilir.

7 Bütçe Mühendislik yapısının güvenli ve ekonomik projelendirilmesi, uygulamada ve sonrasında oluşabilecek problemlerin anlaşılabilmesi için gerekli olan zemin incelemelerine ayrılacak bütçe yaklaşık olarak inşaat maliyetinin %1-2 si kadardır. Bu maliyetten kaçınmak, gerek inşaat gerekse inşaat sonrası istenmeyen olayların ortaya çıkmasına neden olabilmektedir. Örnek: - Temel kazısı sırasında farklı zemin koşullarının ortaya çıkması nedeniyle temel projesinin kısmen veya tümüyle değişikliğe uğraması. (Gecikme ve ekonomi) - İnşaat sonrası yapısal hasarların ortaya çıkması. Toplam ve farklı oturmalar, mukavemet kaybı, sıvılaşma gibi. (Can ve ekonomik kayıplar)

8 Geoteknik İnceleme Amacı 1. Mühendislik yapısının inşa edileceği sahadaki zemin kesitini ve zeminlerin geoteknik özelliklerini belirlemek. Endeks Özellikleri, Kayma Mukavemeti, Sıkışabilirlik, vs. Dinamik Davranış Özellikleri 2. İnşa edilecek mühendislik yapısının etkisiyle zeminde oluşacak gerilme-deformasyon davranışını belirlemek. 3. Mühendislik yapısını, zemin özelliklerini ve zemin davranışını dikkate alarak uygun ve ekonomik alarak projelendirmek. Temelin tipi, (yüzeysel, derin) Taşıma gücü ve oturma

9 Geoteknik İnceleme Amacı 4. YASS durumunu belirlemek. 5. Güvenli bir üst yapı inşası için alınması gerekli önlemleri belirlemek. Destekli veya desteksiz kazı, palplanş çakımı vb. YASS indirimi, drenaj vs. 6. Potansiyel problemleri tanımak. Ani ve zamana bağlı oturmalar, Oturmaların etkileri, Sev Stabilitesi, Çevrede yaratacağı problemler, hasarlar vs.

10 Geoteknik İnceleme Amacı 7. Mevcut yapıların güvenlik durumunu araştırmak. 8. Mevcut yapılarda yapılacak güçlendirme, değişiklik veya ilavelerin yapı güvenliğine etkilerini araştırmak. 9. Sıvılaşma potansiyelini belirlemek. 10. Zemin ve çevre kirlenmesini incelemek. Zemin incelemelerinin büyük çoğunluğu yapısal tasarım aşamasından önce tamamlanmış olmalıdır.

11 İnceleme Aşamaları 1. Yapı ile ilgili bilgilerin toplanması -Yapı tipi, kullanma amacı, kolon açıklıkları, özel mimari kosullar, ilgili yönetmelikler vs. 2. Mevcut bilgilerin derlenmesi -Bölge ile ilgili jeoloji haritaları, topoğrafik haritalar, hava fotoğrafları, hidrolojik veriler, su veya zemin sondaj tutanakları, yerel yönetimlerin şartları, yayınlar. 3. Yüzey incelemesi -Arazinin bizzat gezilmesi, komsu yapıların incelenmesi (oturma, çatlak, temel derinliği, eğim, heyelan potansiyeli vs.)

12 Jeoloji Haritası Topoğrafik Harita Hava Fotoğrafı

13 İnceleme Aşamaları 4. Ön zemin incelemesi -Muayene kuyuları veya galeriler açılması, bir kaç sondaj yapılması, numune alınması, YASS belirlenmesi vs. 5. Detaylı zemin incelemesi -Ön zemin incelemesinin yetersiz olduğuna karar verilmesi durumunda ek sondajlar, diğer arazi deneyleri, sismik deneyler, laboratuvar deneyleri vs. 6. Geoteknik Rapor Hazırlanması -Yapılan tüm işlemleri, değerlendirmeleri ve önerileri içeren bir geoteknik rapor.

14 Standartlar ve Şartnameler Zemin ve temel etüdleri ile ilgili olarak aşağıdaki standart, şartname ve dökümanlar gözönünde bulundurulmalıdır: 1. Zemin ve Temel Etüdü Raporunun Hazırlanmasına İlişkin Esaslar 1993, Bayındırlık ve İskan Bakanlığı, Sayı: 93/ Yapılar için Temel Sondajları Teknik Şartnamesi 1976, Bayındırlık Bakanlığı Yüksek Fen Heyeti, A / Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik, 1997, Resmi Gazete No Türk Standartları TS1500/2000, TS 1900/1987 (2005), TS1901/ TS ENV , TS ENV , TS ENV (Eurocode 7) 6. Eurocode 8: Design of Structures for Earthquake Resistance-Part 5: Foundations, Retaining Structures and Geotechnical Aspects, December 2003.

