Mağaralar Nasıl Oluşur?

Mağaralar, oluşum şekillerine göre 2 farklı gruba ayrılmaktadır.

1. Yapay Mağaralar

Yapay mağaralar, insan eliyle oluşturulan kaya mezarlar, depo, su tünelleri, sığınak veya yer altı şehirleri gibi yapılardır. Bu yapılar özellikle ilk insan yerleşim ve yaşamlarına ilişkin çeşitli ipuçları veren kemik, iskelet, atık, arkeolojik şekil ve yazıları bulundurmaktadır ve ülkemizde oldukça fazladır. Kapadokya bölgesi ve çevre illerde erken Hristiyanlık dönemine ait birçok yapay mağara bulunmaktadır.

2. Doğal Mağaralar

Doğal mağaralar, karbonat, sülfat ve klorür yapıdaki ana kayaçların oluşurken ya da oluştuktan sonra yaşanan fizikokimyasal olaylarla yer altı sularının da etkisiyle aşınarak oluşan mağaralardır.

Doğal şekilde oluşan mağaralar farklı şekillerde oluşmaktadırlar:

2.1. Çözünme (Solution)

Çözünme yoluyla oluşan mağaralar kendi içinde ikiye ayrılır:

Epijenik Mağaralar: Dış etkilerin ve asitlerin etkileriyle oluşan mağaralardır. Epijenik şekilde oluşan mağaralar doğada var olan mağaraların neredeyse %90’lık bir kısmını oluşturur. Kireçtaşının, dolomitlerin veya mermer gibi karbonat yapısı bulunan kayaçlardaki kırık, tabaka veya fayların kimyasal ve fiziksel güçlerle aşınması sonucu oluşurlar.

Hipojenik Mağaralar: Yeryüzünün derinliklerindeki su, asit ve hidrotermal etkilerle oluşan mağaralar. Bunlar, yüzeyden akan asitli sulardan farklı olarak, tamamen yeraltından gelen etkilerle kayaçları aşındırırlar ve tüm çözünme mağaraların % 5 – 10’u kadardır.

2.2. Aşınma (Erosion)

Bu şekilde oluşan mağalar türü fark etmeksizin her türlü kayaçta oluşabilir. Aşınma, birçok farklı dış etkenle gerçekleşebilir. Su, rüzgâr veya rüzgârın taşıdığı bir kum tanesi bile olabilir.

2.3. Buz Mağaraları

Buzulların erimesi sonucu oluşan mağaralara buzul mağaraları denmektedir. Buzul sularının buzulların altında veya kayalarda hareketi sonucu oluşan bu mağaralar tüm yıl boyunca donmuş durumdadırlar.

2.4. Lav Mağaraları

Bir yanardağdan akan lavın üst kısmının soğuyarak katılaşması, buna karşılık bu katı kısmın altından lav akmaya devam etmesi ile oluşan, çoğunlukla tüp şeklinde olan mağaralardır. Volkanik mağaralar içsel ve dışsal olmak üzere 2 çeşittir. İçsel mağaralar daha çok pasaj ve yer altı salonlarını içeren yapılara sahipken, dışsal mağaralar kaya altı sığlıklarından fazla derinliğe sahip olmayan yer altı boşlukları olarak tanımlanır.

2.5. Kumtaşı Mağaraları

Özellikle kuru iklime sahip ve kumtaşı oluşumunun yoğun olduğu bölgelerde, kumtaşının içinde taşıdığı su moleküllerinin zaman içinde buharlaşması sonucu oluşan kovuklara verilen isimdir. Bu işlem sırasında rüzgârın aşındırma etkisi ve erozyon da etken olabilmektedir.

2.6. Deniz Mağaraları

“Litoral Erozyon” da denilen bu tür mağara oluşumu, dalgaların sahilde nispeten daha yumuşak buldukları kayaç türünü fiziksel aşınma ile oyması sonucu gerçekleşir. Tatlı su – deniz suyu temas yüzeyinin karanın iç kısımlarına doğru deniz düzeyinin altına inmesi sonucu deniz mağaraları oluşmaktadır.

2.7. Talus Mağaraları

Çökmeler ve kaya düşmeleri ile bir kırığın üstünün zaman içinde kapanması sonucu oluşan mağaralardır.

Mağara Yapıları

Sphelothem

Sphelothem, genellikle mağaralardaki dikit, sarkıt vb. gibi kalsiyum karbonat yapılara verilen genel bir addır. Mağaralardaki kalsiyum, karbonat iyonları, karbondioksit gibi birinci derecedeki minerallerin reaksiyona girerek oluşturdukları ikinci derecedeki mineral depolarıdır.

Akmataşı (Flowstone)

Akmataşı, sphelothem tiplerinden biridir. Kalsiyum karbonat veya diğer minerallerin basamak veya duvar gibi yapıların üzerinden akarak, su akıntısı şeklinde görünen yapılarıdır.

Sarkıt Nedir?

Sarkıt terimi “damlayan” anlamındaki Yunanca “stalaktos” kelimesinden türemektedir. Mağaraya ulaşan suların oluşturduğu ilk yapılar sarkıtlardır.

Sarkıtlar Nasıl Oluşur?

Tavan çatlaklarındaki ara kısımlardan damla halinde sızan sulardaki CO2 serbest hale geçer ve damlanın çevresinde ince bir halka şeklinde karbon trioksit (CO3) çökelir. Zamanla oluşan çökelek sertleşir ve yapı silindirik olarak büyür. Yeni su damlacıkları bu silindirik yapının ortasından geçer. Böylelikle ince ve uzun yapıda gördüğümüz sarkıtlar meydana gelmektedir. Bu kanalda bir tıkanma olması durumunda su, iç kısımdan akmak yerine dış kısma yönelir. Böylece aşağı yönde uzama ve yan kısımlarda kalınlaşma meydana gelmektedir. Bu tip sarkıtlar görsel olarak havuca benzetilmektedir.

Düzensiz Sarkıtlar (Heliktit): Bükülmüş, kıvrılmış ya da helezon şeklinde hal almış, yerçekiminin tersine gelişim gösteren kalsiyum karbonat yapılara verilen isimdir. Mağaraların rüzgardan etkilenen alçak tavanlı kısımlarında ve dar girintilerinde görülebilir.

Dikit Nedir?

Dikit, mağara tabanlarında sarkıt yapılara karşılık gelen formudur. İngilizce ismi “Stalagmite” Yunanca “düşme” anlamına gelen “stalagma” kelimesinden türemiştir.

Dikitler Nasıl Oluşur?

Dikitler, mağaranın tavanından akan ya da damlayan suyun kalsiyum karbonat biçiminde mağara zemininden yükselmesidir. Dikitler, sarkıtlara oranla daha büyüktür fakat sarkıtlardaki gibi ortasından suyun geçtiği bir kanal sistemine sahip değildir. Sarkıtlar ve dikitler gelişimlerine devam ettiklerinde birleşerek “sütun” ve “kolon” gibi yapıları oluştururlar.

Sütun

Sütun, sarkıt ve dikitlerin birleşmesi sonucu oluşan sert kalsiyum karbonat yapıya verilen isimdir.

Bir bölgenin coğrafik özellikleri ve kayaların birbirlerine olan uzaklıkları ile nehir, göl veya deniz seviyeleri mağaraların şekillerinde etkili olabilmektedir. Mağaraların şekilleri itibarı ile suyun girişinin olup olmadığı, hava akımlarının azlık veya çokluğu, mağaranın sıcaklığı ve mağara içinde yaşayan canlıların varlığı gibi sebepler, mağara ekosistemlerini anlamak için başlıca göz önünde bulundurulması gereken parametrelerdir.

Presiyometre deneyi zeminlerin deformasyon ve mukavemet özellikleri aynı zamanda belirlenebilen, sondaj kuyusu içerisinde gerçekleştirilen bir deneydir. Bu deney sondaj için açılmış olan delikteki iç çeperlere silindir biçimindeki ölçüm hücresinin basınç uygulanması esasına dayanır. Presiyometre deneyinin amacı yanal basınç ile oluşan deformasyon arasındaki ilişkiden zemin rijitliğini bulmak ve malzeme dayanımını hesaplamaktır.

Deney verilerinden birçok parametre tahmininde doğrudan ve dolaylı olarak yararlanılmaktadır. TS EN ISO 22476-4 standardına göre öncelikle zemine basınç verilerek zeminde deformasyon oluşmasını sağlayan prob, sondaj kuyusuna deneyin yapılacağı seviyeye kadar indirilmektedir. Daha sonra deney başlatılıp basıncı sağlayan sıkıştırılmış hava tüplerinden plastik borular aracılığıyla basınç iletilmektedir. Prob’a eşit aralıklarla arttırılarak 1, 2, 3 kg/cm2 dairesel basınçlar verilmektedir. Her basınç kademesi için 15, 30, 60 saniyelerinde oluşan hacimsel değişmeler not edilmektedir. Her bir deney zonuna en az 10 kademelik basınç verilmektedir.

Presiyometre deneyi kuyu içinde gerçekleştirilen yerinde bir deneydir. Çapsal olarak genişleme özelliğine sahip silindirik bir sonda kullanılarak, kuyu içinde gerçekleştirilir. Çapsal genişlemeye neden olacak basınç kuyu duvarlarına uygulanır. Esasen deney kuyu çeperlerinde yer alan zeminin gerilme-deformasyon özelliğini ortaya koyar.

Presiyometre deneyinin üç çeşidi vardır;

1. Menard Tipi Presiyometre Deneyi
2. Kendiliğinden Delgili Presiyometre Deneyi
3. İtmeli Presiyometre Deneyi

Presiyometre deney aleti; dairesel basınç verilerek zeminde dairesel deformasyon oluşturan silindir şeklinde bir sonda (prop) ve buna kabloyla bağlı kumanda panosundan oluşan bir cihazdır. Cihaz; Menard tarafından geliştirildiği için cihaza Menard tipi presiyometre aleti denilmektedir. Kullanılan sondaların çapları zemin özelliğine göre değişir. Sonda çeşidine göre kuyu çapları 46 mm, 66 mm veya 76 mm olmaktadır.

Presiyometre Deneyinde; sondaj kuyusunda belirli aralıklarla kuyu içine yerleştirilen sonda ile kuyu duvarına kademeli olarak radyal basınç verilir ve kuyu cidarında oluşan deformasyonlar 15-30-60 saniye aralıklarla ölçülür. Buna göre x – ekseni basınç seviyelerini (kg/cm²), y-ekseni’ de bu seviyelerde oluşan hacim değişimlerini (cm³) gösterecek şekilde Basınç-Deformasyon grafikleri çizilir. Bu grafikler sonucunda zeminin her seviyesi için Menard Elastik Modülü ve Limit Basınç değerleri saptanır. Bu değerlere dayanılarak Menard formülasyonları kullanılarak taşıma gücü ve oturma miktarları her kuyu ve civarı için ayrı ayrı hesaplanır.

Yapıların projelendirilmesi ve tasarımında, zeminde oluşan donma ve çözülmenin, yapının zemininde oluşturacağı olumsuz etki ve değişimler hesaba katılmalıdır. Ayrıca donma ve çözülme döngüleri betonarme elemanlar üzerinde de birçok olumsuz etkiye sebep olmaktadır. Dolayısıyla özellikle yüzeysel temel derinliğinin belirlenmesinde don derinliğinin göz önünde bulundurulması oldukça önemlidir.

Zemindeki donma-çözülme olayları, temeller, istinat yapıları, köprü ayakları ve ulaşım yapıları gibi yapının yerin altındaki elemanlarını gerilmelere maruz bırakmaktadır. Bu nedenle temel derinliği seçimi, zemin özellikleri, yer altı su seviyesi (YASS) ve yerel don derinliği göz önüne alınarak saptanmalıdır.

Don kabarmasının zararlı etkilerini azaltabilmek için temelin, en az don derinliğinin altına inşa edilmesi sıklıkla tercih edilen bir yöntemdir. Bu amaçla bölgelere ait don derinliklerinin bilinmesi gerekmektedir.

Ülkemiz güncel yapı yönetmeliklerinde (TBDY, 2018; DBYBHY, 2007 (eski); TS500, 2000) don derinliği ve bu konuda alınacak önlemler ile ilgili bir açıklama bulunmamaktadır.  Eski deprem yönetmeliklerimizden 1975 – Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (ABYYHY)’te, “Temel derinliği, yerel don derinliği göz önüne alınacağı”, 1997’de yayınlanan ABYYHY’te “Temel derinliği, don derinliğinin altında olmak üzere, en az 80 cm olacağı” belirtilmiş olsa da, binalar için açıklanmış don derinliği haritası olmayıp tamamen tasarımcıların inisiyatifine bırakılmıştır.

Türkiye Don Derinliği Haritası

Türkiye’nin bazı bölgeleri kışın uzun süre don etkisine maruz kalmaktadır. Bu bağlamda ilgili etkilerin göz önüne alınması açısından Türkiye’de sadece esnek ulaşım yapıları için KGM tarafından sınırlı meteorolojik verilerle hazırlanmış donma derinliği haritası kullanılmaktadır. Aşağıda verilen harita üzerinden ilgili derinlikler yaklaşık olarak elde edilmektedir. (Haritaya tıklayarak büyütebilirsiniz)

Yakın zamanda yapılan bir çalışmayla ise zeminde meydana gelen donma-çözülme olaylarının bina temellerinde oluşturacağı hasarı minimum düzeye indirmek amacıyla, Türkiye’deki tüm iller için don penetrasyon derinliği belirlenmiştir. (YEDEK, 2020) Bu çalışmada don derinliğinin belirlenmesi amacıyla değiştirilmiş bir yöntem olan Berggren (ModBerggren) yöntemi kullanılmıştır ve illerin son 80 yılın değişen sıcaklık değerleri dikkate alınmıştır. Her il için, 2018 Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nde yer alan zemin sınıfları dikkate alınmış ve her zemin sınıfına ait parametrik veriler önceki çalışmalarda yer alan değerler göz önünde bulundurularak yönteme dâhil edilmiştir. İlgili çalışmaya göre iller bazında zemin özelliklerinin de hesaba katılmasıyla elde edilen don derinlikleri listesi aşağıdaki şekildedir.

Türkiye’deki Tüm İllerin Zemin Sınıflarına Göre Don Derinlikleri (m)

Donma ve Çözülmenin Yapı Üzerindeki Olumsuz Etkilerine Karşı Nasıl Önlem Alınmaldır?

ISO 13793 (2001), her türlü zeminin don yükselmesine karşı duyarlı olmadığını öngören bina temellerinin tasarımı ile ilgili bir standarttır. Donma tehlikesine karşı alınabilecek çeşitli önlemler bu standartta belirtilmiştir. Önlemlerden birincisi, donma derinliğinin altında olacak şekilde temellerin yeterince derin inşa edilmesidir. İkinci bir önlem ise; donmaya duyarlı zemini, don nüfuz etme derinliğinin altında bir derinliğe kadar çıkarmak ve temelleri inşa etmeden önce donmaya karşı duyarlı olmayan bir malzeme ile değiştirmek olarak sunulmuştur. Donmayı engellemek için üçüncü önlem ise, temellerin izole edilmesidir. ISO 13793’a göre, soğuk iklimlerde ikinci seçenek, daha sığ temellere izin verdiği için genellikle en ekonomik olanıdır.

Mevsimsel donma ve çözülmenin yapı üzerindeki olumsuz etkilerini önlemek veya en aza indirmek, toprağın yapı özelliklerini iyileştirmek, daha rasyonel temel türleri ve yöntemleri hakkında aşağıdaki öneriler sunulabilir;

• Temel derinliği, donma derinliğinin altında ve yeterince derin olarak inşa edilebilir,
• Temel altına gelen toprağın donmaya duyarlı olmayan bir malzeme ile değiştirilebilir veya yalıtım malzemelerinin temel altına donmayı önleyecek şekilde yerleştirilebilir,
• Bodrum katta sıcak su boruları ile yerel ısınma sağlanabilir,
• Yeraltı suyu seviyesi olası donma ihtimaline karşı tahliye edilebilir,
• Dona karşı etkili temel tasarımlarının uygulanabilir (kazık temeller, eğimli kenarlı prefabrik ve monolitik beton temel ve destekleyici ankraj üniteleri vs.).
• Hidrofobik zemin tabakasının temel yüzeyine uygulanabilir,.
• Temelin donmaya karşı dayanıklı olmayan zeminlerle doldurulması.

Kaynaklar;
Seda YEDEK-YAPILARDA DON DERİNLİĞİNİN İNCELENMESİ
Güngör, A.G., Sağlık, A., (2008). Karayolları esnek üstyapılar proje planlama kılavuzu. Karayolları Genel Müdürlüğü, Araştırma Dairesi. Ulaştırma Bakanlığı, Teknik Araştırma Daire Başkanlığı, Ankara.
TS EN ISO 13793- Binaların ısıl performansı - Buzun genleşme etkisini önlemek için temellerin ısıl tasarımı
TDY, 2007. Deprem bölgelerinde inşa edilecek binaların kodları. TC Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem Araştırma Dairesi Başkanlığı.
TBDY, 2018. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Ankara. Afet ve Acil Durum Yönetimi.
TS500, 2000. TS 500 Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları, Ankara Türkiye.

Zemin taneleri arasında boşluklarda yer alan su düşük permeabiliteli ince taneli zeminlerde yükleme sonucu hemen ortamı terk etmez. Bu durum boşluk suyu basıncının artmasına yol açar. Artan boşluk suyu basıncı nedeniyle zeminde bir su akımı meydana gelir ve boşluk suyu zamanla ddışarıya atılır. Konsolidasyon zamana bağlı olarak gelişen bir süreçtir ve bazı zeminlerde 100 yıla varan uzun bir sürede gerçekleşir. Zeminlerin boşluk oranları ve permeabilite katsayıları arttıkça konsolidasyon hızları da buna bağlı olarak artmaktadır

Zeminlerde gerilme-şekil değiştirme ilişkisi beton ya da çelik gibi malzemelere kıyasla karmaşıktır ve zeminin cinsine göre büyük farklılıklar gösterir. Özellikle ince daneli zeminlerde şekil değiştirmeler zamana bağlı olarak gözlenmektedir. Zeminin zamanla ilişkili şekil değiştirmesi (konsolidasyon) özellikle ince daneli zeminlerde oturma hesabında kullanılmaktadır.

Oturma yer altı su seviyesindeki düşüş, titreşim gibi etkilerle de oluşmasına rağmen genellikle dış yükleme nedeniyle belirmektedir. Tipik olarak, lineer olmamakla beraber gerilmenin artmasıyla oturma büyüklüğü artmaktadır. Örneğin, zemin yüzeyine uygulanan herhangi bir yükün sonucu olarak temel altında oturmalar tahmin edilebilmektedir. Bunun yanında kazı ve yer altı su seviyesindeki yükselişten dolayı efektif gerilmedeki azalım gibi nedenlerle yükün kalkması durumunda ise şişme veya kabarma meydana gelebilir.

Zemin hacmi ve efektif gerilme arasındaki zamandan bağımsız ilişki ise sıkışma olarak tanımlanır.

Konsolidasyon Teorisi

Konsolidasyon teorisi, zeminin konsolidasyon sürecindeki davranışı ve konsolidasyondan kaynaklanan oturmaların büyüklük ve zamanlaması hakkında bilgi veren teoremdir. Terzaghi, killerin sıkışmasında oluşan fazla boşluk suyu basınçlarının zamanla sistem dışına atılması sonucu boşluk hacminde azalmaların meydana  geldiğini farkederek bu teoremi geliştirmiştir.

İnce daneli zeminler olarak bilinen kil ve silte bakıldığında permeabilite (geçirimlilik) çok düşük olmakla birlikte, suyun dışarı çıkması çok yavaş ve konsolidasyon süresinin de çok uzun olduğu gözlemlenmektedir.

Teori, zeminin suya doygun olması, drenajın düşey yönde olması ve zeminin yatay yönde genişlemediği gibi varsayımlar yapmaktadır. Teori, killerin yüzde yüz doygun olduğu kabul edilerek geliştirilmiştir. Böylece sıkışmanın havadan kaynaklanmadığı düşüncesi çözüme kolaylık sağlamaktadır. Zeminlerin sıkışması hesaplanırken gerilme, şekil değiştirme ve zaman parametreleri üzerinde durulmaktadır.

Teoremde yapılan kabuller şunlardır:

• a) Zemin homojendir,
• b) Boşlukların hepsi su ile doludur,
• c) Darcy yasası geçerlidir,
• d) Gerilme artışları ani olarak uygulanır,
• e) Sıkışmalar ve zemin hareketi tek yönde oluşur.

Konsolidasyon Deneyi

Ödometre aleti kullanılarak konsolidasyon deneyi gerçekleştirilmektedir. Bir boyutlu ödometre deneyi ilk olarak Terzahgi tarafından uygulanmıştır. Ödometre deneyi, ince daneli zeminlerin 1 boyutlu konsolidasyon davranışının belirlenmesinde kullanılmaktadır.

Arazideki zemin katmanlarının düşey yüklemeler altında sıkışması esasına dayanarak laboratuvardaki doygun zemin numunelerinin yatay genişlemelerinin engellenmesi amaçlanmaktadır. Buna yönelik olarak numuneler bir çelik halka içine yerleştirilerek bu aşama gerçekleştirilir. Numunenin alt ve üst yüzeyine konan gözenekli taşlar ile zemin içindeki suyun düşey doğrultuda dışarı çıkmasını sağlamak hedeflenmektedir.

Ayrıca bu deneyde zeminin tabakalarının düşey yüklemeler altındaki sıkışması tek boyutlu (düşey doğrultuda) olduğu için deney sırasında yanal gerilmelere izin verilmemekte ve belirli düşey yükler altında zeminin boy kısalması hesaplanmaktadır.

Konsolidasyon Süreci

Terzahgi konsolidasyon teorisi, geçirimliliği düşük zeminlerde sıkışmaların yüklenme ile hemen gerçekleşmeyeceğini varsaymakta ve fazla boşluk suyu basınçlarının zaman içerisinde sönümlenmesiyle ortaya çıktığını öne sürmektedir.

Zemin geçirimliliği sıfırdan büyük ise fazla boşluk suyu basıncının zaman içinde sönümlenmesi beklenir. Başlangıçta uygulanan toplam gerilmenin tümü su tarafından taşınırken zaman içinde boşluk suyu basıncının sönümlenmesiyle birlikte boşluk suyu basıncı sıfıra yönelirken efektif gerilme toplam gerilmeye eşit olacaktır. Bunun sonucunda hacimsel azalma meydana gelecektir.

Sıkışma, boşluklardaki suyun dışarı çıkması sonucu, zemin iskeletindeki hacim değişiminden kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, boşluk oranındaki değişim büyük önem kazanmaktadır.

Yukarıdaki şekil incelendiğinde yükleme – zaman, boşluk suyu basıncının artması – zaman, efektif gerilmenin yükselmesi – zaman ve hacim azalması – zaman parametrelerine bağlı olarak konsolidasyon sürecinin tamamlanması görülmektedir.

Yararlanılan Kaynaklar:
İrfan SAVAŞ-SIĞ TEMELLERİN KONSOLİDASYON OTURMASININ HESAPLANMASINDA KULLANILAN GELENEKSEL YÖNTEMLERİN KARŞILAŞTIRILMASI
Özge ÖNCÜ BALİ-YUMUŞAK ZEMİNLER ÜZERİNDEKİ YOL DOLGULARINDA KONSOLİDASYONUN HIZLANDIRILMASI
Yadigar ALTUNDAĞ-SİLTLİ ZEMİNLERİN KONSOLİDASYON KARAKTERİSTİKLERİ

Permeabilite zeminin içerisinden suyun akışını ifade eden bir zemin özelliği olup hız boyutundadır. Zeminde bulunan boşluklar birbirleri ile kılcal bir boru gibi bağlantılıdır. Zemin içerisinde bulunan su, bu boşluklardan hareket ederek yüksek enerjili bir noktadan daha düşük bir noktaya akmaktadır. Akım bir, iki ya da üç boyutlu olabilirken, uygulamalarda üçüncü boyut genelde ihmal edilir.

Doygun zemin içindeki suyun bu hareketi zeminin geçirimliliğiyle ilgilidir. Geçirimlilik zemin cinsine göre farklılık göstermektedir. Geçirimliliğin belirlenmesinde Darcy yasasından faydalanılır.

Permeabiliteye Etki Eden Faktörler

Geçirimlilik akım koşulları yanında zeminin mekanik özelliklerini de etkiler. Zeminlerin geçirimliliğini etkileyen başlıca faktörler:

• Dane boyutları
• Dane yapısı
• Dane dağılımı
• Boşluk oranı
• Zeminin suya doygunluk derecesidir
• Dane boyu büyük ise permeabilite artar.
• Dane boyu homojen oldukça permeabilite artar.
• Genelllikle iyi yuvarlanmış danelerin permeabilitesi yüksektir.

Hidrolik iletkenlik veya farklı bir ifadesiyle permeabilite katsayısı ince daneli zeminler olmak üzere çoğu zeminlerin mühendislik davranışını etkileyen, suyun etkilerinin görülmesi açısından önemli bir büyüklüktür.

Permeabilite (Geçirgenlik) Katsayısı

Permeabilite-Geçirgenlik zemin tipinin bir işlevidir. Geçirgenliğin değeri, gözeneklerin ortalama büyüklüğüne bağlıdır ve dane boyutlarının, dane şeklinin ve zemin yapısının dağılımı ile ilgilidir. Tipik kumların ve çakılların geçirgenliklerinin tipik killere oranı çok büyük mertebeler ile ifade edilebilir (örneğin; %10⁶ veya %10⁸ mertebeleri). Kaba daneli bir zeminde yer alan ince bir malzemenin küçük bir yüzdesi bile, geçirgenlikte önemli bir azalmaya yol açabilir. Dane büyüklüğüne göre farklı zemin tipleri için, geçirgenlik katsayısı büyüklükleri aşağıdaki çizelgede gösterilmiştir. Görüldüğü üzere dane boyutu küçüldükçe permeabilite katsayısı küçülmektedir, en geçirgen malzeme çakıl olarak ortaya çıkarken en geçirimsiz malzeme baraj çekirdeklerinde de kullanılan kildir.

Zeminlerin geçirgenliği, en özellikle geoteknik mühendisliği olmak üzere inşaat mühendisleri için önemli parametrelerden biridir. Bu kadar önemli bir parametre olmasına rağmen, belirlenmesi en zor parametrelerden biridir. Permeabilite, çoğunlukla ilave düşey yük sebebiyle zeminde beklenen konsolidasyon özelliklerinin belirlenmesinde, barajların az geçirgen kil çekirdeklerinin veya toprak dolgu barajlarının stabilize analizlerinde, şevlerin ve dayanma yapılarının stabilite ve sızma hesaplarına kullanılan önemli bir büyüklüktür.

İnşaat Mühendisliğinde suyun zemin içindeki akımı ile birçok durumda karşılaşılır. Toprak yapılar (toprak baraj, toprak set(sedde) vb.) içinden suların sızması, yapıların (baraj, regülatör vb.) altından suların sızması, açılan veya su çekilen kuyu veya çukura suyun sızması yeraltında oluşan su akımlarına örnek olarak verilebilir. Bunların yanında yapılar için açılan destekli kazılarda su seviyesinin düşürülmesi, sistemden uzaklaştırılması, inşa süresi boyunca takibinin projelendirmesinde permeabilite katsayısı önemli bir yer edinmektedir.

Zeminlerin Permeabilitesi ve süresi şişme potansiyelini etkileyen önemli faktördür.

Geçirgenlik Katsayısının Belirlenmesi

Geçirgenlik katsayısı direkt metotla yani yerinde veya laboratuvar ölçümleriyle veya dane büyüklüğü dağılımına dayalı olarak ampirik korelasyonlardan dolaylı olarak belirlenebilir. İngiliz standartlarına göre (British-EUROCODE 7) geçirgenlik katsayısını (hidrolik iletkenlik) belirlemek için yaygın olarak kullanılan dört yöntem vardır:

• pompalama ve sondaj deliği geçirgenlik deneyleri gibi arazi deneyleri;
• dane büyüklüğü dağılımı ile ampirik korelasyonlar;
• bir odeometre deneyinden değerlendirme;
• laboratuvardaki zemin örneklerinde geçirgenlik deneyleri

Permeabilite katsayısı laboratuvarda alışılagelmiş olarak sabit seviyeli permeabilite ve düşen seviyeli permeabilite deneyleri kullanılarak belirlenmektedir. Bu yöntemlerin dışında yine laboratuvarda dolaylı olarak konsolidasyon deneyi ve üç eksenli kesme deneylerinde konsolidasyon aşamasında da belirlenebilmektedir. Arazi şartlarında ise genel olarak kuyu yöntemleri kullanılmaktadır.

Kesme kutusu deneyi yönteminde, zemin numunesi dikdörtgen veya dairesel kesitli iki parçadan oluşan rijit bir kutu içine yerleştirilir. Kutunun üst kısmı sabit tutulurken alt kısmı uygulanan kesme kuvveti etkisiyle yatay bir düzlem boyunca hareket eder ve böylece zemin kaymaya zorlanır. Deney aleti aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.  Farklı dikdörtgen kesitli kesme kutusu cihazları bulunmaktadır.

Zemin numunesi örneğin 6×6 cm boyundaki ve 2 cm yükseliğindeki çelik kutu içine en az 3 adet olacak şekilde doldurulur. Numuneler düz yüzeyli bir spatula yardımıyla düzeltilir. Ardından en altta gözenekli levha ardından poroz taş olacak şekilde numune itici ile deney düzeneğinin içine yerleştirilir. Üstüne tekrar sırayla poroz taş ve gözenekli levha yerleştirilir. En üste başlık konularak deney düzeneği hücreye oturtulur ve üstüne kuvvet halkası bağlanır. Deney programı açılarak tüm veriler sıfırlanır. İlk olarak 2 kg‟lık yük kola asılarak deney yapılır. Numune kesme hızı ayarlanır ve deneye başlanır. Grafiklerde deformasyon belli bir süre artış meydana gelirken sonrasında bir düşüş meydana gelir ve deney sonlandırılır. Aynı işlem 4 kg ve 8 kg için de gerçekleştirilir. 3 deneyin sonunda içsel sürtünme açısı ve kohezyon elde edilmiş olur.

Baca ya da kuyu görünümünde, derin çukurluklarda derinliği 300-350 m’ye ulaşabilen ve bazılarının taban kısmında göl ve akarsu gibi su hareketlerinin meydana geldiği ve sonrasında yer altı sularının, karbondioksit ile birleşimi sonucunda karbonik asit oluşur. Meydana gelen bu karbonik asit, kireç taşının yoğun olarak görüldüğü topraklarda zaman içerisinde çözülür yer altında mağaraların oluşmasına neden olur. Belirli bir zaman sonra, mağaranın üstünde bulunan toprak çöker ve meydana gelen bu çökme sonucu oluşan derin çukurlar obruk olarak adlandırılır.

Obruk Neden ve Nasıl Oluşur?

Obruklar nasıl ve nerede oluşur?, neler obruk oluşumunu tetikler veya hızlandırır? gibi sorulara günümüze kadar farklı cevaplar verilmiştir.

Obruklar birçok süreçle gelişebilir ve çoğu obruk, süzülen yüzey suları tarafından kayaların çözülmesi ile oluşur. Genellikle, yağmur sularının toprak boyunca hareketi sonucu karbondioksitin suda çözülerek zenginleşmesi ile suyun kireçtaşını çözme özelliğine sahip olması sonucu da obruklar gelişebilir.

Obruklar yer altında bulunan, eriyebilen kayaçlar sayesinde oluşmaktadır. Kayaçlar, birtakım minerallerin ya da mineral taş parçalarının veya mevcut mineralin çok fazla sayıda bir araya gelmesiyle oluşan birikintilerdir. Kayaçlar, topraktan sızan su sebebiyle çözünmeye uğrarlar, kayaç içerisinde bulunan mevcut boşluklarda genişleme meydana gelir ve üzerlerinde bulunan toprak ile dolarlar. Yer altı suyu sayesinde çözünmeye devam eden kayaç, toprağı ortadan kaldırır ve yamaçta bulunan eğimi düşük, derinliği çok da fazla olmayan çöküntüler meydana getirirler. Kayaçların içerisinde yer alan çatlak ve yarıklar suyun hareketini kolaylaştırır. Bu durum zamanla kayacı eritmeye başlar ve geniş boşluklar oluşmasına sebep olur. Sonuçta, meydana gelen boşluklar üzerindeki toprak ve kayadan oluşan yapı zaman içerisinde çökerek obrukların oluşmasına sebep olur.

Obruklar, dikey bir şekilde derine doğru inen ve büyük bir bacayı andıran karstik kuyulardır. Obruklar bir huni şeklinden daha çok, bir kazan biçimindedir.

Obruk Ne Demek?

