YAPI TEKNOLOJİSİ DERS-2
ÖZET Yer yüzündeki her cismin bir konumu vardır. Zemine her cisim bir konumda oturur. Cismin dengede kalabilmesi için konumunu koruması gerekir. Yapının konumu temelleri üzerinedir. Temel yapının ayakları ve inşa edilen ilk elemanıdır. Yapının bütün yükleri temelleri ile zemine iletilir. Temelin şekli zeminin durumuna ve yapısına göre seçilir.
TEMEL ZEMİNLERİ Yapı bütün yüklerini temel zeminine aktarır. Temelin şekli zeminin cinsine, özelliğine, taşıma gücüne göre seçilir. Bu bakımından bir yapının planının hazırlamadan ve statik özelliklerini tespit ederek hesaplarını yapmadan önce, yapı yerinin, temel zemini ve yeraltı suyu durumu incelenir. Bu işlerin ihmal edilmesi sonradan düzeltilemeyecek zararlara sebep olur.
Temel Zeminleri Niçin İncelenir? Temel zemininin yük taşıma gücünü hesaplamak. Zeminde meydana gelebilecek oturma miktarını bulmak. Yeraltı suyu durumunu incelemek. Yeraltı suyunun yapı malzemesine zararlı tesirlerinin olup olmadığını incelemek ve tespit etmek. Tabaka kalınlıkları, cinsleri ve derinliklerinin belirlenmesi Zeminin kayma mukavemeti ve donma derecelerini tespit etmek. Betona zarar verebilecek kimyasal ve organik madde durumunu belirlemek Bu işlemlerin sonucuna göre zemin hakkında karara varılır ve yapı temelinin sekli seçilir.
Yük taşıma durumuna göre zemin türleri; 1-Çürük zemin: fazla yük altında kayan, sıkışmaya uygun ince kum, ıslak kil, killi toprak, batak arazi, bitkisel ve dona toprak zeminlerdir. Basınca dayanımı 0,2-0,8 kgf/cm² arasında değişir. 2-Orta zemin: sıkışmaya uygun, 3-4m kalınlığında zemin tabakalarından oluşur. Kumlu ve killi zeminlerdir. Basınca dayanımı 0,4-0,5 kgf/cm² arasında değişir. 3-Sağlam zemin: sıkışmaya uygun olmayan 2-3m kalınlığında tabakalar halinde oluşmuş zeminlerdir. Basınç ve çekme gerilmelerine karşı oldukça dayanıklıdır. Bunlar arsında püskürük, tortul ya da metamorfik zeminlerdir.
Zemini oluşturan malzemeye göre zeminler; 1-Kayalık zeminler; volkanik kayalar granit, siyenit, gabro, porfir, bazalt taşlarından oluşmuş zeminlerdir. 15-30kg/cm². Tortul kayalar kuvarsit, sert kalker, kum taşı, killi şist taşlarından oluşan zeminlerdir. 10-15kg/cm² yük taşırlar. Metamorfik kayalar gre, sertleşmiş killerden oluşmuş zeminlerdir. 5-10kg/cm² yük taşırlar. 2-Gravye zeminler; irili ufaklı kum ve çakıl tanelerinin tabii bir bağlayıcı ile birleşmesi sonucu teşekkül etmiş zeminlerdir. Basınç ile sıkışmazlar aralarındaki bağlayıcı kil değilse su ile oyulmazlar. 5kg/cm² yük taşırlar.
3-Kumlu zeminler; kum tabakalarının oluşturduğu zeminlerdir. Zemin kalın bir tabaka halinde, granit, gre, kalker gibi kayaların kumlarından oluşmuş ise basınç ile sıkışmazlar. 2kg/cm² yük taşırlar. 4-Bitkisel toprak; zemin yüzündeki bitkilerin ve bitki köklerinin çürümesi ve toprakla karışması sonucu oluşan zeminlerdir. Renkleri koyudur, humus adı verilir. Böyle zeminlere yapı temeli oturtulmaz. Harç ve betona zarar verir. Temel çukurunda böyle toprak varsa temizlenmelidir. 5-Killi zeminler; içerisinde bulunan su, kum ve yabancı maddelerin çokluk ve inceliklerine göre oluşan killi zeminlerdir.