15 Geoteknik Mühendisliğinde zemin özelliklerini belirlemek için iki yöntem 1. Arazi Deney Yöntemleri 2. Laboratuvar Deney Yöntemleri

16 Arazi Deneyleri Üstünlükleri ve Sınırlamaları Doğal koşullarda uygulanır (Gerçek gerilme durumu). Genelde daha ucuzdur. Daha fazla deney yapılabilme imkanı. Bulgular tabakayı temsil edebilmektedir. Deney sonuçları deney sonrasında kullanılabilir. Çevre basıncı ve drenaj koşulları gibi faktörler kontrol edilemez. Yeterli numune alınamadığı durumlarda zemini tanıma problemi. Tasarım için arazi deney sonuçlarının uygun mühendislik özelliklere dönüştürmek için ampirik bağıntıların kullanılması.

17 Laboratuvar Deneyleri Laboratuvar deneyleri için ilgili tabakayı temsil eden numunelerin alınması gerekmektedir. Laboratuvar deneylerinin sonucu, deney yöntemine ve numune kalitesine baglı kalmaktadır. Özellikle kumlarda örselenmenin etkisi çok fazladır. Bazı durumlarda arazi deneyleri kaçınılmaz olmaktadır. Geoteknik incelemeler kapsamında, bir program çerçevesinde arazi ve laboratuvar deneylerinin birlikte uygulanması ve sonuçlarının birlikte değerlendirilmesi tercih edilmelidir.

18 Arazide Yapılan Zemin Araştırmaları Muayene Çukurları-Galeriler açmak Sondaj yapmak Zemin numuneleri almak Kaya ortamdan karot almak Arazi Deneyleri uygulamak

19 Muayene (Araştırma) Çukurları ve Galeriler Muayene çukurları düşey, galeriler yatay olarak açılırlar. Zemini görmek, numune almak ve deney yapmak için açılır. Kaplama gerektirmeyen zemin durumunda tercih edilebilir. 3~4 m derinliğe kadar açılırlar. Uygun zemin şartlarında 8 m derinliğe kadar muayene çukuru açmak mümkün olabilir. Temel zemininin bozulmaması için çukur, kuyu veya galeriler yapının oturacağı alan dışında açılmalıdır. Pahalı oldukları için yaygın bir kullanım alan yoktur.

20 Muayene Çukurları

21 Sondajlar Muayene çukurları ile ulaşılamayan veya yeraltı su seviyesi altındaki derinlikler için sondaj gerekmektedir. Sondaj, zemin tabakalarının tanımlanması ve temsili örneklerin alınması amacıyla zemin içinde açılan dar ve derin delik açma işlemidir. Sondaj çapları genel olarak 50~250 mm, yaygın olarak 76~100 mm aralığındadır. Kendini tutabilen sıkı veya sert zeminlerde sondaj deliğini desteklemek gerekmeyebilir. Yumuşak kil veya YASS altındaki kum zeminlerde sondaj deliğinin göçmesi kaplama borusu sürülerek veya bentonit çamuru kullanılarak önlenebilir.

22 Kayadan alınan karot numune Sondaj makinesi Sondajdan alınan zemin numuneleri

23 İnceleme Derinliği İnceleme derinliği; Yapı Yükleri Taşıma Gücü İzin verilen oturma değerleri Sağlam tabaka derinliği vs. gibi bir çok faktöre bağlıdır. Yapı yüklerinden etkilenen derinlik altında oluşan olaylar ihmal edilebilir mertebededir. Bu derinliğe anlamlı derinlik denir.

24 Sondaj / İnceleme Derinliği ASCE nin tavsiye ettiği yöntem: Temel altından itibaren net gerilme artısının derinlikle değişimi belirlenir (Ds ). Efektif gerilme artısının derinlikle değişimi belirlenir (s v ). Ds /q=1/10 olduğu derinlik belirlenir. (D=D 1 ) Ds /s v =0.05 olan derinlik hesaplanır. (D=D 2 ) q=taban basıncı Ana kaya ile karşılaşılmadığı sürece bu iki derinlikten küçük olanı gerekli minimum inceleme/sondaj derinliğidir.