Genel bir görüş olarak, bir oluşumun obruk olarak adlandırılması için şu şartları sağlaması gerekir:

1. Taban seviyesi yükseltileri birbirinden farklı iki komşu havzanın varlığı. Bu havza:
   • Bir sübsidans havzası,
   • Tektonik kökenli bir havza,
   • Karstik bir depresyon (özellikle bir polye)
   • Dağ içi ovası,
   • Göl ya da nispeten geniş bataklık bir alan,
   • Dar veya geniş alanlı alüvyal bir ova yada ovalar özelliğinde olabilir.
2. Bu iki havzayı birbirinden ayıran bir eşiğin bulunması. Bu eşik, alçak ya da yüksek bir plato olabileceği gibi alçak dağlık bir alanda olabilir.
3. Havzalar arasındaki eşiğin yüzeyinden yeraltına doğru, bütünüyle veya kesintili karstik mineral ve kayaçlardan oluşmuş olması. Bir plato ya da alçak dağlık bir alanın her iki yanında bulunan havzaların tabanlarında da aynı litolojik birimlerin varlığı bir bakıma karstlaşmayı (kireçtaşlarının karbondioksitli sularla erimesi ve bu erimeden dolayı oluşan topoğrafya şekillerinin ortaya çıkması) hızlandıracak ve büyük boyutlu olmasına sebep olacaktır.
   
   
   
4. Havzaların hidrolojik yönden birbirine bağlı olması. Alçakta kalan havza, yüzey ve yeraltı suları yönünden genellikle yüksekte kalan havzanın su rejimi etkisi altında kalır. Böylece su, yeraltından akışa geçtiğinde akış yönü alçak havza tabanına doğru olacaktır.
5. Her iki havzada zaman içinde beslenme şartlarına bağlı olarak, yüzey ve yeraltı suları seviyesinde alçalıp yükselmelerin meydana gelmesi. Bilindiği gibi yüzey ve yeraltı sularında meydana gelen alçalıp yükselmeler bazı faktörlere bağlıdır. Bu faktörler epirojenik ya da genç tektonik hareketler ile iklimde görülen değişmelerdir.

Obruk Çeşitleri

Obruklar sınıflandırılırken birçok parametre göz önüne alınır. Bu parametreler:

• Oluşum süreçleri,
• Oluşum hızları,
• Kayaç türü,
• Tehlikeleri ve buna bağlı yaşanan süreçlerdir.

Obruk sınıfları şu şekildedir:

1. Çözünme obruğu,
2. Çöküntü obruğu,
3. Örtü kayacı obruğu,
4. Yıkılma obruğu,
5. Yayvan obruklar,
6. Gömülü obruklar

Bu sınıflandırmaların dışında obruk oluşumu, mekanizmaları bakımından erime, oturma ve çökme olmak üzere üç tipe ayrılır.

1. Erime; Yağış ve yüzey suyu süzülme yoluyla ince yüzey tabakasından geçer, alttaki eriyebilen kayaçlar topraktan sızan sularla çözünürler ve kireçtaşı içerisinde bulunan doğal boşluk, çatlaklar çözünmeyle genişler ve azda olsa üzerinde bulunan toprak ile dolmaya başlar. Çözülme sonucu yüzeyde yavaş yavaş çözülmeye bağlı olarak erime şeklinde meydana gelen obrukları oluşturur.
2. Oturma; Aynı şekilde kum gibi kohezyonsuz zeminler, özellikle kalın yüzey tabakasının bulunduğu bölgelerde yüzey tabakasının altında bulunan kireç taşlarının yeraltı suyu ile çözülmesi ve daha sonrasında su seviyesinin çekilmesi ile birlikte üzerlerinde bulunan kumlu yapı ile dolar. Sonrasında kumlu yapı boşlukları doldurdukça yüzeyde yamaç eğimi düşük, derinliği fazla olmayan oturmalar şeklinde olan obruklar bırakır.
3. Çökme; Kohezyonlu zeminlerde özellikle killi kalın yüzey tabakalarının bulunduğu bölgelerde yeraltındaki boşlukların zamanla genişleyip mağara sistemi içerisinde zaman zaman killi yapının parçalanıp çökmesi ve en sonunda çatı görevi gören yüzeydeki killi yapının bir anda çökmesi sonucu dik kenarlı çökme tipi obruklar oluşturur.

Obruk oluşumlarının birçok etmene bağlı olduğu bilinmektedir. Bunların başlıca nedenleri; yeraltı suyunun kimyasal özellikleri, yeraltı suyu seviyesindeki değişiklik, yeraltı suyunun bir bölgeden daha düşük kotlu bir bölgeye akması, bölgenin iklim şartları, bölgenin jeolojik özellikleri olarak gösterilebilir.

Türkiye’deki Obruklar

Türkiye’de bulunan karstik alanlar hemen her bölgemizde görülmekte olup, özellikle Batı ve Orta Toroslar başta olmak üzere Güney Anadolu’da daha geniş yer kaplarlar. Bu bölgeleri İç Anadolu Bölgesi takip etmektedir. Türkiye’deki karstik alanlarını en çok kalker arazileri oluşturmaktadır. Karstik bölgeler kendine özgü karstik şekillerin geliştiği sahalardır. Lapyalar, dolinler, uvalalar, polyeler, düdenler, obruklar, karstik vadiler, traverten şekilleri ve mağaralar bu şekillerin başlıcalarıdır. Türkiye’deki obruklar Konya ilinde yoğunluk göstermektedir. Tuz Gölü’nün güneyinde yer alan Obruk Platosu’nda çok sayıda obruk bulunmaktadır. Kızören Obruğu, Çıralı Obruğu, Meyil, Obruğu, Akviran Obruğu, Hamam Obruğu, Kangallı Obruğu bu platoda yer alan obruklara örnek olarak gösterilebilir. Obrukların yaygın olarak bulundukları bir başka saha Antalya’nın doğusundaki Çimiköy Platosu’dur. Bunun dışında Mersin, Kırşehir, Kastamonu gibi illerimizde de obruklar bulunmaktadır. Mucur Obruğu, Cennet ve Cehennem Obrukları bunlardan bazılarıdır.

Sıkıştırma enerjisi uygulayarak zemin içindeki havayı azaltmak, zemin danelerinin sıkılığını artırmak, zeminin sıkılığına göre hacmini azaltmak, dolayısıyla zeminin yoğunluğunu artırmak için yapılan zemin sıkıştırma işlemlerine kompaksiyon denir.

Zeminlerin taşıma gücünü artırmak, sabit, hareketli ve dinamik yükler altında meydana gelecek oturmaları azaltmak ve zeminin geçirimliliğini azaltarak zeminlerin daha fazla su alıp hacimsel değişikliklerin oluşmasını önlemek amacıyla zeminlerin tabakalar halinde serilerek mekanik araçlar vasıtasıyla su ve tane hacmi sabit iken havanın dışarı atılıp zemin tanelerinin sıkıştırılması olayına kompaksiyon denir. (Zemin Sıkıştırma Makineleri- Silindirler-Kompaktörler-Kompaksiyon Makineleri)

Zeminin sıkılaşması yani zemin danelerinin birbirine göre hareket edebilmesi uygulanan kompaksiyon enerjisine ve zemin içindeki su miktarına bağlı olarak değişiklik gösterir.

1.1. Kompaksiyon Neden Uygulanır? Zeminler Neden Sıkıştırılır?

Kompaksiyon sonucunda;

1. Yapıya hasar verebilecek farklı oturma miktarları azaltılabilir.
2. Zemin mukavemeti artar, şev stabilitesi iyileştirilebilir. (Zemin iyileştirmesi)
3. Yol temel dolgularında zemin taşıma gücü arttırılabilir.
4. Hidrolik geçirgenlik azaltılabilir.
5. Don etkisi, ince taneli zeminlerde şişme ve büzülme gibi istenmeyen hacim değişimleri kontrol edilebilir.

Alt yapı işlerinde kompaksiyon sonucu, kayma mukavemetinde ve taşıma gücünde yeterlilik, düşük geçirimlilik ve minimum su emme ve tekrarlı yükler altında minimum deformasyon gibi kriterlerin sağlanması beklenir. Zemin danelerini birbirine yaklaştıran kompaksiyon sonucu sürtünme mukavemeti artar. Özellikle ince daneli zeminlerde kohezyon (çekim) kuvvetinin artmasına neden olur.

Kısaca kompaksiyon: zemin boşluklarının azaltılarak, danelerin birbirine yaklaşıp daha stabil hal alması amacıyla yapılan sıkıştırma işlemidir.

Uygulanan belli bir kompaksiyon enerjisi ile elde edilebilecek sıkılık derecesinin su muhtevasına bağlı olarak değişimi deneysel olarak bulunmalıdır. Bu konudaki ilk bilimsel çalışmalar arasında en önemli olanı R. R. Proctor tarafından 1930‘larda yapılan çalışmalardır. Proktor sıkıştırmanın dört farklı faktöre bağlı olduğunu tespit
etmiştir:

1. Kuru yoğunluk,
2. Su muhtevası,
3. Sıkıştırma enerjisi
4. Zemin cinsi (dane dağılımı, kil minerallerinin tipi vb.).

Sıkıştırma enerjisi, zemin kütlesine uygulanan mekanik enerjinin bir ölçüsüdür. Birimi, birim hacim için enerji veya N-m/m3 (1N-m = 1 joule) şeklinde tanımlanır. Arazide ise, belirli tip ve ağırlıkta silindirin, belirli hacimdeki zemin tabakası üzerinden geçiş sayısı ile belirlenir. Laboratuvarda statik, vibrasyonlu, darbeli (dinamik) veya yoğurmalı kompaksiyon deneyleri yapılmaktadır. Bunların içinde en yaygın olanı darbeli kompaksiyon deneyi olup, bir kalıp içerisindeki zemine, çelik tokmağın, sabit bir yükseklikten defalarca düşürülmesi ile yapılır. İki tür laboratuvar kompaksiyon deneyi vardır. Bunlar, Standart Proktor ve Modifiye Proktor deneyleridir.

2. Kompaksiyon Üzerinde Etkili Zemin Özellikleri

2.1. Su Muhtevası

Sıkıştırma kaynaklı kuru yoğunlukta oluşan artış, zemine ait su muhtevası ve uygulanan enerji miktarıyla ilintilidir. Etkili bir kompaksiyon için istenen durum olan, kuru birim hacim ağırlığı azami yapan bir optimum su muhtevası vardır. İki parametrenin grafiksel ilişkisi aşağıda gösterilmiştir.

Zeminin su muhtevasının artması durumunda, kuru birim hacim ağırlık bir süre artıp, pik değer (maksimum) yaptıktan sonra azalmaktadır. Kuru birim hacim ağırlığın maksimum değer eriştiği durum, zemin içerisindeki boşlukların doygun hale geldiği durumdur. İstisnai bir durum olarak kohezyonlu zeminler minimal seviyede de olsa aynı durumda hava boşluğuna sahiptirler. Maksimum değerdeki kuru birim hacim ağırlık, artan su içeriği ile zemin daneleri arasında itki meydana getirmektedir. Suyun birim ağırlığının zemine göre daha az olmasından mütevellit, mevcut su hacmi de arttığından zeminin birim ağırlığı azalmaktadır. Dolayısıyla su muhtevasının optimal seviyeden daha fazla değer aldığı durumlar kuru birim hacim ağırlığın azalmasına sebep olmaktadır.

Yukarıdaki şekilden de görüldüğü üzere γk sabit bir değerdir. Zeminin su muhtevasının sıfır olduğu durumda aynı kompaksiyon enerjisi uygulandığında kuru birim hacim ağırlık değişmemektedir. Zeminin su içeriği zamanla arttıkça, γk’da bu artışa doğru orantılı olarak artış görülmektedir. Bu artış optimum su muhtevası dediğimiz noktadan itibaren boşlukların büyük çoğunluğunun suyla dolmasından dolayı zemin danelerinde oluşan itmeden kaynaklı hacim artışı gerçekleştirecektir. Suyun özgül yoğunluğunun zemine göre daha küçük olmasından mütevellit bu hacim artışı γk’nın azalmasına neden olacaktır.

2.2. Sıkıştırılacak Zeminin Türü

Kompaksiyona etki eden en önemli özelliklerden biride sıkıştırılacak zeminin türüdür. İnce daneli ve iri daneli zeminler için su muhtevası ve kuru birim hacim ağırlık ilişkisi aşağıdaki şekillerde gösterilmiştir.

Uygulamada hava boşluğunun sıfır olduğu durumlarda kompaksiyon yapılamaz. Ancak birim hacim ağırlığın maksimum değeri aldığı durumlarda boşlukların su olduğu düşünülerek işlemler yapılır. İnce daneli zeminlerin kuru birim hacim ağırlığı iri daneli zeminlere göre daha küçük değerlerde iken boşluk oranları daha büyük değerlerdedir. Bu nedenledir ki ince daneli zeminler iri daneli zeminlere göre daha fazla kompakte olurlar.

İri daneli zeminler kompaksiyon esnasında basit bir şekilde drene oldukları için boşluk suyu basınçları söz konusu olmaz. Su muhtevasının az olduğu kompaksiyon işlemleri sırasında daneler arasındaki sürtünme kaynaklı itki kuvvetleri meydana gelir. Bu kuvvetlerde kompaksiyona engel olacak şekilde kompakte olmadan hareket ederler. Su muhtevası arttıkça, sıkışmaya karşı gösterdikleri tepki kuvvetleri artar. Bu durumda zeminin kuru birim hacim ağırlıkları düşer. Zeminin su muhtevası değeri büyüdükçe kapiler kuvvetler azaldığından γkmax artar. İri daneli zeminlerde maksimum kuru birim hacim ağırlık su içeriğinin optimum olduğu değerde elde edilir. Bur durumda zemin doygunluğa erişmiştir. Su içeriği daha fazla artırıldığında su zamanla drene olacağından kuru birim ağırlık da azalır. İri daneli zeminler için aynı kuru birim hacim ağırlık için iki farklı su muhtevası değeri bulunur. Aynı γk’da, optimal w değerindeki boşluk oranı, doygun haldeki w değerine göre daha fazladır.

Özetle wopt değeri kuru birim hacim ağırlığı maksimum yapan değerdir. Zemin numunesinin içerdiği ince dane oranı yükseldikçe, özkütlesi, kompaksiyon uygulayabilme kolaylığı, geçirimliliği, boşluk oranı gibi bazı özelliklerinde değişmeler meydana gelir. İnce dane miktarı az olan zeminlerde daneler arası temas orta-iyi seviyede  iken geçirgenliği fazladır. Yüksek stabil olmakla beraber zor sıkışır ve su ile etkilenmez. Boşlukların dolacağı kadar ince dane içeren zeminlerde şekil değiştirmeye karşı oluşan direnç tanelerin teması ile artar. Orta derecede sıkışabilen bu tür zeminler sudan çok az etkilenirler.

Fazla oranda ince dane içeren zeminlerde daneler arası temas minimal seviyede iken, kolay sıkışabilirler. Geçirgen olmamakla beraber sudan fazlasıyla etkilenirler. İnce daneli zeminler, wopt değerinden daha fazla su ihtiva ettiğinde plastik ve yapışkan hal alır. Su muhtevasının wopt değerinin altında olduğu durumlarda zeminin tepki kuvveti artar ve kompaksiyon zor hale gelir.

Zemindeki boşluk oranı değeri yükseldikçe kuru birim hacim ağırlık değeri düşer. Dolayısıyla ince daneli zeminlerin boşluk oranı iri daneli zeminlere oranla daha fazla olduğundan kuru birim hacim ağırlık değeri ince daneli zeminlerde daha küçük olacaktır. Zemin numunesinin içerdiği ince dane oranı yükseldikçe maksimum kuru birim hacim ağırlık değeri düşecektir. İnce daneli zeminlerin kompaksiyonu likid ve plastik limit değerleri ile ilintili olup, bu değerlerin artması kuru birim hacim ağırlığı azaltacaktır[8].İnce daneli zeminler plastik limitten daha az w değerinde kompakte edilirse zamanla doygun hale gelen zeminin taşıma gücünde azalma meydana gelebilmektedir. Genel olarak doygun w değeri plastik limitten daha çok likid limite daha yakın değerde ise uygulanan kompaksiyon yetersiz anlamına gelmektedir.

Kompaksiyon (sıkıştırma) uygulaması zemine ait danelerin boyutları ve şekli ile ilintilidir. Her boyutta zemin daneleri içeren, iyi derecelenmiş numuneler daha kolay kompakte edilirken, pürüzlü yüzeyli zeminlerde sıkıştırma işlemlerinde zorluk çıkarabilmektedir.

2.3. Kompaksiyon Enerji Miktarı

Zemine uygulanan kompaksiyon enerjisinin miktarındaki artış γkmax’da artışa neden olurken, wopt’da azalışa neden olur. Arazide makinalarla yapılan sıkıştırmalarda kompaksiyon enerjisi aşağıdaki formülle hesaplanmaktadır.
E = n.Z/(a.h)

Eşitlikte parametreler sırasıyla; E=kompaksiyon enerjisi (kgm/m3), n=aracın zemin üzerinden geçiş sayısı, Z=iş miktarı (kg m), a=1 m lik uzunluğa düşen alan miktarı (m2), h= kompaksiyon uygulanan zeminin kalınlığını ifade etmektedir.

Zemine ait hava boşluğunun az olduğu, wopt değerinin üzerindeki su muhtevası değerlerinde uygulanan enerjinin miktarındaki artış, kuru birim hacim ağırlıkta az miktar değişime yol açar. Tam tersi durumda hava boşluğunun daha fazla olduğu, su muhtevaların wopt değerinden daha düşük olduğu durumlarda, uygulanan enerjideki artışın etkisi fazla olur.

Zeminin su muhtevası yükseldikçe uygulanan kompaksiyon enerjisinin zeminin yoğunluğu üzerine etkisi azalır. Yani düşük enerji değerlerinde maksimum yoğunluk için fazla miktarda su içeriğine gerek duyulur.

2.4. Arazide Kompaksiyonu Etkileyen Başlıca Kriterler

• Zeminin:
  • – Granülometresi
  • – Su muhtevası
  • – Sıkılık derecesi
• Makinenin:
  • – Ağırlığı ve boyutları
  • – Uyguladığı basınç miktarı
  • – Titreşimli araçlarda, titreşim frekansı
• Sıkıştırma yöntemi:
  • – Sıkışma kalınlığı
  • – Aracın geçiş hız ve sayısı
  • – Titreşim frekansı

Kaynaklar;
RESÜL SİVRİ-İNCE DANELİ ZEMİNLERİN KOMPAKSİYON PARAMETRELERİNİN İSTATİSTİKSEL ANALİZLER İLE TAHMİN EDİLMESİ
Zekeriya Hayri ÇELİK-ZEMİN STABİLİZASYONUNDA POMZA TAŞININ İNCELİK ETKİSİNİN İNCELENMESİ
Ebru YÜCE-İNCE TANELİ ZEMİNLERDE MİNYATÜR STATİK KOMPAKSİYON DENEYİ
PINAR İNSEL-ATTERBERG LİMİTLERİ İLE KOMPAKSİYON PARAMETRELERİNİN TAHMİN

Taş kolonlar, zeminde konsolidasyonu, şev stabilitesini ve taşıma kapasitesini arttırılması, sıvılaşma, oturma gibi zemin problemlerinin çözümünde kullanılan bir zemin iyileştirme yöntemidir.  Taş kolon imalatında zemine 0,60-1,0 m çapında ve en fazla 20 m derinliğinde çeşitli yöntemlerle kuyular açılır. Kuyuya tabanından itibaren belirli aralıklarla granüler malzeme yerleştirilir ve her seferinde sıkıştırılarak rijit kolonlar elde edilir. Taş kolon yöntemi her türlü zeminde uygulanabilir.

En basit hali ile taş kolon uygulaması şu şekilde açıklanabilir:

1. Zemine dik bir şekilde belirli aralıklarla ve çaplarda delikler açılır.
2. Açılan deliklere kademe halinde belirli çaplardaki taş malzeme doldurulur.
3. Deliklere doldurulan malzeme vibrasyon veya darbe etkisi ile yatay ve düşey yönde sıkıştırılır.

Günümüzde bir çok kullanım alanı olan taş kolon uygulaması, deprem anında oluşan sismik kuvvet etkisindeki davranış olan sıvılaşma problemine karşı başarı ile uygulanan bir tekniktir. Öte yandan, zeminde konsolidasyonu, şev stabilitesini ve taşıma kapasitesini arttırmak, oturmaları azaltmak için de taş kolon uygulamasına başvurulabilir.

Taş kolonlar; gevşek, kohezyonsuz zeminler ve yumuşak, kohezyonlu zeminlerin iyileştirilmesi amacı ile farklı çap ve derinlikte uygulanmaktadır. Diğer zemin iyileştirme yöntemlerine göre uygulama süreci hızlı ve ekonomik olması tercih sebebidir. Peki bu taş kolon imalatı nasıl yapılır?

2. Taş Kolon İmalat Yöntemleri

Taş kolon uygulamasının imalat yöntemleri, zeminden beklenen iyileştirmeye ve uygulanacak zeminin özelliklerine göre seçilir.

Taş kolon imalat yöntemleri şu şekilde sıralanabilir:

1. Vibrokompaksiyon yöntemi ile taş kolon yapımı,
   1. Vibro yer değiştirme yöntemi ile,
   2. Vibro öteleme yöntemi ile,
2. Darbeli sıkıştırma (tokmaklama) metodu ile taş kolon yapımı.

2.1. Vibrokompaksiyon Yöntemi ile Taş Kolon İmalatı

Aynı zamanda vibroflotasyon olarak da bilinen vibrokompaksiyon yönteminde şu zamana kadar sıkıştırılmış en uzun mesafe 58 metredir. Vibrokompaksiyon, ince dane oranı %10’dan az olan, kohezyona sahip olmayan zeminleri sıkıştırma işlemidir. Vibrokompaksiyonun yardımcı elemanları, uzun ve ince çelik bir tüp olan vibroflot borusu ile zemini sıkıştırmaya yarayan vibratördür. Vibroflotun en önemli parçası olan vibratör 300 ile 450 mm arasında çapa sahip, 2 ile 5 m arasında değişen içi boş çelik silindirden oluşur. Vibratör hava jetleri veya su aracılığı ile zeminde istenilen derinliğe indirildikten sonra belirli aralıklarla geri çekilir. (Zemin Sıkıştırma Makineleri- Silindirler-Kompaktörler-Kompaksiyon Makineleri)

Vibrokompaksiyon uygulaması yukarıdan veya yerinde yapılan geri dolgu ile biter. Bu uygulama ile zeminde %70-80 arasında rölatif sıkılık elde edilir. Vibroflotun önemli parçaları yukarıdaki şekilde gösterilmiştir.

2.1.1. Vibro Yer Değiştirme Yöntemi (Islak Yöntem)

Vibro yer değiştirme yöntemi, istenilen sıkılığın olmadığı karışık kohezyonlu ve tabakalı zeminlerde uygulanır. Şekilde görüldüğü gibi önce sondanın kendi ağırlığı, titreşim ve yüksek basınçlı su jeti aracılığı ile istenilen derinlikte kuyu şeklinde delik açılır. Eğer zemin kendini tutamıyorsa kılıf geçirilir, taş kolon malzemesi 50-100 cm bölümler halinde kuyu içine dökülür. Ardından kuyu içine dökülen malzeme vibrasyon ile sıkıştırılır. Taş kolon imal edildikten sonra üst zemin silindir ile sıkıştırılarak düzeltilir.

2.1.2 Vibro Öteleme Yöntemi (Kuru Yöntem)

Vibro öteleme yönteminde ıslak yöntem olan vibro yer değiştirme yönteminden farklı olarak su jeti yerine hava jeti kullanılır. Taş kolon uygulanacak zemin içerisine sondanın kendi ağırlığı, titreşim ve hava jeti yardımı ile istenilen derinlikte kuyu şeklinde delikler açılır. Vibro yer değiştirme yönteminde olduğu gibi açılan deliğe istenilen çaptaki malzemeler tabakalar halinde dökülür. Ardından malzemenin kuyu içinde sıkıştırabilmesi için sonda tekrar kuyu içine girer. Düşey ve yatay yönde sıkıştırma sağlanır, böylece işlem tamamlanır.

Bu yöntemde kuyu açılma yöntemi öteleme olduğu için dışarı yönde zemin tanelerinin çıkışı mümkün değildir. Yukarıda vibro öteleme yöntemi ile taş kolon imalatı gösterilmiştir.

2.2 Darbeli Yöntem (Tokmaklama)

Darbeli yöntem ile taş kolon yapımına bir boru yardımı ile zeminde kuyu açılarak başlanır. Boru, kuyu kenarlarını kapattığından ötürü zeminin kendini tutamaması gibi bir durum söz konusu değildir. Açılan kuyuya diğer yöntemlerdeki gibi seçilen malzeme tabakalar halinde yerleştirilir. Ancak diğer yöntemlerden farklı olarak her dökülen malzeme tabakasının üstüne, zemin içindeki boru yavaşça çekilip tekrar düşürülerek zeminin sıkışması sağlanır. Bu sıkıştırma işlemine tokmaklama denir. Malzeme doldurmaların ardından yapılan darbeler ile malzemeler sıkıştırıldığında taş kolon işlemi tamamlanmış olur. Darbeli yöntem ile taş kolon
imalatı yukarıdaki şekilde gösterilmiştir.

2.3 Taş Kolon İmalat Yöntemlerinin Karşılaştırılması

Yukarıda bahsedilen taş kolon imalat yöntemleri, avantajlarına ve dezavantajlarına göre aşağıdaki şekilde karşılaştırılabilir:

1. Vibro yer değiştirme yöntemi killi ve siltli zeminler için uygundur.
2. Vibrokompaksiyon yöntemi kumlu ve siltli kumlu zeminler için uygundur.
3. Kendini tutabilen, kılıfa ihtiyaç duymayan zeminlerde uygulanan vibro yer değiştirme yönteminin imalatı darbeli yönteme göre daha hızlıdır.
4. Genel olarak kuru yöntem ıslak yönteme göre daha ekonomiktir.
5. Vibro yer değiştirme yönteminde fazla su kullanılması, imalat sonrasında suyu uzaklaştırmayı gerektirir.
6. Vibro öteleme ile taş kolon imalatı, vibro yer değiştirme ile taş kolon imalatından daha temiz ve ekonomik bir yöntemdir.
7. Vibro öteleme ile taş kolon imalatı, kuyu stabilitesini sağlamak için yeraltı suyunun derinlerde olduğu ve kendini tutabilen zemin koşullarının bulunduğu bölgelerde kullanılmaktadır.
8. Darbeli yöntem ile taş kolon imalatı, işçilik maliyetlerinin uygun olması nedeniyle işsizlik oranının fazla olduğu yerlerde daha uygundur.
9. Gelişmiş ülkelerde yaygın şekilde kullanılan darbeli yöntem ile taş kolon imalatı, vibroflatasyon metotlarına göre birçok avantaja sahiptir.

3. Taş Kolonların Özellikleri

3.1. Taş Kolonun Çapı

Taş kolon imalatında taş kolonun çapı, kuyu açılacak olan zeminin kayma mukavemetine, sıkılık ve gevşeklik durumuna, imalat yöntemine ve taş kolon imalatında kullanılacak malzemenin sıkıştırma enerjisine bağlı değişkenlik gösterir. Vibro yer değştirme ve vibro öteleme yöntemlerinin imalatında belirlenen çap genel olarak 100 cm’in üzerinde değildir.

Darbeli yöntem ile taş kolon imalatında ise çap yaklaışık olarak 80 cm’dir.

Geçmişten günümüze yapılan araştırmalar sonucu zeminin mukavemeti ile kolon çapı arasındaki ilişki yukarıdaki şekilde gösterilmiştir.

3.2. Taş Kolonun Boyu

Taş kolonlar yardımı ile zemin iyileştirme yönteminde, zeminin taşıma gücünün arttırılarak oturmaların azaltılması istenmektedir. Zeminin istenilen durumları sağlaması için de kolon boyunun sert, sağlam zemine kadar uzatılması gerekir. Bu durumu sağlayacak en ekonomik taş kolon boyu ise 6 ile 10 m arasında değişmektedir.

Eğer sağlam zemin taş kolonun erişemeyeceği kadar derinde ise taş kolonlar sağlam zemine ulaşmadan sonlandırılır. Bu şekilde bitirilen taş kolonlar uç mukavemetine sahip olmadığından ötürü yüzen kolon davranışına sahiptir.

3.3. Taş Kolon Malzemesinin Dane Çapı Dağılımı

Taş kolonda kullanılan malzemelerinin (çakıl veya taş) üniform olması arzu edilen bir durum değildir. Dolayısıyla taş kolonun imalatı için kullanılan malzemenin iyi derecelenmiş olması istenmektedir. Geçmişten günümüze kadar yapılan çalışmalar incelendiğinde taş kolonda malzeme çapının 1.3-1.7 cm arasında bir değer aldığı görülmüştür. Çin standardına göre üst sınır 8,0 cm, Greenwood’un belirlediği standarda göre 7,0 cm ve Terzaghi ve
arkadaşlarının belirlediği standarda göre ise 15,0 cm’ye kadar değer alabileceği görülmüştür. Fakat dünya genelindeki uygulamalar incelendiğinde taş kolon malzeme çapı 100 cm’yi pek geçmemiştir.

3.4. Taş Kolon İçsel Sürtünme Açısı

İçsel sürtünme açısı taş kolonlar için kullanılan malzemeye göre değişmekte olup genel olarak 40◦ ile 45◦ arasında değişmektedir. Uygulama açısından bakıldığında güvenlik faktörü de dikkate alındığından 38◦ olarak kullanılması tavsiye edilmektedir.

3.5. Taş Kolon Yerleşim Aralıkları

Zemin iyileştirme yöntemlerinden biri olan taş kolon uygulamaları eşkenar üçgen yerleşimi ve dikdörtgen yerleşim olmak üzere iki farklı şekilde yapılmaktadır. Bu yerleşim şekillerinden dikdörtgen yerleşim daha çok kullanılmaktadır. Dikdörtgen ve eşkenar üçgen yerleşiminin detaylı olarak gösterimi aşağıda gösterilmiştir.

4. Yük Transfer Mekanizmalarına Göre Taş Kolonlar

4.1. Uç Mukavemetli Taş Kolon

Zeminin sert, sağlam tabakasına ulaşan taş kolonlar genellikle uç mukavemetli taş kolonlar olarak isimlendirilir. Uç mukavemetine sahip taş kolonlar, zemin ile taş kolon arasında gerilmelere, radyal yönde basınçlara ve ara kesit sürtünmelerine sahiptir. Uç mukavemetine sahip tekil taş kolonlarla grup halindeki taş kolonların çalışma sistemi aynıdır ancak taşıma güçleri ile sınır koşuları birbirlerinden farklıdır. Grup taş kolonların çevresinde yer alan zeminin sahip olduğu çevre basıncı, tekil taş kolonun çevresinde yer alan çevre basıncından fazladır. Bu duruma bağlı olarak grup taş kolonların taşıma gücü tekil taş kolonun taşıma gücünden daha fazladır.

4.2. Yüzen Taş Kolon

Taş kolon uygulaması ile iyileştirilecek zeminin özellikleri çok önemlidir. Taş kolonun uygulanacağı zeminin sağlam, sert tabakası çok derinde (taş kolonun ulaşamayacağı derinlikte) ise taş kolon yapımına son verilir. Bu şekilde yarım kalan, sağlam zemine ulaşamadan bitirilen taş kolonlar, yüzen taş kolonlar olarak isimlendirilir. Bu tür taş kolonların çalışma mekanizmaları yüzen kazıklara benzetilmektedir. Genel itibarıyla yüzen taş kolonların çalışma şekli, yükleme sonunda kolonun yanal yönde genişleyerek oturması ile taş kolon ile zemin arasındaki kayma gerilmelerinin ve pasif basınçların oluşması ile açıklanabilir. Yüzen taş kolonlar sağlam zemine ulaşmadan durdurulduğu için uç mukavemetleri çok düşüktür. Bu neden ile yüzen taş kolonların mukavemetinin çoğunluğunu yan yüzeylerden alması beklenir. Yüzen taş kolonların derinliği çapın 3-4 katından fazladır zira bu derinliğin altında bir yüzen taş kolon sisteminin çalışması beklenemez. Yüzen taş kolonların çalışma mekanizması açıkladığımız gibi kolay gözükse bile oldukça karmaşıktır.

Kaynaklar:
TAŞ KOLONLARIN SONLU ELEMANLARA DAYALI DAVRANIŞ ANALİZİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI-NESLİHAN ALTUN
Durgunoğlu T (1992) Taş Kolonlar ile Zemin Islahı Üzerine Bir Uygulama, Zemin Mekaniği ve Temel Mühendisliği Dördüncü Ulusal Kongresi, 21-22 Ekim 2002, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, 2: 2-4.
Selçuk L (2009) Zemin Sıvılaşmasına Karşı Optimum Taş Kolon Tasarımının Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Modellenmesi
Ataman Ş (2011) Darbeli Taş Kolonlar (Geopier) ile İyileştirilmiş Zeminlerin Model
Deneylerle İncelenmesi

Plaxis, geoteknik mühendisliğinde karşılaşılan zemin-yapı etkileşimi, zemin modellerinin doğrusal olmayan davranışının modellenmesi, zamana bağlı zemin ve kaya davranışının modellenmesi, zemin su ilişkisi (akış analizi) gibi pek çok zemin probleminin çözümünde kullanılabilmekte olup pratik ve gerçekçi sonuçlar vermektedir. Ayrıca farklı malzeme modelleri ile zeminin non-lineer ve elasto plastik davranışının ifade edilebilmesine olanak sağlamaktadır. Bu sayede zemin davranışının gerçekçi bir yaklaşımla modellenmesini mümkün kılmaktadır.