Zemini oluşturan tabakaların özellikleri 1-Yapı temeli için elverişli tabakalar çok geniş ve kalın olan tabakalardır. 2-Zemin, üstte sıkışmayan ince ve altta sıkışabilen kalın tabakalardan meydana geliyorsa tehlikelidir. Bu durumda sağlam zemin tabakası bulunmalı ve gerekli tedbirler alınmalıdır. 3-Üst tabaka zayıf, alt tabaka sert ise temel sert zemine indirilmelidir. 4-Temelin oturacağı tabaka, meyilli, kaygan hale gelebilen kil veya kaygan kaya yüzeyi ise yapı için tehlikeli olabilir. 5-zemin tabakası çeşitli özelliklere sahip tabakalardan meydana geliyorsa, gerekli her türlü tedbir alınmalıdır.
Zeminlerin Cinsleri 1- Toprak Zeminler 2- Küskülük Zeminler 3- Kaya Zeminler 4- Batak ve Balçık Zeminler
1- Toprak Zeminler Yumuşak Toprak: Bel küreği ve kürekle kazılabilen gevşek toprak, bitkisel toprak, gevşek kum ve benzeri zeminler. Sert Toprak: Kazmanın yassı ve ara sıra sivri ucu ile kazılan; toprak, kumlu kil, gevşek kil, killi kum, çakıllı, kürekle atılabilen taşlı toprak ve benzeri zeminlerdir.
2- Küskülük Zeminler Yumuşak küskülük: Kazmanın sivri ucu ve ara sıra küskü, kama ve tokmak ile kazılan toprak, sert kil, yumuşak marn, sıkışık, gravye, parçalanıp el ile atılabilen 0.100m³'e kadar büyüklükteki her cins blok taşlar, kazı güçlüğü benzerliğinden dolayı, çamur ve benzeri zeminlerdir. Sert küskülük: Kazmanın sivri ucu, küskü, kama, tokmak ve kırıcı tabanca ile kazılan çürük - çatlamış kaya, çürükyumuşak gravye, şist, taşlanmış marn, taşlanmış kil, 0.100-0.400m³ büyüklükte, parçalanıp el ile atılabilen her cins blok taşlar ve benzeri zeminlerdir.
3- Kaya Zeminler Yumuşak kaya: Küskü, kıncı tabanca veya patlayıcı madde kullanılarak kazılan tabaklaşmış; kalker, marnlı kalker, şist, gre, gevşek konglomera, alçı taşı, volkanik tüfler (bazalt tüfleri hariç) 0.400m³ den büyük aynı cins blok taşlar ve benzeri zeminlerdir. Sert kaya: Patlayıcı madde kullanılarak atılan, kırıcı tabanca ile parçalanıp sökülen kalın tabaka ve kitle halinde sert gre, kesif kalker, andezit, trakit, serpantin, betonlaşmış konglomera, bazalt tüfleri, mermer, 0.400 m³ den büyük aynı cins blok tatlar ve benzeri zeminlerdir. Çok Sert kaya: Fazla miktarda patlayıcı madde kullanarak atılan, kırıcı tabanca ile parçalanıp sökülen, granit ve benzeri, bazalt, porfir, kuvarsit 0.400 m³ den büyük aynı cins blok taşlar ve benzer zeminlerdir.
4- Batak ve Balçık Zeminler Su muhtevası yüksek olan ve bu suyu kolay bırakmayan, genellikle yapışkan nitelikteki zeminlerdir. Yapılanma şekline göre; - Kaba taneli veya kohezyonsuz (moleküller arası çekim)zeminler - İnce taneli veya kohezyonlu zeminler - Organik zeminler (Turba) Dane boyutuna göre; - Kaya: 60 mm den daha büyük zeminler - Çakıl: 60 mm ile 2 mm arasında olan zeminler - İri kum: 2 mm ile 0.6 mm arasındaki zeminler - Orta kum: 0.6 mm ile 0.2 mm arasındaki zeminler - İnce kum: 0.2 mm- 0.06 mm arasındaki zeminler - Silt (iri-orta-ince): 0.06 mm ile 0.002 mm arasındaki zeminler - Kil: 0.002 mm den daha küçük boyutlu zeminler
ZEMİNLER NASIL İNCELENİR?