25 Sondaj Derinliği Üniform yüklenmiş dikdörtgen alanın (tekil veya radye temeller için) tabandan itibaren kısa kenarının (B) katı derinlik D=D f +(1.5-2)B Şerit temellerde D= D f +4B Kazık temellerde yapı kısa kenarının 1.5 katı (temel derinliğinin 2/3 ünden itibaren) veya sağlam tabaka derinliği Derin kazılarda kazı derinliğinin en az 1.5 katı Barajlarda ana kaya derinliği Kat sayısına (N) bağlı yaklaşık olarak D=6N ve 2. Derece deprem bölgesinde, sıvılaşma açısından sondaj derinliği 20m den az olmamalıdır.

26 Sondaj Derinliği

27 Sondaj Derinliği

28 Binalar İçin En Az Zemin Araştırma Derinliği (Z) KAT SAYISI (S) GENİŞLİK (B)

29 Sondaj Yeri ve Sayısı Proje tipi ve boyutu Ayrılan bütçe Tabakalaşma Yatay doğrultudaki değişim Sağlam tabaka derinliği Genel bir yaklaşımla yapının köşe noktalarına ve bir tane de orta noktaya gelecek şekilde sondaj noktaları planlanmalıdır. Proje Tipi Çok Katlı Yapılar Tek Katlı Sanayi Yapıları Sondaj Ara Mesafesi (m) Karayolları Barajlar Sanayi yapısı Çok katlı yapılar

30 Sondaj Yöntemleri ve Numune Alınması Örselenmiş Numune Alımı Yöntem Derinlik (m) Açıklama Burgulu Sondaj Darbeli Dönel (Rotary) Ekipmana bağlı Pratik olarak 35m Pratik olarak 35m Pratik olarak 75m Tüm zeminlerde uygulanabilir. Çakıllı zeminlerde zorluk vardır. Kaya zeminlerde özel uç gerekir. Penetrasyon deneyleri uygulanabilir m arayla numune alınır. Bir önceki ile aynı Örselenmemiş Numune Alımı Burgulu Darbeli Dönel (Rotary) Ekipmana bağlı Tüm zeminlerde uygalanabilir. İnce cidarlı tüp numune alıcılar. Çeşitli piston alıcılar.

31 Burgulu Sondaj Burgu seklindeki bir delici el veya makine gücü ile zemin içinde ilerler. Sınırlı derinliklere kadar uygulanabilir. Pratik olarak 35 m. Sondajın ilerlemesi hızlıdır. Örselenmemiş numune alınması zordur. Kendini tutamayan zeminde uygulanması zordur. En az kullanılan sondaj yöntemidir.

32 Darbeli Sondaj Altında klape bulunan kovanın yaklaşık 1 m yükseklikten zemine düşürülmesi ile yapılır. Kovanın içine dolan zeminin yukarı alınması ile ilerler. Kova içindeki zemin örselenmiş numune olarak saklanabilir. Derinliği ekipmana bağlıdır. Darbeli sondajlar yumuşak kil veya su seviyesi altındaki kum /çakıl zeminler için uygundur.

33 Rotary (dönel) Sondaj İlerleme hızı nedeniyle günümüzde en yaygın kullanılan sondaj tekniğidir. Ucunda kesici, elmas diş bulunan uç dönerek, zeminde silindirik bir yüzeyi keser. İlerleme sırasında kesilen zemin ya da kaya parçaları su sirkülasyonu ile yukarı alınır. Pratik olarak 75 m derinlik. Tüm zeminlerde uygulanabilir.

34 Numune Alınması Tasarım için gerekli mühendislik özellikleri belirlemek amacıyla örselenmemiş numuneler üzerinde laboratuvar deneylerinin yapılması gerekmektedir. Sondajlar sırasında örselenmemiş numune almak için ince cidarlı özel numune alıcılar kullanılır. Numunelerin örselenmesini önlemek için numune alıcıların iç ve dış yüzeyleri pürüzsüzdür. Sürtünmeyi azaltmak üzere iç ve dış yüzeyleri yağlanır.

35 Numune Türleri Örselenmemiş Numune (Tüp Numune) Zeminin doğadaki durumunu mümkün olduğu kadar temsil eden, yapısı ve su muhtevası korunmuş zemin numunesidir. Sadece üzerindeki düşey efektif gerilme kaldırılmıştır. Mühendislik parametreler için özel numune alıcılarla alınır. Örselenmiş Numune (Kavanoz/Torba Numune) Sondajlar ilerlerken veya muayene çukurlarından alınırlar. Doğal yapıları bozulur, bazen koruma sekline bağlı olarak su muhtevalarını koruyabilirler. Esas olarak sınıflandırma ve tanımlama için kullanılırlar. Kavanoz, plastik torba, tüp veya muhafaza içinde korunurlar.