Plaxis ile iki boyutlu olarak grafiksel modelleme yapılır. Programa, zemin katmanları, inşai yapılar, yapım aşamaları, yükler tanımlanır ve zemin tabakaları için sınır durumları girilir.

Plaxis programı ile ilgili bir eğitime şuradan ulaşabilirsiniz; Plaxis ile Geoteknik tasarım

Sürekli bir ortam sonlu elemanlara bölünerek, denklemler bir eleman için yazılır ve integre edilerek sistem denklemleri elde edilir. Sürekli bir ortam için göz önüne alınan diferansiyel denklem, lineer bir denklem takımına indirgenerek çözüm yapılır.

Plaxis tüm sistemi “mesh” adı verilen elemanlara böler. Her eleman tercihe göre 6 veya 15 düğüm noktasından oluşturulur. Düğüm noktasının sayısı, sistem çözüm hızını ve elde edilen çözümün doğru sonuçlara yaklaşımını etkilemektedir. 15 düğümlü eleman çözümü ile 6 düğümlü eleman çözümüne göre daha yavaş ancak doğru sonuca daha yakın sonuç elde edilir.

Zeminin gerilme-şekil değiştirme davranışını tespit edebilmek için sonlu elemanlar analizi içerisinde numerik malzeme modelleri geliştirilmiştir. Bu modellerin amacı zemin davranışlarını, zemin-yapı etkileşimini gösterebilecek benzer ortam sunmaktır. Modeller, gerilme-şekil değiştirme arasındaki ilişkiyi açıklayabilmek için elastisite ve plastisite teorilerine dayanan matematiksel tanımlar içerir. Bu modeller karmaşıklık seviyelerine ve ihtiyaç duyulan parametrelere göre çeşitlilik gösterir. Daha kompleks modeller, daha fazla parametreye ihtiyaç duyarlar. Bazı kompleks parametreler, geleneksel yapılan laboratuvar deneyleri dışında deneylere gerek duyarlar. Sonuç olarak, sonlu elemanlar yöntemi ile pratik uygulama yapabilmek için, uygun modelin seçimi, geleneksel ve kolay elde edilebilen laboratuvar deney sonuçları ve elde edinilen bilgiler doğrultusunda olmalıdır.

1. Plaxis Programında Geometrik Modelin Oluşturulması

Plaxis programındaki özel bir grafik ortamı sayesinde programda zemin tabakaları, yapılar, kazı aşamaları, sınır ve yük şartlarının girişi yapılır. Oluşturulan özel grafik sayesinde model tamamı ile gerçek pozisyona elverişli şekilde oluşturulmuş olur. Program iki adet modelleme seçeneği sunar. Problem tipi baz alınarak düzlem şekil değişimi (Planestrain model) veya eksenel simetrik (Axisymmetry model) dediğimiz geometri şartlarından biri kullanılır.

Yukarıdaki iki model X ve Y eksenleri iki serbestlik dereceli olarak çözümlenir. Sayısal modellerin belirlenip analiz edilmesinde PlaneStrain modeli kullanılır

2. Plaxis Programında Zemin Eleman Tipleri

Zemin ortamı biçimlendirilmesi iki boyutlu üçgen öğeler ile açıklanır. İki farklı tipte üçgen öğe kullanılır. Bu üçgen öğeler 6 ve 15 düğüm noktalıdır. Aşağıda şekilde altı ve 15 düğüm noktalı öğeler için model görselleri verilmiştir.

Düğüm noktalarında küçük çaplarda hesaplama yapılacaksa 6 düğüm noktalı, daha büyük çaplarda ve daha hızlı hesaplama yapılacaksa 15 düğüm noktalı öğelerin seçimi uygundur. Görüldüğü gibi sonlu eleman ağında 15 düğüm noktalı öğeler 6 düğüm noktalı öğelerden daha hassas çözümleme yapmaktadır.

3. Plaxis Programında Mesh (Ağ) Tanımlama

Plaxis sonlu eleman proramının ağ mantığı şu şekildedir. Model küçük öğelere ayrılır ve birbiriyle ilişkili olacak biçimde çözüme ulaştırılır. Sistemin kolay çözümlenmesi için bölünmüş alanlar üç kenarlıdır. Elde edilen analizlerin doğruluğu model üzerinde kurulan ağa göre değişkenlik göstermektedir. Ağ oluşturulmasında başka bir önemli nokta, gerilme yoğunluğunun artışı veya önem arz eden kısımlarda analizlerin doğruluk payı için ağın sıkılık düzeyinin artırılmasıdır. Şevin eğim yüzeyi, geotekstil malzeme çevresi yükün etki ettiği yüzey ve temelin alt ağ sıklığının artırılması gereken yerlerdir. Ağ parametrelerinin ortalama boyu Le’dir.

Bu parametre model geometri ölçü ve büyüklük faktörüne (nc) sadık kalarak değişkenlik göstermektedir. Ortalama tane büyüklüğü, ortalama öğe boyu ve ağ parametre değerleri ilişkisi aşağıdaki gibidir.

Burada ymax, ymin, xmax ve xmin model geometrisinin dış uzunluklarıdır. Tane büyüklüğü faktörü nc ise aşağıdaki çizelgede gösterilmiştir.

4. Plaxis’te Zemin Davranışının Modellenmesi

Zeminin plaxis programında tanımlanması;

1. Lineer Elastic model (LE),
2. Mohr-Coulomb modeli( MC),
3. SoftSoilCreep modeli (SSC),
4. Hardeninig Soil model with Small-StrainStiffness (HSsmall),
5. Modified Cam-clay model (MCC) gibi modeller aracılığıyla gerçekleştirilmektedir.

4.1. Liner Elastik Zemin Modeli

Kaya gibi sert zeminlerin modellenmesinde zemin 3 veya 5 düğüm noktalı olarak modellenir. Ayrıca Hooke yasasına sadık İzotropik lineer elastik malzeme olarak kabul edilmiştir. Modelleme sırasında elastisite modülü (E), possion oranı (μ) değerleri girilir.

4.2. Mohr – Coulomb (MC) Zemin Modeli

Elasto-tam plastik zemin davranışı modellemesi Mohr- Coulomb (MC) modelinde yapılır. Zemin modelinin doğru çıkması için zemindeki yatay gerilime karşılık uygun olan K0 değeri girilmelidir. Elastisitemodülü (E), sürtünme açısı (φ), Possion oranı (μ), dilatasyon açısı (ψ) ve kohezyon (c) değerleri giriş parametresi olarak kullanılır.

4.3 Hardening-Soil (HS) Modeli

Bu Model farklı türlerdeki sert veya yumuşak zeminlerin davranışlarını modellemek için kullanılır. HS zemin modeli MC zemin modeline göre oldukça geliştirilmiştir. HS zemin modelinde gerilim sonucu rijitlikmodülü önem arz eder, çünkü zemin rijitliği basınçla hareket eder ve artış gösterir. MC modelde benzer şekilde gerilme seviyesi sürtünme açısı (φ), kohezyon (c) ve dilatasyon açısı (ψ) ile belirlenir. Bu modelde çok fazla hesaplama adımı olduğundan yapılan analiz sonuçları uzun zaman alır. Drenajlı üç eksenli basınç deneyi HS zemin modelinde saptanan eksenel deformasyon-deviatör gerilme durumunun yaklaşık hiperbol şeklinde olmasına bağlıdır. HS small modelinde ise önceki yükleme durumu ve rolatif rijitlik matrisi hesapları da katarak çözüme ulaşılır. Fakat yumuşama ve gevşeme gibi sorunların meydana getirdiği durumlarda hesaba katılmayan tekrarlı yükler olduğu için kullanılması uygun değildir. Hesap adımları Hs modeline göre daha fazla olduğu için hesaplamaların sonuçlanması daha uzun sürmektedir.

4.4. Soft Soil Zemin Modeli

Zemin mekaniğine baktığımızda Killi siltler yumuşak zeminler ve turba zeminler normal konsolide killer olarak tarif edilir. Bu tarz zeminlerin diğer zeminlere oranla daha yüksek derecelere sahip sıkışabilirlik özelliği vardır. Bundan dolayı softsoil zemin modeli (SS) bu tür zeminlerde kullanılır. Modelde, içsel sürtünme açısı (φ), kohezyon (c), dilatasyon açısı (ψ), modifiye şişme indeksi(K*) ve modifiye sıkışma indeksi (λ*) giriş parametreleri olarak kullanılır.

4.5 Soft Soil Creep Zemin Modeli

Diğer SS modelindeki gibi SSC modelinde de turba ve killi siltlerkonsolide gibi yumuşak zeminlerin zamana bağlı kalarak davranışları modellenir. Bu modelde dolgu ve temellerdeki zamanla ortaya çıkan oturma problemleri, tünel ve derin kazılar gibi zemin üzerindeki yük boşalma problemlerinin giderilmesi için kullanılmaktadır. Modelin giriş parametreleri;kohezyon (c), dilatasyon (ψ), içsel sürtünme açısı (φ), modifiye şişme endeksi, modifiye sıkışma endeksi, modifiye sürtünme endeksi.

4.6 Jointed – Rock Modeli (JR)

Plastik kayma dediğimiz sadece sınırlı düzeyde sayıda kayma doğrultularında meydana gelen anizotropikelasto-plastik modelinin adıdır. Bu Model tabaka veya birleşik kaya davranışlarının modellenmesi için kullanılmaktadır. JR modelinin giriş parametreleri; elastisitemodülü (E), kohezyon (c), poisson oranı (ν), dilatasyon açısı (ψ) ve içsel sürtünme açısıdır (φ).

Kaynaklar:
TAŞ KOLONLARIN SONLU ELEMANLARA DAYALI DAVRANIŞ ANALİZİ-NESLİHAN ALTUN
ZEMİN ÇİVİLİ DUVARLARIN TASARIM İLKELERİ VE SNAP-2, SNAILZ, PLAXIS, SLIDE PROGRAMLARI İLE İNCELENMESİ-İsmail KABAKÇI
FARKLI TEMEL TİPLERİ İÇİN BETONARME SİLOLARIN ZEMİNİNDE OLUŞTURDUĞU ETKİLERİN PLAXİS PROGRAMI İLE BELİRLENMESİ-Mehmet TURHAN
Kim J Man, Son S W, Mahmood K and Ryu J H (2012) Site Response and Shear Behavior of Stone Column Improved Ground under Seismic Loading, 15 WCEE, 24- 28 September, Lisbon, Portugal.

Zeminlerin elastik davranışı ile ilgili bilinen ilk önemli çalışma 1867 yılında Emil Winkler tarafından yapılmış ve kendi adının verildiği Winkler zemin modelini oluşturmuştur. Bu model zemin özelliklerini basit bir yaklaşım ile tanımlamasından dolayı, kiriş, kolon ve plak problemlerinde araştırmacılar tarafından oldukça tercih edilen bir model olmuş ve geniş uygulama alanlarına ulaşmıştır.

V(x) aşağı yönde yer değiştirme miktarı ve q(x) zemin kaynaklı taban basıncı olarak ifade edilirse, zemin yatak katsayısı değeri aşağıdaki şekilde elde edilebilir.

q(x)= kV(x)

Winkler zemin modelinde taban basıncına maruz kalan her bir yay sadece kendisi etkilenmekte ve bu yükü komşu yaylara yansıtmamaktadır. Bu ifade zeminin süreksiz olarak kabul edildiği anlamına gelmektedir. Bu sebeple birçok araştırmacı winkler zemin modelinin gerçek zemin için kayma gerilmesi değerlerini dikkate almamasından dolayı yeni modeller için çalışmalar yapmışlardır. Buna ek olarak, winkler zemin modeli küçük yer değiştirme değerleri için uygulanması daha doğru değerler verecektir. Modele göre zemin tabakası kalınlığı, zemin yatak katsayısı (k) değerini etkilemektedir. Burada yatak katsayısı değerinin zemin kaynaklı tepkiden bağımsız olduğu bilinmelidir. Ayrıca Winkler modeli bir tek bu k katsayısı üzerinden oluştuğu için bu modelin diğer bir adı tek parametreli zemin modelidir. Bu yay katsayısı sabit ve değişken değerler alabilmektedir.

İlk başlarda sadece demiryolu hesaplamalarında bu modelden yararlanılmış daha sonra birçok alanda yaygın olarak uygulama alanı bulmuştur. Winkler zemin modelinin tercih edildiği alanlar;

• Yapı temelleri
• Kazıklar
• Karayolları
• Demiryolu inşaatı
• Gemi kabukları

Elastik zemin üzerine oturan kirişlerde yaygın olarak tercih edilmesinin nedeni öteki modellerden sayısal işlem bakımından daha yalın olmasından kaynaklanmaktadır. Bu zemin modelinde, zeminin elastik olduğu ve birbirini etkilemeyen sonsuz sayıdaki yan yana yaydan oluştuğu kabul edilmektedir. Bu yayların, üzerilerine gelen yük kadar, sadece düşey yönde sıkıştıkları ve bitişikteki diğer yayların birbirlerini etkilemedikleri kabul edilmektedir. Bu da  sadece yükün etki ettiği yayın deplasman yaptığı, diğer yayların bu yükten etkilenmediği anlamına gelmektedir.  Böylelikle zemin tamamen süreksiz bir ortam olarak kabul edilir. Ayrıca bu yay katsayısının zemin sınıfına, temel boyutuna göre değişiklik göstermesi modelin sahip olduğu bir diğer olumsuz özelliktir. Zeminin kesmesi göz ardı edilir. Bu da yer değiştirmelerin sadece düşey yönde olmasından kaynaklıdır.

Yukarıda sürekli çizgiler yayların birbirini etkilemediği winkler zemin modelini, kesikli çizgiler ise yaylar arasında etkileşim olan davranışı temsil etmektedir.

Derin kazı yöntemleri aşağıdaki şekilde sıralanabilir;

1.  Açık Kazı (Serbest Şevli Kazı) Yöntemi
2. İçten İksalı Kazı Yöntemi
3. Ada Kazı Yöntemi
4. Yukarıdan Aşağıya (Top-Down) Kazı Yöntemi
5. Anolu Kazı Yöntemi
6. Aç–Kapa Kazı Yöntemi
7. Kuyu Tipi Duvar Yöntemi
8. Ankrajlı Kazı Yöntemi
   1. Pasif Ankrajlı (zemin çivili) Kazı Yöntemi
   2. Öngermeli Ankrajlı (zemin çivili) Kazı Yöntemi

Yukarıda sayılan bu yöntemlerde dikkat edilmesi gereken hususlar ile avantaj ve dezavantajları ayrı başlıklar halinde inceleyelim. Ayrıca diğer kazı türleri ile ilgili detaylı yazıya da buradan ulaşabilirsiniz.

1. Açık Kazı (Serbest Şevli Kazı) Yöntemi

Açık kazı yöntemi, çevre yapıların açık kazılar yapılmasına engel teşkil etmediği durumlarda uygulanan kazı yöntemi olup destekli kazılara göre yapılması daha ekonomiktir. Kazının duraylılığını belirleyen faktörler, genel olarak kazının derinliği, eğimi ve yeraltı suyu durumudur.

En çok tercih edilen kazı yöntemi olan açık kazı yöntemi, eğimli açık kazı ve konsol iksalı olarak uygulanabilmektedir. Eğimli açık kazı uygulamasında, kazı için herhangi bir iksa elemanına veya istinat yapısına gerek yoktur. Kazı, belirli bir eğimle istenilen derinliğe kadar yapılır.

İstenilen kazı derinliğine zemin parametreleri (kohezyon, kayma açısı) dikkate alınarak kademeli şev ve palyelerle inilmektedir. Bu yöntem; kendini tutabilen yani kohezyonu yüksek zeminlerde tercih edilir. Açık kazı yönteminin avantajı, herhangi bir destek elemanı kullanılmadığı için kısa sürede yapılabilir olmasıdır. Ancak destek elemanı kullanılmaması şev veya palye yapımı zorunlu kılmaktadır. Bu nedenle taşınması gereken zemin miktarı artmaktadır. Sahanın uygunluğuna ve yapılacak olan derinliğe göre maliyet açısından avantajlı veya dezavantajlı olabilmektedir. Geçmiş yıllarda sıkça tercih edilmiş olsa da, günümüzde yer kısıtlamasından ve daha pratik yöntemler geliştirilmesinden dolayı çok fazla kullanılmamaktadır. Maden ve kil ocaklarında, çevresel atık depolama alanlarında ve baraj hazne kazılarında kullanılan bir yöntemdir.

Granüler(Kohezyonsuz) zeminlerde sızıntı kuvvetleri kontrol edildiği sürece duraysızlık kazı tabanından aşağı inmemektedir. Kohezyonlu zeminlerde ise duraysızlık şevleri olduğu kadar kazı tabanındaki malzemeyi de içerisine alacak biçimde gelişebilir. Taban kabarması olarak da tanımlanan bu tür duraysızlık zemin türü, dayanımı ile kazı derinliği, şev ve palye geometrisi, yer altı suyu koşulları ve yapım yönteminden etkilenir. Kayaçlarda ise kazı derinliği, eğimi, çatlak sistemi ve yer altı suyu etkendir.

2. İçten İksalı Kazı Yöntemi

İçten iksalı kazı yöntemi, kazı yapılırken yatay toprak basıncının, kazı aynası önüne yapılacak yatay iksa elemanları ile desteklenmesi yoluyla yapılan yöntemdir. Ülkemizde son zamanlarda inşaat alanlarının yetersizliğinden dolayı kullanımı giderek artan bir kazı-destek sistemidir.

İçten iksalı kazı yöntemi; iksa elemanı, göğüsleme kirişi, dikme ve köşebent gibi elemanlar ile yapılan yöntemdir. Göğüsleme kirişi oluşan yanal toprak basınçlarını yatay elemana aktarırken, köşebentlerde ana kirişin boyunu belirli aralıklarla bölerek tali kiriş görevi görmekte ve yatay eleman ihtiyacını en aza indirmektedir. Dikmeler, destek elemanının burkulma boyunu azaltarak sistemin burkulmadan dolayı göçmesini önlemektedir. Yatay destek elemanı olarak çelik borular kullanılmakta ve bu elemanların montajı kaynakla veya bulonlarla yapılmaktadır. Bu yöntemin en büyük avantajı, her genişlik ve derinlikteki kazıda uygulanabilir olmasıdır. Yöntemin dezavantajı ise kazı çukuru içinde yer alan yatay ve düşey elemanlar nedeniyle kazı isleri zorlaşmakta ve yavaşlamaktadır. İçten iksalı kazı
yöntemi Şekil 1.3’te gösterilmiştir

3. Ada Kazı Yöntemi

Ada kazı yöntemi, içten destekli kazı yöntemi ve açık kazı yöntemi gibi birçok kazı yönteminin birleşimi gibi düşünülebilir. Bu kazı yönteminin uygulanabilmesi için diğer yöntemlerde olduğundan daha büyük kazı alanının olması gerekmektedir. İnşa edilecek olan yapının soğuk derz oluşturulmaya uygun projelendirilmiş olması gerekmektedir. Kazı alanı tamamen kazılmadan, çekirdek kısmının kazısı yapılır ve düşey iksa elemanlarına yakın kısımların topuk vazifesi görmesi için şevli yapılır. Binanın çekirdek kısmının kazısı yapıldıktan sonra şevli kısımlar kazılarak düşey iksa elemanları ile bina arasında iksa elemanları oluşturulur. Binanın diğer bölümleri yapılırken içten iksalar sırasıyla sökülür.

Yapım aşamasında zaman açısından oldukça avantajlı bir yöntemdir. Bu yöntemde; içten iksalı kazı yöntemine oranla daha az iksa elemanı, dolayısıyla daha az maliyet ve isçilik gerektirir. Özenli yapılmayan bina ile iksa elamanı bağlantıları, kurulum ve söküm aşamasında sorun oluşturabilir. Ayrıca yeteri derecede pasif direnç oluşturmayacak halde yapılan topuk kısmı, aşırı deformasyona ve özellikle yumuşak zeminlerde göçmelere neden olabilir.

Destek elemanları, belirli genişlikteki yapıya dayandığı için hem yatay destek elemanlarının boyu küçülmekte hem de sayıları azalmaktadır. Böylelikle çelik elemanların burkulma boyu küçülüp burkulma problemlerinin önüne geçilmektedir. Yüksek bir maliyet kalemine sahip olan çelik eleman metrajı azalarak daha ekonomik bir çözüm sağlamaktadır.

Avantajı çok olduğu gibi; hafriyat, iksa ve üst yapı işlerini birlikte uygulanabilinmesi ve iksa sistemi önüne şevli kademeler oluşturacak kadar yeterli alan olmadığı uygulamalarda tercih edilemeyen bir yöntemdir.

4. Yukarıdan Aşağıya (Top-Down) Kazı Yöntemi

Yukarıdan aşağıya kazı yönteminde kazı, arazi üst seviyesinden temele doğru ilerlemektedir. Kazı işlemi kademeli olarak yapılır. İlk olarak düşey iksa elemanı (kazık, diyafram duvar vb.) inşa edilir. Yanal destek için yapılan düşey iksa elemanları, yapının taşıyıcı elemanı görevini de yapmaktadır. Bina için yapılan kirişler ve döşemeler de yatay destek elemanı görevini üstlenmektedir. Bu kazıdaki destek elemanları şekilde gösterilmiştir.

Bu yöntemin avantajı, kazı-yapı işlemlerinin birlikte yürütülmesi ve kazı işlemi tamamlandığında binanın zemin seviyesinin altında kalan bölümünün tamamlanmış olmasıdır. Bu işlem ciddi zaman kazanımı sağlamaktadır. Dezavantajlarından en önemlisi ise pahalı bir kazı-destek sistemi olmasıdır.

5. Anolu Kazı Yöntemi

Anolu kazı yöntemi, büyük boyutlu kazı alanlarını belirli sınırlar içerisinde küçük parçalara bölerek oluşacak deformasyonu ve yanal itkiyi minimize eder. Derin kazılarda oluşabilecek deplasmanları azaltmak amacıyla geniş kazı çukurları oluşacak kazılarda; kazının tamamını bir anda yapmak yerine kazı alanının birkaç parçaya bölünmesiyle ve değişik zamanlarda yapılır. Böylelikle kazı aynasının ölçüleri ve oluşacak deplasmanlar azaltılmış olur. Aşağıda kazının anolar halinde yapılışı gösterilmiştir.

Anolu kazı sisteminde yapılacak anoların uzun ve kısa kenarlarının boyutları daha az deformasyonların oluşması için mümkün olduğunca birbirine yakın seçilmelidir.

6. Aç–Kapa Kazı Yöntemi

Aç–kapa kazı yöntemi, tünel gibi uzun ve dar yapıların inşasında kullanılmaktadır. İlk olarak yan cephelerde inilmesi gereken derinliğe kazıklı sistem veya betonarme perde ile inildikten sonra üst kısım açılmaya başlayarak kazı kotuna kadar kazı işlemi yapılır. Projenin tavan kısmı kaplaması yapılıp daha sonra üst kısım doğal arazi kotuna kadar tekrar doldurulur. Bu yöntemde en önemli problemlerden bir tanesi, yeraltı su seviyesidir. Eğer projeyi etkileyen yüksek yeraltı su seviyesi var ise uygun yöntemlerle drene edilmelidir.

Yeraltı çalışmalarında, şebeke yapılarının yapımında ve son zamanlarda yüzeye yakın metro projelerinde yüzeydeki istasyon bağlantı noktalarında sıkça kullanılmaktadır. Yapı-maliyet dengesi sağlanabilmesi için yaklaşık olarak 10m yüksekliklerde uygulanmalıdır. Aşağıda aç-kapa kazı yönteminin uygulanışı gösterilmiştir.

Maliyet ve iş yükü açısından aç-kapa kazı yöntemi, klasik tünel açma yönteminden daha ucuz ve daha kolay bir yöntemdir. Bu yöntemin en büyük dezavantajları, şehir içi projelerinde mevcut yapıların bu yöntemi kullanmaya olanak vermemesi, çevre kirliliği, trafik akışını engellemesi, yüksek gürültü oluşturmasıdır.

7. Kuyu Tipi Duvar Yöntemi

Kuyu tipi duvar yöntemi, yeterli genişlikteki ve desteksiz haldeki zeminin stabilitesini sağlayacak derinlikte kazının yapılmasından sonra yatay destekler ile kuyu desteklenerek yapılan kazı yöntemidir. Yatay destek elemanlar; genelde ahşap kalıp ve kamalardan oluşmakta ve belirli noktalarda çelik elemanlar ile desteklenmektedir. Aşağıda kuyu tipi duvar yönteminde yatay destek elemanı olarak kullanılan ahşap kalıplar gösterilmektedir.

Kazı işlemi nihai kazı kotuna kadar kademeli bir şekilde açıldıktan sonra aşağıdan yukarıya doğru duvar imalatına başlanır. Kuyu tipi betonarme duvarlar 1,5–3,0m genişliğinde anolar halinde yapılırlar. Beton döküm işleminde tremi borusu kullanılır. Duvar yapımı iksa üst kotuna kadar tekrarlanır. Yer altı suyu, kuyu derinliğinin altında olmalıdır. Aşırı gevşek zeminlerde uygulaması oldukça zor olup, kumtaşı ve kiltaşı gibi kaya özelliği gösteren zeminlerde iyi sonuçlar verir.

8. Ankrajlı Kazı Yöntemi

Ankrajlı kazı yönteminde yapılan düşey iksa elemanları ile diğer kazı yöntemlerdeki düşey iksa elemanları hemen hemen aynıdır. Ancak bu yöntemde kullanılan yatay iksa destek elemanları ankrajlardır. Diğer kazı yöntemlerinden ayıran temel özelliktir. Bu yöntemde yatay iksa elemanı ankraj ile düşey iksa elemanlarının arkasındaki zeminden karşı direnç sağlanır. Diğer kazı yöntemlerinde bu destek, iksa sistemini ön tarafından yani kazı yapılan kısımdan sağlanır. Aşağıda ankarajlı kazı yöntemi gösterimleri verilmiştir.

Ankrajlı kazı sisteminin en önemli avantajlarından biri; çekme dayanımına sahip olmayan zeminin içerisine çelik donatı veya halatlar yerleştirilip zemine çekme dayanımı kazandırmaktır. Çelik malzeme yerleştirilen zemin, çekme mukavemeti kazanarak bir seviyeye kadar yanal itkilere karşı koyabilmektedir. Ankraj destek elemanları ile yapılan kazı yönteminde diğer bir avantaj ise; destek elemanları kazı alanının dışında olması nedeniyle çalışmak için geniş bir alan sağlamasıdır.

Ankrajlı kazı sisteminin en önemli dezavantajı; zeminin içyapısının tamamen bilinememesidir. Ankraj delgisi yapılan kuyu içinde yumuşak zemin tabakaları, basınçlı yeraltı suları ve zamana bağlı olarak zemin içerisindeki minerelojik yapıdan kaynaklı oluşan erime ve bozulmalar ile karşılaşılması; zeminin iç yapısına tamamen hakim
olunamamasından kaynaklanan problemlerdir. Bu gibi durumlar ile karşılaşılması hem zaman kaybı hem de ekip ve ekipman yıpranmasıyla büyük sıkıntılara yol açmaktadır. Ayrıca beklenenden farklı çıkan kuyuların enjeksiyon yapım aşamasında, enjeksiyonu tam yapılamamasından dolayı kuyunun germe aşamasında istenilen tasarım yükünü taşıyamaması sebebiyle yapılan imalatın başarısız olduğu durumlar ile karşılaşılabilmektedir.

Ankraj destekli kazı yöntemi iki başlık altında toplanmaktadır;

1. Pasif Ankrajlı (zemin çivili) Kazı Yöntemi
2. Öngermeli Ankrajlı Kazı Yöntemi

8.1. Pasif Ankrajlı (zemin çivili) Kazı Yöntemi

Pasif ankrajlı kazı yöntemi, kazı esnasında kullanılan ankraj elemanına herhangi bir ön yükleme yapmadan tamamen zemin aktif hale geçtikten sonra devreye girmesiyle yapılan kazı yöntemidir. Bu yöntem, bir yamaçta donatı gibi çalışarak yamacı güçlendirir ve yamacın tek bir parça gibi çalışmasını sağlar .

Pasif ankrajlı kazı yöntemi daha çok kaya veya kendini tutabilen sert zeminlerde tercih edilmektedir. Deplasman esnekliği daha fazla ve derinliği daha az olan derin kazılarda uygulanmaktadır. Yeraltı su seviyesi yüksek olan zeminlerde uygulanması planlanıyorsa suyun drene olması için uygun aralıklarla barbakan delikleri bırakılmalıdır. Ayrıca bu deliklerin ucu ve etrafı keçe veya benzeri bir madde ile sarılmalıdır

8.2. Öngermeli Ankrajlı (zemin çivili) Kazı Yöntemi

Öngermeli ankrajlı kazı yöntemindeki öngermeli ankrajın görevi; düşey iksa elemanlarına etkiyen yanal itkiyi kayma dairesinin dışında kalan zemine aktarıp bu kısımdaki zeminin kayma mukavemetine bağlı olarak oluşan yükü taşımak ve sistemin güvenliğini sağlamaktır. Ankrajlara taşıtılabilen toprak itkisinden gelen yanal yük, ankraj aralığına bağlı olarak değişebilmekte olup ortalama olarak 200kN ile 1000kN arasındadır.

Geniş çalışma alanı sağlaması, kazının yataya dik yapılabildiğinden yerden kazanma, kısa sürede imal edilebilme ve düşük maliyetle yapılması öngermeli ankrajlı kazı yönteminin avantajlarıdır.

Yöntemin dezavantajları ise; taşıma gücü düşük olan zeminlerde ankraj yeterliliğinin düşük olması ve yeraltı suyu basıncının yüksek olduğu uygulamalarda delgi yapmanın zor olmasıdır.

Yapı Çukuru Kazılırken Alınacak Önlemler yazımızı da incelemenizi öneririz.

Kaynaklar:
Halime Çağrı GÖKÇEK-DERİN KAZILAR NEDENİ İLE OLUŞAN DEPLASMANLARIN İLERİYE VE GERİYE DOĞRU ANALİZİ
Aliihsan KARAOSMANOĞLU-DERİN KAZIDA FARKLI İKSA SİSTEMLERİNİN KULLANIMI
Merve ÇOPAN-DERİN KAZILI İKSA SİSTEMİNİN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE ANALİZİ: İSTANBUL - BASF TEKNOPARK ÖRNEĞİ
Clayton, C. R. I., Matthews, M. C. ve Simons, N. E., 1995. Jeoteknik Saha İncelemesi,Çev. Çetin, H., Kayabalı, K. ve Arman, H., Gazi Kitabevi
Dayıoğlu, M., 2010. Derin Kazıların İncelenmesi ve Derin Kazı Uygulaması Üzerine Bir
Örnek: Harbiye Kongre Merkezi Derin Temel Kazısı
Aslan, V., 2017. Derin Kazıların Sayısal Analizi İçin Parametrik Bir Çalışma

İnklinometre aleti, yerleştirildikleri sondaj deliklerinin eksenine dik yönde, değişik derinliklerde hareketlerin ölçümünde kullanılmaktadır. İnklinometre ile sondaj deliğinin iki tarafında oluşan sapmaların yeri, yönü ve büyüklüğü belirlenebilmektedir. Barajlarda gövde dolgusu, temel ve şevlerin duyarlılığının izlenmesinde kullanılırlar.

1.İnklinometre Ne İşe Yarar?

İnklinometre bir boru içinde yer alan eğim sensörü aracılığı ile bu borudaki deformasyonların tespit edilmesini sağlayan bir ekipmandır. Boru içerisinde yer alan sensörde yerçekimine duyarlı çalışan ve eğim ölçen bir mekanizma bulunmaktadır. İnklinometre borusu açılan sondaj deliğine yerleştirilip farklı zamanlarda ölçümler alınarak inklinometre borusunda meydana gelen deformasyonlar tespit edilebilmektedir.

Sensörde dikeye göre eğimi ölçen yerçekimi duyarlı bir güç çevirici bulunur. Boru sondaj deliğine veya dolguya, çoğu uygulamada yer altı yatay deformasyonları belirlemek için dikey bir şekilde yerleştirilmektedir. İnklinometre seti bu ölçümün elektronik ve sayısal olarak yapılmasını sağlayan alet takımıdır.

İnklinometre cihazı ile deformasyonun belirlenmesi işlemi, boru boyunca ölçülen eğim değişimlerinin integrasyon yöntemi ile birleştirilmesi ve bu değişimlerin deformasyona dönüştürülmesi ile yapılır. Her bir ölçümde elde edilen ve derinlikle değişen bu deformasyon değerleri bilgisayar ortamında grafiğe dökülerek derinlik boyunca meydana gelen deformasyon değerleri elde edilebilir. Farklı dönemlerde yapılan ölçümler kümülatif olarak grafiğe döküldüğünde maksimum deformasyonun meydana geldiği derinlik değeri ve meydana gelen deformasyon değeri hassas bir biçimde tespit edilebilmektedir.