Klasik Zemin İnceleme Yöntemleri Jeofizik Zemin İnceleme Yöntemleri
Klasik Zemin İnceleme Yöntemleri 1-SORUŞTURMA 2-MUAYENE ÇUKURLARI AÇMA 3-SONDALAMA 4- SONDAJ YAPMA 5- SONDAJ KAZIĞI YÖNTEMİ 6-KUYU YIKAMA YÖNTEMİ
1- Soruşturma Yapmak Yapının yapılacağı yerin bitişiğinde veya çok yakınında karşılıklı olarak inşa edilmiş yapıların zeminleri güvenilir bir şekilde incelenmiş ise, yoklama sonuçları aradaki zemin için de yaklaşık bir bilgi verir.
2- Muayene Çukurları Açmak Bu tip muayene çukurları ile zemin araştırmaları kolay ve çabuk bir şekilde yapılabilir. Yeraltı suyu olmayan veya az olan yerlerde uygulanır. Zemin tabakasının derinlik, cins kalınlık ve yeraltı suyu durumlarını incelemek için muayene çukurları açılır. Muayene çukurları Gözlem Çukurları Araştırma Çukurları olmak üzere iki şekilde açılabilir.
Gözlem Çukurları 0,5 ila 1,5 m derinliğinde açılarak bitkisel toprağın kalınlık tayini, CBR için numune alınmasında kullanılır.
Araştırma Çukurları Araştırma çukurları 3 ile 5 m derinliğe kadar zeminin kazılarak yeraltı suyu seviyesinin tayini, - Zeminin doğal durumunun gözle incelenmesi - Örselenmiş ve örselenmemiş numune alınmasında kullanılır. Ayrıca araştırma çukurlarında arazi vane deneyi, penetrometre deneyi, plaka yükleme deneyleri uygulanır.
Çukurlarının sayı ve tertibi, yapının büyüklüğüne ve zeminin tabaklanma durumuna göre seçilmekle birlikte en az üç adet açılır. Her çukurda zeminin tabakalanma durumu incelenerek karsılaştırılır. Basit muayene çukurları ile 8.00 m derinliğe kadar inilebilir. Daha fazla derinlikler için baca ve galeriler kazılır. Galerilerin tabanı, zemin değişim yüzeyinde ve normal olarak 1.00 x 2.00 m kesitinde açılır.
Örselenmemiş Numuneler Zeminin Doğal su içeriği ve yoğunluğu Zeminin Boşluk Oranı ve porozitesi (gözenek) Serbest Basınç Dayanımı Konsolidasyon (Oturma) Zeminin permabilite katsayısı, Deneyleri için kullanılır
Örselenmiş Numuneler Zemin sınıflandırması Elek analizi CBR Gözle muayene Proktor (Sıkışma Kompaksiyon) deneyleri için kullanılır. Örselenmiş numuneler üzerinde yapılan deneyler zeminin mekanik ve hidrolik özelliklerini tam olarak yansıtmaz.
Farklı Yöntemlerle Örselenmemiş Zemin Numunesi Alınması
3-Sondalama Kayalık olmayan zeminlerde uygulanır. Muayene sonda çubukları ile yapılır. Sonda çubuklarının çapları 2 4 cm arasında, boyları da 300-500 cm arasındadır. Sonda çubuğunun yan kenarlarında kertik seklinde cepler vardır. Ön ucu sivri, arka ucu küt veya halka seklindedir. Çubuk, darbe yapılarak zemine çakılır. Çubuğun, her beş darbede bir zemine girme miktarı ölçülür.
Buna göre zeminin tabakalarının sertliği hakkında bilgi edinilir. Mümkün olduğu kadar zemine çakılan sonda çubuğu, çekilerek çıkartılır. Çubuğun üzerinde toprağın bıraktığı renk ve bulaşıklarla birlikte, ceplere dolan numuneler incelenir. Burgularla elde edilen zemin numuneleri örselenmiş zemin numuneleridir.
Sonda çubukları
4-Sondaj Yapmak Sondaj, zeminin derinlerinde yapılan muayene seklidir. Bir temel için, belirli sayıda sondaj ve belirli bölgeler tespit etmek mümkün değildir. Ancak her zemin için birden çok sondaj yapmak gereklidir. Zeminin, homojen bir yapıya sahip olup olmadığını kestirmek mümkün olmadığından, temel sahasının ortasında bir, kenarlarında üç veya dört sondaj yapmak gereklidir.
Sondaj
Sondajlardan alınan örnekler aynı özelliği gösteriyorsa ilave sondaj yapmaya gerek yoktur. Özellikler farklı ise sondaj sayısı arttırılır. Sondajın derinliğini de belirli bir rakama bağlamak doğru değildir. Yer ve duruma göre derinlik seçilir.
