Ders-1 Zemin Etüdleri

BÖLÜM 1-GİRİŞ Zemin yüzeyi altında kalan ve yapı yüklerini zemine aktaran yapı elemanlarına ‘temel’, temel yapısından etkilenen zemin bünyesine de ‘temel zemini’ denir. İnşaat mühendisi temel zemini ve temel yapısı için aşağıdaki özellikleri araştırır. 1)Taşıma gücü koşulu 2)Oturma kriteri 3) Statik yeterlilik

•B

•Etki Bölges i •= 2B

•Temel Zemin i

1

•TEKİL

•SÜREKLİ

TEMEL

TEMEL

• = 2B • = 3B

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?

2

Bir temel inşaatının safhaları Projelendirme safhaları Temel zemini yönünde Temel yapısı yönünde Temel çukurunun açılması Temel yapısının inşası

3

BÖLÜM 2-ZEMİN ETÜDLERİ Zemin Etüdü Nedir? • Üzerinde yapı inşa edilecek bir arazinin ya da mevcut sorunlu bir yapının bulunduğu arazideki zemin koşullarının derinlik boyunca (3 boyutlu olarak) endeks ve mühendislik özelliklerinin belirlenmesinde ve zeminin yapı için uygun olup olmadığı kararının verilip statik betonarme projeler için gerekli parametrelerin önerilmesine ‘zemin Etüdü’ ya da ‘zemin incelemesi’ denir.

4

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 diğer geoteknik problemlerde olduğu gibi temel zemini özelliklerinin doğru ve amaca uygun olarak ölçülmesi ile gerçekleştirilir. • Eğer ölçümler daha çok laboratuvarda yapılacaksa araziden güvenli, örselenmemiş ve örselenmiş zemin numunelerinin alınması gerekir. • Yapı türü ne olursa olsun hiçbir yapıya zemin etüdü yapılmadan başlanılmamalıdır.

5

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.)

6

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.

7

Zemin Etüt Çalışmaları A. Ön Çalışmalar B. Arazi Çalışmaları C. Laboratuar Çalışmaları D. Geoteknik tasarım ve analiz E. Zemin Etüt Raporlarının Hazırlanması

Önemli !!! • Zemin etüdüne başlanmadan önce mutlaka arazi gezilmeli, varsa mevcut raporlar edinilmeli, arazi ve çevre bilgileri yerinde alınmalıdır.

8

A. Ön Çalışmalar Arazi gezilir arazi ve yapı ile ilgili mevcut bilgiler toplanıp değerlendirilir. • • • • •

İncelenen arazinin konumu ve son durumu, Topoğrafyası, Arazi jeolojisi, Arazi su durumu (mevcut kuyulardan) Zemin profili (mevcut yarmalardan)

9

A. Ön Çalışmalar (devam) Daha önce çevrede zemin kaynaklı problemler olup olmadığı Komşu yapıların durumu varsa zemin etüt raporları, Belediye ve diğer kuruluşlardan altyapılarla ilgili bilgiler alınması Parselde inşa edilecek yapının özellikleri (yapının mimarisi, yükleri, boyutları, temel-bodrum derinliği, farklı ve toplam oturmalara toleransı, yapının önemi)


10

Zemin İnceleme Yöntemleri 1. 2. 3. 4. 5.

Yüzeysel İnceleme Muayene Çukurları ile İnceleme Sondajlar Sondalar ve Arazi Deneyleri Jeofizik yöntemler

Amaç: Zemin profilini belirlemek

11

B. Arazi Çalışmaları

Kil

Muayene Çukuru 1-2 m Genişlik 3-5 m Derinlik

Sondaj Kuyusu 50-75-90 mm Çap 6-30 m Derinlik

12

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 derinliği oluşmayacak kadar hafif yapılarda bazen de yüzeydeki birimlerin homojenliğini görmek için sondajlarla ilave çalışma olarak açılabilirler. • Genellikle hidrolik bir kazıcı ile 5-6m derinliklere kadar açılan 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.

13

• Çalışma sonunda çukurlar mutlaka kapatılmalıdır. • Muayene çukurunda gözlenen zemin cinsleri bir profil üzerinde çizilir. Bu evraka ‘Muayene Çukuru Logu’ denir. Her zemin cinsinin yanında ismi ile beraber rengi ve diğer belirlenen özellikleri yazılır. • Çukurlar içerisinde El Penetromesi veya El Veyn’i ile zemin serbest basınç mukavemeti tayin edilir. • Laboratuvar deneyleri için numuneler alınır bu bilgiler muayene çukur loglarına işlenir. Numuneler, deneylere uygun alınmalıdır.

• Örselenmemiş numuneler özellikle mukavemet ve oturma deneylerine tabi tutulacağından, standart ölçülerin üzerinde alınmalıdır. Bunun için özel numune alıcılar kullanılıyorsa tüplerin üst kısımları keskin (bıçak gibi) olmalı numunenin boyu tüp çapının en az 2 katı olmalıdır. •D •H

•H≥2D

14

15

16

3.Sondajlar • İstenilen derinliğe kadar inilir, numuneler alınır ve zeminin cins ve özellikleri belirlenir. • Derinlik boyunca istenilen seviyelerde yerinde zeminin özelliklerini belirlemek için deneyler yapılabilir. Bu nedenle en çok tercih edilen arazi araştırma yöntemidir. • Sondaj derinliği olarak genellikle yapı temelinin etki derinliği (gerilme soğanı) dikkate alınır. Ancak zemin koşulları zayıf ise sondaja bu derinlikten sonra da devam edilir. • Sondajlarda örselenmiş, örselenmemiş, karot, rotary ile kırıntı, basınçlı su ile yine parçalar halinde numuneler alınabilir (TS 1901).