2.İnklinometre Ölçüm Seti

İnklinometre ölçüm seti şu ekipmanlardan oluşmaktadır;

• a) İnklinometre Borusu
• b) Prob
• c) Okuma Cihazı (data-logger)
• d) Kablo sabitleyici

a) İnklinometre Borusu 

İnklinometre borusu ABS’den mamül (ABS; akrilonitril (acrylonitrile), bütadin (butadiene) ve stiren (styrene) bileşimi polimer) dört tarafından yivli farklı çapları olan borudur. 3 m’lik parçalar halindedir. Orjinal kaplinleri ve perçinle eklenerek uzatılır. Yivler probunun yerleşmesi ve kaymadan aynı doğrultuda ilerlemesi içindir.

b) Prob

İnklinometre borusu içine indirilen elektronik cihazdır. Kuyu başındaki okuma cihazına (logger) kabloyla bağlantılıdır. Bulunduğu derinlikteki pozisyonunun eğimine göre değişen ve mV mertebesindeki gerilim  okuma cihazına gönderir.

c) Okuma Cihazı (data-logger)

Okuma cihazı, probun değişik derinliklerdeki pozisyonunda okunan gerilim farkının saklandığı ve ekranında okunduğu taşınabilir özel bilgisayardır. Değerlerin inklinometre derinliği, no.su, okuma tarihi gibi bilgilerle birlikte kaydedilmesini sağlar (Bkz Şekil 2.36 c).

d) Kablo sabitleyici

Kablo sabitleyici, probun istenen derinlikte durmasınısağlamak üzere kabloyu sıkıştırarak sabitleyen mekanik makaralı bir sistemdir.

3. İnklinometrelerin Kullanım Alanları ve Uygulamaları

 İnklinometrenin genel olarak kullanım alanları:

• Heyelanlarda kayma bölgesinin belirlenmesi,
• Baraj dolgusunda, zayıf zemin üzeri dolgularda, açık kazı ve tünellerde yanal deformasyonların miktarı ve hızının gözlenmesi,
• Derin kazı sistemlerinde dayanma yapısında meydana gelen yanal deformasyonların gözlenmesi,
• Sedde, kazık ve istinat duvarlarının düşeyden sapmasının gözlenmesi

şeklinde sıralanabilir.

Kaya Düşmesini Tetikleyen Başlıca Nedenler

Kaya düşmesini tetikleyen başlıca nedenler şu şekilde sıralanabilir;

1-Donma-Erime Süreçleri ve Buz Çatlatması

Yılın büyük bir döneminde gece-gündüz sıcaklık arasındaki farklara bağlı olarak donma çözülme etkisinde kalan bölgeler fiziksel aşınmalara neden olmaktadır. Kayaçların kılcal çatlaklarına giren su tanecikleri, kayaçlardaki kılcal çatlakların tamamını doldurur. Gecelerin sıcaklığın çok düşük olmasından dolayı sıvı haldeki su eksi derecelerde katı hale gelerek hacimsel olarak büyüme sağlayarak kayaçlardaki çatlaklar arasındaki mesafeyi artırır. Gündüz sıcaklığın artışından dolayı hacim olarak genleşen buzlar eriyerek çözülür ve bu olay gece ve gündüz tekrarıyla sık sık görülür. Bu olayların tekrarından sonra ufak kılcallar büyük yarıklara dönüşerek kaya bloğunun ana kayadan kopmasına neden olmakta ve genellikle sıcaklık değişimlerin fazla olduğu mevsimlerde sıklıkla görülmektedir.

2-Isınma-Soğuma Süreçleri

Mekanik aşınmalara neden olan başka bir önemli etki çözülme olayıdır. Bu durum, yine gece gündüz sıcaklıklarının değişimlerinin farklarına bağlı olarak kaya yüzeyindeki ısınma ve soğuma olaylarının etkisiyle görülür. Suyun olmadığı zeminlerde ısınma ve soğuma olayları, daha etkilidir. Kayaç yüzeylerinde gündüz sıcaklığın artmasından dolayı genleşme görülmektedir. Fakat ısı kayacın derinliklerine etki etmediğinden o bölgede ısınma görülmez ve genleşme oluşmaz. Aynı zamanda bu olay gece soğumanın artmasından ve yüzeyde sıcaklığın etkisinden dolayı büzüşme görülür, orta kısımlarda değişme olmaz. Bu döngüden dolayı yüzeyde pullanma ve çatlamalar oluşmaktadır. Bunların yanı sıra bu çatlamalara kimyasalların da etkisi olmaktadır.

3-Islanma-Kuruma Süreçleri

Isınma ve soğumadan dolayı oluşan pullanma ve çatlamalardan daha az görülen başka bir olay da ıslanma ve kuruma olayıdır. Mevsim geçişlerinde görülen karların ısıya maruz kalmasından dolayı eriyerek sıvı hale gelmektedir. Zeminin ıslanmasından sonra kuruduğunda kaya zemininde bir büzüşmeye neden olmaktadır. Aynı zaman da ilkbahar aylarında yağmurun sık-sık yağıp güneşin çıkmasıyla kurumasında da görülmektedir. Bu olay çoğunlukla killi-marnlı kayaçlarda daha sık ve etkin görünmektedir, kalkerlerin de suya karşı geçirimli bir yapıya sahip olduğundan su emilimi görüldüğü ve suyu alıp vermesi daha kolay yapıda olduğundan bu kayaçlarda ıslanma ve kurulanma etkilerini az da olsa görmek mümkündür.

4-Bitkilerin Çözülme Etkileri

Kayaç kılcallarındaki otlu bitkilerin köklerinin salgılamış olduğu asitler, kayaçlarda kimyasal aşınmalara neden olmaktadır. Bunların yanı sıra ağaç köklerinin ağacın büyümesine orantılı olarak büyümesinden dolayı kayaç çatlaklarını büyütmekte ve mekanik olarak ayrıştırarak fiziksel bozulma görülerek kayaç bloklarının düşmesine neden olmaktadır. Ağaç köklerinden dolayı ana kayadan ayrılmalar olur. Kayaç yosunları ve likenler bulundukları kaya bloklarının yüzeyinde köklerinde salgıladıkları kimyasallar nedeniyle kayaçlarda kimyasal aşınmalar gerçekleştirirler. Kaya düşmelerinde bitkiler sulardan sonra kayaçların ayrışmasında ikinci büyük etki göstermektedirler.

5-Tuz Çatlatması

Yazın havaların sıcak olmasından dolayı suların buharlaşması nedeniyle suların çekilmesinden sonra yer altında bulunan tuzlu sular, kristalleşme göstererek kayaç bloklarındaki çatlakları doldurmaktadır. Boşluklardaki tuzların hacimsel değişiminden dolayı iç basınç oluşturur ve geceleyin ısı değişiminden dolayı soğuk havalarda kayaç bloklarında kama etkisi göstererek çatlaklardaki hacimsel değişimin düşmesini engellemektedir. Böylelikle bu işlemler defalarca tekrarlandıktan sonra kaya bloğundaki çatlaklar büyür ve kaya bloğunun mekanik olarak ayrışmasına, bloğun düşmesine neden olur.

6-Şeve Paralel Çatlaklar

Kayaç düşmesinin diğer bir ana sebebi de arazideki jeolojik durumlardır. Bunlar kaya bloğuna paralel haldeki çatlakların elverişsiz yapıda olmasıdır. Bu çatlaklar şevle aynı yönde olduğundan dolayı kayaçların düşmesine daha fazla etki göstermektedir.

7-Sismik Hareketler

Kayaç şev duraylılığını tetikleyen en önemli faktörlerden biride yeryüzü hareketi olarak depremlerdir. Depremler sonucunda oluşan hareketlerinden sonra kayaçlarda kırılmalar ve düşmeler gözlenir.

Kaya Düşmelerine Karşı Koruma Önlemleri

1-Orman

Yamaçta az sayıda ağacın varlığı yuvarlanan taş ve kayaların durdurulmasında ve maksimum sıçrama yüksekliklerinin minimize etmesinde katkı sağlayabilmektedir. Yuvarlanan taş ve kayalar maksimum hızlarına yaklaşık 40 m’den sonra ulaşmaktadırlar, dolayısıyla potansiyel tehlike bölgelerinde 20 m’den fazla açıklık bırakmamaya özen gösterilmelidir.

2. Hendekler

Şevin topuk kısmında kaya tutucu hendekleri, şev taban kısmında yeterli bir alan olması durumunda hendekler ekonomik açıdan en uygun yöntemdir. Yaklaşık 75°’den fazla eğimli şevlerde kayalar yüzeye yakın kalma eğiliminde olup, topuğun yakınında bir yerde dururlar. 55° ile 75°arasında bulunan eğimli arazilerde düşen kaya bloklarının zıplama ihtimalinin olmasından dolayı hendekler topuk kısmından biraz daha uzağa yapılmalıdır, bu sebeple daha geniş bir hendeğe ihtiyaç duyulmaktadır. 40°ile 55° arasında bulunan eğimli arazilerde kayalar yuvarlanarak hendeğin içine doğru bir yol izlerler.

3. Bariyerler

Mevcut durumda hendeklerin gücünü artırmak veya şevlerin tabanında yakalama zonları oluşturmada etkilidir bariyerler. Bariyer çeşit olarak bulunan şevin boyutuna, bölgenin yapısına ve düşen kaya bloğunun enerjisine bağlıdır. Tüm bariyerler çarpmanın etkisiyle esnek bir yapıda olup ve gelen enerjiyi sönümleyici yapıda olmalıdır. Büyük enerjili kayaların enerjilerini sönümlemek için hem esnek yapıda olmalı hem de gelen yükü güvenli bir şekilde karşılayacak yapıda olmalıdır.

Taş sepetleri ve beton bloklar: 0.75 m’ye kadar çaplardaki kayalar için efektif koruma bariyerleridir.

Jeofabrik‐zemin bariyerleri:  Bu tür bir bariyerin kaya düşmelerini durdurma kapasitesi, çarpma enerjisine kıyasla bariyerin kütlesine, tabandaki kesme direncine ve yenilmeden deforme olma kapasitesine bağlıdır.

4. Kayaç Tutma Çitleri ve Sönümleyiciler

Kayaç tutma çitleri ve sönümleyicilerin özellik olarak, rijit bir yapıda olmamasından dolayı düşen kaya bloğunun enerjisini karşılayacak yapıda olmalıdır. Bir kaya bloğunun çarpmasının ardından ağlar enerjiyi sönümleyerek oluşacak tehlikelerin önüne geçer. Bu yöntemin düşen kayaların tutmada etkili olduğundan, yapısal olarak maliyeti düşük tasarımlar yapmak mümkündür.

5-Perdeli Ağ Yöntemi

Kaya bloklarına yakın kaya parçalarının kayaların düşmesine karşılık yüzeye ağ serilerek kaya bloklarının düşmesinde insanların üzerine ve yola sıçramasının önüne geçmekte ideal bir yöntemdir. Kopup düşen kaya bloklarının enerjileri ağ tarafından sönümlendiğinden dolayı topuk kısmında büyük çaplı hendek ihtiyacı gerek yoktur.

Zincirleme bağlı ağlar yaklaşık boyutları 0.6-1 m’den küçük boyutta kaya düşmelerine karşı tedbir almakta olumlu etki göstermekte iken, yaklaşık büyüklüğü 1-3 m boyutları arasında olan kaya blokları için halkalı ağlar veya örgülü tel ipler daha idealdir. Ağın kendi ağırlığını tutamadığı durumlarda ağı güçlendirilmiş çelik tellerle güçlendirmek mümkündür. Düşen kaya bloklarının ağlara çarpmanın etkisiyle momentumun minimize olması için ağların kaya zeminini üst taraflarında serilmesi gerekmektedir. Ağlar şevin yüzeyine ve tabanına ankrajlanmaz düşen kapa parçalarının kendi yolunda şevin topuğundaki hendeğe düşmesini sağlar ağın arkasında birikip ağın yırtılması istenmez aksi takdirde kaya parçaları birikirse ağın yırtılmasına neden olurlar.

6-Kaya Sundurmaları ve Tüneller

Kaya düşmelerinin önüne geçilebilmek maksadıyla yapılan çalışmaların karşılığında maliyetin yüksek olduğu durumlarda kaya sundurma tünelleri yapılması ya da kara yolunu bulunduğu yerde tünelden geçirmek daha kullanışlı olmaktadır. Kaya düşmesinin görüldüğü yollarda eğimin çok olduğu durumlarda kaya sundurma tünenlerin tepeleri hafif eğimli olması gelen kaya bloklarının enerjisini sönümlemek için kaplamalar yapılmalıdır.

Sundurma tünellerinin en önemli tasarım amacı, yastık malzemesinin enerjiyi ve ağırlığı sönümleme özelliğidir. Yastığın enerjiyi sönümlediği gibi gelen enerjiyi daha geniş alanlara yayarak enerjinin bir noktada toplanmasını önlemektir aynı zamanda yastık tek kullanımlık olmayıp tekrardan kullanılacak şekilde salmam olmalıdır.

Kaynaklar;
Ömer BULUT -BİTLİS MERKEZ MUŞTAKBABA MAHALLESİ KAYA DÜŞME POTANSİYELİNİN İNCELENMESİ VE ÇÖZÜM ÖNERİLERİ
Kaya Şev Mühendisliği -Duncan C. Wyllie -Christopher W. Mah

İstinat duvarı, farklı kotlardaki doğal veya dolgu zeminlerin, tabi şev açısından daha dik olarak durmasını sağlamak veya göçmesini engellemek amacıyla inşa edilen dayanma rijit yapılarıdır.

• Eğimli arazilerde araziden yararlanmak üzere zemini tabi şev açısından daha dik açıyla tutmak,
• Göçme ihtimali olan zeminlerin kaymasını engellemek,
• Bina bodrum duvarlarını oluşturmak,
• Kıyı erozyonu önlemek veya taşkınlardan korunması,
• Kanal ve eklüzler
• Köprülerde kenar ayak görevi yapmak,
• Derin kazılarda,
• Yol güzergahında şev düzenlemesi yapılırken kullanmak,
• Stabilize ve kömür deposu kullanmak,
• Dolgu ve yarma gerektiren yollarda,
• Yamaç yollarında,

kullanılmaktadır.

İstinat duvarları, gövde ve temel kısmı olmak üzere iki bölümden oluşmaktadır. Gövde kısmının arka bölümünde drenaj için kırmataş/stabilize dolgu ve gövde kısmı ile temel kısmının birleştiği bölgede suyun tahliye edilmesi için drenaj borusu ve barbakanlar teşkil edilir. Kırmataş/Stabilize dolgu ile doğal zemin arasında da dolgu malzemesi yer almaktadır.

2. İstinat Duvarlarının Türleri

İstinat Duvarı Çeşitleri;

• Esnek İstinat Duvarları
  • Kaya dolgu duvarlar
  • Gabion-Sandık-Tel Örgü Duvarlar
  • Kafes Tipi ve Donatılı Zemin Duvarları
  • Toprakarme İstinat Duvarları
• Rijit İstinat Duvarları
  • Ağırlık (Masif) İstinat Duvarları,
  • Betonarme İstinat Duvarları,
  • Betonarme Nervürlü İstinat Duvarları,
  • Prefabrike İstinat Yapıları

Ayrıca istinat duvarı çeşitleri, yapıldıkları malzemelere göre farklı şekilde de sınıflandırılabilmektedir. “Yapıldığı Malzemeye Göre İstinat Duvarı Çeşitleri” ile ilgili yazımızı inceleyebilirsiniz.

2.1. Esnek İstinat Duvarları

Esnek istinat duvarlarında, zemin itkileri altında alt uçlarından dönmeyip, stabilite hesaplarında kendi ağırlıkları ihmal edilir. Bu gruba kaya dolgu duvarlar, tel örgü duvarlar, kafes tipi ve donatılı zemin duvarları şeklinde sıralayabiliriz.

2.1.a-Kaya dolgu duvarlar

Kaya dolgu duvarlar, büyük kaya parçalarından inşa edilirler. Topuk yerinin uygunluğuna göre hareket eden şevlerin stabilitesini sağlamak için kullanılırlar.

2.1.b-Gabion (Tel örgü=Sandık) Duvarlar

Gabion duvarlar, içerilerine çeşitli dolgu malzemeleri doldurulmuş, çelik kafeslerle inşa edilen duvarlardır. Gabion duvarlarla ilgili detaylı açıklamalara buradan ulaşabilirsiniz; (Gabion Nedir?)

2.1.c Kafes İstinat Duvarlar

Kafes duvarlar yanal ve düşey hareketlere karşı çok esnek olmaları nedeniyle yamaç ve şevlerin dengede tutulmasında önemli işlev yapma yeteneğine sahiptir. Başka ülkelerde beton, galvaniz saç çelik ve bazen de mimari amaçlarla ahşap elemanlardan oluşturulan bu duvarlar Türkiye’de yaygın uygulama alanı bulamamıştır.

Ekonomik olması ve hızla imal edilebilmeleri nedeniyle önemli potansiyele sahiptirler. Arazide bir uzmanlık gerekmeden imal edilebilen bu kafes duvarlar hücre şeklinde içine mıcır ve ocak molozu doldurulmasıyla işlev yapar. Bu duvarlar herhangi bir hasar görmeden 4 m yatay ve 70 cm düşey hareketler yapabilir.

Kilit elemanı ve kirişlerin imalatı şantiyede kolay ve hızlı bir şekilde yapılmaktadır. İmalatta oluşturulacak tek veya çift sıra sandık hücreleri iri taşla doldurulurken arka dolgunun paralel yapılması duvarın devrilmesini önlenmektedir. Duvar yüksekliği 2 m’den az ise sağlam kaya üzerine inşa edilmesi veya duvarın altına betonarme temel yapılması gerekmektedir. Kaya dolgu geçirimli olduğundan arka dolguya yamaçtan gelen sular kolayca drene olabilmektedir. Kafes sandıktaki iri daneli zeminin zaman içerisinde tıkanmaması önlemek için dolgu zemin ile arasına geotekstil döşenmesi önerilmektedir.

2.1.d Toprakarme İstinat Duvarları

Toprakarme istinat duvarları; son yıllarda karayollarında uygulama alanı bulan donatılı zemin dolgu zemin içerisine yerleştirilen galvanizli çelik, alüminyum alaşımlı metal, sentetik fiber malzemeli şeritler veya geosentetik örtü malzemesi kullanarak güçlendirilmiş duvar sistemleridir. Donatılar gerekli zemin sürtünmesini sağlaması için yeterli uzunluk (yapı yüksekliğinin 0,8-1,2 katı) ve genişliğe sahip olması gerekir. Sürtünmenin elde edilebilmesi için kullanılan dolgu zeminin içsel sürtünme açısı min 25° ve %25’lik kısmı 200 no’lu elekten geçmesi gerekmektedir.  Mekanik şerit donatılı  ve geotekstil örtü donatılı toprakarme şeklinde dizayn edilmektedir.

3.Rijit istinat duvarları

Rijit istinat duvarları; zemin itkisinden azda olsa bir miktar dönme yapabilen istinat duvarlarıdır.

3.a.Ağırlık (Masif) İstinat Duvarları

Taş ve beton malzemeden imal edilen ağırlık istinat duvarları aktif ve pasif zemin basınçlarını kendi ağırlığıyla karşılamaktadırlar. Taş ve betonun çekme gerilmesi düşük olduğundan yükseklik arttıkça çekme gerilmesi oluştuğundan dolayı 4-5 m’den daha fazla yüksekliklerde tercih edilmez.

3.b.Betonarme İstinat Duvarları

7-8 m. yüksekliğe kadar ekonomik olan ve arazinin konumuna göre L veya ters L, T şeklinde betonarme olarak imal edilen istinat duvarlarıdır. 7-8 m’den yüksek konsol istinat duvarı yapılması halinde hafifletme konsolu yapılarak gövdeye etkiyen yatay yük ve moment dağılımı azaltılabilir.

• Bazen duvarın yerleştirileceği alan dar ve yetersiz olabilir. Duvar kesitlerine stabiliteye gerekli boyut ve ağırlık verilemez, Bu durumda duvarın arkasına ya da önüne temelde bir papuç yapılır.
• Bu papuç önde ise duvarın devrilmeye karşı direnç momentini direnç kuvvetlerinin dönme merkezine uzaklığını artırarak büyütür.
• Papuç arkada ise papuç üzerine duvar arkasındaki dolgu yükleri de katılarak devrilmeye karşı direnç momentini artırır.
• Papucun öne ya da arkaya konması yer darlığının hangi yönde olduğuna bağlıdır.
• Papucun konması ile duvar temel kitlelerinde eğilme momentleri oluşacaktır.
• Bu momentler duvar temeli betonarme yapılarak önlenir.
• Duvar kesitlerinin küçüklüğü nedeni ile duvar kesitlerinde basınç çizgisi kesit çekirdeği dışına çıkacağından kesitlerde eksantrik kuvvet, çekme gerilmeleri yaratacaktır.

3.c. Betonarme nervürlü istinat duvarları

7-8 m’den yüksek olması durumunda konsol istinat duvarı kesitleri çok büyük çıkmakta ve ekonomik olmadığı için nervürlü istinat duvarları tercih edilmektedir. Yükseklik arttıkça topuk noktasına gelen momentlerde artmaktadır. Bu momentleri karşılamak amacıyla belirli aralıklarla nervürler yapılır. Arazinin duruma göre nervürler istinat duvarının önüne veya arkasında teşkil edilmektedir.

3.d. Prefabrike İstinat Yapıları

İnşa edileceği yer ve amacına göre çeşitli yüklere maruz kalan istinat duvarları projelendirme aşamasında bu yüklerin en doğru biçimde belirlenmesi gerekir. Projede dikkate alınmayan yük/yükler duvarın stabilitesini olumsuz yönde etkileyebileceği gibi yine gereksiz alınan bir yük istinat duvarının ekonomik olmasını engelleyecektir. İstinat duvarına etki eden yükler; duvarın kendi ağırlığı, duvar arkasındaki aktif itki, duvar önündeki pasif etki, yeraltı suyu etkisi, deprem etkisi ve sürşarj yükleridir. Arazinin durumuna göre demiryolu, karayolu titreşim etkileri veya don tesiri etkileri de sayılabilir.

İstinat duvarları ile ilgili diğer içerikler;

• İstinat Duvarları Neden Yıkılır? İstinat Duvarlarına Gelen Kuvvetler Nelerdir?
• İstinat Duvarları Statik ve Betonarme Hesabı

Kullanılan yapı malzemesi ve sistemi bakımından istinat duvarları şu türlere ayrılabilir:

• a — Kâgir istinat duvarları.
• b — Beton istinat duvarları.
• c — Betonarme istinat duvarları.
• d — Kafes istinat duvarları.

4.Kagir İstinat Duvarları

Kâgir istinat duvarları taştan yapılan duvarlardır. Taşların arasında harç kullanılırsa «harçlı istinat duvarları» harç kullanılmaz ise «kuru kâgir istinat duvarı» ya da «kuru duvar» adı verilir.

4.1.Kâgir duvarların yapı malzemesi ve duvar örgüsü

• Duvarda taşların arasındaki derzler aşağıdan yukarıya şaşırtılmalıdır. Görünen yüzdeki taşlar gerideki taşlara en az 25-30 cm girerek kenetlenmelidir.
• Harçlı duvarlarda derzler harç ile doldurulmalıdır. Kuru duvarlarda taşlar en az üç ayrı noktada alt tabakaya kenetlenmelidir.
• Kâgir duvarın bir başka malzemesi de harçtır. Harç, kum ile çimento karışımıdır.
• Genellikle 300 kg/m3 dozludur.
• Kum sağlam minerallerden ya da taş parçacıklarından oluşur, içinde toprak ve bitkisel maddeler bulunmamalıdır.
• Harçtaki su içeriği, harcın aşırı rötre çatlamaları yapıp yapmaması çok önemlidir.
• Harç üniform olmalıdır.
• Taşıma ve yerleştirme sırasında segragasyona uğramamasına dikkat edilmelidir.

4.2.Duvar Temelleri:

• Duvar temelleri kazı sırasında sık sık kontrol edilmelidir.
• Duvar temellerinde taşıma gücü bakımından genel koşullar aranmalıdır.
• Yeterli olduğu kesinleşinceye dek kazı işi sürdürülür.
• Temelin duvar boyunca üniform bir taşıma gücü içermesi gerekir.
• Ancak bu sağlanamaz ise farklı taşıma gücündeki kesimler arasında duvara «dilatasyon derzi» konur.
• Heyelanlarda duvar temelinin kayma yüzeyi altında belirli bir derinliğe dek girmesi şarttır. Temeli kayma yüzeyi üzerindeki kotda kalan duvar kayan kitle ile birlikte yerinden hareket eder.
• Suların oyabileceği yerlerde yapılan duvarlarda temel derinliği oyma derinliğinin altına inmelidir.
• Duvar temelinde kazı işi bittikten sonra 10 cm. kalınlığında grobetondan bir tesviye betonu yapılması iyi olur.

4.3.Duvarın Biçimlendirilmesi:

• Duvar yapımına başlamadan önce duvar enine kesitinin şekil, boyut, ölçü ve kotunda tahta kalıplar yapılır. Bunlara uygulamada «Şablon» denir.
• Bu kalıpların ön yüzleri arasına duvar yapımı sırasında ip çekilir, ip doğrultusu yataydır. Bu iplere «Çırpı» denir. Duvar yüzleri bu iplere teğet yapılır.
• Duvar temelinde basamaklanmaların ya da taşıma gücü değişme noktalarının duvar yüksekliği ve genişliği değişme yerlerinin bulunduğu kesitlerde de şablonlar konarak duvar yapısında dilatasyon derzi oluşturulur. Bu derzler arasındaki duvar bölümlerine «ANO» denir.
• Derz kesitleri ise «Ano başı» adını alır. Anolar belirttiğimiz gerekçeler olmasa bile en çok 10 metre boyunda olmalıdır.

4.4.Duvarlarda Barbakan Delikleri ve Drenaj Önlemleri:

• istinat duvarlarında drenaj için bir önlem duvarda yüze dik kesiti kare ya da daire biçiminde 0,20×0,20 m. boyutunda olan «Barbakan» delikleri bırakmaktır.
• Bunlar uygun aralıklar ile yerleştirilir. Duvar yüksekliğine göre değişmek üzere bir kaç sıra halinde olurlar. Sıraların delikleri bir önce ve sonraki sıranınkilere göre şaşırtmalı yapılır.
• Barbakan deliklerinde yüzeyden en az 15 cm. çıkıntılı büzler ya da kazı kesitli barbakanlar için yalak işlevi görecek yüzeyden çıkıntılı taşlar kullanılmalıdır.

4.5.Duvar Arkalarının Dolgusu:

• Duvar arkalarına yapılacak dolgular çok önemlidir. Bu dolguların duvara vereceği aktif yanal toprak basıncı duvar hesaplarında öngörülen değerleri aşmamalıdır.
• Pratikte taş dolgu ile daneli ve kohezyonsuz kolay sıkıştırılabilir zeminler iyi duvar arkası dolgu malzemeleridir.
• Duvar arkası dolguları kat, kat ve sıkıştırılarak yapılmalıdır.
• Dolgu önüne yapılan duvarlarda duvar arkası dolguların arka yüzü genellikle duvar başından aşağı doğru bir eğik yüzey oluşturacak biçimdedir. Olanağı varsa bu dolgular basamaklı yapılmalıdır

Yüzey Derzleri

• Duvar yüzlerinde taşlar arasındaki birleşimlerde derzler yapılır. Bu derz yerlerinde taş kenarlarının pürüzleri, küçük çıkıntı ve girintileri «Keski ve Murç» larla giderilir.
• Belirli derinliğe dek açılır. Böylece açılan yuvalara «Fuga» denir. Sonra fugalar harç ile doldurulur.
• Sonunda bu dolgunun yüzü çevresindeki taş yüzlerinden bir kaç santimetre (1,5 cm.) derinde bırakılır.
• Oyuğun kenarlarındaki harç çevre taşları kenarlarından yüzlerine dek sürdürülüp taş yüzlerinde çizgisine paralel bir kaç santimetrelik bir şerit oluşturulur.
• Derzlerin taş yüzlerinden çukurda yapılmış olmak yerine taş yüzlerinden ileri doğru çıkıntılı olanlarına «Kabarık derz» denir. Bu kabarıklıklar zamanla duvar yüzünden kopar.

5.BETON İSTİNAT DUVARLARI

Beton istinat duvarları için, kullanılma yerleri, temeller, duvar arkası dolguları, drenaj konuları hakkında kâgir istinat duvarları konusunda verdiğimiz kuralları aynen yineleyebiliriz.

5.1.Kâgir ve Beton İstinat Duvarlarının Karşılaştırılması

• Duvarların kâgir ya da beton yapılmasında şu ölçütler göz önünde tutulmalıdır.
• a — Malzeme sağlama durumu
• b — Ekonomi
• c — Zaman kazanımı
• d — Görünüm (Estetik)

Bazı bölgelerde istenen nitelikte taş sağlanması olanağı yoktur. Kum, çakıl, çimento sağlamak daha kolay olabilir. Buna göre beton duvar yapılması tercih edilir. Doğaldır ki bunun tersi de olabilir. Örneğin iş bölgesinde taş sağlamak çok kolaydır. Kum boldur, çimento sağlamak güç de olsa bir kâgir duvarda beton duvardaki denli gerekmez o zaman kâgir duvar yapılır.

Malzeme sağlamada hem beton hem de kâgir duvar için kolaylıkların eşit gibi olduğu durumlar da olabilir. Aslında beton duvar kalıp konusu da devrede olduğu için kâgir duvara göre bir inşaat malzemesi daha gerektirir.

• Beton yüzeyler görüntüleri ve şevkleri bakımından çok tek düzedir, kâgir yapı yüzleri daha güzel görünüşlüdür.
• Görüntünün önemli olduğu yerlerde bu göz önünde tutulmalıdır.
• Bununla birlikte beton yüzlere görüntüyü güzelleştiren taş kaplamalar yapılabilir. Ya da betona renk ve desen verilebilir.
• Dahası yaprağını dökmeyen bazı sarmaşık bitkiler duvar yüzlerine sarılacak biçimde yetiştirebilir.
  

  ---

6.KAFESLİ SİSTEM-GABİON İSTİNAT DUVARLARI

• Kafes istinat duvarları bazı maddelerden yapılmış çubuklarla oluşturulan kafeslerin içleri taş ile doldurularak hazırlanır. Bu çubuklar metal olduğu gibi daha çok betonarmedir.
• Kafes istinat duvarlarının stabilite hesapları öbür duvarlar gibidir. Bunları acele duvar yapmak ve destek sağlamak istenen bir yere yerleştirmek olanaklıdır.
• Özellikle aktif bir heyelan önüne duvar gerektiğinde heyelan eteği kısa anolar halinde temizlenir ve bu anolara hemen kafes tutucular konur. Böylece heyelan temizleme ekipleri başka anolara geçmek için uzun süre beklemezler.

Erozyon, en geniş tanımıyla, toprakların çeşitli ekolojik ve kültürel faktörlerin etkisiyle aşındırılması ve taşınarak birikmesi olayıdır. Erozyon; var olan materyalin çeşitli dış ve iç etkenlerin etkisiyle bulunduğu yerden alınarak (aşınarak) başka bir yere taşınması ve orada birikmesi olayıdır.  Ana kayanın ayrışması ile oluşan materyalin en fazla su ile olmak üzere rüzgârın da etkisi ile mevcut bulunduğu alandan alınarak başka yerlere taşınmasıyla meydana gelen dış dinamik olaydır.

Erozyon tabiatın canlılara sunduğu en önemli kaynaklar olan toprağın ve suyun kaybolmasına ve kalitesinin bozulmasına sebep olmaktadır. Latince “erode” den gelen erozyon, Türkçe’ de “kemirmek” anlamına gelmektedir

Erozyon süreçlerinde, öncelikle toprak ve ana kaya çeşitli etkenlerle aşındırılmakta ve taşınmaya hazır duruma getirilmektedir. Ardından, aşındırılan veya daha önce ayrışmış malzemenin taşınması ve taşınan malzemeyle tekrar aşındırma olaylarının meydana gelerek biriktirilmesi görülmektedir Bu süreçlerde, taşınan toprağın birikim noktası topografik bir eğim kırıklığı, dere, akarsu, baraj rezervuarı vb. olabilmektedir.

Erozyonla mücadelede etkin önlemlerin alınabilmesi için, öncelikle erozyonun oluşumunda etkili olan faktörlerin etki derecelerinin belirlenmesi gerekir. Erozyonun boyutu, temelde toprağın erozyona uğrama eğilimi ile iklimin erozyon oluşturma gücüne bağlı olup, diğer faktörler (topografya, toprak örtüsü ve insan) bunun oluşum şekli ve derecesini belirlemektedir. Yamaçlar eğim dereceleri, uzunlukları, eğim şekilleri ve diğer bazı morfolojik özellikleri ile toprak erozyonu, yüzeysel akış ve sediment oluşumunu (Sediment nedir?) etkilemekte ve arazide gerçekleşecek toplam erozyon ve yüzeysel akış miktarı üzerinde rol oynamaktadır. Özellikle yüzeysel akışın oluşumunda toprağın tekstürü, yüzey taşlılık durumu, bitki örtüsü, jeomorfolojik yapı vb. faktörler oldukça etkili olmaktadır.