36 Kil Sondaj Kuyusu İnce cidarlı tüplerle (shelby tüpü) örselenmemiş kil zemin numuneleri alınır. Shelby Tüpü Lab Konsolidasyon, Üç eksenli Deney vb. numunesi

37 Örselenmemiş Kil Zemin Numunesi Laboratuar üç eksenli ve konsolidasyon deneyleri için Kaliteli numuneler için alan oranı A R <10% A R 2 O. D. I. D. 2 I. D. 100 Zemin (%) 2 Numune tüpü Tüp et kalınlığı arttıkça, örselenme artar. Numunelerin taşınması ve alete yerleştirilmesinde dikkatli olunmalıdır. Alan oranı

38 Sondaj Kayıtları (Loglar) Sondaj yapılması ve numunelerin alınmasından kısa bir süre sonra arazi kayıtlarının bir formata göre tutulması ve değerlendirilmesi arazi sondaj ekibinin en önemli görevidir. Hatalı verilen bilgiler çok ciddi problemlerin dogmasına sebep olabilir. 1. İşin adı 2. Başlama ve bitiriliş tarihi 3. Sondör ve mühendisin adı 4. Sondaj yeri, kuyu ismi, kot 5. YASS 6. Kuyu ve muhafaza borusu çapı 7. Kullanılan ekipman 8. Tabaka sınırları, numune alınan derinlik ve numune türü 9. SPT sayılarının derinlikle değişimi 10. Diğer özellikler (RQD, karot yüzdesi, çeşitli açıklamalar)

39 Daneli (Kum-Çakıl) Zemin Tabakalarında Örselenmemiş numune almak çok zordur. Bu yüzden arazi deneylerine başvurulur.

40 Arazi Deneyleri Standart Penetrasyon Deneyi (SPT) Statik (koni) Penetrasyon Deneyi (CPT) Dinamik Sonda Deneyi Vane (kanatlı kesici) Deneyi Presiyometre Deneyi Dilatometre Deneyi Plaka Yükleme Deneyi Sismik Deneyler

41 Arazi Deneyleri Standart Penetrasyon Deneyi Koni Penetrasyon Deneyi Yassı Dilatometre Deneyi Presiyometre Deneyi Arazi Vane Deneyi

42 Standart Penetrasyon Deneyi (SPT) Standart bir numune alıcı, 63.5 kg ağırlık 76 cm yükseklikten serbest düşürülerek zemine toplam 45 cm çakılır. Her 15 cm penetrasyon için gerekli darbe sayıları belirlenir. Son 30 cm giriş için gerekli vuruş sayılarının toplamı, SPT-N darbe sayısı olarak tanımlanır (N 30 ). Zemin sondajları sırasında genelde her 1.5 m ilerlemede bir SPT yapılır. kaba daneli zeminlerin yerleşim sıkılığı ince daneli zeminlerin kıvamı numune alımı

43 Standart Penetrasyon Deneyi (SPT) Tokmak (63.5 kg Makara Yükseklik (75 cm) 25 mm. çaplı halat Halka tokmak (63.5 kg) Kılavuz çubuğu Çakma başlığı Tij Zemin yüzeyi Dönel tanbur Düşüş yüks. 76 cm Sondaj kuyusu 45cm penetrasyon Kum Zemin Standart Uç

44 Standart Penetrasyon Deneyi Daneli zeminler için geliştirilmiştir. Killerde kullanımına dikkat edilmelidir. YAS ve Derinlik düzeltmelerine ihtiyaç duyulabilir. Sondaj içerisinde her 1.5 m de tekrarlanır. Deney sonunda aynı zamanda örselenmiş numune elde edilir. I.D. = 35 mm O.D.= 51 mm Zemin

45 Standart Penetrasyon Deneyi (SPT)

46 (SPT)

47 SPT Yorumu Kum Zeminlerde SPT N D r (%) Sıkılık Çok Gevşek Gevşek Orta Sıkı Sıkı > Çok Sıkı Kil Zeminlerde SPT N Kıvam 0-2 Çok Yumuşak 2-4 Yumuşak 4-8 Orta Katı 8-15 Katı Çok Katı >30 Sert Dikkatli kullanılmalı; güvenilirliği tartışılır.

