Zemin ve Temel Mühendisliği

Zemin ve Temel Mühendisliği

Genser Mühendislik, Rüzgar Enerji Santralleri (RES), Güneş Enerji Santralleri (GES) ve bina türü konut yapılarında zemin araştırmaları hizmetleri vermektedir. Zemin koşullarının belirlenmesi için arazi ve laboratuvar çalışmaları yapılır. Zemin etütlerinin kapsamı, yapı ve bileşenlerinin özellikleri, civar yapıların durumu, yeraltı suyu durumu ile bölgesel deprem özellikleri ve çevre koşulları dikkate alınarak planlanır, yeterli sayı ve derinlikte sondaj kuyuları ve muayene çukurları açılır, gerekli arazi deneyleri yapılır, örselenmiş ve örselenmemiş örnekler alınarak laboratuvar deneyleri uygulanır. Kapsamlı bir zemin etüdüne ayrılması gereken bütçe inşaat maliyetinin yaklaşık %1’i kadardır. 

ZEMİN SONDAJLARI
Zemin araştırma sondajları TBDY-2019 ile Çevre ve Şehircilik Bakanlığı’nın Zemin ve Temel Etüdü Uygulama Esasları ve Rapor Formatı uyarınca yapılır.
Sondaj kuyuları, zeminlerde burgu, kum veya kil kovası ile darbeli veya dönel sistemlerle, kayada ise kaya yüzeyinden itibaren sürekli karot alınarak ilerlenen dönel sistemlerle açılır. 
Topoğrafik ve jeomorfolojik koşullara göre özel bir yer işaret edilmiyorsa, yapı planının en az köşeleri ve ortasından sondaj yerleri seçilir. Yapı tipi ve yerleri belirli olan geniş yerlerde yapı yerleşimine uygun olarak sondaj yerleri belirlenir. Yerleşimi belirsiz projelerde ise, bir karelaj üzerinden sondaj yerleri planlanır. Şev duraysızlığı olan arazilerde ise stabilite analizine veri sağlayacak hatlar boyunca planlanır ve yapı alanı dışında da sondaj yerleri seçilir. (TBDY-2019)
Sondajlar zemin koşullarının değişkenliği, yapının taban alanı ve aktardığı yükler ile çevresindeki koşullar dikkate alınarak yapılır. Deprem yönetmeliğine göre her 300m2’lik taban alanı için en az bir adet sondaj yapılır. BYS ≤ 3 olan binalarda sondaj sayısı en az 3 olur. Taban alanı 1000m2’yi geçen yapılarda köşelerde ve ortada olmak üzere en az 5 adet sondaj yapılır. Zemin ve temel etütleri kategorik olarak çalışmanın içeriği bakımından Çevre ve Şehircilik Bakanlığı’nın hazırladığı Zemin ve Temel Etütü Uygulama Esasları ve Rapor Formatı uyarınca üç kategoriye ayrılır. Planlanan zemin ve temel etüdünün hangi kategoriye gireceği kararlaştırıldıktan sonra yönetmelikler kıyaslanıp açılacak sondaj sayısı ve yerleri belirlenir. (TBDY-2019)
Sondaj derinliklerini belirlemede öncelikle binanın metrekaresine ve Bina Yükseklik Sınıfı, BYS’ ye göre kategorisi belirlenir ve ilgili yönetmeliklerden kategorisine uygun sondaj derinlikleri belirlenir. 


ZEMİN MEKANİĞİ DENEYLERİ
Zemin mekaniği deneyleri arazi ve laboratuvar deneyleri olmak üzere ikiye ayrılır. 