Erozyon süreçlerinin etkileri genel olarak değerlendirildiğinde; meydana gelen olumsuz sonuçlar arasında toprak ve arazi kaybı, sedimentasyon, su kalitesinin bozulması, toprakların verimsizleşmesi vb. etkiler görülmektedir.

Erozyonun tüm çeşitleri, doğal ve kültürel faktörler olmak üzere fiziki yapnın sürdürülebilirliği üzerinde ciddi boyutlara varan olumsuz etkiler oluşturmaktadır.

1. Erozyon Çeşitleri ve Sınıflandırılması

Erozyon olayı toprak zeminin üst kısmında başlayıp devam ettiği için erozyon kavramının adı aslında toprak erozyonudur. Toprağın en verimli ve organik maddece zengin olan üst kısmı (A horizonu) toprak erozyonu ile taşındığı zaman topraktaki verim % 50- 80 oranında düşerek B horizonunu açığa çıkarır. Böylece toprağı tutan bitki ve verimli üst kısım olmadığında erozyon daha da artmaktadır.

Oluşumlarına göre erozyon çeşitleri şunlardır:

• A-Jeolojik (doğal) Erozyon
• B-Hızlandırılmış Erozyon

1.A-Jeolojik (Doğal) Erozyon

Var olan düzene uyarak (yapay dış etkiye maruz kalmadan) meydana gelen, insan etkisinden uzak olarak oluşan erozyon jeolojik erozyon (doğal erozyon) olarak adlandırılır.  Jeolojik erozyonun oluşumunda anakaya, sıcaklık, yağış, bitki örtüsü, eğim ve bakı gibi birçok faktör etkilidir. Isınan havayla birlikte eriyen kar suları ve yağmur sularının donma ve çözülme faaliyetleri sonucu mevcut yerlerinden ayrılarak aşağılara taşınması olayıdır.

Başka bir ifadeyle doğal erozyon, kayaların çeşitli ayrışma olayları sonucunda parçalanıp ufalanarak hem toprak oluşumunu gerçekleştirmesi hem de oluşan toprağın taşınmasına yardımcı olur. Uzun yıllar alan toprağın oluşumu ve dış kuvvetlerin etkisiyle kendiliğinden taşınması doğal bir döngü içerisindedir. Erozyonla taşınan üst toprağı yeni oluşan toprak karşılayabiliyorsa işte burada olması gereken veya beklenen normal erozyondan bahsedilebilir. Doğal erozyon ayrıca verimli araziler meydana getirme açısından da faydalı ve istenen bir erozyondur.

Jeolojik erozyon (doğal erozyon) oluşan toprakların doğal kuvvetlerle bir denge içerisinde aşındırılıp taşınması ve başka yerlerde biriktirilmesidir. Jeolojik erozyon, ova ve diğer verimli toprakların oluşumunda etkili olması nedeniyle yararlı olarak nitelendirilmektedir. Bu erozyon çeşidi, dünyanın oluşumundan bu yana süregelen bir olaydır ve devamlılığı olan bir süreçtir. Kültürel faaliyetlerin görülmediği bölgelerde, erozyonla üstten aşınıp taşınan toprak ile altta oluşan toprak arasında doğal bir denge söz konusudur.

Jeolojik erozyonda, erozyon hızı ile toprak oluşum hızı birbirine oldukça yakındır.

1.B-Hızlandırılmış Erozyon

Son zamanlarda kurak ve yarı kurak alanlarda meydana gelen erozyonun çoğunluğu “hızlandırılmış erozyon” olarak bilinen ve insanın doğaya olan baskısı sonucu gelişen erozyon şeklidir. Toprak oluşum hızından daha hızlı sürede meydana gelen bir erozyondur. Her türlü doğal afetin etkilediği ve bunun üzerine insanın müdahalesiyle birlikte erozyon bir kere başlarsa, sadece üst toprak değil onu takiben alt toprakta süratle taşınmaktadır. Böyle erozyona hızlandırılmış ve hatta insan erozyonu adı verilmektedir.

Hızlandırılmış erozyon, alan kullanım kararları, tarımsal faaliyetler vb. konularda uygulanan belirli yanlışlar sonucunda görülen erozyon çeşididir. Tarım toplumuna geçişle birlikte görülmeye başlanan hızlandırılmış erozyonla, milyonlarca yılda oluşan topraklar üst toprak profilinden alt katmanlara taşınarak, profillerin sığlaşmasına yol açmaktadır.

Orman tahribatı, meraların çeşitli nedenlerle yok edilmesi, bilgi ve ilgisizlikle meydana gelen yanlış arazi uygulamaları gibi birçok sorun hızlandırılmış erozyonun oluşmasına ve ilerlemesine neden olmaktadır. Tarım ve hayvancılığın yoğun yapıldığı dönemlerden önce oluşan jeolojik erozyon ile yılda 10 milyar ton toprak taşınırken, hızlandırılmış (anormal) erozyon ile bu miktar 25-50 milyar ton arasında tespit edilmiştir.

Aşındırıcı etkisi göz önüne alındığında hızlandırılmış erozyon su ve rüzgâr erozyonu olarak iki grupta değerlendirilmektedir. Ancak doğal etkenlere göre erozyon çeşitleri 4 grupta incelenmektedir. Bunlar;

1. Su Erozyonu
2. Rüzgâr Erozyonu
3. Kıyı Erozyonu
4. Çığ ve Buzul Erozyonu

Hızlandırılmış erozyon ile meydana gelen toprak kayıpları günümüzde ciddi boyutlara ulaşmıştır. Böylelikle, küresel perspektifte gözlenen gıda sorunu, tarım alanlarında meydana gelen aşınım tehdidinin önlenmesiyle toprak üretkenliğinin arttırılmasını zorunlu seviyeye getirmiştir.

1-Su Erozyonu

Su erozyonu; ‘’toprağın, yağmur ve yağmur sonrası arazinin yüzeylerinde oluşan yüzeysel akış ve akarsu yataklarında akmakta olan dere akışlarının etkisi ile aşınması ve taşınması olarak tanımlanmıştır. Başka bir tanımlamaya göre ise; eğimli ve bitki örtüsünün olmadığı bir arazide yağmurla ve karların erimesiyle meydana gelen aşınarak taşınma olayıdır.

Ülkemiz başta olmak üzere tüm dünyada su erozyonu yaygın bir şekilde görülebilmektedir. Topraklarımızın sadece % 1’i rüzgâr erozyonunun etkisi altında iken % 99’u ise su erozyonuna maruz kalmaktadır. Bu oranlardan da anlaşılacağı üzere ülkemiz için su erozyonu ciddi tehdit oluşturmaktadır. Bu sebepledir ki diğer erozyon tiplerinden daha önemli kabul edilir.

Tarım arazilerine verdiği zararla topraktaki verim düşüklüğüne neden olan su erozyonu aynı zamanda sediment oluşumunu da hızlandırmaktadır. Oldukça tehlikeli sonuçlar doğuran ve en fazla arazi tahribatı yapan bu erozyon türünü azaltmak için, akışa geçen su miktarını ve akış hızını azaltacak yönde çeşitli önlemler alınmalıdır.

Genel olarak erozyon oluşumuna neden olan veya su erozyonu oluşuma neden olan iki faktör vardır.

• Yağmurun erozyon yapabilme gücü olarak ifade edilen erozivitedir. Bu güç suyun hareketi sonucu oluşarak kinetik enerji ile hesaplanır.
• Erozyon oluşturan kuvvetlere direnç gösteren ve toprağın erozyona uğrayabilme eğilimi olan erodobilitedir.

Erozyon bu iki faktörün çarpımı (etkileşimi) sonucu oluşur.
E=f[(Erozivite)*(Erodibilite)]

Su erozyonu, yağışların (yağmur ve eriyen kar suları) ve yüzey akışlarının neden olduğu erozyon çeşididir. Su erozyonunu etkileyen faktörler; iklim koşulları, toprak koşulları, topoğrafik özellikler, bitki örtüsü ve insan faaliyetleridir.

Su erozyonunda hareket halindeki suyun kinetik enerjisi artacağından daha zararlı sonuçları olmaktadır. Enerjinin erozyondaki önemi ise, suyun toprağa ulaşırken ve ulaştıktan hemen sonra aldığı yolun önemini arttırmaktadır.

Su erozyonunu 4 alt başlık altında toplanabilmektedir:

• Yüzey (Tabaka/ Damla) Erozyonu
• Oluk (Çizgi/ Parmak) Erozyonu
• Oyuntu (Derinliğine/ Sel Yarıntısı) Erozyonu
• Kanal (Mecra/ Yatak) Erozyonu’ dur.

Toprak Erozyon Tipleri a. Damla erozyonu b. Yüzey erozyonu c. Oluk erozyonu d. ve e. Oyuntu erozyonu f. Kanal erozyonu

1.a-Yüzey (Tabaka-Damla) Erozyonu

Yüzey (Tabaka-Damla) Erozyonu; Organik maddece zengin, koyu renkli toprağın üst kısmının eğim boyunca ince bir tabaka halinde taşınması olayıdır. Yağan yağmur damlalarıyla sıçrayan toprak taneleri ve yüzeysel akışla birlikte meydana gelen toprak hareketidir. Başka bir ifadeyle düşen yağmur damlalarının meydana getirdiği çarpma ve darbe etkisiyle ayrılan parçaların asılı halde farklı yerlere taşınmasıyla oluşur. Yağmur damlaları yere düşene kadar yer çekiminin de etkisiyle hız kazanarak yere çarptıklarında toprak agregatlarını birbirinden ayırmaktadır. Yere düşen bu yağmur damlaları birleşerek yüzey sularını oluşturur. Yüzey suları yerlerinden söktüğü toprak tanelerini önce sıçratarak sonra kaydırarak ve yahut da askıda katı madde (süspanse) olarak taşımaktadır.

Büyük miktarlarda toprak taşınmasına sebep olan yüzey erozyonunu etkileyen faktörler vardır. Bu faktörlerden bazıları şunlardır;

• Hızı ve çarpma açısı
• İnfiltrasyon kapasitesi
• Arazinin eğimi
• Yağmur damlasının büyüklüğü
• Damlanın çarpma/ düşme hızı
• Zeminin durumu
• Toprak koruma önlemlerinin varlığı

1.b-Oluk (Çizgi-Parmak) Erozyonu

Toprağa sızamayan yağışın, yüzey akışa geçen kısmın bir bölümü yüzeydeki çukurlarda toplanır, bir kısmı da arazinin direnci düşük, gevşek yapıdaki kesimlerden akarak ince kanalcıklar oluşturur. Bu incecik kanalcıklar içerisinde eğim aşağı doğru akmaya başlayan yüzey akış suyu, akış yolu boyunca giderek artan bir oyma ve taşıma gücü kazanır. Bu su, akış yolu üzerindeki her alandaki toprak kütlesini gevşetir, onları oyar ve toprak parçacıklarını yerlerinden koparır. İşte bu suyun aşağı doğru akarak ince kanalcıklar oluşturmasına, onları genişletip derinleştirmesini yani arazi üzerinde bir elin parmakları arasındaki gibi oluklar açmasına oluk (parmak) erozyonu denir.

1.c-Oyuntu (Sel Yarıntısı-Derinliğine) Erozyon

Yüzeysel akışın eğim boyunca giderek hız kazanmasıyla beraber toprak derinlemesine oyulur ve oyuntu adı verilen oldukça geniş kanallar meydana gelir. Bu kanallar aracılığıyla biriken su hacminin fazla miktarda toprağı taşıması ve oyması ve neticesinde büyük kanallar oluşturmasına ise “oyuntu erozyonu” adı verilir.

Bu erozyon türü üzerinde etkili olan faktörler;

• Yüzeysel akış miktarı
• Eğimin büyüklüğü ve şekli
• Toprak özelliği
• Bitki örtüsü şeklinde açıklanmaktadır

1.d-Kanal (Mecra/Yatak) Erozyonu

Daimî eğimli bir oluk içinde sürekli ya da periyodik olarak akan akarsular sel oluşumunun en büyük kaynağını oluşturur. Yatak eğimi ve debiye bağlı olarak akan sel sularının derenin kenar kısımları ve dere yatağını (tabanını) aşındırarak taşımasına mecra (kanal) erozyonu denilmektedir. Başka bir tanımlamaya göre; yılın belli dönemlerinde ya da tamamında akan dere yataklarındaki sular hem tabanı hem de dere kenarlarını aşındırarak erozyona neden olmaktadır. Bu erozyona kanal (mecra) erozyonu denilmektedir. Kanal erozyonuna bazı kaynaklarda akarsu erozyonu olarak da rastlanmaktadır.
Dere kenarları (şevler) yüzeysel akışla aşındıkları gibi yatak içindeki su ile de aşınabilmektedir. Yatak aşınımında suyun akış yönü, yüksekliği ve hızı oldukça önemlidir. Kanalın derinliği, genişliği ve taşıdığı materyalin türü de ayrıca önem taşımaktadır.

2-Rüzgar Erozyonu

Erozyona etki eden faktörlerden iklimin içinde yer alan, yağıştan sonraki en önemli etken rüzgardır. Kuraklığın belirgin olarak hissedildiği ülkemizde rüzgârın etkisiyle daha da kuraklaşan topraklarımızda verimlilik giderek azalmaktadır. Toprak ile rüzgârın etkileşimiyle ortaya çıkan rüzgâr erozyonu, kuru, gevşek ya da çıplak topraklarda kuvvetli esen rüzgârla ortaya çıkar. Rüzgâr erozyonu boyunca topraktaki verimlilik azalır. Ayrıca bulunduğu yerde ve biriktiği yerde birçok sorun meydana gelir.
Rüzgâr erozyonu oluşumunda üç aşama vardır. Bunlar hareketin başlamasıyla başlayıp, sıçrama, süspansiyon (havada asılı kalma) ve sürüklenme şeklinde olup bir yerden başka bir yere taşınma ve birikme şeklinde devam eder. Sıçrama hareketi rüzgâr erozyonunun en önemli aşaması olup diğer aşamalara nazaran daha fazla toprağı harekete geçirir ve bu hareketle erozyon başlamış olur.

3-Kıyı Erozyonu

Nehir, dere ve kanallar ile deniz kenarlarında görülen bir erozyon çeşididir. Bu erozyonda, nehir, dere ve bir kanal içerisinde akan su, akımın şiddetine, yatak ve kıyıları oluşturan toprakların özelliklerine bağlı olarak yatağını yanlardan oymak ve kıyı yıkılmalarına yol açmak suretiyle erozyona neden olmaktadır. Kıyı erozyonu ve yığılma şeklinde görülen sediment hareketleri kıyılara etki ederler.

4-Çığ ve Buzul Erozyonu

Yamaç boyunca aşağı doğru hareket eden kar kütleleri araziyi tahrip ederek çığ erozyonuna sebep olur. Eğim boyunca hareket eden buz kütleleri zemindeki taş, toprak ve kaya parçalarını da sürükleyerek buzul erozyonun oluşmasına sebebiyet vermektedir.

2.Erozyona Etki Eden Faktörler

Erozyona etki eden faktörler; iklim, bitki örtüsü, topografya, toprak özellikleri ve insan olmak üzere erozyona etki eden etmenler beş başlık altında toplanmaktadır.

1-İklim

Küresel olarak iklim değişikliği ve toprak erozyonu, ormansızlaşma ve arazi bozulmalarını tetikleyen en önemli iki faktördür. Sıcak ve kurak alanlarda toprak fazlaca su kaybeder ve erozyona karşı hassaslaşır. Rüzgâr da toprağın verimli üst kısmını bir yerden başka bir yere taşıyarak ve buharlaşmayı artırarak toprak yapısını bozmakta ve toprağı yüzey erozyonuna karşı güçsüz durumda bırakmaktadır. Yağış faktörünün toprağa verdiği zarar ise diğerlerine göre daha fazla görülmekte ve etkisi büyük olmaktadır.

Erozyonla iklim değişimi arasında bir paralellik vardır. İklim değişimi aynı zamanda sıcaklık değişimidir. Mevsimler arası sıcaklık farkı ya da geceyle gündüz arasındaki sıcaklık farkları suyun toprak içindeki durumunu etkilemektedir. Toprakta bulunan suyun kar ve kış soğuklarının etkisiyle donması toprağın infiltrasyon kapasitesini azaltmaktadır. Ayrıca havaların ısınmasıyla birlikte eriyen karlar yüzeysel akışı artırarak erozyona neden olmaktadır. Toprağın depolama ve su tutma kapasitesinin azalmasına sebep olan erozyon, iklim değişikliklerinin de önünü açmaktadır. Değişen iklimlerle birlikte meydana gelen ani ve aşırı yağış da toprağı erozyona uğratma açısından oldukça önemlidir.

2-Bitki Örtüsü

Toprak yüzeyindeki bitki örtüsü erozyonu önleme açısından oldukça başarılıdır. Bitki örtüsünce fakir olan arazide kaybolan toprak miktarı, örtüyle kaplı alandaki toprak kaybının 135 katıdır. Toprak yüzeyinin bitki örtüsüyle kaplı olduğu %35 eğime sahip bir alanda yüzeysel akışın ve taşınan sediment miktarının azaldığı belirtilmiştir. Topografyadan sonra bitki örtüsünün önemi belirtilirken erozyon riskini azaltan diğer bir faktör olduğu vurgulanmıştır.
Erozyon oluşumuna arazi yapısı, yağış ve toprak özellikleri neden olarak görünse de toprağı koruyan bitki örtüsünün varlığı ve niteliği fazlaca önem arz etmektedir. Arazinin şekli bitki örtüsü üzerinde etkilidir. Bu nedenle toprak derinliği ve organik maddenin varlığı bitki örtüsünün kanıtı niteliğindedir. Bitki örtüsünün iyi olmadığı ya da tamamen olmadığı durumlarda her eğim derecesindeki arazi yüzey erozyonuna maruz kalmaktadır. Bu sebeple alanı kaplayan bitki örtüsü yok ise erozyon kaçınılmazdır.

3-Topoğrafya

Topografya yer şekillerini ifade etmektedir. Topoğrafik özelliklerden erozyon açısından eğim oldukça önemlidir. Dağlık ve ortalama yükseltisi fazla olan ülkemizde, yüksek oranda eğime sahip yamaçlar erozyonu artıran önemli yer şekilleridir. Eğim derecesi artıkça erozyonla kaybolan toprak miktarı da artmaktadır. Eğim uzunluğu ve eğimin şekli ile erozyon arasında kuvvetli bir bağ vardır. Eğer arazi yüksek eğim derecesine sahip ve girintili-çıkıntılı şekilde ise erozyon artışı kaçınılmazdır.

4-Toprak Özellikleri

Fiziksel, kimyasal ve biyolojik toprak özellikleri olarak inceleyecek olursak toprak su geçirgenliği, toprağın nemi ve agregatlaşma indisi gibi özellikler fiziksel; pH ve organik maddeyle birlikte birçok özellik de kimyasal toprak özelliklerini göstermektedir. Son olarak organik maddeyle ilişkili olarak mikroorganizmaların durumu, organik maddenin parçalanması ve daha pek çok özelliğin eklenebileceği biyolojik toprak özellikleri bulunmaktadır.

Toprak özellikleri, erozyona olan etkisi açısından bakıldığında farklı karakteristiklere sahiptir. Bunlar toprağın bünyesi, strüktür, hidrolik geçirgenlik ve organik madde miktarı olarak sıralanabilir. Fiziksel özellikleri bakımından topraklar içerdikleri kum ve silt miktarına göre erozyona duyarlılıkları artmakta, kil içeriğine göre erozyona dayanıklılığı artmaktadır.

Topraklarımızın büyük kısmı topografya, iklim ve yanlış arazi kullanımı gibi sebeplerle erozyona duyarlı hale gelmiştir. Erozyonla birlikte toprağın verimli üst kısmının aşınması toprak içindeki bitki besin maddelerini, depolanan suyu ve köklerin ulaşabileceği derinliği azaltır.

5-İnsan

İnsanın topraktan faydalanma şekli ve bunu ne ölçüde yaptığı erozyonu meydana getiren en önemli sebeplerin başında gelmektedir. İnsan tarımla uğraşarak topraktan yararlanmaya başlayarak tarım arazilerini usulsüz ve aşırı kullanımı ile toprak bozulmaya başlar. Toprağın bozulması verimliliği azaltarak doğal düzene zarar verir ve toprak erozyonu oluşumu hızlanır.

Erozyon oluşumu ne kadar doğal bir süreç olsa da buna yön veren ve hızlandıran yine insan faktörüdür. Tabii erozyon miktarı tarımdan önceki dönemde yıllık 9 milyar ton olurken, günümüzde 24 milyar ton olduğu düşünülmektedir. Bunun nedeni ise insanların yanlış arazi kullanımlarındaki hatalardır.
İlk çağlardan günümüze kadar tarım alanında uğrattıkları zararla bilinen insanın zararı sadece bununla sınırlı kalmamıştır. Artan nüfusla birlikte insanın yaşam için yer bulma çabaları da tarla açmaya dolayısıyla toprağa zarar vermeye odaklıdır.

Kaynaklar:
Volkan AKSOY-FARKLI EROZYON KONTROL ÖNLEMLERİNİN TOPRAK TAŞINIMI VE YÜZEYSEL AKIŞ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ
Merve Melike ÇAKAR-ATATÜRK BARAJI GÖLÜ ÇEVRESİNDE YÜRÜTÜLEN EROZYON KONTROLÜ VE AĞAÇLANDIRMA PROJELERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ
Ayşe ACAR-ÇORUH NEHRİ HAVZASINA BAĞLI TORTUM KUZEY MİKRO HAVZASINDA KANAL VE OYUNTU EROZYONUYLA GERÇEKLEŞEN TOPRAK KAYBININ BELİRLENMESİ
TÜRKİYE DE TOPRAK OLUŞUMUNU VE DAĞILIŞINI ETKİLEYEN BEŞERİ FAKTÖRLER

Sıvılaşma genellikle kohezyonsuz zeminlerde meydana gelen dinamik ve monotonik yüklemeler sonucu boşluk suyu basıncının artması ve buna bağlı olarak efektif gerilmelerin azalması ile zemindeki kayma dayanımındaki kayıptır.

Sıvılaşan zemin, bir akışkan gibi davranmaktadır. Sıvılaşma olayı sırasında, zeminlerin taşıma kapasitelerini kaybetmeleri sonucu, yüzeyde yer alan yapı ve binalarda önemli hasarlar ve deformasyonlar meydana gelebilmektedir.

Sıvılaşma deprem sırasında gevşek ve orta sıkılığa sahip suya doygun kum zeminlerde meydana gelebilecek, geoteknik açıdan en dramatik olaylardan birisidir. Sıvılaşma sonucu yapılarda ağır hasarlar ve göçmeler gözlemlenmektedir. Hasarın ciddiyeti yapı tipi, saha koşulları, deprem karakteristiği gibi etmenlere bağlıdır.

Yeraltı su seviyesinin altında bulunan statik koşullardaki bir zemin tabakası, zemin daneleri arasındaki temas kuvvetinden kaynaklanan belirli bir dayanıma ya da dirence sahiptir. Zemin danelerini bir arada tutmaya yarayan bu temas kuvvetinin etkisiyle, daneler arasında efektif gerilme olarak tanımlanan gerilmeler oluşmaktadır. Daneler arası boşluklarda biriken suyun daneler üzerinde oluşturduğu basınç ise boşluk suyu basıncı olarak ifade edilmekte ve efektif gerilmeler üzerinde doğrudan etkili olmaktadır.

“Sıvılaşma Nedir?”

“Sıvılaşma Nasıl Olur”

Depremler gibi büyük ve hızlı dinamik yüklemeler sonucu oluşan kayma dalgaları, suya doygun halde bulunan daneli zemin tabakalarının sahip olduğu dane yerleşim düzeninde yer değiştirmelere ve sıkışmalara neden olmaktadır. Bu nedenle, daneler arası boşluk suyu drene olamamakta ve dolayısıyla boşluk suyu basıncı artmakta ve efektif gerilme sıfır olmaktadır. Bu durum zemin tabakasının dayanımının düşmesine neden olmakta ve taşıma kapasitesini kaybeden zemin tabakasının katı bir halden sıvı hale geçmesi sonucu zeminlerin sıvılaşması meydana gelmektedir

Sıvılaşma terim olarak ilk kez Terzaghi ve Peck tarafından 1948 yılında gevşek kumlu zeminlerde kayda değer dayanım kayıpları ve dayanım kayıplarına bağlı akış göçmelerini tanımlamak için kullanılmıştır. Benzer şekilde Mogoami ve Kubo 1953 yılında svılaşma terimini çevrimsel yükleme sonuçu oluşan kayma dayanımı kayıplarını tanımlamak için kullanmıştır.

Zemin Sıvılaşması için Gerekli Koşullar

Sıvılaşma durumunun meydana gelebilmesi için gerekli olan şartların oluşması gerekmektedir. Zemin sıvılaşmasını etkileyen faktörler şu şekildedir:

Depremin büyüklüğü ve süresi

Deprem sırasında oluşan sismik enerjinin de etkisi ile oluşan tekrarlı kayma gerilmeleri neticesinde boşluk suyu basıncının artmasıyla birlikte sıvılaşma durumu oluşmaktadır. Depremin süresi ve büyüklüğü arttıkça, meydana gelen sismik enerjinin de artış göstermesine bağlı olarak zeminde deformasyonlara yol açacak yer sarsıntısı ve büyük yer ivmesi meydana gelmektedir. Yer sarsıntısının da etkisiyle artan yer ivmesiyle meydana gelen kayma değişimleri, zemin içerisindeki tanelerin aralarında yer değiştirmesi, boşluk suyunun da artmasına bağlı olarak sıvılaşma olayı meydana gelmektedir. Netice olarak, depremin büyüklüğünün ve süresinin artmasına da bağlı olarak zeminde belirli tabakalarda sıvılaşma potansiyelini de artıracaktır

Yeraltı su seviyesi

Sıvılaşma olayı, suya doygun halde bulunan kohezyonsuz zeminlerde meydana gelmektedir. Bu sebepten dolayı bölgedeki yeraltı su seviyesinin yüzeye yakın olması sıvılaşma tehlikesini daha da artırmaktadır. Yeraltı su seviyesinin üstünde kalan, zemin içerisinde su bulunmayan veya suya doygun olmayan zeminlerde sıvılaşma olayı mümkün olmadığından, literatüre göre bu tür zeminler genelde sıvılaşma durumu için değerlendirmeye alınmamaktadır.

Zeminin tipi

Kohezyonsuz (plastik olmayan) zeminler, sıvılaşma potansiyeli yüksek zemin türleridir. Bu tür zemin profiline örnek olarak; plastik olmayan siltli kumlar, plastik olmayan siltler, temiz kumlar ve çakıllar verilebilir. Siltli ve killi zeminlerde ise, permeabilite katsayısı düşük olduğundan genel hatlarıyla ön sıvılaşma durumunun oluşmadığı kabul edilmektedir.

Zeminin sıkılık derecesi

Zemin tanelerinin yerleşme şekli; boşluk suyu basıncı üzerinde, oluşumunda ve zeminin sıvılaşabilirliği noktasında çok büyük etkisi vardır. Tekrarlı yüklere maruz kalan kohezyonsuz zeminlerin dinamik davranışını etkiyen en önemli faktörlerden birisi de zeminin sıkılık derecesi oranıdır.

Zeminin tane boyutu ve dağılımı

Çalışmalar, kohezyonsuz (plastik olmayan) zeminlerin, dinamik yükler etkisi altındaki davranışı üzerinde tane dağılımının ve boyutunun önemli derecede etkin olduğunu göstermiştir. Gevşek halde bulunan temiz (kil, silt veya farklı bağlayıcı madde içermeyen) ve kohezyonsuz kum zeminler, sıvılaşma açısından en uygun zeminler olarak gösterilebilir.

Tabakalanma özellikleri ve drenaj şartları

Suya doygun halde bulunan, kohezyonsuz ve gevşek zeminlerde sıvılaşmaya sebep olan etkenlerden birisi de drenajsız koşullar altında boşluk suyu basıncının artmasına ilişkin olarak taneler arası efektif gerilmenin azalmasıdır. (Drenaj nedir? Nasıl Yapılır?) Zemin tabakalarının üstünde daha az geçirime sahip başka bir zemin tabakası olması halinde, deprem sırasında meydana gelen boşluk suyu basıncı etkisinin sönümlenmesi için ihtiyaç olan gerekli drenaj süresi uzamasından kaynaklı sıvılaşma potansiyeli artmış olacaktır. Zeminde boşluk suyu basınç artışının sönümlenmesi halinde ise zemin tabakasında sıvılaşma meydana gelmeme ihtimali söz konusudur.

Çevre basıncı

Zemin yüzeyinden itibaren daha derinlere gidildikçe, yükselen çevre basıncına bağlı olarak, zeminin tabakalarının sıvılaşmaya karşı hassasiyeti azalmaktadır. Yapılan çalışmalar neticesinde, sıvılaşmanın olayının zemin yüzeyinden itibaren yaklaşık olarak 15 metre derinliğe kadar etkilediği bölgelerde oluşabileceğini, 15 metreden sonraki derin bölgelerde ise, zemin tabakalarının daha yüksek bir çevre basıncına maruz kalacağı düşünülerek genellikle bu derinliklerde bulunan zeminlerde sıvılaşma olayının olmayacağını araştırmalar göstermektedir. Bu duruma ek olarak sıvılaşmayacağı düşünülen zemin veya bölgelerde birçok durum için sıvılaşma analizi yapılması gerekebilmektedir.

Zeminin tane şekli

Yuvarlak şekle sahip zemin tanelerinden meydana gelen zeminler, köşeli haldeki zemin tanelerinden oluşmuş olan zeminlere istinaden daha kolay sıkışabilme eğilimi gösterdiğinden bu tür zeminler sıvılaşmaya tehlikesine karşı daha hassas özellik göstermektedir. 2014 yılında yapılan Wei ve Yang‟ın çalışmalarında, temiz kum içerisine yuvarlak şekle sahip toz katkılar katılması, daha açısal, köşeli şekilde bulunan tozların eklenmesi haline göre, sıvılaşma riskini etkin bir şekilde artırmış olduğunu ve bu deneysel farklılığın ise eklenen katkı tanelerinin sertliğinden daha çok şeklinden dolayı olduğunu belirtmişlerdir.

Yaş ve taneler arası çimentolanma

Sıvılaşma olayının meydana gelebilmesi açısından en uygun jeolojik ortamlar, gevşek ve genç çökellerin bulunduğu alanladır. Holosen yaşlı diye ifade edilen on bin yıldan daha genç olan çökeller, sıvılaşma potoniyeli yüksek olan çökellerdir. Son dönemlerde ülkemizde meydana gelen depremler esnasında sıvılaşma durumunun çoğunlukla bu tip çökellerin olduğu alanlarda meydana geldiği tespit edilmiştir. Zemin taneleri arasında sıklıkla görülen çimentolanma olayı poroziteyi (gözenekliği) azalttığından dolayı, zemin tanelerinin yerleşmesine, sıkışmasıyle ilişkili olarak zeminin sıvılaşma mukavemetinde artış meydana getirmektedir. Yer altı suyu seviyesi derinliğinde sismik dalgalanmaların olduğu asidik ortamlarda (örneğin organik asitler) meydana gelen kimyasal reaksiyonlar nedeniyle taneler arası çimentolanmanın zayıflaması buna bağlı olarak da sıvılaşma direncini de azaltmaktadır.

Aşırı konsolidasyon oranı

Zemin tabakalarının sıvılaşma olayında önemli etkenlerden birisi de konsolidasyon derecesidir. Ishihara ve Takatsu‟nun 1979 yılında yapmış olduğu çalışmada, nehir kumu kullanarak yapmış oldukları üç eksenli burulmalı kesme deneyi neticesinde, aşırı konsolide oranının (OCR) artmasına bağlı olarak zemin sıvılaşma direncinin doğrusal olmayan bir şekilde arttığını tespit etmişlerdir.

Sıvılaşma Oluşumu ve Sıvılaşma Çeşitleri

1-Sıvılaşma terimi gevşek ve doygun zeminlerde gözlenen ve birbirleriyle ilişkili fakat çok sayıdaki olayı tanımlamakta kullanılır. Mühendislik açısından bu olaylar üç başlık altında incelenebilir:

-Akma sıvılaşması,

-Devirsel hareketlilik,

-Düz yüzey sıvılaşması,

2-Akma sıvılaşması; sıvılaşabilir zemindeki statik kayma gerilmesi, zeminin sabit durum dayanımından büyük olduğu zaman oluşur. Deprem sırasında ve sonrasında çok yıkıcı akma kaymaları oluşturabilir. Akma kaymaları sadece gevşek zeminlerde gelişebilir.