48 Deney Yöntemi Zemin Cinsi SPT ye Etkiyen Faktörler ve Düzeltme o Derinlik düzeltme faktörü (C N ) o Tokmak düşürme frekansı düzeltme faktörü (C BF ) o YASS o Enerji düzeltme faktörü (C E ) o Tij uzunluğu düzeltme faktörü (C R ) o Sondaj çapı düzeltme faktörü (C B ) o Numune alıcıdaki kılıf düzeltme faktörü (C S ) o Çakma başlığı düzeltme faktörü (C A ) o Çakma başlığı blok yastık düzeltme faktörü (C C )

49 SPT ye Etkiyen Faktörler ve Düzeltme Geoteknik mühendisliği uygulamalarında kullanılacak arazide ölçülen darbe sayılarında /SPT-N arazi ); tokmak enerjisi, jeolojik basınç ve bazı durumlarda sonuçları etkileyen diğer etkiler için düzeltme yapılmalıdır. En genel formül: N 60 =N arazi C E C R C B C S C BF C C N 1,60 =N 60 C N N 60 =Teorik serbest düşme tokmak enerjisinin %60 ına göre düzeltilmiş vuruş sayısı N 1,60 =Teorik serbest düşme tokmak enerjisinin %60 ına ve efektif jeolojik basınca göre düzeltilmiş vuruş sayısı

50 SPT ye Etkiyen Faktörler ve Düzeltme Geoteknik mühendisliğinde çoğunlukla sadece C E ve C N düzeltme katsayıları kullanılmaktadır: N 60 =N arazi C E N 1,60 =N 60 C N N 60 =Teorik serbest düşme tokmak enerjisinin %60 ına göre düzeltilmiş vuruş sayısı N 1,60 =Teorik serbest düşme tokmak enerjisinin %60 ına ve efektif jeolojik basınca göre düzeltilmiş vuruş sayısı

51 SPT ye Etkiyen Faktörler ve Düzeltme Enerji Düzeltme Katsayısı, C E SPT-N arazi değerinde yapılacak en önemli düzeltmelerden biri, çelik tijlere aktarılan enerji düzeltmesidir (C E ). Tokmaktan tijlere aktarılan enerji, tokmağın tipi ve serbest düşürülme yöntemine bağlıdır. Birçok farklı tokmak tipi ve tokmak düşürülme şekli, yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunların hiçbiri %100 randımanlı değildir. Tokmak verimliliği, tokmak tipi ve düşürülme şekline bağlı olarak değişmektedir.

52 SPT Tokmak Tipleri (Tokmağı kaldırmak ve indirmek için) Kablo Kablo Kablo Tokmak Kılavuz çubuğu Çakma başlığı (Numune alıcıya bağlanan) Tij Delik Çakma başlığı Tokmak (Numune alıcıya bağlanan) Tij Kılavuz silindir Tokmak Otomatik yukarı çekme mekanizması Çakma başlığı (Numune alıcıya bağlanan) Tij Simit (Halka) Tipi Emniyet Tipi Otomatik

53 SPT ye Etkiyen Faktörler ve Düzeltme Enerji Düzeltme Katsayısı, C E SPT-N ile ilgili düzeltmelerin çoğu, yaklaşık % 60 verimliliğe sahip tokmaklar kullanılarak geliştirilmiştir. Teorik enerji (E teorik ), 63.5 kg tokmağın 76 cm yükseklikten düşürülmesi ile (yaklaşık 475 J) meydana gelir. Enerji kayıpları nedeniyle çelik tijlere aktarılan enerji daha düşüktür. Enerji düzeltme faktörünün uygulanmasının amacı, teprik enerjinin % 60 ını veren bir tokmak deneyde kullanılmamışsa, ölçülmüş olan SPT-N değerini düzeltmektir.

54 SPT ye Etkiyen Faktörler ve Düzeltme Enerji Düzeltme Katsayısı, C E Düzeltme faktörü (C E ) aşağıdaki gibi tanımlanır: C E =ER/60 Burada ER, tijlerde oluşan enerjinin (E ölç ), teorik enerjiye yüzde olarak oranını göstermektedir.

55 SPT ye Etkiyen Faktörler ve Düzeltme SPT Enerji Düzeltme Katsayıları (C E ) Tokmak Tipi ER(%) C E Otomatik Emniyetli Halka Halka Emniyetli Trip Halka Emniyetli Otomatik Emniyetli

56 SPT ye Etkiyen Faktörler ve Düzeltme Derinlik Düzeltme Katsayısı, C N Farklı derinliklerde ölçülen SPT-N değerlerini karşılaştırmak için, ölçülen SPT-N değeri 100 kpa değerinde standart üst tabaka gerilmesine göre ayarlanmalıdır (s ). Kum zeminlerin penetrasyon direnci, fazlasıyla çevre basıncına bağlıdır. Aynı kum için sığ derinlikte yapılan bir SPT, daha derinde yapılan SPT den daha düşük değere sahip olacaktır. N arazi, C N ile çarpılarak çevre basıncı etkileri eşitlenir. Jeolojik gerilmenin 100 kpa dan düşük olduğu derinliklerde derinlik düzeltmesi yapılmaz.