Arazi Deneyleri:
  Araştırma kuyularında zemin koşulları ile uyumlu ve proje gereksinimlerini karşılayacak şekilde uygun aralıklarla arazi deneyleri yapılır. Arazi deneylerine SPT (Standart Penetrasyon Testi), CPT (Koni Penetrasyon Testi), Presiyometre Deneyi, Veyn Deneyi (Kanatlı Kesici Deneyi), Plaka Yükleme Deneyi, Kayalarda Dilatometre Deneyi, Hidrojeoloji çalışmaları örnek verilebilir. Sondajlarla paralel şekilde planlanan Koni Penetrasyon Deneyleri zemin profili ve özelliklerini belirlemede sürekli ve daha kesin sonuç sağlar. Sondaj kuyularında zemin koşulları ile uyumlu ve proje gereksinimlerini karşılayacak kadar uygun aralıklarla örselenmiş ve örselenmemiş zemin ya da kaya numuneleri alınır. Sondaj kuyularında, kohezyonlu(killi) zeminlerden her zemin tabakasının mühendislik özelliklerini belirlemeye yeterli olacak sayıda örselenmemiş örnek alınır. Sondaj kuyularında her zemin tipinden SPT sırasında örselenmiş örnekler alınır. Sondaj kuyusu içinde yapılacak ölçümlerle yeraltı su seviyesi belirlenir. Etüt derinliği içinde birden fazla su taşır katman bulunması durumunda, yeraltı suyu düzeyinin veya basıncının ölçülmesi için standart piyezometrelerden yararlanılabilir. Arazide yapılan sismik deneyler, elastik dalgaların yer içinde kırılarak veya yansıyarak yayılmalarına sonrası yol alıp zamanlarının ölçülmesi ile gerçekleşir. Ölçülen zaman-uzaklık kayıtlarından yapılan nümerik işlemler sonucu doğal zemin tabakalarının kalınlık ve sismik dalga hızlarını belirleyen yeraltı modelleri oluşturulur. Sismik kırılma çalışması P ve S dalgası tespitine yöneliktir. S dalgasına ulaşmak için bir kaynak ile MASW yöntemi ya da doğal titreşim ölçümü olan REMİ kullanılabilir. Sismik yansıma kıyı tesislerinin zemin ve çökel istif koşullarının belirlenmesinde, liman, karayolu, baraj ve büyük yapıların inşasında temel kaya problemlerinin çözümünde kullanılır. MASW deneyinin amacı S dalga hızlarını belirlemektir. Çok kanallı yüzey dalgası analizidir. Makaslama modülü, Poisson oranı, elastisite modülü ve sismik büyütme gibi pek çok parametre elde edilir. Minimum düzeyde gürültü yarattığı için şehir içinde de kullanılabilir. Downhole, Crosshole ve PS logging deneyleri klasik yüzey sismiği ile elde edilemeyen düşük hız zonlarını tespit için kullanılır. PS logging çok derinlerde uygulanabildiği, hızlı, detaylı ve otomatik olduğu için özellikle derinlerde kullanılabilecek avantajlı bir yöntemdir. Full Wave Form Sonic Log with CBL sinyalin seyahat zamanını ölçmede kullanılan bir yöntemdir. Porozite ve kırık tanımlamada da başarılı bir yöntem olarak kullanılır. 

Laboratuvar Deneyleri:
Araştırma alanındaki zemin özelliklerini maksimum 2 m aralıklar ile tanımlayabilmek için yapı ve zeminin özelliklerine göre yeterli sayıda ve derinliklerde planlanır ve yetkili laboratuvar tarafından yapılır. Laboratuvar deneylerine tek eksenli basınç, kesme kutusu, üç eksenli basınç deneyleri örnek verilebilir. Laboratuvar deneyleri de sınıflandırma ve mühendislik özellikleri deneyleri olarak ikiye ayrılır. Sınıflandırma deneylerinde, kıvam limitleri, doğal su içeriği, elek, hidrometre ve özgül ağırlık deneyleri örselenmiş ve örselenmemiş numunelerde tabakaların zemin sınıflarını belirlemek amacıyla yapılır. Alınan örselenmemiş numunelerde, doğal su içeriği ve birim hacim ağırlığı tayini deneyleri de yapılır. Sıvılaşma, şişme, göçme, yumuşama, hassas kil gibi sorunlu davranış gösteren zeminlerde ilk 15 m’den alınan tüm örneklere sınıflandırma deneyleri yapılır. Mühendislik özellikleri deneylerinde, tabakaların mühendislik özelliklerini belirleyebilmek için mukavemet deneyleri yapılır, proje gereksinimlerine göre drenajlı ve drenajsız kayma mukavemeti parametreleri de belirlenir. Oturma hesaplarında kullanılmak üzere parametrelerin belirlenmesi için, killi zeminlerden alınan örselenmemiş örnekler üzerinde ödometre-konsolidasyon deneyleri yapılır. 
 
GEOTEKNİK RAPOR HAZIRLAMA
Geoteknik rapor; statik, dinamik ve deprem etkilerine göre arazi zemin modelinin oluşturulduğu, zemin tabakaları için geoteknik tasarım parametrelerinin verildiği, temel tipleri seçimine ilişkin seçeneklerin incelendiği, mühendislik analizleri ve değerlendirmeler ile temel tasarımına ilişkin önerilerin verildiği rapordur. Geoteknik rapor, arazi ve laboratuvarda gerçekleşmiş zemin araştırmaları sonucunda elde edilen bölgenin jeolojik yapısı, proje sahasının jeolojik özellikleri, araştırma sondajları ve muayene çukuru logları, zemin kesitleri ve yeraltı su düzeyi gibi bulgularla hazırlanan zemin veri raporuna göre hazırlanır. 
 
