Ders-1 Zemin Etüdleri

1

BÖLÜM 1-GİRİŞ

� Zemin yüzeyi altında kalan ve yapı yüklerini zemine aktaranyapı elemanlarına ‘temel’, temel yapısından etkilenen zeminbünyesine de ‘temel zemini’ denir.

� İnşaat mühendisi temel zemini ve temel yapısı için aşağıdakiözellikleri araştırır.

1)Taşıma gücü koşulu

2)Oturma kriteri

3) Statik yeterlilik

•Etki

Bölges

i

•Temel

Zemin

i•= 2B

•B

2

• = 2B

• = 3B

•TEKİL

TEMEL

•SÜREKLİ

TEMEL

İnşaat Mühendisi aşağıdaki soruların cevaplarını

bulmaya çalışır.

• Sağlam bir temel zeminin taşıma gücü nedir? Temel yapılan derinlikte bu değer nasıl değişir?

• Zayıf zeminin taşıma gücü nedir? Derine inilerek bu değer ne kadar arttırılabilir?

• Sağlam tabaka kalınlığı ne kadar olmalıdır ki alttaki zayıf zeminde gömülme olmasın?

• Temel zemininin oturma değeri nedir? Bunun gerçekleşme zamanı ne kadardır? Oturmanın zararlı etkilerinden korunmak için ne tür bir temel yapısı seçilmelidir?

• Komşu yapıların etkisi var mıdır?

• Makine altı temellerin oturma ve titreşim problemleri var mıdır?

3

Bir temel inşaatının safhaları

� Projelendirme safhaları

� Temel zemini yönünde

� Temel yapısı yönünde

� Temel çukurunun açılması

� Temel yapısının inşası

4

BÖLÜM 2-ZEMİN ETÜDLERİ

• Üzerinde yapı inşa edilecek bir arazinin ya da mevcutsorunlu bir yapının bulunduğu arazideki zeminkoşullarının derinlik boyunca (3 boyutlu olarak)endeks ve mühendislik özelliklerinin belirlenmesindeve zeminin yapı için uygun olup olmadığı kararınınverilip statik betonarme projeler için gerekliparametrelerin önerilmesine ‘zemin Etüdü’ ya da‘zemin incelemesi’ denir.

Zemin Etüdü Nedir?

5

Zemin ve temel etütleri

� zemin özellikleri ve zemin parametrelerinin tayini� temel analiz ve tasarımı� zemin-temel-yapı etkileşimi

Temel tasarımı ile zemin-temel-yapı

etkileşiminin irdelenmesinde kullanılacak

zemin özellikleri ve zemin parametrelerinin

tayini için yapı alanı ve çevresinde zemin ve

yeraltı suyu ile ilgili bütün verilerin

toplanması amacıyla yapılan çalışmalar olup

bu çalışmaların sonucunda temel tipi

belirlenir.

• Başarılı bir temel boyutlandırılması diğergeoteknik problemlerde olduğu gibi temelzemini özelliklerinin doğru ve amaca uygunolarak ölçülmesi ile gerçekleştirilir.

• Eğer ölçümler daha çok laboratuvardayapılacaksa araziden güvenli, örselenmemiş veörselenmiş zemin numunelerinin alınmasıgerekir.

• Yapı türü ne olursa olsun hiçbir yapıya zeminetüdü yapılmadan başlanılmamalıdır.

6

Zemin etüdünden elde edilecek özelliklerin başlıcaları

• Zemin tabakalarının kalınlıkları ve cinsine ulaşılır.

• Zemin tabakalarının endeks ve mühendislik özelliklerine ulaşılır.

• ɣn , wn , e ,n, Dr , wL , wP

• Sınıfları

• c, φ

• mv, cv, av…….

Amaç � Temel tipinin belirlenmesi ve boyutlandırılması� Zeminin taşıma gücü� Oturma hesapları ve gerekli parametreler� Yeraltı su seviyesinin tespiti� Temel kazısı sırasında karşılaşılacak sorunlar ve

çözümleri

� Drenaj durumu

� Derin kazılarda iksa sistemleri

� Temel çukuru eğimi vb.� Civar yapıların güvenliği ve gerekli parametrelerin elde

edilmesi� Zemin iyileştirme veya temel takviyesi (gerekiyorsa)� Heyelan potansiyeli� Depremsellik durumu (Sıvılaşma potansiyeli, dinamik

hesaplar için gerekli zemin parametreler v.s.)

7

Maliyet

� Maliyeti değişkendir� Toplam inşaat maliyetinin %0.5 - %1.0’i

arasında değişmektedir.� Yapılarda zemin problemleri nedeniyle inşaat

sonrası oluşacak hasarların tamiri ise çoğu zaman toplam yapı maliyetini aşmaktadır.

� Bu nedenle yapının türü ve risk mertebesine bakılmaksızın zemin etütleri her yapı için mutlak surette yapılması zorunludur.

Maliyeti etkileyen faktörler

• Zemin koşulları

• Yapı özellikleri

• Civardaki yapılar

• Depremsellik

• Yeraltı suyu durumu

Risklerin yüksek olduğu baraj, nükleer santral, metro tünelleri, viyadük gibi

yapılarda araştırmalar daha kapsamlı, kat yüksekliği az veya depo türü yapılarda

kapsam daha dar tutulabilir. Diğer taraftan zemin koşullarının kısa mesafelerde

değişkenlik gösterdiği ve zayıf zemin koşullarının hakim olduğu alanlarda zemin

etütlerinin kapsamının daha geniş tutulması genel bir kuraldır.

8

A. Ön Çalışmalar

B. Arazi Çalışmaları

C. Laboratuar Çalışmaları

D. Geoteknik tasarım ve analiz

E. Zemin Etüt Raporlarının Hazırlanması

Zemin Etüt Çalışmaları

Önemli !!!

• Zemin etüdüne başlanmadan önce mutlakaarazi gezilmeli, varsa mevcut raporlaredinilmeli, arazi ve çevre bilgileri yerindealınmalıdır.

9


• İncelenen arazinin konumu ve son durumu,

• Topoğrafyası,

• Arazi jeolojisi,

• Arazi su durumu (mevcut kuyulardan)

• Zemin profili (mevcut yarmalardan)

Arazi gezilir arazi ve yapı ile ilgili mevcut bilgiler toplanıp değerlendirilir.

10

� Daha önce çevrede zemin kaynaklı problemler olupolmadığı

� Komşu yapıların durumu varsa zemin etüt raporları,

� Belediye ve diğer kuruluşlardan altyapılarla ilgilibilgiler alınması

� Parselde inşa edilecek yapının özellikleri (yapınınmimarisi, yükleri, boyutları, temel-bodrum derinliği,farklı ve toplam oturmalara toleransı, yapının önemi)

A. Ön Çalışmalar (devam)







11

Zemin İnceleme Yöntemleri

1. Yüzeysel İnceleme

2. Muayene Çukurları ile İnceleme

3. Sondajlar

4. Sondalar ve Arazi Deneyleri

5. Jeofizik yöntemler

Amaç: Zemin profilini belirlemek

12

KilSondaj Kuyusu50-75-90 mm Çap6-30 m Derinlik

Muayene Çukuru1-2 m Genişlik3-5 m Derinlik


13

Muayene Çukuru

• Yüzeysel inceleme amaçlı

• En fazla 5 m derinliğe kadar incelenebilir

• Genellikle CSB gibi makineler ile kazılır

• Hafif yapılarda veya sondajları doğrulama

• Amaç:

– Gözle inceleme

– Numune alma

• Tüp örnek

• Torba örnek

2.Muayene çukurları ile inceleme

• Basit yapılarda ya da çok fazla gerilme soğanı derinliğioluşmayacak kadar hafif yapılarda bazen de yüzeydekibirimlerin homojenliğini görmek için sondajlarla ilaveçalışma olarak açılabilirler.

• Genellikle hidrolik bir kazıcı ile 5-6m derinliklere kadaraçılan desteksiz, geçici çukurlardır.

• Hızlı bir araştırma yapılabilir.• Çukur içerisine inilecekse kazı basamaklı yapılabilir.• Çukurun dar kenarı 1.5m uzunluğu 2m’den az

olmamalıdır.• Çukurlar yardımı ile zeminin yatay ve düşey profili

incelenir, örnekler alınır, yerinde deneyler yapılabilir,süreksizlikler belirlenir.

14

• Çalışma sonunda çukurlar mutlakakapatılmalıdır.

• Muayene çukurunda gözlenen zemin cinsleri birprofil üzerinde çizilir. Bu evraka ‘MuayeneÇukuru Logu’ denir. Her zemin cinsinin yanındaismi ile beraber rengi ve diğer belirlenenözellikleri yazılır.

• Çukurlar içerisinde El Penetromesi veya ElVeyn’i ile zemin serbest basınç mukavemetitayin edilir.

• Laboratuvar deneyleri için numuneler alınır bubilgiler muayene çukur loglarına işlenir.Numuneler, deneylere uygun alınmalıdır.

• Örselenmemiş numuneler özellikle mukavemet veoturma deneylerine tabi tutulacağından, standartölçülerin üzerinde alınmalıdır. Bunun için özelnumune alıcılar kullanılıyorsa tüplerin üst kısımlarıkeskin (bıçak gibi) olmalı numunenin boyu tüpçapının en az 2 katı olmalıdır.

•D

•H

•H≥2D

15

16

17

3.Sondajlar

• İstenilen derinliğe kadar inilir, numuneler alınır vezeminin cins ve özellikleri belirlenir.

• Derinlik boyunca istenilen seviyelerde yerinde zemininözelliklerini belirlemek için deneyler yapılabilir. Bunedenle en çok tercih edilen arazi araştırma yöntemidir.

• Sondaj derinliği olarak genellikle yapı temelinin etkiderinliği (gerilme soğanı) dikkate alınır. Ancak zeminkoşulları zayıf ise sondaja bu derinlikten sonra dadevam edilir.

• Sondajlarda örselenmiş, örselenmemiş, karot, rotary ilekırıntı, basınçlı su ile yine parçalar halinde numuneleralınabilir (TS 1901).

18

• Sondaj ve muayene çukurlarının yerleri vesayıları; tabakalaşmanın, tabaka kalınlıklarının,zemin cins ve özelliklerinin arazide yatay ve düşeydoğrultuda (üç boyutlu olarak) değişimleriniyeterli ölçüde verecek şekilde olmalıdır. Mesela;bina türü yapılarda 10≈30m arasındaki noktalardaküçük alana oturan yapılarda en az 3 noktadaaraştırma yapılması önerilir.

• Yan yana birçok birimden oluşan yapı grubundaise; duruma göre her bir birim için bir noktayeterli olabilir. Yol ekseninde 250-500m,yerleşime açılacak bölgelerde ise 300-400m’de birsondaj yapmak uygun sayılabilir.

• Araştırma derinliği için ise; temel için uygun olmayan tümbirimlerin(kontrolsüz dolgu, bitkisel toprak, zayıf sıkışabilirzeminler vb.)altına kadar devam ettirilmelidir.

• Sondaj yapılırken, planlanan derinliğe inilirken kayaya girilirseen az 3m bu birimde ilerlenmedikçe sondaj kesilmemelidir.

• Bina temelleri altında araştırma derinliği çok kabaca yüklüalanın 1.5 katı alınabilir ( gerçekte gerilme soğanı derinliğikadar).

• Derinlik, temel alt kotundan başlanarak ölçülmelidir. Yollar vehava limanları için araştırma derinliği genellikle kırmızı kottan2≈3m daha aşağıya kadar seçilmelidir.