3-Devirsel hareketlilik, statik kayma gerilmesinin sabit durum dayanımından daha küçük olduğu durumda, devirsel kayma gerilmesinin sabit durum dayanımını geçici olarak açacak şekilde büyük olduğu zaman gelişir. Devirsel hareketlilik ile oluşan deformasyonlar artarak gelişir fakat kuvvetli ve/veya  uzun süreli depremin sonuna kadar büyük boyutlara ulaşabilir. Devirsel hareketlilik hem gevşek hem de sıkı zeminlerde oluşabilir, fakat artan sıklıkla beraber deformasyonlar önemli ölçüde azalır.

4-Düz yüzey sıvılaşması, statik sürücü gerilmelerin olmadığı durumlarda bile tekrarlı yüklemenin yüksek düzeyde aşırı boşluk suyu basıncı oluşturmaya yeterli olduğu zaman gelişir. Düz yüzey sıvılaşmasının oluşumu genellikle zeminde dalgalanma, deprem sonrası oturma ve kum kaynamalarının gelişmesi şeklinde kendini belli eder. Düz yüzey sıvılaşmasından kaynaklanan kalıcı yanal yer değiştirmeler genellikle küçüktür.

5-Sıvılaşma tehlikesi analizi için sıvılaşmaya duyarlılık, sıvılaşma başlangıcı ve sıvılaşmayı etkileyen faktörlere dair soruların cevaplandırılması gerekir. Bir sahanın sıvılaşma tehlikesinden uzak olabilmesi için, zeminler sıvılaşmaya duyarlı olmamalıdır. Beklenen yükleme şartları sıvılaşmayı başlatacak düzeyde olmamalıdır veya sıvılaşma etkileri kabul edilebilir düzeyde olmalıdır.

6-Sıvılaşmaya duyarlılık tarihsel, jeolojik, bileşimsel ve durum açısından değerlendirilebilir. Bir zeminin sıvılaşmaya duyarlı olabilmesi için jeolojik, bileşimsel ve durum kriterlerinin sağlanması gerekir. Bu kriterlerden birisinin sağlanmaması durumunda zemin sıvılaşmaya duyarlı değildir.

7-Değişik sıvılaşma olayları için sıvılaşma duyarlılığı da farklıdır. Devirsel hareketliliğe veya düz yüzey sıvılaşmasına duyarlı olan bir zemin, akma sıvılaşmasına duyarlı olmayabilir. Değişik sıvılaşma olaylarına duyarlılık, zeminin başlıca deprem sırasındaki durumuna, gerilme ve yoğunluk şartlarına bağlıdır.

8-Belirli yükleme şartları altında bir kum, yüksek birim deformasyonlarında efektif hücre basıncı, kayma dayanımı ve yoğunluğu özel bir kombinasyona erişecektir. Bu kombinasyon, bir sabit durum çizgisiyle grafiksel olarak tanımlanabilir. Sabit durum çizgisinin konumunu etkileyen en önemli özellikler tane boyutu ve tane şeklidir. Bir kumun davranışı ile o kumun sabit durum çizgisine göre göreceli konumu arasında kuvvetli bir ilişki söz konusudur.

9-Akma sıvılaşması; asal efektif gerilme oranının drenajsız, gerilme kontrollü şartlarda kritik bir değere ulaştığı zaman oluşmaktadır. Akma sıvılaşması başlangıcındaki gerilme durumu, gerilme izi uzayında akma sıvılaşması yüzeyi ile grafiksel olarak tanımlanabilir. Bir zemin elemanının efektif gerilme izi akma sıvılaşması yüzeyine eriştiği zaman, ilave birim deformasyona maruz kalma sonucunda, ilave aşırı boşluk suyu basıncı oluşur ve mevcut kayma direnci sabit durum dayanımının altına düşer.

10-Yüksek ilksel kayma gerilmesi altında dengede olan gevşek bir kumun durumu, daha düşük ilksel kayma gerilmesine maruz kalan aynı özellikteki bir diğer zemine kıyasla akma sıvılaşması yüzeyine daha yakın olduğundan, akma sıvılaşmasının başlangıcı için daha düşük düzeyde aşırı boşluk suyu basıncı gereklidir. Akma sıvılaşması, yüksek ilksel kayma gerilmesine maruz kalan zeminlerde küçük drenajsız örselenmelerle tetiklenebilir. Böyle zeminlerde sıvılaşma tehlikesi yüksek olabilir.

11-Devirsel gerilme yüksek düzeyde aşırı boşluk suyu basınçları ve düşük efektif gerilmeler oluşturabilir. Fakat, tek yönlü hareket zeminin genişlemesine neden olacaktır. Genişlemenin neden olduğu artan kayma direnci, akma kaymalarına izin vermeyecek şekilde zemini hapseder.

12-Kum kaynamalarının varlığı çoğu zaman düz yüzey sıvılaşmasının kanıtı olarak değerlendirilir. Ancak kum kaynamasının oluşumu; sıvılaşan katmanın derinliği, kalınlığı ve boşluk hacmi gibi faktörler ile onun üzerine gelen zeminlerin özelliklerine bağlıdır. Derinlerdeki ince veya siltli bir katmanın düz yüzey sıvılaşması, zemin yüzeyinde kimi zaman gözlemlenemediğinden, kum kaynamalarının yokluğu düz yüzey sıvılaşmasının oluşmadığı anlamına gelmemelidir.

13-Sıvılaşma potansiyelini değerlendirmede devirsel gerilme yaklaşımı hem deprem yükünü hem de zeminin sıvılaşma direncini devirsel gerilmeler cinsinden karakterize eder. Geçici bir deprem hareketi, kayma gerilmesinin üniform devirlerinin eşdeğer dizisine dönüştürülür. Hareketin süresinin bir fonksiyonu olan eşdeğer devir sayısı deremin büyüklüğü ile eşleştirilir. Sıvılaşma direnci laboratuvar veya arazi deneylerinden elde edilir. Tekrarlı üç eksenli ve tekrarlı basit kesme deneyleri genellikle laboratuvarda kullanılır. Sıvılaşma direnci, belirli bir yoğunlukta olan belirli bir düzeydeki devirsel kayma gerilmesine maruz kalan zeminde yenilme oluşması için gerekli devir sayısı cinsinden ifade edilir. Ancak, devirsel gerilmeye dayalı sıvılaşma direnci, numune alma sırasında tahrip edilen ve laboratuvarda taklit edilmesi çok zor olan zemin dokusu, gerilme ve birim deformasyon tarihçesi ve yaş gibi faktörlerden etkilenmektedir. Arazi deneylerine dayalı yöntemler; sıvılaşma direncini, geçmiş depremler sırasında sıvılaşmış zeminlerle ilgili in situ parametreleri cinsinden karakterize etmektedir. SPT direnci en yaygın kullanılan tür olup, CPT direnci ile kesme dalgası hızı da giderek yaygınlaşmaktadır. Devirsel gerilme yaklaşımında sıvılaşmaya karşı emniyet katsayısını hesaplamak mümkündür.

14-Devirsel birim deformasyon yaklaşımında deprem yükü ve sıvılaşma direnci, devirsel birim deformasyonlarla karakterize edilir. Sıvılaşmayı başlatmak için gerekli devirsel kayma gerilmelerini etkileyen faktörler, kayma modülü üzerinde de aynı etkiye sahip olduğundan, devirsel birim deformasyon (devirsel kayma gerilmesinin kayma modülüne oranı) bu faktörlere daha az duyarlıdır.

15-Sıvılaşma potansiyelinin değerlendirilmesine yönelik başka yaklaşımlar da geliştirilmiştir. Sönümlenmiş enerji yaklaşımı sıvılaşma direncini değerlendirmede kullanılmaktadır. Yer hareketinin enerji içeriği ile sönümlenmiş enerjinin karşılaştırılmasıyla sıvılaşma potansiyeli değerlendirilebilir. Deprem sırasında ve sonrasındaki aşırı boşluk suyu basıncı oluşumu ve modellerini veya ileri yapıcı modelleri kapsayan efektif gerilme zemin tepki analizleri kullanılabilir.

16-Farklı sıvılaşma olaylarına ait sıvılaşma etkileri de farklıdır. Akma sıvılaşması çok çarpıcı etkiler oluşturabilirken, devirsel hareketlilik ve düz yüzey sıvılaşması da kapsamlı hasar oluşturabilmektedir.

17-Sıvılaşma, zemin yüzeyi hareketlerinin frekans içeriğini ve genliğini önemli ölçüde değiştirebilir. Aşırı boşluk suyu basıncının birikimi sıvılaşabilir zeminin yumuşamasına neden olurken, zemin yüzeyi ivmeleri küçülürken bile zemin yüzeyi yer değiştirmeleri artabilir. Zemin dalgalanması yüzeysel zeminin çatlaklı bloklarının dağınık kalıcı hareketine neden olabilir.

18-Zemin yüzeyi oturması kuru veya doygun kumların deprem sırasında veya sonrasında sıkışmasıyla oluşur. Kuru kumun oturması neredeyse anlık olarak gelişirken, doygun kumlardaki oturma deprem sarsıntısı sona erdikten uzun bir süre sonra bile gelişmeyebilir. Deprem sonrası oturmanın büyüklüğü kumun yoğunluğu ile sarsıntının genlik ve süresine bağlıdır.

19-Depremden kaynaklanan kayma gerilmeleri, sıvılaşan zeminin kayma direncini aştığında duyarsızlık yenilmeleri gelişebilir. Sıvılaşmış zeminin kayma direnci, dikkatli bir örselenmemiş numune alımı ve laboratuvar deneyiyle veya arazi deneyi parametreleri ve sıvılaşma olaylarından geri hesaplama yoluyla değerlendirilebilir. Mevcut yaklaşımların tümündeki dayanım hesaplamalarında önemli derecede belirsizlik söz konusudur.

20-Sıvılaşma akma yenilmeleri, statik kayma gerilmelerinin sıvılaşmış zeminin kayma direncini aştığı durumda oluşur. Bu durum, deprem sırasında veya sonrasında ortaya çıkabilir. Gözenek suyu akışından ileri gelen zemin gevşemesinin kayma dayanımı üzerine etkileri teşhis edilmeli ve olası akma yenilmesinin değerlendirilmesinde hesaba katılmalıdır.

21-Yanal yayılma gibi deformasyon yenilmeleri deprem sarsıntısı süresi içinde artan şekilde gelişebilir. Kuvvetli düzeydeki ve uzun süreli sarsıntılarla ilişkili deformasyon yenilmeleri büyük yer değiştirmelere ve önemli hasarlara neden olabilir. Deformasyon yenilmelerinin neden olduğu yer değiştirmeleri hesaplamaya yönelik prosedürler geliştirilmiştir.

Belirli zemin gradasyonlarında zemini iyileştirme tekniklerinin, sıvılaşmayı azaltma yeteneği

KaynakLAR: 
Steven L. Kramer, Geoteknik Deprem Mühendisliği Kitabı
Mitchell, J. K., 2008, Mitigation of liquefaction potential of silty sands, From Research to Practice in Geotechnical Engineering, Geotechnical Special Publication 180, 433-451p.
Süleyman GÜCEK -ARAZİ DENEYLERİNE DAYALI ZEMİN BÜYÜTMESİ VE SIVILAŞMA ANALİZLERİ: AFYONKARAHİSAR-UYDUKENT YERLEŞİM ALANI ÖRNEĞİ
VİDEO:https://www.youtube.com/watch?v=b_aIm5oi5eA

İstinad duvarının boyutlandırılmasında H yanal zemin etkisini göstermek üzere;

1.4G+1.6Q+1.6H          0.9G+1.6H

yükleme durumları yanında, deprem sözkonusu olduğunda

G+Q+E

yük kombinasyonlarının da gözönüne alınması gerekir. Düşey doğrultuda serbest konsol olarak çalışan istinat duvarlarının deprem hesabında, yatay zemin basıncının yanında duvarın kendi kütlesine ilişkin deprem kuvvetleri gözönüne alınmayabilir. Betonarme istinat duvarı hesabında statik zemin basıncına ek olarak oluşan E dinamik zemin basınçlarından hesaplanan kesit etkileri Deprem yükü azaltma katsayısı Ra=1.5 ile azaltılarak hesaba alınacaktır.

İstinat Duvarı Projesi Örneklerine Sayfanın Sonundaki Bağlantılardan Ulaşabilirsiniz…

Bu yüklemeler altında kritik kesitleri ihtiva eden kısımlar için serbest cisim diyagramı çizilerek, kesitlerdeki eğilme momenti ve kesme kuvveti hesaplanır ve kesit hesabı yapılır. Düşey plağın mesnet kesit, ve taban plağının düşey plakla birleşme kesitleri olmak üzere en az üç kesitte donatı hesaplanması gereklidir. İstinad duvarının yüksekliğine göre kesit sayısı artırılır. Eğilme donatıları tek doğrultuda çalışan döşeme donatılarına benzer şekilde hesap edilir ve seçilir. Genellikle kayma donatısına ihtiyaç duyulmaz.

-İstinat Duvarı Nedir? Çeşitleri ve Kullanım Alanları-yazımıza da buradan ulaşabilirsiniz.

Not; Yapılan deneyler göstermektedir ki, maliyet açısından en uygun sonuçlar veren istinat tasarımı, istinat duvarının gövde kalınlığının değişken olarak seçilebilmesi ve ön ampatmanla ilgili kısıtlama bulunmaması durumunda elde edilebilmektedir.

İstinat Duvarlarına Etki Eden Yanal Basınçlar

İnşa edileceği yer ve amacına göre çeşitli yüklere maruz kalan istinat duvarları projelendirme aşamasında bu yüklerin en doğru biçimde belirlenmesi gerekir. İstinat duvarı projesinde dikkate alınmayan yük/yükler duvarın stabilitesini olumsuz yönde etkileyebileceği gibi yine gereksiz alınan bir yük istinat duvarının ekonomik olmasını engelleyecektir. İstinat duvarına etki eden yükler;

• Duvarın kendi ağırlığı,
• Duvar arkasındaki aktif itki,
• Duvar önündeki pasif etki,
• Yeraltı suyu etkisi,
• Deprem etkisi
• Sürşarj yükleridir.

(İstinat Duvarları Neden Yıkılır?)

Arazinin durumuna göre demiryolu, karayolu titreşim etkileri veya don tesiri etkileri de sayılabilir.

İstinat Duvarlarına Etkiyen Kuvvetlerin Analizi

İstinat duvarlarına depremsiz durumda etkiyen basınçlar statik zemin basınçları, deprem etkisinde altında meydana gelen ilave basınçlar dinamik basınçlardır. Deprem durumunda istinat duvarına etkiyen toplam itki statik kuvvetler ve ek dinamik yüklerin toplamıdır.

Depremsiz Durumda İstinat Duvarlarına Etkiyen Statik Basınçlar

Duvara etki eden statik zemin basınçları, duvar ve zeminin hareketlerinden etkilenmektedir. Duvar, toprak itkisiyle zemin dışına doğru çok az hareket ettiğinde, sükûnetteki zemin gerilmelerinde bir gerilme azalması başlayacak, bu azalma belli sınır değeri aştıktan sonra zeminin dengesi bozularak kayma yüzeyi meydana gelecektir. Kayma yüzeyi boyunca dışarı doğru hareket etmeye çalışan zemin kaması ortaya çıkacaktır. Bu durumda duvara kamanın yapmış olduğu basınca aktif toprak basıncı denir. Bu basıncın oluşması için duvarın çok az hareket etmesi yeterli olup duvarda dönme ve kayma hareketleri, zeminde uzama şeklinde yanal birim şekil değiştirme oluşturmaktadır. Bundan dolayı istinat duvarları genellikle minimum aktif toprak basıncına göre tasarlanmaktadır.

Duvar zemine doğru çok az hareket ettiğinde, sükûnetteki zemin gerilmelerinde bir artış meydana gelecek, bu artma belli sınır değeri aştıktan sonra zeminde kabarma ve devamında zeminin dengesi bozularak kayma yüzeyleri oluşmaktadır. Duvarın arkasındaki zemine doğru hareket ettiği durumda, kamanın duvara yapmış olduğu basınca pasif toprak basıncı denir. İstinat duvarı zemine doğru hareket ederken gelişen pasif zemin basınçları, zeminde sıkışma şeklinde yanal birim şekil değiştirmeye neden olur. Duvar hareketi yeterli düzeyde olursa, maksimum pasif toprak basınçları üzerine etkir.

İstinat duvarlarına etkiyen kuvvetler ve yer değiştirmeler karmaşık bir zemin yapı etkileşimi problemi oluşturmaktadır. Tasarımda çoğunlukla yer değiştirmeler doğrudan kullanılmaz. Genellikle, istinat duvarı üzerine etkiyen kuvvetler hesaplanır ve yer değiştirmelerin izin verilebilir sınırlarda olması şartıyla, hesaplanan kuvvetlere bir emniyet katsayısıyla karşı koyacak biçimde tasarlanır. Statik zemin basınçlarının hesaplanması ile ilgili çalışmalar, Coulomb 1776 ve Rankine 1857 tarafından yapılmıştır. Bu iki teori istinat duvarlarına etkiyen statik basınçların hesaplanmasında geçerli olan yöntemlerdir.

İstinat Duvarlarının Stabilite Hesabı

İstinat duvarı hesabında, duvar etkiyen kuvvetler belirlendikten sonra devrilme tahkiki, kayma tahkiki, zemin emniyet gerilmesi tahkiki ve toptan göçme tahkikleri yapılmalıdır.

1. İstinat Duvarlarının Devrilme Güvenliği

İstinat duvarlarında belirlenen kuvvetlerden bir kısmı istinat duvarını devirmeye çalışan kuvvetler bir kısmı ise devirmeye karşı koyan kuvvetlerdir. İstinat duvarlarının sol alt köşesi topuk noktası olarak adlandırılır ve bu noktaya (O) göre devirmeye çalışan momentler ve karşı koyan momentler tespit edilir. Devirmeye çalışan momentler toplamı Mdeviren, karşı koyan momentler toplamı Mkarşı koyan ve güvenlik sayısını GS olarak adlandırırsak;

2. İstinat Duvarlarının Kayma Güvenliği

İstinat duvarını kaymaya karşı koyan kuvvetler tespit edilir. İstinat duvarları kendi ağırlığının etkisiyle kaymaya karşı koyar. Zemin arkasındaki aktif itki ise istinat duvarını kaydıran kuvvetlerdir. Eğer varsa duvar önündeki pasif itkide kaymaya karşı koyan kuvvetller olup yer altı suyunun etkisi de kaydıran kuvvetlerdir.

3. İstinat Duvarlarında Zemin Gerilmesi Kontrolü

İstinat duvarına etkiyen düşey yüklerden dolayı temel tabanında oluşan gerilmeler tespit edilir. Bu gerilmeler zemin emniyet gerilmesi ile kıyaslanır. Eğer zemin emniyet gerilmesini aşmışsa veya çekme gerilmeleri oluşmuşsa temel boyutları büyütülmelidir.

4. Toptan Göçme Kontrolü

İstinat duvarının arka yüzeyindeki zeminin kayma yüzeyi tespit edilmelidir.Bunun için genelde İsveç dilim metodu kullanılmaktadır. İstinat duvarı kayma yüzeyinin üzerinde kalırsa kayma istinat duvarı ile beraber olmaktadır.

Depremli Durumlarda İstinat Duvarları

İstinat duvarlarının deprem etkisi altında davranışı birçok parametreye bağlıdır. Bu parametreler;

• duvarın hareketi ,
• duvara etki eden basınçlara,
• duvar-zemin etkileşime,
• duvarın altındaki ve arkasındaki zeminin davranışına,
• duvarın ataletine
• deprem hareketinin özelliklerine

bağlı değişmektedir. Deprem etkisi altında istinat duvarları;

• Duvarın ötelenmesi ve dönme hareketinden kaynaklanan deplasmanlar yapabilmektedir. Duvarın yapacağı rölatif hareket miktarı duvarın tasarımına bağlıdır. Değişik tipteki duvarlarda ve koşullara bağlı olarak, ötelenme veya dönme hareketlerinden biri diğerinden daha fazla öneme sahip olabilmekte veya her iki hareketin de dikkate alınması gereken koşullar istinat duvarlarının analizi sırasında tasarımcının karşısına çıkabilmektedir.
• Maksimum yanal toprak basıncı duvarın yaptığı dönme ve ötelenme hareketlerinin dolguya doğru, minimum toprak basıncı duvarın dolgudan uzaklaşmasıyla aktif koşullarla birlikte ortaya çıkmaktadır.
• Duvar arkasındaki yanal toprak basınçlarının dağılımında meydana gelen değişimler duvarın deplasmanı ile birlikte ortaya çıkmaktadır. Belirlenen toprak basıncının uygulama noktası, deplasmana bağlı olarak aşağıya ve yukarıya doğru hareket etmektedir. En yüksek etkime noktasına, duvar dolguya doğru hareket ettiğinde, duvar tabanından en az yüksekliğe ise dolgudan dışarı doğru hareket ettiğinde ulaşılmaktadır.
• Dinamik toprak basıncı değerlerinin duvarın ve dolgunun depreme vereceği tepkilerden etkilendiğini ve duvar zemin sisteminin doğal frekansına yakın değerlerde oldukça büyük artışlar göstermektedir.
• Duvara etkiyen dinamik toprak basıncının büyüklüğü ve dağılımı, duvarın yaptığı hareketin çeşidine göre farklılıklar göstermektedir. Örneğin bu hareket, tabanda ötelenme, duvarın topuğunda veya tepe noktasında dönme hareketi şeklinde olabilmektedir.
• Deprem sarsıntısında zemin basınçlarında oluşan artış, deprem bittikten sonrada etkimeye devam etmektedir.

İstinat Duvarı Örnekleri – Örnek İstinat Duvarı Projeleri

Dwg ve Excel formatlarındaki farklı istinat duvarı proje örnekleri;

1. 20 m x 1.00 m
2. 20 m x 1.20 m
3. 45 m x 1.70 m İstinat Duvarı Projesi
4. 70m x 2.00 m İstinat Duvarı Örneği
5. 95m x 1m İstinat Duvarı Projesi Örneği
6. 145m x 1.30 m İstinat Duvarı Projesi
7. 165m x 1.40 m İstinat Duvarı Projesi Örneği
8. 170m x 2.00 m İstinat Projesi
9. Sedde Duvar Projesi
10. İstinat Duvarı Projesi 
11. 4 Metre İhata Duvarı Projesi
12. 4 Metre Örnek İstinat Duvarı Projesi
13. 5 Metre İstinat Projesi
14. 6.5 metre
15. 6.75 metre
16. 3.4 Metre
17. Excel Formatında İstinat Duvarı Projesi
18. İstinat Duvarı
19. 1.2 m- 7.2 m arasında İstinat Duvarı Projeleri
20. Örnek İstinat Duvarı 1
21. Örnek İstinat Duvarı 2
22. İstinat Duvarı Örnek 3
23. Kenar Ayaklı İstinat Duvarı Projesi

Konutlar inşa edilmeden önce, gelecekte karşılaşacağı risklere ve tehlikelere karşı önlem almak için, yapının zemin özelliklerinin belirlenmesi gereklidir. Bu nedenle 1999 depreminden sonra zemin özelliklerinin belirlenerek yapıların belirlenen zemin özelliklerine göre inşa edilmesi amacıyla, zemin etüt çalımalarına bağlı olarak yapıların inşa edilmesi zorunlu hale gelmiştir.

Depreme dayanıklı yapıların tasarlanması için inşa edilecek yapıya ait zemin özelliklerini belirleyip, deprem anındaki davranışını hesaplayarak yapıları tasarlamak gereklidir. Depreme dayanıklı yapıların tasarlanmasına, zemin etüt çalışmaları sonucu elde edilen zemin grubu yerel zemin sınıfı ve zeminin taşıma gücü değerleri öncülük etmektedir. Bu değerler, zemin etüt çalışmalarından elde edilmektedir. Bu nedenle, afet zararlarının azaltılması kapsamında zemin etüt çalışmalarının güvenilirliği birinci derecede önemlidir.

Zemin etüt çalışmaları arazi ve labaratuvar çalışmaları olarak iki kısımdan oluşmaktadır. Arazi çalışmalarını, arazide yapılan sondaj çalışmaları, labaratuvar çalışmalarını ise labaratuvarda yapılan zemin tanımlama deneyleri oluşturmaktadır. Sonraj çalışmaları kapsamında, zemini derinliğe bağlı olarak delip numune alabilen sondaj aleti kullanılmaktadır.

Sondaj aleti, tij, ağırlık, çekiç, enjeksiyon pompası, kompresör, delici uç gibi kısımlardan oluşmaktadır.

Aletin etkin bir şekilde kullanımı ancak bu konuda yetkin sondörler tarafından kullanıldığı zaman olmaktadır. Sondaj çalışmaları kapsamında değişen derinliklerde numune alarak labaratuvarda zemin tanımlamaları yapılmaktadır. Ayrıca arazi çalışmaları kapsamında standart penetrasyon test-SPT deneyi yapılarak zeminin sıkılığı ve kıvamı hakkında bilgi elde edilmektedir. Standart penetrasyon deneyinden elde edilen SPT sayıları zeminin sıvılaşma, taşıma gücü kaybı analizlerinde kullanılmaktadır.

Zemin Etüdü Nedir?

Yapının inşa edileceği zeminin;

-Yüzeyden derinlere doğru hangi zemin tabakalarından oluştuğunun belirlenmesi,

-Belirli aralıklarla zeminden alınan numunelerle zemin özelliklerinin belirlenmesi,

-Yeraltı suyu seviyesi derinliğinin belirlenmesi,

-Belirlenen zemin özelliklerine bağlı olarak deprem sırasında zeminde, sıvılaşma, oturma, taşıma gücü kaybı gibi problemlerin yaşanıp yaşanmayacağının belirlenmesi,

-Sıvılaşma, oturma, taşıma gücü kaybı problemlerinin yaşanması muhtemel olan zeminlerde bu problemi önlemek amacıyla yapı inşa edilmeden önce zemin iyileştirilmesi yapılması

-Zemin taşıma gücünün ve temel ön tasarımının belirlenmesi,

Adımlarını içeren çalışmaların bütünüdür.

Zemin incelemesi, söz konusu zemindeki, tabakaların kalınlıklarının, tabakaların doğal birim hacim ağırlıklarının, su muhtevalarının, boşluk oranlarının, zemin sınıflarının, kayma mukavemeti parametrelerinin, ani oturma konsolidasyon parametrelerinin, yer altı suyu ile ilgili fiziksel ve kimyasal özelliklerinin belirlenmesine imkân sağlamaktadır.

Zemin Etüdü Yapmak Neden Önemlidir?

Zemin etüdünün önemi yaşanan bir çok talihsiz olaydan sonra daha iyi algılanmaya başlandı. 1999 Gölcük depreminin acı bilançosu tüm yurtta seferberliğin yaşanmasını, mevcut deprem yönetmeliklerinin ivedilikle gözden geçirilmesini ve zemin etüdünün iskan izinlerinden önce sonuçlandırılması gerekliliğini bir kez ortaya çıkarmıştır. Eğer ciddi bir bilimsel çalışma yapılmış olsaydı, inşaat firmalarının kendilerine ek maliyet getirdiğinden dolayı yapmak istemedikleri zemin etüdü, daha sonra yapılarda oluşacak olan hasarların tamirinden ve yapı güçlendirilmesi için harcanacak zaman ve ekonomiden daha az olduğu ortaya çıkacak ve ilgili firma zemin etüdü yapmadığından dolayı bu hasarlardan kaynaklanan prestij kaybına uğramamış olacaktı. Bu nedenle yapıda zamanla meydana gelebilecek zemin problemlerinin veya deprem sırasındaki zemin davranışından oluşabilecek sıvılaşma, oturma ve taşıma gücü kaybı gibi hasarları en aza indirebilmek için zemin etüt çalışmalarının güvenilir bir şekilde yapılması gerekmektedir.

Zeminin şişme özelliğine sahip olması, üzerinde bulunduğu yapıda zamana bağlı hasara neden olabilmektedir. Özellikle aktif kil mineralleri ihtiva eden bu zeminler, kapiler yoldan su alarak büyük hacim değişikliklerine uğramakta, bilhassa yol, havaalanı gibi hafif yapılarda büyük hasarlar meydana getirmektedir.

Bu tür zeminlerin şişme davranışlarının ve bunlara etkiyen faktörlerin önceden belirlenmesiyle meydana gelebilecek zararlar azaltılabilmekte, ya da tamamen önlenebilmektedir. Bu nedenle zemin etüt çalışmaları kapsamında şişme potansiyelinin belirlenip ve varsa iyileştirme çalışmaları yapılarak yapılar inşa edilmelidir. Örneğin şişme problemine sahip bir zemin üzerine inşa edilen bir yapının kolonlarında veya duvarlarında zamanla şişmeye bağlı olarak çatlaklar oluşabilmektedir. Bu gibi nedenler zemin etüt çalışmalarının doğru bir şekilde yapılmasının önemini açıkça göstermektedir.

Zemin etüt çalışmaları sonucunda yapının üzerine inşa edileceği zeminin türü, tane boyutu, doygunluğu, deprem sırasındaki büyütme/sönümleme, sıvılaşma, oturma gibi davranışları belirlenmektedir. Depreme dayanıklı yapı tasarımı için öncelikle zemin özellikleri ve zemin problemleri belirlenmeli, problemli zeminlerin olması durumunda ise yapı inşa edilmeden önce zemin iyileştirilmelidir. Bu işlemler, zemin etüt çalışmaları sonucunda gerçekleşmektedir. İklim koşullarında ve içerdikleri mineral içeriğine bağlı olarak zeminler bazen şişip bazen büzülebilirler. Bu özelliklerin binalarda kalıcı çatlaklara bazen ise yapının taşıma gücünü zayıflatıp zamanla oturmasına neden olmakta, sonrasında ise binayı güçlendirmek için büyük miktarlarda harcamalar yapmak gerekmektedir. Örneğin yeraltı seviyesinin yüksek olduğu oturma ve sıvılaşma problemi olan zeminde iyileştirme yapılmadığından dolayı deprem sırasında üzerinde bulunan yapılarda hasar oluşabilmektedir.

Zemin yüzüne ulaşan yer hareketleri yapı temeli yoluyla yapıya iletilmektedir. Fakat,  deprem hareketinde yapı ve zemin birlikte hareket edecek ve birbirlerinin davranışlarını etkileyeceklerdir.

Bir bölgedeki yapının deprem davranışlarının ayrıntılı değerlendirilmesinde, zemin-yapı sisteminin dinamik özelliklerinin anlaşılması gereklidir.  Zemin, yapının davranışını değişik şekillerde etkiler. Bu etkilerin öngörülmesi Bu etkilerin öngörülmesi zemin etüdünün amaçlarındandır.nün amaçlarındandır. Zeminin yapıyı etkilemesi şu şekillerde olabilir;

• Yapının altındaki zemin, ana kayadaki deprem etkisini değiştirerek verir. Bu durum özellikle dolgu olan zeminlerde deprem etkisinin büyümesine sebep olur,
• Zeminin de hareketi ile yapının perivot ve mod şekilleri gibi dinamik özelliklerinde değişiklikler meydana gelir,
• Yapıdaki titreşim enerjisinin önemli bir kısmı, zemine mesnetlenmenin rijit olmaması, zemindeki sönüm ve zeminde geri dönmeyen yayılma etkisiyle söner,
• Yapının üzerinde bulunduğu zeminin etkisiyle deprem sırasında taşıyıcı sistemde farklı oturmalar meydana gelebilir.

Bu gibi durumların yaşanmaması ve afet zararlarını en aza indirebilmek için zemin etüt çalışmalarının güvenilir bir şekilde yapılması, bu çalışmalara bağlı olarak yapıların tasarımının yapılması gerekmektedir.

Zemin Etüdünün Yapılma Amacı- Zemin Etüdü Neden Yapılır?

• Yüzeysel ya da derin temel tipine karar vermek için gerekli bilgilerin elde edilmesi,
• Yeraltı su seviyesi (YASS) durumunu belirlemek,
• Zeminlerin mühendislik özelliklerini belirlemek,
• Yapı temelinin taşıma gücünün belirlenmesi,
• Oluşabilecek ani ve zamana bağlı oturmalar, bu oturmaların etkileri ve çevrede oluşturacağı hasarlar gibi potansiyel problemleri tanımlamak,
• Zeminin sıvılaşına potansiyelinin belirlenmesi,
• Destekli ve desteksiz kazı, YASS indirimi, drenaj gibi inşaat problemlerini tanımak ve çözümü için ipuçları edinmek,
• Çevre geotekniği problemlerine çare olacak yolları belirlemek

Zemin etüdü, emniyet ve ekonomi sağlamak açısından önemlidir. Belirsizlikleri ortadan kaldırmak için zemin incelemeleri yapılmalıdır. Zemin incelemeleri, yapıya bağlı olarak, kapsam açısından değişiklikler gösterir.

Zemin İnceleme Yöntemleri

Masa Başı İşlemler

Yapı ile ilgili bilgilerin toplanması ve saha İle İlgili mevcut jeoloji haritaları, topoğraflk haritalar, hidrolojik kayıtlar, sondaj kayıtları ve yayınlar gibi bilgilerin toplanması.

Yüzey İncelemesi

Arazinin bizzat gezilmesi, komşu yapıların incelenmesi, heyelan potansiyelinin varlığının araştırılması.