57 SPT ye Etkiyen Faktörler ve Düzeltme Derinlik Düzeltme Katsayısı, C N Düzeltme için geliştirilmiş birçok ifadeden en güvenilir olanı; C N s

58 SPT-N ile Zemin Parametreleri Arasındaki İlişkiler Darbe Sayısı Relatif Sıkılık Zemin Sıkılık İçsel ( N ) D r (%) Durumu Sürtünme Açısı f ( ) Çok Gevşek Gevşek Orta Sıkı > 50 > 85 Çok Sıkı 43

59 SPT-N ile Zemin Parametreleri Arasındaki İlişkiler Darbe Sayısı ( N ) Kıvam s zem (kg/cm 2 ) Basınç (kg/cm 2 ) 0 2 Çok Yumuşak 0.00 < Yumuşak Orta Katı Çok Katı > 30 Sert 4.00 > 4.00

60

61 SPT-N ile Yüzeysel Temellerde Taşıma Gücü Standart Penetrasyon Deneyi, SPT son derece yaygın kullanım alanına sahip bir deneydir. Bu deney kullanılarak yapılan taşıma gücü hesapları Terzaghi ve Peck (1967) tarafından yapılmıştır. Daha sonra Meyerhof (1956, 1974) bu değerlerin çok aşırı muhafazakar değerler verdiğini belirterek 25 mm oturmaya karşı gelen nihai taşıma gücünü hesaplamıştır. Bowles (1996) Meyerhof tarafından önerilen yöntemin de aşırı tutucu değerler verdiğini arazi gözlemlerine dayanarak belirtmiş ve Meyerhof yöntemini yeniden düzenlemiştir. Bowles (1996) tarafından tarafından önerilen yöntemle %50 oranında artmıştır. yapılan düzenleme ile Meyerhof hesaplanan taşıma gücü değerleri

62 SPT-N ile Yüzeysel Temellerde Taşıma Gücü Bowles (1996) tarafından düzenlenen Meyerhof bağıntıları: 4 1 F B K F N q d a F B K B F B F N q d a q a = 25 mm oturmaya karşı gelen izin verilebilir taşıma gücü B D K d

63 SPT-N ile Yüzeysel Temellerde Taşıma Gücü Meyerhof tarafından önerilen SPT ile taşıma gücü bağıntıları oldukça eski bağıntılar olduğundan SPT enerji seviyesinin Er=%55 olduğu durumlar için çıkarılmışlardır. Bowles (1996) Kuzey Amerika da kullanılan sondaj aletlerinin %70 seviyesine ulaşabildiğini öne sürerek hesaplamalarını %70 enerji seviyesi için yapmıştır. Ancak ülkemiz için sıradan ve yaygın işlerde kullanılan aletlerle bu seviyelerde enerji kullanıldığını düşünmek gerçekçi değildir.

64 SPT-N ile Yüzeysel Temellerde Taşıma Gücü Verilen bağıntılarda N yerine kullanılacak değerin temel yüzeyinin B/2 mesafede üstte ve 2B mesafede altta kalan zemin bölgesindeki ortalama SPT değeri olması gereklidir. Bazı durumlarda 2B mesafenin altında daha yumuşak bir bölge olabilir ve bu durum kullanılan N değerine yansıtılmaz ise oturma bakımından problemler olabilir.

65 SPT-N ile Yüzeysel Temellerde Taşıma Gücü Temel genişliği (B), SPT formüllerinde sonucu etkileyen önemli bir parametredir. Eğer temel genişliği büyük olan temeller kullanılacaksa bu durumda temel altında etkilenen bölge derinliği ve buna bağlı olarak oluşan oturmalar da artmaktadır. Meyerhof, radye temeller için bu durumu bir seviyeye kadar dikkate alarak q N a K d F2 kullanılmasını önermiştir. Bu denklemlerde oturma miktarı 25 mm olarak alınmıştır. Herhangi bir ΔH oturma değeri için izin verilebilir taşıma gücü: q a( DH ) DH q mm 25 a

66 SPT-N ile Yüzeysel Temellerde Taşıma Gücü Parry (1977), izin verilebilir taşıma gücünün kohezyonsuz, granüler zeminler için temel tabanı ve 0.75B mesafe altındaki zemin bölgesindeki ortalama N55 değerini kullanarak şu bağıntıyı önermiştir. q a 30N (kpa) (D B) 55 Oturma kontrolü için izin verilebilir taşıma gücü ise N q a 1555 (kpa) (20mm oturma için) B ile kullanılabilir. Bu formülde temel genişliği B [m] ve q a [kpa] birimindedir. [ΔH/20] oranı kullanılarak farklı oturma değerlerine denk gelen taşıma gücü değerleri hesaplanabilir.