• Dayanma yapılarında yapının serbest yüksekliğinin 0.75-1.5katı derinliğe ulaşmalıdır. Bu ölçüler; yapının önemine zeminkoşullarına göre azaltılır ya da arttırılır.

19

Sondaj Çalışmaları…

İnce cidarlı tüplerle (shelby tüpü)örselenmemiş kil zemin numuneleri alınır.Kil

Sondaj Kuyusu

Lab Konsolidasyon, Üç eksenli Deney vb. numunesi

Shelby Tüpü

Geoteknik Sondajlar

• Zemin etüdleri ve araştırmaları için yapılır

• Tüm mühendislik yapıları

• Zemin profilini belirlemek

• Y.A.S.S nin tespiti

• Lab. deneyeri için numune almak

• Arazi deneyleri yapmak

20

Her kuyu için sondaj logu hazırlanır

21

Loglar iyi incelenmeli ve değerlendirilmelidir

Planlama çok önemli!!!

– Sondaj yöntemi, yerleri, sayısı ve derinlikleri

– Yapılacak arazi deneylerinin türleri ve uygulama sıklıkları, teknikleri

– Alınacak örselenmiş ve örselenmemiş zemin numunelerinin yöntem ve sayısı

22

Arazi Çalışmaları Planlaması?

Yetersiz sondaj kuyusu; zemin profili ve özellikleri yeterince belirlenemez.

Yetersiz sondaj kuyusu; zemin profili ve özellikleri yeterince belirlenemez.

120 m

Örneğin, Çok Katlı bir Alışveriş Merkezi Projesi Sondaj

kuyusu

??

120 m

Çok fazla ve gereksiz maliyet artıran sondaj planlaması.

23

120 m

İyi planlamaİyi planlama

Muayene Çukuru

Optimum çözüm

Kil Zemin Tabakalarında

Laboratuar üç eksenli ve konsolidasyon deneyleri için

Numune tüpü

Zemin

Kaliteli numuneler için “alan oranı”

Tüp et kalınlığı arttıkça, örselenme artar.

Numunelerin taşınması ve alete yerleştirilmesinde dikkatli olunmalıdır.

24

Daneli (Kum-Çakıl) Zemin Tabakalarında …

Örselenmemiş numune almak çok zordur.Bu yüzden arazi deneylerine başvurulur.

Örneğin, Penetrasyon Deneyleri

deneylerinden yararlanılır.

Bu durumda, temel tasarımında çoğunlukla penetrasyon

deneylerinden yararlanılır.

Sık Kullanılan Arazi Deneyleri

VST

SPT

CPTPMT

CPTU

25








�Endeks özelliklere yönelik deneylerPiknometre, tabi birim hacim ağırlık, su muhtevası, ve ilave olarak kumda elek analizi, kilde ise hidrometre deneyi

�Kayma mukavemeti deneyleriÜç eksenli basınç, ilave olarak kumlu zeminlerde kesme kutusu, killi zeminlerde ise serbest basınç ve vane deneyi

�Oturma DeneyiKonsolidasyon deneyi (killi zeminlerde)

Arazi çalışmalarından alınan örselenmemiş ve örselenmiş zemin numuneleri üzerinde;

26







• Sondaj logları, arazi ve laboratuar deneyleri kullanılarak zeminprofili hazırlanır ve yapılar için gerçekleştirilecek analizlerdekullanılacak geoteknik tasarım parametreleri belirlenir.

• Bu parametreler yardımıyla uluslararası kabul görmüş bağıntılar(Terzaghi, Brinch Hansen, Meyerhof ve Skempton vb.)kullanılarak taşıma gücü değerleri hesaplanır

• Konsolidasyon (Ödometre) deneyi sonuçlarından oturma hesabıyapılır.


27

Arazi ve Laboratuar Çalışmalarından Elde Edilen Bilgiler ve Geometrik Parametreler

� Endeks Özellikler

� Mukavemet ve Oturma Özellikleri

� Diğer

- Tabaka kalınlıkları ve zemin sınıfları

- Su içeriği, Atterberg limitleri, Porozite, vb.