Kapsamlı bir geoteknik raporun içermesi gereken bilgi ve değerlendirmeler aşağıda verilmiştir.
Raporun konusu ve amacı açıklanır. İnşaat alanının genel konumu, imar bilgileri, üstyapı mimarı proje, statik proje müellifi firmaların ve veri raporunu hazırlayanların isimleri, referans alınan çalışmalar, yapının türü ve kullanım amacı açıklanır. 
İnşaat sahasının yeri, yüzölçümü, boyutları, köşelerin kot ve koordinatları, kenar uzunlukları, topoğrafyası, en yüksek ve en düşük kotları, eğim durumu, sahanın etrafında yer alan yapıların, altyapıların ve yolların özellikleri, sahanın bugüne kadar hangi amaçla kullanıldığı, inşaat sahasının günümüzdeki yapılaşma durumu ile ilgili bilgi verilir. 
İnşa edilecek yapının taşıyıcı sistemi, kat adeti, mimari projedeki boyutu, belirgin özellikleri veya özel durumları, yapının kullanım amacı, oturum alanı ve toplam inşaat alanı, en yüksek ve en düşük kotlar, topoğrafik eğim, Bina Kullanım Sınıfı (BKS), Bina Önem Katsayısı, Bina Yükseklik Katsayısı (BYS), temeli etkileyecek yüklerin değerleri açıklanır. 
Veri raporunda yapılan araştırmaların amacı, kapsamı ve sonuçları verilir. Yapılan çalışmaların yetersiz geldiği düşünülürse ilave zemin araştırmaları yapılır. Yapılan yeni zemin araştırmasının amacı, kapsamı ve sonucu verilir. 
Çalışmalar sonucu elde edilen zemin ve kaya birimlerinin tanımlamaları, tabaka kalınlıkları, indeks ve mühendislik özellikleri ile idealize zemin profili verilir. Temel zeminin uygun olup olmadığı belirtilir. Zemin kesitleri verilir. Yapılan yeraltı suyu ölçümlerinin sonuçları verilir. Sonuç doğrultusunda yeraltı suyu basıncının neden olduğu kaldırma kuvvetinin ya da suyun drene edilmesi durumunda temeli etkileyip etkilemediği açıklanır. 
Geoteknik analizde kullanılacak olan taşıma gücü, oturma, sıvılaşma, drenaj boyu, şev stabilitesi, yanal toprak itkilerinin tasarım parametreleri verilir. Bu parametrelerin hangi deneylerden geldiği belirtilir. 
Depremsellik ile ilgili yapılacak olan hesaplarda kullanılacak parametreler verilir. 
Zemin sıvılaşmasının değerlendirmesi deneylerden alınan sonuçlara göre yapılır. 
Kullanılacak olan temel sistemi için geoteknik analizde bulunulur. Temelin yüzeysel ya da derin temel olduğu belirtilir. Temele ait taşıma gücü hesabı ve oturma analizleri yapılır. Taşıma gücünün yeterli güvenliği sağladığı gösterilir. Oturmanın verilen limitler içinde bulunduğu gösterilir. Temel sisteminin yeterli ve güvenli görülmediği durumlarda yeni temel sistemi önerisinde bulunulur. 
Temel sisteminin üstyapı yüklerinin karşılayamaması veya sıvılaşma riski nedeniyle zemin iyileştirme önerisinde bulunulabilir. Yapılan önerinin avantajları ve dezavantajları belirtilir. 
Yapılan tüm hesap ve değerlendirmeler sonrasında önerilen temel sistemi belirtilir. Şişme, sıvılaşma, göçme, karstik boşluk etkisi, eriyen jips gibi problemli durumlarda çözüm önerileri açıklanır. 
İnşa sırasında iksa sistemlerinin ya da şevli kazı gerekip gerekmediği belirtilir.  
Etüt sahası bilgileri, inşa edilecek yapıya ait bilgiler, yapılan araştırma çalışmaları, idealize zemin profili ve mühendislik özellikleri, yeraltı suyu durumu, depremsellik bilgileri, temel zemini olabilecek zemin tabakaları, yapıdan beklentilere göre hazırlanan temel sistemi veya zemin iyileştirme önerileri, geoteknik parametreler, kazı ve iksa sistemi ile ilgili değerlendirme ve öneriler verilir. 
 