67 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) İlk kez Hollanda da 1930 larda kullanılmış olup, teknolojinin ilerlemesi ile günümüzde çok güvenilir ve ekonomik arazi deneyi niteliğini kazanmıştır. CPT, sondaj kuyusu olmaksızın çelik bir sondanın sabit bir hız oranında zemine sokularak zeminin gösterdiği direncin ölçülmesi ile gerçekleştirilir. CPT, gerek sürati gerekse de derinlikle sürekli veri sağlaması açısından zemin etüdlerinde ve temel mühendisliği tasarımlarında kullanılan bir yöntemdir. Türkiye de 1970 li yıllardan itibaren yapılan zemin etüdlerinde CPT kullanılmaya başlanmıştır.

68 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Koni penetrometre taban çapı 36mm, izdüşüm alanı 10cm 2 ve koni 2 cm/s hızla zemin içine itilir. Uç zemine itilirken zeminin batmaya karşı gösterdiği direnç ölçülür. Uç direnci q c koninin batmasına gösterilen toplam direncin izdüşüm alanı (10cm 2 ) ye oranıdır. Koni çevresel sürtünmesi f sc ise koni silindirik yüzeyine etki eden toplam sürtünme kuvvetinin yüzey alanına oranıdır (150cm 2 ).

69 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) 69

70 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT)

71 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT)

72 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Bilgisayara bağlı kablo Elektrik koni penetrometre: 60 o uç açısı d=36mm (10cm 2 ) veya d=44mm (15 cm 2 ) 1. Önceden doyurulmuş gözenekli filtre parçanın yerleştirilmesi ve koni uç boşlukların doyurulması 2. Uç, yanal, boşluksuyu ve eğim ölçer okumalarının elde edilmesi Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Eğim ölçer ASTM D mm/sn de sürekli hidrolik itme; Her 1 m de tij ekle Koni tij (d=36mm) f s = sürtünme direnci u b = boşluksuyu basıncı Her mm de alınan okumalar a n = net alan oranı q c = ölçülen koni direnci q t = düzeltilmiş koni uç direnci = q c +(1-a n )u b

73 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) İlk CPT değişik ilavelerle geliştirilmiştir. Belli başlı ilave özellikler: - CPTU: piezocone (boşluk suyu basıncı da ölçer) - SCPT: seismic cone (dinamik yük etkisini de tanımlar) - VisCPT: vision cone (görsel bilgi nakleder) - CIMCPT: contnuous intrusion miniature cone (zemine sürekli olarak itilebilir)

74 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) VisCPT CPTU CIMCPT SCPT

75 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT)

76 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) CPT çok yumuşak killerden sıkı kumlara kadar değişen zeminler için uygundur. Bununla birlikte özellikle çakıllar ve kayaç içeren zeminler için ise uygun değildir. Kullanım amaçları 3 ana grupta toplanabilir: Zemin tabakalaşmasını belirlemek ve tabakaları tanımlamak Tabakalardaki zeminlerin mühendislik özelliklerini belirlemek Geoteknik tasarım için doğrudan sonuçlara ulaşmak (sığ temellerin ve kazık temellerin taşıma gücü ve oturması vb.)

77 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Deneyin avantajları Hızlı olması ve zemin profilinin sürekli olarak belirlenebilmesi Numune alımı çok zor olan yumuşak killer ve siltli zeminler ile yumuşak ve zayıf kayalarda uygulanabilir olması Deney sonuçlarının yorumu için dünyada çok yaygın olarak kullanılan teorisi kuvvetli yöntemlerin bulunması Sonuçların deneyi yapan operatöre bağlı olmaması

78 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) Deneyin dezavantajları Türkiye de ekipmanın sınırlı olması Bu konuda uzman bir operatör tarafından yapılmasının gerekliliği Belirli aralıklarla kalibrasyon gerektirmesi Zemin numunesi alınamaması Çakıllı ve bloklu zeminlerde uygulanamaması

