Arazi Deneyleri | 22

Arazi Deneyleri

Geoteknik mühendisliği zemin, kaya ve temel hakkında inceleme, raporlama, planlama, deney ve projelendirme yapan inşaat mühendisliği alt bilim dalıdır. Daha önceki yazılarımda geoteknik tanımı, çalışma alanları ve alt bilim dallarına ait bazı konular ile ilgili bilinmesi gereken en temel bilgileri açıklamıştım. Merak edenler sayfanın üzerindeki geoteknik başlığına tıklayarak yazıların tamamına ulaşabilir.

Bu yazımda temel mühendisliğinde anlatılan ve geoteknik mühendisliğinde arazi tanımlanması, geoteknik veri elde edilmesi açısından önemli olan arazi deneylerine değineceğim.

Arazi deneyleri, yapı zemin ilişkisini belirleyebilmek ve tasarımda kullanılması gereken geoteknik parametrelerin daha gerçekçi olarak belirlenmesinde önemli yer tutmaktadır. Geoteknik tasarım parametrelerinin daha gerçekçi olmasına ek olarak, arazi deneyleri; zemin özelliklerinin derinlikle değişimini daha net yansıtır ve laboratuvar deneylerine göre daha geniş bir alana ait veri elde etmemizi sağlar. Bunun yanında arazi deneyleri;

  • Laboratuvar deneyleri için örnek alma sırasında kullanılan aygıtın neden olduğu değişimi
  • Örselenme etkisini
  • Örnek alınması sırasında zemin türüne göre örnek büyüklüğü veya küçüklüğünün oluşturduğu sorunları
  • Laboratuvar deneyleri sınır koşulları belirlenme etkisini yok etmektedir.

Ülkemizde yaygın olarak kullanılan başlıca arazi deneyleri:

  • Standart Penetrasyon Deneyi (SPT)
  • Konik Penetrasyon Deneyi (CPT)
  • Presiyometre Deneyi (PMT)
  • Kanatlı Kesme (Veyn) Deneyi (FVT)
  • Dilatometre Deneyi (DMT)
  • Plaka Yükleme Deneyi

Standart Penetrasyon Deneyi (SPT)

Standart penetrasyon deneyi bilinen en eski ve en çok kullanılan arazi deneylerindendir. Kullanılmaya başlanması 1900 lü yıllara dayanan standart penetrasyon deneyi; standart bir numune alıcının 45 cm zemine girmesi ile yapılır. Bu 45 cm ilerleme, 63.5 kg ağırlığındaki bir şahmerdanın, 76.2 cm yükseklikten serbest düşmesi ile gerçekleştirilir (Şekil 1) ve her bir 15 cm ilerleme için (Şekil 2) yapılan vuruş sayısı kayıt edilir. Son 30 cm ilerlemedeki vuruş sayıları toplamı SPT-N numarası olarak tanımlanmaktadır.

Arazi deneyleri | Standart Penetrasyon Deneyi (SPT)
Şekil 1. Standart Penetrasyon Deneyi (SPT)

Yapılan deney sonucunda belirlenen SPT-N değerinde ilk 15 cm lik ilerleme örselenmenin maksimum düzeyde olmasından dolayı dikkate alınmaz.

Arazi deneyleri | Standart penetrasyon deneyi yapımı
Şekil 2. Standart Penetrasyon Deneyi (SPT) yapımı

Zemin sondajı sırasında yapılan Standart Penetrasyon deneyi genellikle her 1.5 m ilerlemede bir yapılır. Standart penetrasyon deneyi sonucunda elde edilen SPT-N değeri ince daneli zeminlerin kıvamı, iri daneli zeminlerin sıkılığı hakkında bilgi verir. Terzaghi (1943), yapmış olduğu çalışmalar sonucunda SPT-N değerine bağlı olarak zemin sıkılık ve kıvamının, Şekil 3 de verilen değer aralıklarına göre belirlenebileceğini öne sürmüştür.

Arazi deneyleri | SPT N değerine göre zemin sıkılık ve kıvamı
Şekil 3. SPT N değerine göre zemin sıkılık ve kıvamı

Standart Penetrasyon Deneyi tüm zemin türlerinde uygulanmasına rağmen yapılan araştırmalar kohezyonsuz zeminlerde daha gerçekçi sonuçlar verdiğini ortaya koymuştur.