Ön Zemin İncelemesi

•Sondajlar ve/veya inceleme çukurları (muayene kuyuları),

•Numune almak, laboratuvarda gerekli zemin özellikleri belirlemek,

•YASS belirlenmesi,

Ayrıntılı zemin incelemesi

Ön zemin incelemesinin yeterli olmadığı durumlarda aşağıdaki işlemler yapılabilir.

•Ek sondajlar ve/veya inceleme çukurları,

•Diğer gerekli arazi deneyleri,

•Sismik deneyler,

Zemin etüdü-zemin incelemelerine ayırılacak bütçe, yapının türüne ve karşılaşılabilecek zemin koşullarına bağlı olarak, inşaat maaliyetinin % 0.1 – 2’si kadar olabilmektedir. İhmal veya başka sebeplerle geoteknik incelemelerin yapılmaması durumunda, gerek inşaat ve gerekse inşaat sonrası can, ekonomik ve gecikme (zaman) gibi kayıpların ortaya çıkması kaçınılmazdır. Bir üst yapıcı (inşaat mühendisi), geoteknik inceleme yaptırmadan ya da geoteknik rapor olmadan yapının tasarımına geçmemelidir.

Ayrıca zemin çivileri ile yapılan destekleme sistemlerinde sistem üzerine yapılacak olan şevi kapatma amaçlı kaplama işlemi önemli bir yapıdır. Kaplama işlemi, zemin çivileri ile desteklenen yüzeyin aktif bölgelerinin stabil olarak kalmasında etkili bir rol oynamaktadır. Aşağıda tipik bir zemin çivisi uygulaması kesiti görülmektedir.

Zemin çivisi en basit ifade ile zemin yüzeyine tesis edilmiş pasif ankraj olarak tanımlanabilir.

Çiviler

Zemin çivileri, korozyona karşı korunma derecelerine ve tesis edilme yöntemlerinin dayandığı esasa göre şu şekilde sınıflandırılabilirler:

Çakma çiviler

Bu sistem ile tesis edilen zemin çivileri geçici nitelikte takviye uygulamaları için kullanışlıdır. Çakma rirjitliğini arttırma için 15-46 mm çapındaki çelik donatı elemanlarından oluşan bu zemin çivilerinin maliyetleri düşüktür. Homojen, dayanıklı, kompozit, desteklenmiş zemin kütlesinin oluşturulabilmesi için mümkün olduğunca sık aralıklarla yani ortalama m2’de 2-4 adet olacak şekilde tesis edilirler. Çakma zemin çivileri, havalı, darbe-titreşimli veya hidrolik olarak çalışan çekiçlerle zemine çakılırlar. Bu uygulama tekniği oldukça hızlı ve ekonomiktir; saatte yaklaşık 3-5 adet çivinin zemine uygulmasını yapmaya olanak sağlar. Ancak sert blokları, iri daneleri ve aşınmış kayaçları içermeyen zemin şartları çivi uzunluğunu belirli ölçülerde sınırlamaktadır.

Enjeksiyonlu çiviler

Enjeksiyonlu zemin çivisi uygulaması hem sürekli hem de geçici olarak yapılan uygulamalar için kullanışlıdır. Çapları 15-46 mm arasında değişen akma mukavemetleri yüksek çelik donatı elemanlarından meydana gelirler. Zeminde zemin çivisini oluşturan donatı çubuğunun çapına uygun olarak açılan sondaj delikleri içinde tesis edilirler. Sondaj delikleri zemine kullanılacak iş makinesine bağlı olarak karotla sondaj, rotari sondaj, darbeli sondaj, burgulu sondaj veya çok sık kullanılmamakla beraber çakma kaplama borusu yöntemi ile açılır. Enjeksiyon işlemi ise, sondaj deliği tabanında yerçekiminin etkisi veya daha düşük bir basınçla  gerçekleştirilir. Zemin çivilerinin enjeksiyonu delik kökünden delik ağzına doğru yapılmalıdır, çünkü sondaj deliği içinde bir su durumu olursa çimento ayrışabilir veya herhangi bir göçme durumu söz konusu ise enjeksiyon işlemi başarısızlıkla sonuçlanabilir. Çiviler arası mesafe, projeye ve zemin profiline uygun olarak merkezleri esas alınarak uygun aralıklar (karelaj) ile tesis edilirler.

Jet enjeksiyonlu zemin çivileri

Jet enjeksiyonlu olarak uygulanan zemin çivileri, çelik donatılı zemin çivisi ile enjeksiyon ile doldurulmuş zeminden oluşan ve ikisi birlikte uygulanan birleşik bir çivileme tekniğidir. Geçici olarak yapılan uygulamalarda kullanılırlar, ancak korozyonda korunması gerekliliği çok düşük mertebelerde ise devamlı uygulamalarda da kullanılabilirler. Jet enjeksiyonlu zemin çivileri titreşimli darbeli sürücü kullanılarak yüksek frekans (70 Hz’e kadar) ve yüksek enjeksiyon basınç değeri altında (>2000 psi) uygulanırlar. Enjeksiyonlama işlemi, zemin çivisi boyunca uzanan küçük çaplı bir boru yardımıyla ya da çelik çubuk üzerine kaynaklanmış çelik bir tüp yardımıyla yapılmaktadır. Bu şekilde uygulaması yapılan basınç, çevredeki zeminde hidrolik olarak kırılmalar meydana getirebilecek düzeydedir. Ek olarak, jet enjeksiyon tekniği çevre zemininin yeniden kompaksiyonu ve ıslahı için bir araçtır. Özellikle daneli zeminlerin kesme ve çekme direncini arttırdığı bilinmektedir.

Korozyon korumalı kapsüllü çiviler

Kapsüllü çiviler, yüksek derecelerde korozyon etkisine karşı koruma ihtiyacı duyulan kalıcı nitelikteki uygulamalarda kullanılırlar. Bu tarz uygulanan çivilerde çelik donatı çubuğu, enjeksiyon, plastik veya çelik bir tüp vasıtasıyla rutubete karşı korunmaktadırlar. Amerika’da destekleme elemanlarını korozyondan korumak için epoksi ile kaplanmış zemin çivisi geliştirilmiştir. Korozyon korumalı zemin çivisinin tip kesiti aşağıda gösterilmektedir.

Zemin Çivisi Uygulaması İnşaat Aşamaları

Zemin çivisi ile desteklenen yapıların inşaatı diğer tekniklere göre çok daha basittir. Çalışma yapılacak alanın delgi makinası için platform hazırlanmasından başka herhangi bir hazırlık gerekmemektedir. Kazı işlemlerinin zemin siyah kotundan aşağı kotlara doğru ilerlemesi ile kazı oluşturulmaya başlanır. Aşağıdaki şekilde tipik bir zemin çivisi uygulaması aşamaları görülmektedir. Zemin çivileri ile desteklenmiş şevlerin yapım aşamaları aşağıdaki sıra ile ilerlemektedir.

Kazı İşlemi

Zemin, ilk sıranın desteklemesi için zemin çivisinin uygulanacağı zemin kotundan delgi makinesinin rahat olarak uygulama yapabileceği şekilde daha düşük bir kota kadar kazılır. Kazının derinliği zemin profiline bağlı olarak değişmektedir. Stabilitesi düşük, kendisini tutamayan zeminlerde, zemin çivisinin ve yüzey kaplamasının tesis edilmesi için gerekli süre zarfınca geçici bir destekleme yöntemine başvurulabilir. Kazma çalışmaları uygun iş makineleri ile yapılır, püskürtme beton uygulanacak ise püskürtme beton ihtiyacını minimize etmek amacıyla daha düzgün bir şev yüzeyi oluşturmak için özen gösterilmelidir.

Delme İşlemi

Zemin çivilerinin yerleştirileceği delikler, önceden projede belirlenmiş oldukları yerlerde belirli uzunluk ve şeve dik olacak eğimde zemin profiline uygun bir delme yöntemi ile delikler açılır. Delme yöntemleri olarak kendini tutabilen zeminlerde kaplamasız metodlar (kuru-hava basınçlı delgi yöntemini kullanan dönmeli veya dönme darbeli metodlar), stabilitesi daha düşük olan zeminlerde ise kaplamalı metodlar (tek tüp ve hava/su basınçlı çift dönerli delgi metodları) içermektedir. Delme yöntemi öncelikle zeminin profline, daha sonra ise yapımı üstlenen yüklenicinin kendi tercihine bağlıdır. Delikler, zeminin stabilite durumuna bağlı olarak, çökme eğilimine ve delik içerisinde yer altı suyu durumuna bağlı olarak muhafaza borulu veya muhafasız olarak teşkil edilirler. Delgi işlemi sonrası uygulama alanı suyun etkisiyle oluşan çamurdan iyice temizlenmelidir. Eğer çamurun temizlenmemesi gibi bir durum söz konusu olursa çamur sonraki aşamada sürtünme kaybına sebep olacak ve etkili olacak olan sürtünme kuvvetini düşürecektir. Delik içerisi hava ile temizlenecek olursa zeminde kırılmaların olmaması için uygulanacak havanın hızı ve hacmi mümkün olduğunca ılımlı, orta derecede olmalıdır. Bu durum özellikle rezidüel zeminlerde veya fazla aşınmış kayaçlarda önemlidir. Muhafaza borusu olmayan deliklerin temizlenmesi su ile yapıldığı zaman, hemen akabinde yapılacak olan enjeksiyonlama işlemi esnasında oluşması öngörülen aderans gerilmeleri düşecektir. Delgi ve deliğin temizlenme işlemi sonrasında donatı çubuğu, merkezlendiriciler ve deliğin sonuna kadar donatı çubuğu ile birlikte uzanacak bir enjeksiyon hortumu ile delik içine yerleştirilir.

Çivilerin Yerleştirilmesi ve Enjeksiyonlanması

Zemin çivilerinin tesisi, titreşim darbe esaslı hidrolik çekiç ile çelik donatı çubukları zeminde açılan delik içerisine sürme işlemi ile gerçekleştirilir. Eğer destekleme elemanlarına delik içerisinde enjeksiyonlanma yapılacak ise kullanılacak olan ekipman delgi ve enjeksiyonlama işlemi malzemelerinin her ikisi ile birlikte delik içerisine sürülmelidir. Zemin çivisi için gerekli olan delik projesinde veya raporunda istenilen derinlikte açıldıktan sonra zemin çivileri merkezlendirici kullanılarak deliğe yerleştirilirler. Çiviler yeterli uzunlukta ve enjeksiyon işlemini kolaylaştırmak, şevin stabilitesinin daha güvenli olabilmesi için şev eğimine dik olacak şekilde uygulanmalıdırlar. Enjeksiyon şerbeti cazibeli olarak veya gerekmesi durumunda uygun bir basınç ile pompalanarak delik içerisinde tam dolu kesit elde edilir. Enjeksiyonlama işlemi deliğin kökünden baş kısmına doğru yapılır. Delik içerisi temizlendikten sonra, delik içinde çubuğun delik merkezinden kaçmasını engelleyecek merkezleyiciler kullanılarak donatı çubuğu ve enjeksiyonlama hortumu yerleştirilir. Enjeksiyonlama hortumunun ucu, zemin çivisi deliğinin köküne ulaşılıncaya kadar kapalı tutulur. Deliğin kök noktasında hotumun ucu açılarak enjeksiyonlama işlemine başlanılır.

Kaplamanın Yapımı ve Plakaların Montajı

Hava basıncı ile uygulaması yapılan ıslak karışım yöntemleri, daha tecrübesiz bir işçi ile uygulanabileceği için tavsiye edilir. Ayrıca bu uygulama yöntemi ile donmaerime noktası özellikleri bakımından daha etkili bir sonuç alabilecek şekilde su-çimento karışım oranı daha kolay kontrol edilebilmekte, karışımı oluşturan malzemeler karışım içerisine rahatça ilave edilebilmektedir. Çok tabakalı yapılan tasarımlarda, ilk başlangıç püskürtme beton tabakası kalınlığı 5 ile 10 cm aralığında değişebilmektedir. Takviye ağı olarak kullanılacak olan hasır çelikler ilk başlangıç püskürtme beton işlemi yapıldıktan hemen sonra 4-5 cm’lik bir kaplama kalınlığı elde edilecek şekilde dikkatli bir biçimde yerleştirilir. Püskürtme beton ile yapılan kaplama işleminin ardından plakaların montajı uygulaması yapılır. Çivilerin baş kısımlarında açılan yivlere sıkılacak somunlardan önce dik olarak yerleştirilecektir. Daha sonra plakalar üzerine somunlar sıkılarak zemin çivisini ileriki aşamalarda gevşeme durumuna tedbir alınacaktır.

Zemin Çivilerinin Avantajları

1. Zemin çivileri ankraj halatlarına nazaran daha kısa olduğu için komşu parselde daha az bir alana ihtiyaç vardır.
2. Diğer destekli kazılara nazaran daha rahat bir kazı işlemi vardır ve kazı yüzeyinde meydana gelebilecek şekil bozukluklarına uyumlu esnek bir imalat tipi vardır.
3. Ankrajlı duvarlarda olduğu gibi önceden kazı veya gömme imalatı gerektiren düşey elemanlar yoktur. Ayrıca çelik halatlara gerilme uygulanmadığı için imalat süreci daha hızlıdır.
4. Kazı doğrultusunda beklenmedik bir engel çıkması durumunda (yer altı hatları, borular vs.) çivi açıları ve lokasyonları değiştirilebilir.
5. İmalat için kullanılan makine ve teçhizatların boyutu küçük olduğu için dar sahalarda elverişlidir.
6. Kullanılan çivi sayısının çok fazla olması nedeniyle herhangi bir şekilde bir çivinin işlevini kaybetmesi sistem güvenliği bakımından çok büyük bir risk oluşturmaz.
7. Esnek bir sisteme sahip olduğu için deformasyonları tolere edebilir ve deprem durumunda performansı iyidir.
8. Zemin çivisi uygulaması giderek yaygınlaşmakta ve edinilen tecrübe sayesinde nitelikli eleman sayısı giderek artmaktadır.
9. Ağırlık tipi duvarlara göre ve ankrajlı duvarlara göre maliyeti daha düşüktür.

Zemin Çivilerinin Dezavantajları

1. Zemin çivili sistemlerde çivilerin çalışmaya başlaması için belirli bir deformasyon gerekmektedir. Çivilere gerilme uygulanması durumunda maliyetin artması söz konusudur.
2. Kohezyonlu zeminlerde sünme etkisinden dolayı tam performans elde edilemeyebilir.
3. Çalışma prensibi sürtünme kuvvetlerine dayandığından yeterli sürtünme direnci elde edilememesi durumunda duraylılık problemi ortaya çıkabilir.
4. Çivi yerleşimlerinin sıkı olması çivi açılarında ve uzunluğunda kısıtlayıcı etken olabilir. Ayrıca komşu parselde daimi kullanım izni gerekmektedir.
5. Ankrajlı sistemlere nazaran daha büyük seviyelerde yatay zemin hareketine izin verdiği için yakınındaki yapıların bu durumdan etkilenmesi söz konusu olabilir.
6. Püskürtme beton kaplamasının uzun dönemde donma çözülme etkilerine maruz kalması durumunda performansı daha fazla araştırılmalıdır

Kaynak: Abdullah BİRER-ZEMİN ÇİVİSİ TASARIMINI ETKİLEYEN PARAMETRELERİN İNCELENMESİ ve BİR VAKA ANALİZİ

Mikro kazıklar çapı 30cm’den küçük olan kazıklar olarak tanımlanmaktadır. Genellikle yerinde dökme kazıklarda kazığa gelen yük betonarme elamanlar tarafından taşımakta ve kazığın daha fazla yük taşımasını sağlamak için kazığın kesit ve yüzey alanı arttırmak gerekmektedir.

Mikro kazıkların çalışma prensibi, yerinde dökme diğer kazıkların tersine, kazığa gelen yükün büyük bölümü yüksek mukavemetli çelik donatı ile karşılanmaktadır.

Özel delgi ekipmanları ve enjeksiyonlama yöntemleri sayesinde zemin/enjeksiyon arasındaki sürtünmelerin fazla olması sağlanabilmektedir. Küçük kesit alanından dolayı mikro kazıkların uç kapasiteleri genellikle ihmal edilmektedir. (Kazık Temeller, Kullanım Alanları ve Kazık Temel Çeşitleri)

Mikro kazıklar, komşu yapılara, zemine ve çevreye en az rahatsızlık verecek şekilde teşkil edilebilmektedir. Ayrıca mikro kazık imalatı sırasında ses ve titreşimlerin görece olarak en az olmasından dolayı temelin alltan desteklenmesi durumlarında, özel delgi ekipmanları ile mevcut bodrum katlarında mikro kazık uygulamaları yapılabilmektedir.

Mikro kazıklar genel olarak donatı ve enjeksiyon (proje koşullarına göre beton) olmak üzere iki elemandan oluşur. Mikro kazık, delgi ekipmanı ile delginin yapılması, delgi içerisine donatının yerleştirilmesi ve enjeksiyonlanması sırası ile imal edilir.

Mikro kazık delgi yöntemi, genellikle uygulayıcı firma tarafından proje zemin koşulları dikkate alınarak belirlenmelidir. Delgi yöntemi seçilirken komşu yapılara ve çevreye zarar verici yöntemlerden uzak durulmalıdır. Yer altı suyunun yüksek olduğu yerlerde delgi boyu arttıkça zemindeki ince daneli malzemelerin delgi içine akabileceği dikkate alınmalıdır.
Delginin tamamlanması, donatının yerleştirilmesi ve enjeksiyonlamanın yapılması arasında geçen sürelere zemin ve proje koşulları dikkate alınarak önem verilmelidir.

2. Mikro Kazıklar Nerelerde Kullanılır?

Mikro kazık makine ve ekipmanlarının görece küçük olması fore kazık makinalarının girişinin zor olduğu kısıtlı alanlarda mikro kazık imalatlarının yapılabilmesini kolay kılmıştır.

Mikro kazık makinası gerekli güvenli çalışma koşullarının sağlandığı durumlarda mevcut temel ya da duvar yanında mobilize edilebilir ve mikro kazık imalatı yapılabilir.

Yumuşak killer, akışkan kumlar ve yüksek yer altı suyunun bulunduğu yerlerde geleneksel delgi yöntemleri yerine mikro kazık yöntemi tercih edilebilmektedir.

Mikro kazıklar, küçük çaplarından dolayı kimyasal maddelerin yoğun olduğu zeminlerde görece daha az etkilenirler.

Mikro kazık enjeksiyonunda kullanılacak kimyasal katkı maddeleriyle, mikro kazıklar, kimyasal zeminlerden en az etkilenebilecek şekilde tasarlanabilmektedir.

Mikro kazıklar, makinalarının fore kazık makinalarına göre daha hafif olması sebebi ile bataklık ve sulu yumuşak alanlarda tercih edilebilmektedir.

Eski tarihi binalarda, endüstriyel bölgelerde, hassas yapılarda yapılacak kazık imalatlarında görece daha az gürültü ve titreşim üretmesinden dolayı mikro kazıklar tercih edilebilmektedir.

3. Mikro Kazıkların Avantajları

Mikro kazıkların avantajları aşağıdaki gibi sıralanabilmektedir;

• Küçük ve güçlü ekipmanlar ile sıkışık şantiye koşullarında uygulanabilir olması.
• Delgi; hızlı, titreşimsiz ve zemin yok denebilecek kadar örselenerek yapılabilmesi.
• Çeşitli delgi, enjeksiyon ve donatılar ile optimize çözümler yapılabilmesine olanak sağlaması.
• Bazı projelerde mevcut proje koşulları değerlendirildiğinde mikro kazık uygulamaları ekonomik olmasa da tek uygulanabilir yöntem olabilmektedir.

4. Mikro Kazık Delgi Ekipmanı

Mikro kazık delgilerinde delgi ekipmanı olarak genellikle hidrolik rotari veya tabanca kullanılmaktadır. Büyük delgi makinaları ile boş delgili veya görece daha uzun delgi yapılabilmektedir. Küçük delgi makinaları ise genellikle kat yüksekliğinin az olduğu bodrum katlarında yapılacak delgiler veya kazı derinliğinin yüksek olduğu projelerde tercih edilmektedir.

4.1. Mikro Kazık Donatısı

Mikro kazık donatıları enjeksiyonlamadan önce yerleştirilebildiği gibi, enjeksiyonlama yapıldıktan sonra da yerleştirilebilir. Aynı zamanda donatı, koruge borular ile çevrelenerek önceden iç enjeksiyonu yapılıp, delgi içerisine yerleştirildikten sonra ikinci bir enjeksiyonlama da yapılabilir. Mikro kazık donatılarını aşağıdaki şekilde sıralayabiliriz.

• Standart donatı
• Yüksek mukavemetli donatı
• Çelik boru

4.2. Mikro Kazık İmalatı

Mikro kazık imalatı aşamaları aşağıdaki gibi sıralanabilir:

• Mikro kazık koordinatının belirlenmesi
• Mikro kazık delgi makinasının konumlandırılması
• Mikro kazık delgisi
• Mikro kazık donatısının hazırlanması (iç enjeksiyon yapılacak ise donatının iç enjeksiyonun yapılması
• Mikro kazık donatısının delgiye yerleştirilmesi
• Dış enjeksiyonun hazırlanması
• Dış enjeksiyonun yapılması
• Mikro kazık ile temel arasındaki bağlantının sağlanması için çelik plakaların yerleştirilmesi

Mikro kazık donatısının, mikro kazık delgisi içerisine düzgün bir şekilde yerleştirilmesi için belilrli aralıklarla sabitleyiciler kullanılmaktadır. Bu sayede, mikro kazığın dışının enjeksiyonlanması esnasında düzgün bir enjeksiyonlama yapılması sağlanır. Mikro kazık donatısı birden fazla parça halinde delgi içerisine yerleştirilecek ise donatılar manşon ile birbirine bağlanır. Bu bağlantı yerlerinde izolasyon açısından anormalik oluşmaması için manşonun çevresi izolasyon sıvıları ile kaplanır. (TBDY-Kazık Temel Tasarımı ile İlgili Koşullar)

Kaynak: Emre Korkmaz-ÇEKME YÜKÜ ALTINDA ÇALIŞAN MİKRO KAZIKLAR

“Diyafram duvarlar”, donatılı beton, beton veya genellikle çimento esaslı malzemelerdenyapılmış yer altı yapı elemanlarıdır. Yapısal ve/veya su tutma ve/veya koruyucu fonksiyonlara sahiptirler ve hem geçici hem de kalıcı uygulamalar için uygundurlar.

Diyafram Duvarların Uygulanma Alanları

• Duvarlar genellikle yatay ve/veya dikey statik yüklere maruz kalırlar, örneğin açık kazılar ve şaftlarda zemin desteği olarak. Bu duvarlarda deformasyonun düşük olduğu kabul edilmektedir.
• Dikey ve/veya yatay statik yüklere maruz kalan temel elemanı olarak kullanılabilirler. Örneğin; köprü derin temellerinde veya büyük çekme kuvvetlerini iletmek için.
• Açık kazılarda su geçirmez duvar olarak kullanılırlar.
• Geçirimsizlik perdesi olarak kullanılmaktadırlar. Örneğin; baraj inşaatı projelerinde yer altı su yalıtımı, toprak dolgu barajları için çekirdek su yalıtımı veya kirlilik kontrolü ve endüstriyel tesislerde muhafaza duvarı gibi.

Diyafram Duvarların Avantajları ve Dezavantajları

Diyafram duvarların avantajları aşağıdaki gibidir:

• Birçok zemin türüne ve kayalara inşa edilebilir.
• 60 metre (ve üstü) derinliğe ve 600 ile 1500 mm genişliğe kadar inşa edilebilir.
• Çok büyük yapısal yükleri almak için tasarlanabildiklerinden dolayı derin kazıları desteklemek için kullanılırlar.
• Oluşan su geçirmez duvarlar kalıcı yapısal duvarlar olarak kullanılabilir.
• Duvardaki azaltılmış bağlantı sayısı duvarların su sızdırmazlığını arttırır.
• İmalatı oldukça sessizdir, minimum gürültü ve titreşim seviyeleri kentsel alanlardaki inşaat için uygun kılmaktadır.

Diyafram duvarların dezavantajları ise;

• Büyük ekipman, uzun inşaat süresi ve yüksek maliyet gerektirir.

(Yeraltı Geçirimsiz Perde Duvarları Nedir? Nerelerde Kullanılır?)

Diyafram Duvar Nasıl İnşa Edilir?

Diyafram duvar imalatında genellikle zemini kaldırmak için dikdörtgen kesitli bir alet kullanılır ve böylece  dikdörtgen bir kazı oluşur. Paneller kazma aracının, kazacağı boyutulara sahiptir. Kazı çukuru bentonit bulamacı ile stabilize edilir ve beton dökümü, yerinde dökme kazıklarda olduğu gibi tremi tekniği kullanılarak yapılır.

Kılavuz Duvar Yapımı

Diyafram duvar kazısına başlamadan önce kazı makinesine kılavuzluk etmek ve üst kısmı stabilize etmek için iki adet geçici paralel beton kiriş inşa edilir. Kılavuz duvarlar yerinde dökme veya ön yapımlı donatılı beton elemanlardır. Bu duvarlar, yüzeysel zemin göçmesini önlemek, panellerin konumunu belirlemek ve çelik kafesleri desteklemek için kullanılırken diyafram duvarın yatay hizalanmasını ve duvar sürekliliğini sağlamaktadır. Bu geçici destek, bulamaç seviyeleri inşaat sırasında değişiklik gösterdiği için ve duvar kararsız olma eğiliminde olduğu için önemlidir.

Kılavuz duvarların boyutları ve şekli, zemin yüzeyinin yapısına bağlı olarak değişebilir. Fore kazıklarda olduğu gibi kazı çukuru içindeki bentonit bulamacı daima su tablası yüksekliğinin birkaç metre üzerinde tutulmalıdır. Su tablasının yüzeye çok yakın olduğu ve zeminin zayıf mekanik özelliklere sahip olduğu bazı özel durumlarda, kılavuz duvarlar yukarıda belirtilen yükseklik farkını korumak için zemin düzlemine kıyasla daha yüksek bir yüksekliğe inşa edilebilir.

Panel Kazısı

Tek bir panel, istenilen seviyeye ulaşılana kadar grab kullanılarak aşağıya doğru kazılır. Bentonit bulamaç desteğinin kullanımı ile kazı, donatılandırma ve döküm sırasında hendeğin göçmesi önlenmektedir. Bulamaç, hendeğin duvarlarında kalın bir tabaka oluşturur ki bu içe doğru hidrolik kuvvetleri dengeler ve hendeğin içine su akışını önler.

“Grab”, hafriyatları toplamak ve kazılan hendeği boşaltmak için açılıp kapanabilen iki çeneden oluşan diyafram duvar kazma aletidir.

Çenenin dışı zemini kesmek için dişlerle donatılmıştır. Kazı çalışma döngüsü zemin üzerine oturmuş grabla başlar, aletin ağırlığı ve hızından dolayı dişler zemine nüfuz eder. Kapatma sistemini aktive ederek grab zemini kazar ve bir kısmını çenelerin içinde tutar. Genellikle mükemmel bir kapanma sağlamak için bir çenede tek sayıda, diğerinde ise çift sayıda diş bulunmaktadır.

Çenelerin asimetrik konfigürasyonu düzlükten sapma eğilimindedir ve bu nedenle grab her zaman aynı yönde kullanılmaz ancak her iki yönde de dönüşümlü olarak kullanılır, grab kazıya her indirildiğinde 180° döndürülür. Grab çeneler kapalıyken kaldırılır ve belirlenmiş bir alana zemin boşaltılır. Kazı tamamlayıncaya kadar bu iş döngüsü birkaç kez tekrarlanır. İlk olarak birincil panellerin kazısına başlanır ve ikincil paneller birincil
diyafram duvar panelleri arasına inşa edilir. Panel kazısı tamamlandıktan sonra, beton dökülmeden önce, bulamaç sıvısının temizlenmesi ve yenilenmesi gerekir ve böylece yoğunluğu, kum içeriği, viskozitesi ve pH belirtilen seviyelerde olur.

Panel Yapımı

Diyafram duvar yapımındaki en hassas konulardan biri olan panellerin birleşim noktaları, su geçirmez bağlantılarla temsil edilir. Bağlantıların çeşitli tipleri mevcuttur ve seçimleri yüklenici tercihine bağlı olduğu kadar kazı ekipmanına da bağlıdır.
Diyafram duvarın temel işlevlerinden biri, zemini nihai kazıya kadar desteklemenin yanı sıra, kazı yakınındaki binaların ve üst yapıların oturmasını önlemek ve ayrıca duvarın su geçirmezliğini sağlamaktır. Panelin tabanına ulaşılıp temizlendikten sonra, donatı kafesi yerine indirilebilir. Donatı kafesleri anlamlı bir boyuta ve ağırlığa sahiptir.
Genel bir kural olarak kafes, bileşenleri zemin üzerine serilerek ve sonra birbirine bağlanarak inşa edilir. Beton, tremi adında açık, huni şeklinde ucu olan dikey çelik bir boruya yerleştirilir. Tremiler ile diyafram duvarın betonlanması alttan başlar ve beton seviyesi arttıkça tremiler kademeli olarak kaldırılır. Beton yerleştirilirken eş zamanlı olarak bulamaç yenilenmesi için panelden pompalanır ve bir sonraki panel kazısında tekrar kullanılır

Kaynak: İnş. Müh. Gamze YALÇIN-DERİN KAZILARDA ANKRAJ PARAMETRELERİNİN SAYISAL ANALİZİ

Baret kazıklı temeller, bir çeşit fore kazık olarak düşünülebilir. Fore kazıklardan, şekil ve kazı yöntemi olarak farklılık gösterir. Genellikle dikdörtgen kesitlerde imal edilen baret kazıklı temeller, proje şartlarına göre, H, +, I, T, П gibi şekillerde de imal edilebilir.

Aşağıda bazı baret kazık-baret temel tipleri görülmektedir.

Baret kazıklı temellerin kazıklardan önemli farklarından biri de, kazı yönteminin farklı olmasıdır. ‘Grab’ veya ‘Cutter’ denilen, ekipmanla kazı yapılır. Ekipman özellikleri, yapılacak olan baretin genişliklerine (60, 80, 100, 120 cm) ve uzunluklarına bağlı olarak seçilir. (Kazık Temeller, Kullanım Alanları ve Kazık Temel Çeşitleri)

Baret kazıklı temeller, tasarım esasları açısından fore kazıklarla aynıdır ve özel kesitli fore kazıklar gibi düşünülebilir. Kazısı yapılan bir kuyunun donatılarının yerleştirilip, beton dökülmesiyle imal edilir. Baret kazıklı temeller, çakma kazıklar gibi ahşap ve çelik malzemelerden imal edilmez, sadece betonarme olarak imal edilir.(TBDY-Kazık Temel Tasarımı ile İlgili Koşullar)

Baret Kazıklı Temellerin Fore Kazıklı Temellere Göre Avantajları

Baret kazıklı temellerin, fore kazıklı temellere göre çeşitli avantajları mevcuttur:

• Baret kazıklı temel ile aynı kesit alanına sahip bir dairesel kazığın sürtünme yüzeyleri karşılaştırıldığında, baret kazıklı temellerin, daha fazla yüzey alanına sahip olduğu görülür. Bu, aynı miktarda malzeme (demir ve beton) ile imal edilen baret kazıklı temelin, daha yüksek taşıma kapasitesine sahip olduğu anlamına gelir. Yani baret kazıklı temel daha ekonomiktir.
• Baret kazıklı temeller, yük doğrultusunda imal edilebileceği için depremsellik yönünden daha avantajlıdır. Yanal yük taşıma kapasiteleri, fore kazıklara göre daha yüksektir.
• Proje şartlarına göre farklı geometrik kesitlerde (H, +, I, T, П v.b.) imal edilebilirler.
• Uç kazığı imal edileceği derin kazı gerektiren durumlarda, kazı ve imalat yöntemi, fore kazıklara göre daha kolaydır. Uç mukavemetini arttırmak için kazık ucunda iyileştirme yapılabilir.
• İmalat aşamasında, kazığın hasar görme olasılığı daha azdır.
• Konsolide killerde, kabarma gerçekleşmeden yapılabilir. Her türlü zemin koşulunda imal edilebilir.
• Çok büyük yapı yüklerini taşıyayacak şekilde, büyük kesitlerde ve uzunluklarda imal edilebilir.
• İmalat sırasında, kalite kontrol testlerinin yapılması diğer kazık tiplerine göre daha kolaydır.
• İmalat sırasında daha az titreşim ve gürültü oluşur.
•  Baret kazıklı temeller, yapısal bütünlük yönünden, kazık gruplarına göre daha verimlidir. Aşağıda, bir taşıyıcı kolon veya perde altındaki, kazık grubu ile baret kazıklı temelin karşılaştırılması görülmektedir.

Bir kazıklı temelin, imalat aşaması kazığın sürekliliği ve kalitesini etkilemektedir. İmalat aşamasındaki bu hususlar:

• Beton dökümü sırasında, beton prizini almadan muhafaza borusunun çekilmesi, betonla zeminin karışmasına neden olabilir.
• İmalat sırasında, betonun serbest düşüşü, segregasyona neden olabilir.
• Baret kazıklı temelin alt seviyelerinde, yetersiz ters basınç sebebiyle oluşan göçmeler, istenen mukavemette betona ulaşılamamasına neden olabilir.

