TEMEL İNŞAATI ZEMİN İNCELEMESİ Kaynak; Temel Mühendisliğine Giriş, Prof. Dr. Bayram Ali Uzuner 1
Zemin incelemesi neden gereklidir? Zemin incelemeleri proje maliyetinin ne kadarıdır? 2
Zemin incelemesi ile elde edilen veriler; 3
İnceleme yöntemlerinin sınıflandırılması 4
Yüzey incelemesi (alanın yüzeyden öğrenilmesi) Alanın topografyası (eğimi, engebeliliği) Yüzeydeki zemin cinsleri Varsa olmuş toprak kaymaları veya belirtileri Su durumu (su sızıntıları, kaynaklar, varsa kuyulardaki su düzeyleri) Taşkınlara uğrayıp uğramadığı Varsa yarma ve kazılardan zeminin düşey kesiti Geniş alanlar için topografik haritanın incelenmesi Komşu alanlara ait varsa zemin inceleme raporlarının elde edilmesi Komşu binaların durumunun gözlenmesi Geniş alanlar için hava ve uydu fotoğraflarından yararlanılması Arazinin geçmişi hakkında, yerel yaşlı kişilerden bilgi toplanılması 5
İnceleme çukurları veya Hendekler 6
Örselenmemiş örnek alımı için 7
8
Sondaj; Zeminde çapı 0.1-0.3 m olabilen bir delik işlemine verilen ad. İnşaat işleri için açılan sondajların derinliği, 3-5 m den birkaç yüz m ye kadar değişir. Çok sert olmayan kohezyonlu zeminler için uygundur. Sert, çakıllı, taşlı zeminler için uygun değildir. Burgunun ilerleme hızından, sertlik-yumuşaklık, sıkılık-gevşeklik tahmin edilir. 9
Bunlarla 10-20 m lik sondaj açılabilir. 10
İlerleme hızından zeminin sertliği yada sıkılığı tahmin edilir. Zemin bir suspansiyon olarak yukarı taşınır. Çıkan çamurlu su adeta örselenmiş örnek gibidir. Çıkan çamurdan geçilen zemin öğrenilir. Kendini tutamayan zeminler için kullanılır Kaplama borusu yerine sondaj çamuru da kullanılabilir. Sondaj çamuru bentonit denilen kil ile suyun karıştırılmasından oluşur. 11
12
13
Elektriksel su düzeyi ölçüm aleti; Cismin suya değmesi elektriksel bir göstergenin hareketi ile sağlanır. Özellikle kohezyonlu zeminlerde, yer altı su düzeyini ölçmek için, 12-24 saat beklemek gerekir 14
Anlamlı Derinlik; zemine uygulanan basıncın 1/5 veya 1/10 değerine azaldığı derinlik. 15
Anlamlı Derinlik; zemine uygulanan basıncın azalan değerinin, zeminin kendi ağırlığından oluşan düşey gerilmenin 1/10 una eşit olduğu derinlik. 16
17
SONDALAR (ARAZİ DENEYLERİ) Başlıca dinamik sonda deneyidir. Sondayı çakmak için standart bir enerji uygulanır. Sonda önce zemine 0.15 m çakılır. Böylece kuyu tabanındaki örselenmiş derinlik geçilir. Sonra 0.30 m çakılır. İlk 0.15 m den sonra sondanın 0.30 m çakılması için gerekli vuruş sayısına, standart penetrasyon direnci (SPT veya SPT-N) denilir. Deney taşlı çakıllı ve çok sert zeminler için uygun değildir. Deney derinlikle her 1-2 m de bir yapılır. 18
19
Deney sonuçları üzerinde derinlik düzeltmesi yapılır. Yapılan çalışmalar deney derinliğinin (diğer bir deyişle derinlik basıncının) deney sonuçları üzerinde etkili olduğunu göstermiştir. 20