79 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT)

80 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT)

81 Koni Penetrasyon Deneyi (CPT)

82 Dinamik Sonda Deneyi

83 Dinamik Sonda Deneyi

84 Dinamik Sonda Deneyi

85 Arazi Vane Deneyi

86 Sondaj Kuyusu Vane d Yumuşak Kil Arazi Vane Deneyi Burulma Momenti h 2d Tipik Kanat genişliği d = mm dir. Genellikle yumuşak kil zeminlere uygulanır. Zemine girdirilen kanatçıkların zemini silindirik olarak kesecek şekilde döndürülmesine karşı okunan burulma momentinden zemin drenajsız dayanımı elde edilir. Burulma Drenajsız serbest basınç mukavemeti, c u vane

87 Arazi Vane Deneyi

88 Arazi Vane Deneyi

89 Presiyometre Deneyi

90 Presiyometre Deneyi İstenilen derinliğe ölçen hücre (prob) indirilir. Zemin mukavemet ve oturma özellikleri belirlenir. Her tür zemine uygulanabilir. Ölçen Hücre Koruyucu Hücre

91 Presiyometre Deneyi

92 Presiyometre Deneyi

93 Presiyometre Deneyi

94 Presiyometre Deneyi

95 Presiyometre Deneyi

96 Dilatometre Deneyi

97 Dilatometre Deneyi

98 Dilatometre Deneyi

99 Dilatometre Deneyi

100 Dilatometre Deneyi

101 Dilatometre Deneyi

102 Plaka Yükleme Deneyi

103 Plaka Yükleme Deneyi

104 Plaka Yükleme Deneyi

105 Plaka Yükleme Deneyi

106 Hangi Tür Zeminde Hangi Arazi Deneyi

107 Kohezyonlu Zeminlerde SPT-CPT-MPT ve Kıvam Bağlantıları

108 Kum-Çakıl Zeminlerde SPT-CPT-MPT ve Sıkılık Bağlantıları

109 Arazi Verileri İle Zemin Parametrelerinin Yaklaşık Tahmin Edilmesi

110 Sismik Deneyler

111 Sismik Deneyler

112 Sismik Deneyler

113 Sismik Deneyler Yüzey Yöntemleri

114 Sismik Deneyler Yüzey Yöntemleri

115 Sismik Deneyler Kuyu İçi Sismik Deneyler

116 Sismik Deneyler Aşağı Kuyu Yöntemi

117 Sismik Deneyler Aşağı Kuyu Yöntemi

118 Sismik Deneyler

119 Sismik Deneyler

120 Sismik Deneyler

121 Elektrik Özdirenç Yöntemi

122 Elektrik Özdirenç Yöntemi

123 Arazi Deneyleri

124 Laboratuvar Deneyleri

125 Laboratuvar Deneyleri

126 Laboratuvar Deneyleri Likit Limit Deneyi

127 Laboratuvar Deneyleri Plastik Limit Deneyi

128 Laboratuvar Deneyleri Elek Analizi

129 Laboratuvar Deneyleri Hidrometre Deneyi

130 Laboratuvar Deneyleri Piknometre Deneyi

131 Laboratuvar Deneyleri

132 Laboratuvar Deneyleri Serbest Basınç (Tek Eksenli) Deneyi

133 Laboratuvar Deneyleri Serbest Basınç (Tek Eksenli) Deneyi τ = σ/2 c c u = τ = σ/2=q u /2

134 Laboratuvar Deneyleri Kesme Kutusu Deneyi

135 Laboratuvar Deneyleri Kesme Kutusu Deneyi

136 Laboratuvar Deneyleri Üç Eksenli Basınç Deneyi

137 Laboratuvar Deneyleri Üç Eksenli Basınç Deneyi

138 Laboratuvar Deneyleri Üç Eksenli Basınç Deneyi

139 Laboratuvar Deneyleri Vane (Kanatlı Kesme) Deneyi

140 Laboratuvar Deneyleri Permeabilite Deneyi

141 Laboratuvar Deneyleri Kompaksiyon (Proktor) Deneyi

142 Laboratuvar Deneyleri Kum Konisi Deneyi

143 Laboratuvar Deneyleri CBR Deneyi

144 Laboratuvar Deneyleri Konsolidasyon Deneyi

145 Geoteknik Rapor

146 Geoteknik Rapor

147 Geoteknik Rapor

148 Geoteknik Rapor

149 Geoteknik Rapor

150 Geoteknik Rapor

151 Geoteknik Rapor

152 Geoteknik Rapor

153

154