 
 
KAYNAKÇA:
(tarih yok).
(tarih yok). http://www.zeminarastirma.com/zemin-etudu/ adresinden alındı
(tarih yok). https://www.gnrglobal.com/1-ana-sayfa&lang=1 adresinden alındı
(tarih yok). http://gedikzemin.com/faaliyet-alanlarimiz/kaya-mekanigi-laboratuvari adresinden alındı
(tarih yok). http://www.geoteknikmuhendislik.com.tr/ adresinden alındı
(tarih yok). http://toker.com.tr/aletsel-gozlemler/ adresinden alındı
(tarih yok). https://research.engineering.ucdavis.edu/gpa/wp-content/uploads/sites/43/2015/02/Jet-grouting-schematic-2.jpg adresinden alındı
(tarih yok). http://mgamimarlik.com.tr/mgamimarlik.com.tr/tr/insaat-proje-yonetimi-nedir-ne-faydasi-var/index.html, adresinden alındı
(tarih yok). https://www.stonewalleng.com/inspections/common-issues/settling-foundation/ adresinden alındı
(tarih yok). https://www.researchgate.net/figure/Hydrologic-technician-making-a-water-level-measurement-in-an-observation-well-from_fig1_317951811 adresinden alındı
(tarih yok). http://kisi.deu.edu.tr/huseyin.catal/anasayfa.html adresinden alındı
(tarih yok). https://www.zeminas.com.tr/index.php?id=210000&pid=1400&dil=EN adresinden alındı
Geoteknik Tasarım Esasları. (2007). T.C. Ulaştırma Bakanlığı Demiryolları, Limanlar, Hava meydanları İnşaatı Genel Müdürlüğü . Ankara.
HUVAJ, N. (2016, Ağustos 1). Zemin Etüdleri: Dikkat Edilecek Hususlar. http://www.imo.org.tr/resimler/dosya_ekler/a76751206457fbe_ek.pdf?turu=X&sube=3 adresinden alındı
Sondaj ve Arazi Deneyleri. (tarih yok). Zemin Etüd ve Tasarım A.Ş.: https://www.zeminas.com.tr/index.php?id=210000&pid=1810&dil=TR adresinden alındı
Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği. (2019). Deprem Etkisi Altında Binaların Tasarımı İçin Esaslar.
Zemin ve Temel Etütü Uygulama Esasları ve Rapor Formatı . (tarih yok). Çevre ve Şehircilik Bakanlığı.
 
Zemin Etütlerinde İzlenecek Yol Haritası:

Zemin ve Temel Mühendisliği

İnşaat sahasının konum, koordinat gibi özellikleri belirlenir.

 

Zemin ve Temel Mühendisliği

Sahaya yapılacak olan yapının özellikleri belirlenir. 

 

Zemin ve Temel Mühendisliği

Zemin özelliklerinin belirlenmesinde SPT, CPT, Pressiyometre, Sismik MASW gibi çalışmalar yapılmaktadır. Yapılan zemin sondajları ve arazi çalışmalarından alınan numuneler ışığında arazi ve laboratuvar deneyleri sonucunda bulunan zemin sınıfı, zemin parametreleri gibi zemin özellikleri belirlenir.

 

Zemin ve Temel Mühendisliği

Zemin tabakaları değişken yapıdadır. Deney için açılan bir logda yer altı suyu derinliği 10m iken, ilerisinde açılan bir logda yeraltı suyu derinliği 2m olabilir. Bu sebeple, zeminde yeraltı suyunun neden olduğu kaldırma kuvvetinin temel sistemini etkileyip etkilemeyeceği hesaplanıp, ortaya çıkan sonuca göre yeni bir temel sistemi önerilebilmektedir.

 

Zemin ve Temel Mühendisliği

Deprem yönetmeliğindeki, “Bölüm 16-Deprem Etkisi Altında Zeminin Sıvılaşma Riskinin Değerlendirmesi” uyarınca sıvılaşma analizi yapılmaktadır. Zemin sıvılaşması, yeraltı su seviyesinin altında yer alan ve yüzeyden 20 m derinliğe kadar olan kohezyonsuz ya da düşük kohezyonlu zeminlerin deprem sarsıntısında, boşluk suyu basıncındaki artış ile birlikte kayma mukavemeti ve rijitlikteki önemli oranda azalıştır. Zemin sıvılaşma değerlendirmelerine yönelik yapılacak araştırmalarda SPT, CPT deneylerine ek olarak, ilgili zemin tabakalarının dane çapı dağılımı, su muhtevası ve Atterberg limit değerleri belirlenir. Zemin sıvılaşması değerlendirmesinde sıvılaşma tehlikesinin yanında sıvılaşma sonrası zemin mukavemet ve rijitlik kaybı da dikkate alınır. Sıvılaşma analiz sonuçlarına göre sıvılaşma belirlenmesi durumunda ve ihtiyaç duyulması halinde üstyapı veya zemin iyileştirmeleri uygulanması ya da yeni bir temel tipi tavsiyelerinde bulunulmaktadır.