Standart penetrasyon deneyi ile bilinmesi gereken bir diğer SPT-N değeri üzerinde yapılan düzeltmelerdir. Bu düzeltmeler:

  • Enerji oranı düzeltme katsayısı (CE)
  • Jeolojik yük (örtü yükü) düzeltme katsayısı (CN)
  • Numune alıcı tipi düzeltme katsayısı (CS)
  • Sondaj delgi çapı düzeltme katsayısı (CB)
  • Tij boyu düzeltme katsayısı (CR)

Yapılan %60 enerji düzeltmesi ve örtü yükü düzeltmesi sonucunda N1,60 değeri (Eşitlik 1) elde edilir ve elde edilen bu değer, düzeltilmiş SPT değeri olarak ifade edilir.

Eşitlik 1. Düzeltilmiş SPT Numarası

Not: Yapılan bu düzeltmede eğer örtü yükü düzeltmesi (CN) yapılmaz ise düzeltilmiş SPT değeri N60 ile ifade edilir.

Eşitlik 1 de kullanılan düzeltme katsayıları için TBDY 2018 (sayfa 362) de CN değeri için Eşitlik 2 yi önermiş ve diğer düzeltme katsayıları için Şekil 4 de verilen tabloyu önermiştir.

Şekil 4. TBDY 2018 SPT düzeltme katsayıları
Eşitlik 2. TBDY 2018 örtü yükü düzeltme katsayısı

Örtü yükü düzeltme katsayısı için birçok farklı araştırmacı da zemin türünü de göz önüne alan çeşitli eşitlikler önermiştir. Önerilen eşitlikler Şekil 5 de verilen tabloda gösterilmiştir.

Şekil 5. Araştırmacılar tarafından önerilen çeşitli örtü yükü düzeltme katsayıları

Standart Penetrasyon Deneyi geoteknik mühendisliğinde zemin sıkılık ve kıvamının belirlenmesine ek olarak;

zemin drenajsız kayma mukavemetinin hesaplanması
sıvılaşma potansiyelinin belirlenmesi
temel zemini taşıma kapasitesinin hesaplanması
tahmini oturma miktarının belirlenmesi ve
kazıklı temel tasarımında da kullanılmaktadır.

Arazi deneylerinden standart penetrasyon deneyi kısa yapım süresi, kolay yapım, geniş bir uygulama alanına sahip olması, hesaplı maliyet, tüm zemin türlerinde uygulanabilmesi ve zemin hakkında birçok farklı konuda bilgi edinilmesi avantajlarına sahiptir. Bunun yanında standart penetrasyon deneyinin; deneyi yapan kişinin dikkatine göre farklılık göstermesi, kullanılan birçok farklı ekipman olması, yer altı su seviyesinin kuyu tabanında kaymaya neden olması gibi dezavantajları da bulunmaktadır.

Standart penetrasyon deneyi yapılırken dikkat edilmesi gerekenler:

  • Sondaj deliği iyi temizlenmeli
  • boyuna yarık zemin örselenmemiş zemine tam oturmalı
  • muhafaza borusu kullanılmalı
  • sondaj kuyusunda yeterli hidrostatik basınç sağlanmalı
  • şahmerdan serbest şekilde düşürülmeli
  • şahmerdan çakma başlığı üzerine eğim olmadan düşmeli
  • boyuna yarık tüpün ucunda düzgün bir pabuç kullanılmalı
  • standartlarda belirlenen ağırlıkta tij kullanılması
  • sondaj çapı derinliği çok geniş olmamalı

Standart penetrasyon deneyi geoteknik mühendisliğinde bir çok farklı alanda kullanılan geniş çaplı bir deneydir. Bu yazımda bu deney ile ilgili bilinmesi gereken en temel özelliklere ve genel eşitliklere değinmeye çalıştım.

Arazi deneylerini hakkında temel bilgileri içeren yazımı okuduğunuz için teşekkür ederim. Konik penetrasyon (CPT), presiyometre ve diğer arazi deneylerini sonraki yazılarımda detaylı olarak açıklayacağım. Diğer yazılarımda görüşmek dileklerimle..

Sevgiyle kalın 🙂

No Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir