İnşaat Hesabı

Zemin Etüdü ve Zemin Grupları

 

• Zemin Etüdü ve aşamaları
Yüzeyden itibaren yeterli bir derinliğe kadar zemin tabakalarının kalınlıklarının belirlenmesi ve bu tabakaların fiziksel özelliklerinin tespit edilmesi zemin etüdü olarak tanımlanmaktadır. Bu araştırma sonucunda şu geoteknik bilgiler elde edilir;
1. Yapı için uygun temel tipi ve derinliğinin seçimi
2. Zeminin taşıma gücünün tespit edilmesi
3. Yapının ileride maruz kalabileceği oturmaların hesaplanması
4. Muhtemel temel problemlerinin önceden belirlenmesi (şişme, çökme vs.)
5. Yeraltı suyunun derinliği ve mevsimlere göre değişimi
6. İstinat yapılarına etkiyen yanal basınçların hesaplanması
7. Yerel zemin sınıfının belirlenmesi

• Zemin grupları
1. A grubu Zemin: Dayanımı en yüksek. Kayalık veya çok çakıl.
2. B grubu zemin: Ayrışmış kayaçlardan ve sıkı kumdan oluşur.
3. C grubu zemin: Orta sıklıkta kum ve değişime uğramış taşları içeren zemin.
4. D grubu zemin: Dolgu, çamur, balçık vs.

Zemin grupları kohezyon özelliklerine göre de sınıflandırılır.
Silt ve kil, kohezyonu yüksek olan toprak ve zemin türlerindendir. Kil oranının artması kohezyon özelliğini artıran bir etkendir. Kohezyonlu toprağı oluşturan tanecikler birbirlerine bağlanan bir fiziksel özelliğe sahiptirler. Parçacıkların arasından su geçmez veya suyun bu tür toprağa etki edebilmesi uzun zaman gerektirir.Diğer taraftan bünyelerine aldıkları suyu da çok zor atarlar. Yağmur ve su etkisiyle kil içeren toprağın hacmi dolayısıyla yoğunluğu değişir. Bu özellik zemin hareketlerine neden olabileceği gibi zemin emniyet gerilmelerinde de değişiklikler yaratır. Ek olarak kohezyonlu toprağın bünyesinde tutulan su ve rutubet bodrum duvarlarının yalıtımını da zorlaştırır. Çünkü zemin suyuna ulaşamayan yüzey suyu bodrum duvarlarına basınç etkisi yaratmaya başlar.
Diğer taraftan kum, çakıl, kayalık zeminler kohezyonsuz zemin türlerini oluştururlar. Bunların parçacıklarını bağlayan bir fiziksel etki yoktur. Bu tür zeminler yapı yüklerinin etkisiyle yapacakları çökmenin büyük bir kısmını hemen yaparlar. Ayrıca bu tür zeminler suyu çabuk sızdırdıkları ve moleküllerin içine su almadıkları için genleşmezler ve emniyet gerilmelerini de su miktarına bağlı olarak bir değişkenlik göstermez. Bodrum duvarlarının yalıtımında da problemi daha az olan zemin türüdür.

• Zeminin kayma-çökme nedenleri
1. Zeminin aşırı yüklenmesi
Temel yatağı, dayanabileceği basınç dayanımından daha büyük bir kuvvetle etkilenirse, yani zemin emniyet gerilmesi aşılırsa, alt katmanlar ya kayar ya çöker. Bunun sonucunda temelde çökme meydana gelir.
2. Zemin suyu seviyesinde zamanla olan değişiklikler
Zemin suyu seviyesi dış etkenlere bağlı olarak yükselebilir ya da alçalabilir. Örneğin: Yapının etrafına dikilen ve köklerinden çok su çeken ağaçlar zemin suyunun alçalmasına neden olur veya aşırı yağış sonunda bazı toprak türlerinde zemin suyu seviyesi normalin üstüne çıkar. Her iki durumda da temellerde kayma veya göçme olabilir. Çünkü zemin suyunun aşağıya çekilmesiyle toprakta yeni oluşmuş boşluklar kapanacak, yani temel çökecek.
3. Donma olayları
Suyun bilinen bir özelliği de donarken hacminin genleşmesidir. Buza dönüşen su, genleşirken temeli yerinden oynatabilir ve zemin hareketlerine yol açabilir. Bu yüzden temel seviyesinin, don seviyesinin altında olması gerekir.

• Zemin kontrolünün amaçları:
1. Katmanların türünü, yüksekliklerini ve sıralarını belirlemek
2. Katmanların dayanımlarını hesaplamak (Her katman için zemin emniyet gerilmesi ne kadardır)
3. Katmanların genel özelliklerini öğrenmek (oturma limitleri, geçirgenlik, sıkışma özellikleri)
4. Yer altı su seviyesini öğrenmek (su seviyesine göre bodrum kata yalıtım yapılır)

 

Deprem Yükü Eksantiritesi-Burulma

17 Ağustos 1999 Marmara Depremi’nden sonra Adapazarı’nda yumuşak, kum zemin üzerinde inşa edilmiş olan 5 katlı bina’nın yan yatmış halini görüyorsunuz.

Bu depremden sonra herkes sağlam zeminin depremde ne kadar önemli olduğunu anladı çünkü sağlam zemindeki binalar çok daha az hasar gördüler.

Peki sağlam, kaya zemin ile yumuşak, kumlu zemin davranışında nasıl bir fark var?

Aşağıdaki grafikte aynı deprem büyüklüğünde iki farklı zeminde oluşan maksimum hızlar görülüyor. Örnek olarak deprem merkezinden 30 km mesafede depremin kaya zemindeki hızı 12 cm/sn olurken, zayıf, dolgu zeminde deprem hızı 20 cm/sn’ye oluyor yani neredeyse 1.5 kat daha hızla hareket ediyor. Bir diğer deyişle zayıf dolgu zeminde deprem hareketi daha hızlı, sağlam zeminde ise daha yavaş ilerliyor.

Bir de aynı deprem büyüklüğünde iki farklı zeminde oluşan maksimum ivmeleri inceleyelim:

Örnek olarak deprem merkezinden 20 km mesafede depremin zayıf dolgu zemindeki ivmesi 0.3 g civarında iken, kaya zemindeki ivmesi 0.43g’ye yaklaşıyor. İvme, hızdaki artıştır. Bu şöyle de açıklanabilir: Deprem dalgası hareketi sağlam zeminde daha büyük bir artan hızla geçmekte veya daha şiddetli hissedilmektedir.

Sağlam zemine oturan yapıların depremde çok daha güvenli bir konumda olduğu bilinir oysa sağlam zemin maksimum ivmesi, buna bağlı olarak şiddeti daha fazladır. Burada bir tezat doğuyor gibi görünse de sağlam zeminin neden daha elverişli olduğunu deprem spektrumunu incelerken daha iyi anlarız.