 

Zemin ve Temel Mühendisliği

Deprem yönetmeliği uyarınca taşıma gücü analizi yapılarak zeminin taşıma kapasitesinin temel sistemi için yeterli olup olmadığı incelenir. Tasarıma esas eksenel kuvvet ve eğilme momenti, temel tabanında düşey doğrultudaki temel taşıma gücü ile karşılanır. Temel zeminin, olası göçme mekanizmalarına karşı gelen tasarım taşıma gücünü yeterliliği statik ve depremi içeren yükleme durumlarına ilişkin tasarım etkilerinin göçme mekanizmasına karşı gelen tasarım dayanımından küçük olması durumu kontrol edilerek sağlanır. Temel taşıma gücünün karakteristik dayanımı Meyerhof formülü ile hesaplanır. Temel etkili derinliği içinde, temel zemininde değişken özellikte tabakaların veya süreksizliklerin bulunması durumunda taşıma gücü hesabında bu durum dikkate alınır. 

 

 

Zemin ve Temel Mühendisliği

Bina yükleri altında zemin oturma analizleri yapılmaktadır. Oturmalar ani, primer ve sekonder oturmalar olmak üzere üçe ayrılır. Ani oturma zamana bağlı olmayan, yükleme hemen sonrasında zemin su içeriğinde değişim olmadan ortaya çıkan oturmalardır. Primer oturma killi zeminlerde toplam oturmanın önemli bir bölümünü oluşturur. Yük altında zemin boşluk suyunun zamana bağlı olarak zemin bünyesinden atılmasıdır. Bu oturmanın miktarı ve zaman içinde gelişimini konsolidasyon teorisi ve konsolidasyon deneylerinden elde edilen zemin sıkışabilirlik katsayıları kullanılarak hesaplanır. Sekonder oturma, primer konsolidasyonun tamamlanmasının ardından ortaya çıkan ve uzun süre devam eden oturmadır. Zeminin sabit yük altında danelerin oryantasyonundaki değişimlerden kaynaklanmaktadır. Genellikle organik zeminlerde ve yumuşak yüksek plastiseli killerde ortaya çıkar. 

 

Zemin ve Temel Mühendisliği

Yapılan analizler sonucu gerekli görülen yerlere zemin iyileştirme önerilir. Derin kompaksiyon, vibroflotasyon, sıkıştırma kazıkları, vibrasyonlu sondalar, patlatma, yüzeyden titreşimli silindirle sıkıştırma gibi titreşimli yöntemler ile sıkılık derecesini artırarak gevşek ve orta sıkı kohezyonsuz zeminlerde zemin iyileştirmesi yapılır. Drenaj, yeraltı suyu düzeyini düşürme, konsolidasyon yöntemleri uygulanarak yumuşak ve katı kohezyonlu zeminin su muhtevasını azaltıcı, konsolidasyon basıncını artırıcı ve iç yapısını kuvvetlendirici yöntemler ile iyileştirme yapılabilir. Çimento, kireç gibi bağlayıcı katkı malzemeleri kullanarak katılaştırma ve enjeksiyon yöntemleri kullanılır. Suya doygun olmayan ve plastisitesi düşük kohezyonlu zeminlerde sıkıştırma kullanılır. Taş kolonlar, jet enjeksiyonlu kolonlar, beton kolonlar gibi rijit elemanların kohezyonlu ve kohezyonsuz zeminlerde oluşturulmasıyla statik ve deprem yükleri ağırlıklı olarak bu elemanlarca karşılanır. Sıkılık derecesi, kayma dayanımı, sıkışma modülü gibi iyileştirilecek zemin özellikleri ve hedeflenen iyileşme derecesi belirtilir, iyileştirmenin saha uygulaması kontrol edilir. Mevcut bir yapının altında zemin iyileştirmesi yapılması zorlu bir süreçtir. Yapı çevresinde alınan önlemler ile yanal zemin yer değiştirmeleri sınırlandırılabilir. Bazı durumlarda zemin iyileştirmesi yerine, kazıklı veya baret temeller, çevre diyafram duvar, rijit bodrum temel tasarımı ve üstyapıda tasarım değişiklikleri önerilebilir.