Bununla birlikte temel zemininden çokça aşağıya inilmelidir. Özellikle oturmaya müsait zeminlerde derinliklerde numune alma, alt tabakayı tanıma bakımından önemlidir. Sondajlar vurma veya burma (delme) suretiyle yapılır. Hangi metot kullanılırsa kullanılsın zemin derinliklerinden numunelerin bozulmadan alınmasına dikkat edilmelidir. Aksi halde yeterli ve tatmin edici bilgi alınamaz.
Bir Sondaj Sistemi Üç ayrı Parçadan Meydana Gelir 1. Sondaj Uçları 2. Bunları Derinliklere indirecek Sondaj Çubukları 3. Çubukların, içinde hareket ettiği sondaj boruları
5- Sondaj Kazığı Yöntemi 10 m derinliğe kadar yapılan zemin yoklamalarında uygulanan bir yöntemdir. Ekonomiktir, çıkarılan numunelerin özellikleri bozulmaz. Sondaj kazığının içerisinde ince cidarlı bir boru bulunur. Şahmerdanla çakılan kazığın içerisindeki boruya, her tabakadaki malzeme bozulmadan dolar.
6- Kuyu Yıkama Yöntemi Belirli bir çapta metal bir boru çakılmak suretiyle veya vibrasyonla zemine sürülür ve metal boru içerisindeki zemin su ile yıkanarak yüzeye çıkarılır. Böylece istenilen derinliğe kadar bir taraftan zemin yıkanarak boşaltılırken bir taraftan metal boru zemine penetre (nufuz,yerleştirme) edilir. Bu yöntemle örselenmemiş numune alınması mümkün olsa da su içeriği tayini ve zemin sınıflaması yapılamamaktadır. Bu yöntemin bir diğer dezavantajı da çok miktarda suya gereksinim duyulması ve çok sert kayalık zeminlerde uygulanamamasıdır.
Jeofizik Zemin İnceleme Yöntemleri
Bu tip yöntemler, kolay ucuz olmasının yanında yeter hassasiyetle ve çok çabuk bir şekilde zemin katmanları kalınlık ve cins olarak saptanabilmektedir. Ancak klasik yöntemlerin yerine kullanılması bugün için mümkün değildir. Bu tip yöntemlerde farklı mantığa dayalı metotlar kullanılabilmektedir. - Manyetik - Gravimetrik - Nükleer - Jeotermik - Sismik - Elektrik Rezistiviti (direnç)
Manyetik Metod en eski yöntemlerden birisidir. Büyük çaplı zemin araştırmalarında kullanılır. Yeryüzünün değişik noktalarındaki manyetik alanları saptayıp jeolojik formasyonlarla korele edilmesi esasına dayanır. Gravimetrik metot zemindeki farklı yoğunlukları ölçerek jeolojik formasyonlar hakkında bilgi sağlar.
Nükleer metot yerkürenin radyasyon değerlerini belirleyerek jeolojik formasyonlar hakkında bilgi verir. Jeotermik metot, yer kürenin farklı derinliklerindeki ısıları saptayarak jeotermik basamak ile mukayese edildiğinde özellikle pınar, mağara, çatlaklar ve süreksizlikler hakkında bilgi verir.
Sismik metot ise, zeminin derinliklerine gönderilen şok dalgalarının geri yansıması Tabakalarda kırılmaların ölçülerek zemin katmanları hakkında bilgi edinilmesi esasına dayanır.
Direnç metodu ise zeminin elektrik akımını geçirebilme ve direnç göstermesi esasına dayanır. Örneğin sağlam bir kayanın elektrik direnci gevşek doygun zeminin elektrik direncinden daha fazladır. Zeminin elektrik direnci su içeriğine ve suyun iyonlaşma derecesine bağlıdır.
Zemin Taşıma Gücü
Zeminin Taşıma Gücünün Belirlenmesi Bina yükleri altında zemin tabakalarının sıkışması sonucu tasman denilen bir miktar oturma olur. Oturma temel yüzeyinin her yerinde aynı miktarda veya 4-20 mm arasında olursa inşaat için bir tehlike olmayabilir. Eğer temel zemininde eşit olmayan çökmeler oluyorsa o zaman yapı tehlikeye girer ve yapıda çatlamalar meydana gelir. Dolayısı ile bir yapı inşa edilmeye başlanmadan önce zeminin taşma gücü bulunmalı ve yapıya ait temel şekli buna göre seçilmelidir.