SPT sayısı adeta bir anahtar bilgidir. Bu sayı ile bazı grafik, tablo ve bağıntılar kullanılarak; zeminin sıkılıkgevşeklik durumu, sertlik-yumuşaklık durumu, kayma direnci parametreleri, emin taşıma gücü, temel oturmaları vb. belirlenir. Terzaghi ve Peck (1967) Daha az güvenilir 21
Deney bazı ülkelerde standartlaştırılmıştır. Deneyin standartlara kurallara uygun yapılması önemlidir. Çeşitli nedenlerle uygulanan enerji, teorik olarak uygulanması gereken enerjiden küçüktür. E r, 0.6 alınıyor. Buna göre ölçülen SPT sayısı üzerinde, derinlik düzeltmesine ek olarak şu düzeltmeler yapılıyor; 22
Başlıca statik (çakma değil, itme uygulanıyor) sonda deneyidir. Hollanda koni deneyi, statik sonda deneyi, itmeli sonda deneyi vb. adlarla anılır. Koni uç yüzeydeki bir yükleme düzeni ile zemine birkaç cm (4 cm) itilir. Zeminin bu itmeye karşı gösterdiği direnç ölçülür. Koni uç direnci ise aşağıdaki gibi tanımlanır. Deneyin esası metal bir konik ucun zemine itilerek batırılmasıdır. 23
24
Sürtünme ceketli sondalarla (Begemann tipi); Yan sürtünmesi f s (q yan ) de belirlenir. Sürtünme ceketi içi boş bir boru parçasıdır. 25
Sürtünme ceketli sondada sadece ceketi sürmek için gerekli kuvvet (Q yan ), ceket yanal alanına bölünerek, yan sürtünmesi, f s veya q yan elde edilir. Bu terim, sürtünme kazıklarının yanal yüzeylerinin taşıma gücünün belirlenmesi vb. işlerde kullanılır. Ayrıca, sürtünme oranı tanımlanır. f r, genellikle kumlarda 1 den küçük, killerde 1 den büyüktür. 26
Sürtünme ceketli sonda ile yapılan deneyin evreleri; Deney, derinlik boyunca, her 0.2 m de bir veya yeni tip aletlerle hemen hemen sürekli olarak yapılır. 27
Deney, taşlı, iri çakıllı, sert zeminler için uygun değildir. Daha çok kumlar için uygundur. Deney sırasında zeminden örnek alınamaz. q c ve q yan adeta birer anahtar bilgidir. 28
Bu deney, önceden açılmş bir sondaj kuyusunda yapılan bir arazi deneyidir. Deneyin esası; Bir sondaj kuyusunda, kaplanmamış belli bir uzunluk için, iç yanal (radyal) basıncın uygulanmasıdır. Koruyucu hücreler basınçlı gaz (CO 2 vb.) ile şişirilir. Bunlar, ölçen hücreyi, alttan ve üstten sınırlayarak, düşey doğrultuda deformasyonu önlerler. Ölçen hücre, basınçlı su ile şişirilir. Gönderilen suyun ve gazın basınçları ölçülür. 29
Hücrenin yanlara temasından sonra, hücreye gönderilen suyun hacminden, yanal ( radyal) şekil değiştirme ( r ) hesaplanır. Yan yüzlerde kırılma meydana gelene kadar yükleme (basınç uygulaması) yapılır. Şekildeki gibi tipik bir ilişki çizilir. P l ve E p adeta birer anahtar bilgidir. 30
Deney derinlik boyunca her 1-2 m de bir yapılır. Tipik deney sonuçları aşağıdaki gibidir; 31
Geniş alanların zemin yüzünden hızlı bir şekilde incelenmesinde kullanılan başlıca yöntemler; Bu grafik tabakalı zeminde, kırık doğru parçalarından oluşur. Şok dalgaları zemin içinde, zemin cinsine göre farklı hızlarda yayılırlar. Uzaklık-yayılma grafiğinda kırılma noktaları yeni bir tabakanın varlığına işaret eder. 32
33
34