17

• Sondaj ve muayene çukurlarının yerleri ve sayıları; tabakalaşmanın, tabaka kalınlıklarının, zemin cins ve özelliklerinin arazide yatay ve düşey doğrultuda (üç boyutlu olarak) değişimlerini yeterli ölçüde verecek şekilde olmalıdır. Mesela; bina türü yapılarda 10≈30m arasındaki noktalarda küçük alana oturan yapılarda en az 3 noktada araştırma yapılması önerilir. • Yan yana birçok birimden oluşan yapı grubunda ise; duruma göre her bir birim için bir nokta yeterli olabilir. Yol ekseninde 250-500m, yerleşime açılacak bölgelerde ise 300-400m’de bir sondaj yapmak uygun sayılabilir.

• Araştırma derinliği için ise; temel için uygun olmayan tüm birimlerin(kontrolsüz dolgu, bitkisel toprak, zayıf sıkışabilir zeminler vb.)altına kadar devam ettirilmelidir. • Sondaj yapılırken, planlanan derinliğe inilirken kayaya girilirse en az 3m bu birimde ilerlenmedikçe sondaj kesilmemelidir. • Bina temelleri altında araştırma derinliği çok kabaca yüklü alanın 1.5 katı alınabilir ( gerçekte gerilme soğanı derinliği kadar). • Derinlik, temel alt kotundan başlanarak ölçülmelidir. Yollar ve hava limanları için araştırma derinliği genellikle kırmızı kottan 2≈3m daha aşağıya kadar seçilmelidir. • Dayanma yapılarında yapının serbest yüksekliğinin 0.75-1.5 katı derinliğe ulaşmalıdır. Bu ölçüler; yapının önemine zemin koşullarına göre azaltılır ya da arttırılır.

18

Sondaj Çalışmaları…

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

Kil

Lab Konsolidasyon, Üç eksenli Deney vb. numunesi

Sondaj Kuyusu

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

19

Her kuyu için sondaj logu hazırlanır

20

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

21

Arazi Çalışmaları Planlaması?

?

Örneğin, Çok Katlı bir Alışveriş Merkezi Projesi 120 m

Sondaj kuyusu

Yetersiz sondaj kuyusu; zemin profili ve özellikleri yeterince belirlenemez.

120 m

Çok fazla ve gereksiz maliyet artıran sondaj planlaması.

22

Optimum çözüm

Muayene Çukuru

120 m

İyi planlama

Kil Zemin Tabakalarında Laboratuar üç eksenli ve konsolidasyon deneyleri için Kaliteli numuneler için “alan oranı” Zemin

Numune tüpü

Tüp et kalınlığı arttıkça, örselenme artar. Numunelerin taşınması ve alete yerleştirilmesinde dikkatli olunmalıdır.

23

Daneli (Kum-Çakıl) Zemin Tabakalarında … Örselenmemiş numune almak çok zordur. Bu yüzden arazi deneylerine başvurulur. Örneğin, Penetrasyon Deneyleri

Bu durumda, temel tasarımında çoğunlukla penetrasyon deneylerinden yararlanılır.

Sık Kullanılan Arazi Deneyleri

SPT VST

PMT

CPT

CPTU

24


C. Laboratuar Çalışmaları Arazi çalışmalarından alınan örselenmemiş ve örselenmiş zemin numuneleri üzerinde; Endeks özelliklere yönelik deneyler Piknometre, tabi birim hacim ağırlık, su muhtevası, ve ilave olarak kumda elek analizi, kilde ise hidrometre deneyi Kayma mukavemeti deneyleri Üç eksenli basınç, ilave olarak kumlu zeminlerde kesme kutusu, killi zeminlerde ise serbest basınç ve vane deneyi Oturma Deneyi Konsolidasyon deneyi (killi zeminlerde)

25


D. Geoteknik tasarım ve analiz • Sondaj logları, arazi ve laboratuar deneyleri kullanılarak zemin profili hazırlanır ve yapılar için gerçekleştirilecek analizlerde kullanılacak 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 hesabı yapılır.

26

Arazi ve Laboratuar Çalışmalarından Elde Edilen Bilgiler ve Geometrik Parametreler Zemin Profili - Tabaka kalınlıkları ve zemin sınıfları

Endeks Özellikler - Su içeriği, Atterberg limitleri, Porozite, vb.

Mukavemet ve Oturma Özellikleri - c’, cu, φ’, Cc, Cr, Cv, OCR, mv, cv …

Diğer - Yer altı su seviyesi vb, …


27

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.

28


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.

Geoteknik Raporun Hazırlanması

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

29

1.Yüzeysel İnceleme Arazi hakkında genel bilgi edinilmesi amacını taşır. Ayrıca yapı hakkında da 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.

•4) Sondalar Ve Arazi Deneyleri •DENEYLER

•Arazide

•Labotuvarda

•1/1 ölçekli deneyler

•Zemin etüdüne yönelik

•Penetrometre •

Statik Dinamik

Serbest basınç deneyi

•Presiyometre

Kesme kutusu

Üç eksenli basınç Konsolidasyon

•Küçük ölçekli

•Santrif üj Deneyi

•Diğer Vane (kanatlı kesici)

•Permeametre

•Model

•Standart Lab.den.

• Jeofizik (Tahribatsız ) yöntemler

Sabit seviyeli Düşen seviyeli

•

•

•

•

30

15 dakika ara

31

Ders-1 Zemin Etüdleri

Recommend Documents