- c’, cu, φ’, Cc, Cr, Cv, OCR, mv, cv …

- Yer altı su seviyesi vb, …

� Zemin Profili







28

Geoteknik Raporun Hazırlanması

• Konu:

– Yapının inşaa edileceği arsanın yeri tarif edilir.

– Arsanın ili, ilçesi, pafta, ada ve parsel numarası belirtilir.

– Raporun hazırlanma amacı,

– İnşaa edilecek yapı ile ilgili bilgiler

– Yapılan işlerin kısa bir özeti sunulur.


• Arazi Çalışmaları:

– Arazinin topoğrafyası

– Zemin profili

– Yeraltı su seviyesi

• Laboratuvar Çalışmaları:

– Yapılan deneyler ve sonuçları belirtilerek gerekli yerlerde deney verilerinin bulunduğu eklere atıfta bulunulur. Mümkünse yapılan deney isimleri, adedi ve sonuçları tablo şeklinde gösterilir.

29


• İnşaa Edilecek Yapılar:

– İnşaa edilecek yapının tipi, boyutları, varsa ek yapılar hakkında detaylı bilgi verilir.

• Zemin Yapısının Geoteknik Değerlendirilmesi ve Temel Sistemi:

– Bu bölümde arazi ve laboratuvar deney sonuçları değerlendirilerek taşıma gücü hesapları yapılır ve uygun temel sistemi seçilir.

– Temel sisteminin seçiminde zemin emniyet gerilmesi ve oturma hesapları belirleyici rol oynamaktadır.

– Seçilen temel sistemi için hesaplanan toplam ve farklı oturma değerlerinin müsade edilen değerlerin içinde kalması gerekmektedir.


� Sonuç ve Tavsiyeler: – Seçilen temel sistemi ile temel zemini göz önüne alınarak gerekli tavsiyeler

– Kazı derinliği,

– Temel sisteminin türü,

– Zemin emniyet gerilmesi,

– Temel altına stabilize dolgu serilmesi düşünülüyorsa bu dolgunun özellikleri,

– Heyelan tehlikesi,

– Depremsellik durumu,

– Dinamik hesaplar için deprem parametreleri

– Yeraltı su seviyesinin temel yapısına zararlı olup olmadığı,

– Temel çukuru kazılabilirlik durumu

– Gerekiyorsa zemin iyileştirme yöntemleri, öneriler

– Drenaj şartları v.b

30

1.Yüzeysel İncelemeArazi hakkında genel bilgi edinilmesi amacını taşır. Ayrıca yapı hakkındada bilgiler alınır.� Arazinin tofoğrafyası� Yüzeyde gözlenen zemin cinsleri� Varsa oluşmuş heyelan izleri� Çevrede kuyular varsa su seviyesi� Çevrede varsa, kazılardan zeminin düşey tabakalanması� Komşu yapılar için varsa, zemin etüd raporlarının elde edilmesi� Komşu binaların durumunun gözlenip incelenmesi� İnşası düşünülen yapının;� Önemi� Boyutları� Yüksekliği� Taşıyıcı sistem bilgileri vb….� Vaziyet planı� Mevcut altyapı ile ilgili bilgiler edinilir.

•Arazide •Labotuvarda

•1/1 ölçekli

deneyler

• Jeofizik

(Tahribatsız

) yöntemler

•Zemin etüdüne yönelik

•Standart

Lab.den.

•Presiyometre•Penetrometre

� Statik

� Dinamik

•

•Model

� Serbest basınç

deneyi

� Kesme kutusu

� Üç eksenli basınç

� Konsolidasyon

•

•

•Küçük

ölçekli

•Santrif

üj

Deneyi

•Permeametre

� Sabit seviyeli

� Düşen seviyeli

•

•

•Diğer

� Vane (kanatlı kesici)

•DENEYLER

•4) Sondalar Ve Arazi Deneyleri

31

15 dakika ara

Documents

Ders-1 Zemin Etüdleri