Kaynak:İnş. Müh. Murat OKAR-KUM ZEMİNLERDE, YATAY YÜKLÜ BARET KAZIKLARIN DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

Derin karıştırma yöntemi, zayıf zeminlerin özelliklerini mekanik olarak çimentolu bir bağlayıcı ile karıştırarak özelliklerini iyileştiren yerinde bir zemin iyileştirme tekniğidir. Çimento, silis dumanı, uçucu kül, kireç veya bentonit gibi malzemelerin zeminle karıştırılması, zeminin özelliklerinin yumuşak kaya gibi olmasına neden olur.

Derin karıştıma yöntemi (Deep Mixing), geoteknik ve çevresel uygulamalar için, toplu karıştırma ve sütun karıştırma dahil olmak üzere iki tür derin zemin karışımı sağlar. Her iki sistem de, katkı maddelerinin ıslak bulamaç veya kuru toz halinde yerleştirilmesini sağlayan bir altyapıya sahiptir.

Derin Karıştırma-Deep Mixing Nasıl Uygulanır?

Deep Mixing uygulaması aşağıdaki şekilde gerçekleştirilir.

1. Derin karıştırma kolonlarının koordinatlarında delici makina yer alır.
2. İstenilen derinliğe indirilmesi için karıştırıcı şaft zemini parçalar.
3. İstenilen derinliğe ulaşıldıktan sonra derinliğe inme ve geri çekme işlemlerinde zemine çimento şerbeti verilir ve zeminle karışması sağlanır. Daha sonra karıştırıcı şaft yukarıya çekilir.

Derin Karıştırma-Deep Mixing Nerelerde, Neden Uygulanır?

Uygulamada kullanılan çeşitli derin karıştırma-deep mixing teknikleri;

Projenin limitleri, karakteristiği ve geometrisine göre derin karıştırma yönteminin uygulama şekli projede belirtilmelidir. Derin karıştırma yönteminin uygulama amaçları genel olarak zemin iyileştirme, sıvılaşmanın azaltılması, hidrolik cut-off duvarlar ve ağırlık duvarları şeklindedir.

Hidrolik cut-off duvarlar, örtüşen kolonlar veya paneller şeklinde imal edilen yapılar yer altı suyu akışını engelleyecektir. Yüzeye yakın geçirimli tabakadan derinlerdeki geçirimsiz kaya tabakasına kadar imal edilen duvarlar genellikle kaba daneli zeminlerin su geçişini önlemek amaçlı olarak kullanılırlar.

Ayrıca dünya çapında farklı barajlar için kil çekirdeklerini desteklemek amaçlı kullanılan derin karıştırma kolonu uygulamaları bulunmaktadır. Benzer şekilde çöp depolama alanlarında kirliliğin yayılımını engellemek için bentonit panel duvarlarda sıkça uygulanmaktadır.

Zemin iyileştirme uygulamalarında kullanılan derin karıştırma kolonlarının zeminlerin sıkışma miktarlarını azalttığı ve zeminin stabilitesini arttırdığı görülmüştür. Ayrıca derin karıştırma yöntemi uygulamaları ile metro ve tünel gibi yer altı yapılarında yer hareketlerinin kontrol altında tutulacağı bilinmektedir.

Sıvılaşmaya karşı derin karıştırma yöntemi sıvılaşmayı önlemek, zemini kuvvetlendirmek ve gözenek suyu basıncını azaltmak için uygulanmaktadır. Deep mixing, ekonomik faktörler ve derinlik faktörleri göz önüne alındığında pratikte sıklıkla ve çoğu projede geleneksel olarak tercih edilmiştir.

Derin Karıştırma-Deep Mixing Yönteminde Kullanılan Ekipmanlar

Karıştırıcı şaft, çimento tankı, su tankı, mikser ve pompa derin karıştırma sisteminin uygulanabilmesini sağlayan ekipmanlardır. Karıştırıcı şaft, kesme bıçakları, karıştırma bıçakları, enjeksiyon portları, enjeksiyon nozullarından meydana gelmektedir.

Derin Karıştırma-Deep Mixing Avantajları ve Dezavantajları

Derin karıştırma-Deep Mixing yöntemi kullanıldığı alanlardaki diğer alternatif uygulamalarla kıyaslanıp geoteknik, lojistik, ulaşılabilirlik, çevresel etkiler, maliyet, performans ve benzeri faktörler göz önüne alındığında çeşitli avantaj ve dezavantajlara sahiptir. Genel olarak derin karıştırma yöntemi yumuşak zeminlerin iyileştirilmesinde, kirlilik problemi gibi uygulamalar hariç diğer amaçlı uygulamalarda daha pratik daha ekonomik ve tercih edilebilir bir yöntemdir. Bilhassa; zeminin çok fazla sıkı olmadığı yahut çok kaba daneler içermediği, iyileştirme derinliğinin 40 metreden daha az olduğu, iyileştirilecek zemin hacminin geniş olduğu, performans limitlerinin belli olduğu ve iyileştirilecek zeminin mukavemetinin 0.1 ve 5 MPa arasında olduğu durumlarda avantajlı olan bir uygulamadır.

Derin karıştırma yöntemine alternatif olan Jet-grout, diyafram duvar, palplanj, kesonlar, kazıklar, direnler, vibrokompaksiyon ve benzeri yöntemlerle karşılaştırıldığında avantajları ve dezavantajlarının bulunduğu görülmektedir.

Deep Mixing’in Palplanjlara, diyafram duvarlara ve kesişen kazıklara göre avantajları (hidrolicut-off olarak kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Atık malzeme kapasitesi sınırlıdır.
• Atık malzemelerin katı atığa dönüştürülmesi kolay ve pratiktir.
• Gürültüsü az olmakla beraber vibrasyonu düşüktür.
• Uniform olarak uygulanması heterojen zeminlerde mümkündür.
• Maliyeti düşüktür.
• Kalite kontrol testleri yapmak kolay ve pratiktir.

Deep Mixing’in Palplanjlara, diyafram duvarlara ve kesişen kazıklara göre dezavantajları (hidrolik cut-off olarak kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Derinlik yönünden sınırlıdır.
• Çalışma alanları seçilirken geniş alanlar seçilmesi gerekmektedir.
• Çok katı zeminlerde uygulanamadığı gibi sıkı zeminlerde de uygulanamaz.
• Düşey yön dışında imal edilmesi mümkün değildir.
• Palplanjlar atık oluşturmamaktadır.

Deep Mixing’in Palplanjlara, diyafram duvarlara, kesişen kazıklara ve zemin çivilerine göre avantajları (kazı destek sistemi olarak kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Derinlikleri 15 ile 40 metreye ulaşanlar için birim maliyeti düşüktür.
• Ek olarak kaplama gerektirmemektedir.
• Su geçirgenliğini azaltmaktadır.
• Atık malzemelerin katı atığa dönüştürülmesi kolay ve pratiktir.
• Gürültüsü az olmakla beraber vibrasyonu düşüktür.
• Uniform olarak uygulanması heterojen zeminlerde mümkündür.

Deep Mixing’in Palplanjlara, diyafram duvarlara, kesişen kazıklara ve zemin çivilerine göre dezavantajları (kazı destek sistemi olarak kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Çözülme bozulması ve donma gibi olaylar oluşabilmektedir.
• Derinlik yönünden sınırlıdır.
• Çalışma alanları seçilirken geniş alanlar seçilmesi gerekmektedir.
• Çok katı zeminlerde uygulanamadığı gibi sıkı zeminlerde de uygulanamaz.
• Düşey yön dışında imal edilmesi mümkün değildir.
• Palplanjlar atık oluşturmamaktadır.

Derin Karıştırmanın Jet-grout vb. yöntemlere göre avantajları (zemin iyileştirme sistemi olarak kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Derinlikleri 40 metreye ulaşanlar için birim maliyeti düşüktür.
• 0.5 ile 5 MPa istenen zeminlerde uygulaması kolay ve pratiktir.
• Su geçirgenliğini azaltmaktadır.
• Atık malzemelerin katı atığa dönüştürülmesi kolaydır.
• Gürültüsü az olmakla beraber vibrasyonu düşüktür.
• Uniform olarak uygulanması heterojen zeminlerde mümkündür.

Derin Karıştırmanın Jet-grout vb. yöntemlere göre dezavantajları (zemin iyileştirme sistemi olarak kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Sorunlu ve zayıf zeminlerde uygulanması zordur.
• Derinlik yönünden sınırlıdır.
• Çalışma alanları seçilirken geniş alanlar seçilmesi gerekmektedir.
• Çok katı zeminlerde uygulanamadığı gibi sıkı zeminlerde de uygulanamaz.
• Düşey yön dışında imal edilmesi mümkün değildir.

Derin Karıştırmanın Kompaksiyon ve bunun gibi yöntemlere göre avantajları (sıvılaşma potansiyelini azaltmak maksadıyla kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Depremin ardından literatüre giren performans göstergeleri bulunmaktadır.
• Düşük maliyet avantajını büyük projelerde dahi sürdürmektedir.
• Çevreye verdiği zarar minimuma indirilmiştir.
• Kalite kontrol testleri kolaylıkla yapılabilmektedir.
• Gürültüsü az olmakla beraber vibrasyonu düşüktür.

Derin Karıştırmanın Kompaksiyon ve bunun gibi yöntemlere göre dezavantajları (sıvılaşma potansiyelini azaltmak maksadıyla kullanıldığında) aşağıdaki gibidir:

• Derinlik yönünden sınırlıdır.
• Çalışma alanları seçilirken geniş alanlar seçilmesi gerekmektedir.
• Çok katı zeminlerde uygulanamadığı gibi sıkı zeminlerde de uygulanamaz.
• Düşey yön dışında imal edilmesi mümkün değildir.

Kaynak: Mustafa Abdalwahid NOORİ-Katkı İçerikli Derin Karıştırma Kolonları Performans Özelliklerinin Model Deneylerle Araştırılması

Zeminler oluşumları sırasında ve sonrasında devamlı bir yüklemeye maruz kalmaktadır. Çoğunlukla kendi durağan halinde statik yükleme altında bir sorun teşkil etmeyen zemin bazı zaman dilimlerinde de dinamik yüklemelere (Deprem, trafik yükleri, dalga ve titreşim yükleri ve diğ. gibi) maruz kalabilmektedir.

Dinamik yük zemine aynı nicelik ve nitelikte gelmeyen ve zamana karşı değişen bir kuvvetin varlığını belirtmektedir. Zemin dinamik yükleme aldığı anda Hooke Kanunu gereği bu yüklemeye karşı cevap vererek zeminin özelliklerinin değişimine maruz kalabilmektedir. Bu değişim zeminin davranışına yansıyarak zeminde taşıma gücü kayıpları, oturmalar açığa çıkabilmektedir. Bu nedenle zeminin bu tip yüklemeler sonrası temsil edilmesinin önemi ve gereği açığa çıkmaktadır. (Zemin Yapı Etkileşimi-Zeminin Yapı Üzerindeki Etkileri)

Tekrarlı Yükler Altında Zeminler

Bilindiği üzere tekrarlı yükler altında zeminler, gerilme-birim şekil değiştirme özellikleri ve mukavemet özellikleri olarak iki durumda incelenmektedir. İlk kısımda zemin elastik kısımda kalırken belirli bir gerilmeden sonra elasto-plastik yere geçip artan yüke karşı koyamayıp plastik davranışa geçiş yapmaktadır. Yani elastik ve elasto-plastik davranış koşullarındaki zeminlerin, gerilme-şekil değiştirme durumu açığa çıkarken plastik durumda ise geri dönüşü olmayan kalıcı deformasyonlar açığa çıkmaktadır.

Gerilme-şekil değiştirme özelliği olarak genellikle elastik ve plastik şekil değiştirme durumlarına göre kayma modülü (D) ve sönüm oranı (G) değerleri öne çıkmaktadır. Mukavemet özelliklerinde ise zeminin maruz kaldığı dinamik yükün genliği ve çevrim sayısı (N) göz önüne alınmaktadır. (Zemin Cinslerine Göre Yaklaşık Zemin Emniyet Gerilmeleri)

Deprem Etkisi ile Zeminlerde Tekrarlı Yükleme

Dinamik yükün genliği zeminin davranışını etkilemektedir. Düşük genlikli yüklerin neden olduğu yükleme durumlarında elastik şekil değiştirme izlenirken büyük genlikli yükleme durumlarında danelerin kopmasına bağlı olarak plastik şekil değiştirme durumu açığa çıkmaktadır. Depreme bağlı yapılarda oluşan deformasyonların zeminin davranışına önemli derecede bağlı olduğu görülmektedir.

Depremler sırasında oluşan tekrarlı gerilmeler farklı genlik ve frekanslarla zemin tabakalarında deformasyonlara sebep olmaktadır. Dolayısıyla deformasyona uğrayan zemin tabakasının üzerinde bulunan yapılar da bu durumdan etkilenmekte belki de zarar görmektedir. Ayrıca zemin tabakalarındaki tekrarlı yüklemeler sırasında zeminin gerilme-şekil değiştirme ve mukavemet özellikleri de değişecektir. Bu duruma bağlı olarak da toprak dolguları ve istinat duvarları gibi yapıların dayanımında negatif etkiler açığa çıkacaktır.

Zeminlerde Tekrarlı Yüklemelerin Sonuçları

Tekrarlı yükler zeminlerde hacim azalıma neden olabilmektedir. Eğer artan boşluk suyu basınçları hacim azalmasıyla aynı oranda hızlı bir şekilde sönümlenemez ise boşluk suyu basınçları açığa çıkacaktır. Killer üzerinde bulunan yapılar için tekrarlı gerilmeler etkisinde boşluk suyu basınçlarının sönümlenebilmesi için zamana ihtiyaç olacaktır. Bu koşullarda kısa dönemde drenajsız durum etkin olup boşluk suyu basınçlarının artmasıyla efektif gerilmenin düşmesine sebep olacaktır. Efektif gerilmenin düşmesiyle statik yük dağılımı yeniden olacak bu da drenajsız durumda yapıya etkiyen kayma deformasyonları ve oturmaların artmasına neden olabilecektir.

Tekrarlı yüklemeler arasındaki durağan zamanlarda artmış olan boşluk suyu basınçları sönümlenebilmek için yeterli zamana sahip olur bu durumun sonucunda da efektif gerilmede yeniden artışlar olur. Hacim azalması yeniden meydana gelir bu da oturmalara yol açar.

Tekil temel; zemin yük taşıma kapasitesi yeterli derecede ya da üzerindeki yükler küçük ise her kolon için ayrı ayrı yapılan temel şeklidir. Pabuç, sömel veya münferit temel olarak adlandırılan tekil temeller yapısal yükleri kolon veya taşıyıcı duvar altında daha geniş bir alana yayarak temel zeminine iletirler. Ekonomik bir temel şekli olan tekil temel türü, yük taşıma kapasitesi çok yüksek veya üzerindeki yük çok düşük ise donatısız yapılma imkanı da vermektedir. Her kolon ve her taşıyıcı duvarın tipik olarak kendi tekil temeli vardır ve bu yüzden her yapıda çok sayıda tekil temel mevcuttur. Tekil temeller inşa, hesap vb. kolaylıkları açısından tercih edilmektedirler.

Bu durumun dışında Pabuç Temel–tekil (münferit) temellerin oturdukları temellerin betonarme yapılması daha uygun olacaktır.

Tekil temeller; dikdörtgen, kare, yamuk veya daire şeklinde inşaa edilebilir. Başka bir deyişle merkezi simetrik geometrik şekiller tekil temel türüne uygundur. Ancak, bina kenarında farklı yapıların varlığı veya yandaki parsellere girilmemesi gerekliliği sebepler nedeniyle asimetrik şekillerin kullanımına gidilebilir. Yükünün fazla olmaması sebebiyle ön yapıma (prefabrikasyon) uygundur.

Tekil temeller her temel türünde ve her yük altında uygulama sahası bulamamaktadır. Özellikle zayıf zemin türlerinde, kolon sayısının fazla olduğu yapılarda veya farklı kotlarda olan temel tabanlarında kullanımı uygun değildir.

Tekil temel-Pabuç Temellerin boyutlandırılmasında duvaraltı temellerinde olduğu gibi hesap yapılır. (Tekil Temel Boyutlandırılmasında Sağlanması Gereken Koşullar) Aralarındaki tek fark duvaraltı temelinde alınan birim boyut yerine tekil temelde, temelin diğer boyutlarının alınmasından ibarettir. Tekil temelde kolon yüzeyinden dışarı çıkan kesitler konsol kiriş kabul edilir. Kolon kesiti eğilme momenti, kesme kuvveti için kritik kesit olarak alınabilir. Zımbalama yüzü olarak, kolon kesitinin genişliği olarak alınan (bc) ye, kolon temel yüksekliğini (d) ilave edip ortaya çıkacak genişlik çevresinde alınmalıdır.

Tekil temellerin sömelleri düz, kademeli (ampartmanlı) ve eğimli olarak yapılırlar.

“Tekil temelde planın en küçük boyutu 0,70 m den, alanı 1,0 m2 den, kalınlığı 250 mm den ve konsol açıklığının 1/4 ünden daha küçük alınamaz. Temeldeki çekme donatısı oranı, her bir doğrultuda, hesapta göz önüne alınan kesite göre 0,002 den az ve donatı aralığı 250 mm den fazla olamaz.” (TS 500, 2000).

Yapılan statik hesaplamalar sonucunda kolon ve perdelerin düşey donatıları tekil temelin başlangıç kotunda bitiyorsa bağ kirişi üstten, perde ve kolon donatısı pabuç pemel–tekil temelin alt kotuna kadar uzanıyorsa bağ kirişi alttan atılmalıdır.

Bağ kirişi atıp, atmama konusu TS 500, 2000 de iki doğrultuda atılması mecburiyete bağlanmıştır. (Bağ kirişler) Ancak buradaki bağ kirişlerini birleşik temellerdeki ya da sürekli temellerdeki kirişlerle karıştırılmaması gerekmektedir. Bunun sebebi tekil temellerdeki bağ kirişleri sadece ayakların birbirine bağlanmasını birlikte hareket etmesini sağlamaktadır. Bunun dışında farklı oturmaları engelleyici veya zemin taban basıncını karşılama gibi bir görevi yoktur. Bağ kirişleri, birbirine bağladıkları kolanlara gelen yükler doğrultusunda, hem çekmeye, hem de basınca çalışırlar.

Tünel Projelerinde Dikkate Alınması Gereken Gerilme Türleri ve Nedenleri

• LİTOSTATİK GERİLMELER
  • -Kayaç örtüsünün kalınlığına bağlı
• TEKTONİK GERİLMELER
  • -Tektonizmaya bağlı basınçlar
• PSÖDOPLASTİKLEŞME
  • -Kayaçların gevşemesine bağlı
• KABARMA-ŞİŞME
  • -Kimyasal-fiziksel kökenli genleşme
• YAPAY ETMEN GERİLMELERİ
  • -Yapılaşma yükleri
• HİZMET GERİLMELERİ
  • -Servis yükleri

Bunlardan ilk ikisi primer (doğal, ilkel) gerilme durumunu oluşturmaktadır. Yeraltı kazısıyla birlikte kaya ortamında bulunan ilk gerilme ortamı bozulmaya başlamaktadır. Böylece, mevcut gerilmeler kayacın gevşemesine bağlı olarak yer, yön ve şiddet değiştirerek zamanla ikincil (sekonder) gerilmelere dönüşmektedir.

Kazının bitmesi ile birlikte ideal-elastik malzeme özelliğindeki kayada, ikincil gerilme-yer değiştirme durumunun son şeklini alması beklenir. Ancak arazi ölçümleri kazı etrafındaki yer değiştirmelerin zamana bağlı olarak farklı hızlarda geliştiğini kanıtlamaktadır.

İkincil gerilmelerin oluşumu esnasında, boşluk çevresinde oluşan yeni gerilmelerin şiddetlerine ve kayanın dokusuna bağlı olarak “kemerlenme” adı verilen yüklerin bulunduğu bölgeler meydana gelmektedir.

Tünel kazısı yapılırken kaya kütlesinde denge halinde bulunan birincil kuvvetler, değişerek yine denge durumundaki ikincil hale dönüşürler. Bu değişim ancak gerilmelerin yeniden dağılması sürecinin başarılı bir geçiş dönemi ile sağlanabilir.

Sağlam zeminin derinde olması durumunda ve daha geniş, dayanıklı temel yapılması gereken durumlarda keson temeller kullanılır. Et kalınlığı az, iç boyutları çok büyük halka veya prizma betonarme eleman kendi ağırlığı ile zemine ve suya batırılır. İstenilen seviyeye ulaşıncaya kadar üstüne yeni elemanlar konur. Betonarme elemanlar yerinde dökülüp içlerindeki zemin boşaltılarak da batırılabilir.

“Keson Temeller” genellikle;

• Açık,
• Pnömatik
• Yüzen kesonlar olmak üzere üç guruba ayrılırlar.

Açık Kesonlar

Açık keson temeller çapı 1.5 -3.0 m. olan dairesel ahşap, demir ya da betonarme çarık, temel zemini üzerine oturtulur. Çarık üzerine taş, tuğla, beton ya da betonarmeden bir manto duvar örülür veya kalıpla dökülür. Her 1,0 – 1,5 m. de bir hatıl yapılarak duvar bağlantısı sağlamlaştırılır. Aynı zamanda devamlı olarak kesonun içindeki zemin kazılarak dışarı çıkartılır ve mantonun altı boşaltılır. Ağırlığıyla aşağı doğru inen kesonun üst seviyesi zemine silme gelince tekrar ayni işleme devam edilerek sağlam tabakaya ulaşılmaya çalışılır. Sürtünmeyi azaltmak üzere manto duvarı içe doğru 1/10-1/15 eğimle daraltılarak devam edilir ve kesonun içi betonla doldurulur.

Pnömatik (Hava Basınçlı) Kesonlar

Zemin ve yeraltı suyunun fazla olduğu yerlerde kullanılan Pnömatik ( hava basınçlı ) Kesonlarda amaç, temel olarak inşa edilecek kesonun alt bölümündeki çalışma odasının zemindeki suyu yenecek hava basıncıyla doldurularak kuru ortamda çalışıp zeminin kazılması, ağırlığıyla çöken kesonun sağlam tabakaya ulaşmasıdır. Kazılan toprak bacadan dışarı çıkartılır. İlaveten işçi servis bacası, sağlık koşullarına uygun hacim, alan ve yükseklik ile basınç sağlanmalıdır. Pnömatik Kesonlar da ahşap, çelik veya betonarmeden yapılabilmekte, üst boşlukları yine betonla doldurulmaktadır. 30.00 m derinliğe kadar inilebilmektedir.

Yüzen Kesonlar-Yüzen Sandık

Yüzen kesonlar tamamen su içinde, balçık zeminlerde uygulanan bir keson türüdür. Bunlara “Yüzen Sandık” da denmektedir. Dışarıda hazırlanan alt ve yanları kapalı beton sandık kesonlar, temel veya sömel yapılması istenen noktaya getirilerek yerleştirilir. Keson içerisine taş, blok, demir ve beton parçalarından oluşan ağırlıklar konularak gevşek zeminde tabana doğru çökmesi sağlanır. İstenilen sağlam zemin tabakasına ulaşıldığında kesonun geri kalan boşlukları doldurulur. Böylece işlem tamamlanır. Bina bağlantısı için üstte demir filizleri bırakılmalıdır.

(Palplanş Nedir? Nerelerde Kullanılır?)

Deneme
kolonlarının etrafı belirli bir priz süresi sonunda açılarak çap ve kolon sürekliliği kontrolü yapılır. Hedeflenen çapa uygun parametreler bu şekilde belirlenir ve bu değerlere göre imalata geçilir. (Jet Grout Nedir? Jet Grouting Yöntemi)

Jet Grout Kolonu Yükleme Deneyi

Jet Grout yöntemi ile üretilen kolonlarınt grout kolonlarının projede öngörülen düşey yük taşıma kapasitelerinin arazide güvenli şekilde sağlanıp sağlanmadığının kontrolü için jet grout kolon yükleme deneyleri yapılmaktadır.

“Jet Grout Yükleme Deneyi” doğrultusunda deneme kolonuna statik eksenel basınç yükü yüklenerek yük-oturma, yük-zaman ve oturma-zaman grafikleri elde edilir.

Jet grout kolonun toplam taşıma kapasitesi, kolonun çeperi ve ucu tarafından taşınan toplam taşıma kapasitesidir. Deney yükü için ise jet grout kolonun toplam kapasitesinin 1.5 katı dikkate alınmalıdır. Jet Grout Yükleme Deneyinde Deneme kolonları, göçene kadar veya maksimum kabul edilebilir oturma meydana gelene kadar yüklenir. Göçme yükü; 1. Yük daha fazla artmadığı halde oturmanın devam etmesi halindeki yük 2. Kolon çapının %10’u kadar bir toplam oturmaya yol açan yük tanımlamalarından birisine göre seçilir. Yükleme deneylerinde “ASTM D 1143–81” standart yükleme için uygun maddeleri kullanılabilmektedir

Jet Grout Yükleme Deneyinde kolonda maksimum yüklemede meydana gelen deformasyon servis yükünde meydana gelen deformasyonun 1.5 katını geçmemesi, deney yükü kaldırıldıktan sonra meydana gelen kalıcı deformasyonun ise toplam deformasyonun %50’sini geçmemesi ve kazık başlığında ölçülen toplam oturma değerinin 10 mm’yi geçmemesi gerekmektedir.

Deney ekipmanları kolona verilecek eksenel yüke maruz reaksiyon kirişleri, hidrolik kriko ve hidrolik basınç pompası, yükü ölçmek için manometre, ölçüm düzenekleri olmak üzere dört ana gruptan oluşmaktadır. Hidrolik pompa vasıtasıyla belli kademelerde statik yük, kolon başlığı ve reaksiyon kirişleri üzerine yerleştirilmiş olan hidrolik krikoya iletilir. Rijit sistemden dolayı yük altında kolon eksenel olarak hareket eder. Deney kolonunda oluşan deformasyonlar, kolondan ve basınç elemanlarından bağımsız bir ölçüm sistemiyle kayıt altına alınmalıdır.

Yükleme deneyi düzeneğinin kurulmasının akabinde farklı yükleme yöntemleri kullanılarak deney gerçekleştirilebilir.

Standart Yükleme Yöntemi

Bu Jet Grout Yükleme Deneyinde tekil kolonlarda göçme olmaksızın proje yükünün 2 katı, kolon grupları için 1.5 katı olmak üzere, uygulanacak yükün %25’lik artırımları ile uygulanır. Her yük artımında saatteki okumalar 0.25 mm’yi geçtiği durumda en fazla 2 saat beklenmelidir. Oturma değerlerinin 0.25 mm/saat değerini aşmadığında veya toplam yükte göçme meydana gelmediğinde 12 saat sonra boşaltmaya geçilir. Aksi bir durumda 244 saat beklenir. Boşaltma proje yükünün %25 oranında azaltılarak ve her kademede 1 saat beklenerek gerçekleştirilir. Bu süreçte göçme meydana gelirse, hidrolik krikolar jet grout kolonundaki oturma değeri kolon çapının %15’i oluncaya kadar yükte bırakılır. Her yükleme ve boşaltma kademeleri değişiminden önce ve sonra yük, yer değiştirme ve zaman okumaları alınmalıdır.

Tekrarlı Yükleme Yöntemi

Jet Grout Yükleme Deneyi için hazırlanmış düzenek ilk olarak standart yükleme deneyinde olduğu gibi yüklenir. Tekil kolonlar için; proje yükünün %50, %100 ve %150 kolon grupları için %50 ve %100 değerlerinde uygulanarak toplam yükte 1 saat beklenmelidir. Aynı yükleme değerlerinde boşaltma gerçekleştirilmeli ve aralarda 20 dakika beklenmelidir. Uygulama yükü sıfır değerine ulaştıktan sonra uygulama yükünün %50’si oranında artırımlarla ve her kademede 20 dakika bekleyerek istenilen yük değerine kadar çıkılır. En sonunda da standart yükleme yönteminde olduğu gibi yük boşaltılır.

Sabit Zaman Aralıklarıyla Yükleme Yöntemi

Kolon veya kolon gruplarına 1’er saat aralıklarla proje yükünün %20 oranında artırım ve boşaltım kademelerinde yükleme standart yükleme deney yöntemine uygun olarak gerçekleştirilir.

Sabit Penetrasyon Oranı Deney Yöntemi

Tekil kolonlar için granüler zeminlerde dakikada 0.75-1.25 mm penetrasyon değeri sabit kalacak şekilde yük değiştirilir. Kolon batmaya devam ediyorsa, kolon çapının %15 değerine kadar yükleme sürdürülür. Kolon batması maksimum yük altında durursa, yük serbest bırakılır. Okumalar her 30 saniyede bir alınmalıdır. Boşaltma sırasında ve tüm yük boşalmasının bir saat sonrasına kadar okumalar alınmalıdır.

Hızlı Yükleme Deney Yöntemi

Tekil kolonlarda kullanılan bu Jet Grout Yükleme Deneyi 2.5 dakikalık zaman dilimlerinde proje yükünün %10 ile %15 yük mertebesindeki artırımlarında uygulanır. Yük artırımlarına yükleme krikosunun kapasitesi kadar devam edilir ve krikolar durdurulur. Sonrasında 5’er dakikalık zaman aralıklarınla toplam yük boşaltılır. Her yük artırımından önce ve sonra yük, zaman ve yer değiştirme okumaları alınır. Maksimum yük uygulandıktan veya hidrolik krikolar durdurulduktan sonra okumalar alınmalı, 2.5 ve 5 dakika sonra tekrarlanmalıdır.

Sabit Oturma Artırımlarında Yükleme Deneyi Yöntemi

Jet Grout Yükleme Deneyinde gerekli olan yük artırımları kolon çapının %1’ine yaklaşık veya eşit oturman artırımları olacak şekilde uygulanır. Her oturma artırımının sabit olarak korunabilmesi için uygulanan yükler değişir ve ancak sabit oturma oranının saatte uygulanan toplam yükün %1’inden az olduğu durumda, yük değişme oranına ek olarak yüklenir. Yükleme aletinin kapasitesine veya oturmanın kolon çapının %10’una eşit oluncaya kadar kolonun yüklenmesine devam edilir. Her oturma artırımından önce ve sonra yük, zaman ve oturma kayıtları alınır. Boşaltma boyunca, her kademe değişiminde okumalar alınır ve bu okumalar tüm yük boşaldıktan 12 saat sonra da tekrarlanır.

Jet Grout Kolon yükleme deneyleri için kullanılan standartlar ASTM D–1143/D1143M (2007), ASTM D–3689 (2007), TS 3167 (1978), TS 3168 EN 1536 (2001) ve TS 3169 (1978) ’dir. Deneylerin yapılma prensipleri ve dikkat edilecek hususlar bu standartlar içinde ayrıntılı olarak verilmektedir.

Kaynak: NUR AHMET GÜRLEYİK-İNCE DANELİ ZEMİNLERDE TEKİL JET KOLON TASARIMI

Zeminin, bir delgi makinasıyla delinip, yüksek basınçlı çimento şerbetinin zemine püskürtülerek zeminle karıştırılması ile zemin malzemesi ve çimento karışımından silindir kolonlar imal edilmesi işlemi jet grout yöntemi olarak isimlendirilmektedir.

Zemin-çimento karışımı çimentolu bir kimyasal madde karışımıdır ve özellikle zemin kayma mukavemetinde ciddi artışlara neden olmaktadır. Yüksek basınçlı enjeksiyonla oluşturulan bu karışımların etkisini artırmak için uçucu kül ve sodyum sülfat gibi maddeler de karışıma eklenebilmektedir.

Kuyunun taban seviyesinden yukarı doğru uygulanan jet grout yöntemi oluşturduğumuz kolon priz almadan arada boşluk bırakmayacak şekilde yanına uygulanan diğer jet grout kolonlarıyla birlikte yeraltında duvarlar ve diyaframlar inşa edilebilir.

Jet grouting yöntemiyle oluşacak olan kolonların mekanik ve geometrik özellikleri uygulama yapılacak olan zemin parametrelerine, uygulamayı nasıl bir yöntemle yapılacağına bağlı olup ayrıca bu yöntemlerde ki değişken parametrelere ve yöntem özelliklerine de bağlıdır. (Zemin İyileştirme Nedir? Teknikleri Nelerdir?)

Jet Grout Avantajları

Jet grout yöntemi hemen hemen her türlü zayıf zeminde ve kum, kil, çakıl vb. doğal zeminlerin oluşturduğu zemin yapılarında uygulanabilirliği ile bunun yanında diğer iyileştirme metotlarına göre daha ekonomik, kalıcı, hızlı ve güvenilir bir çözüm sunmasıyla çokça tercih edilen bir zemin iyileştirme metodudur.

Jet grout yöntemi, hemen her tür zayıf zemin tiplerinde doğal zemin elemanlarının oluşturduğu kombinasyonlarda diğer iyileştirme yöntemlerinden daha hızlı, güvenilir, kalıcı ve ekonomik bir çözüm alternatifi olmaktadır.

Jet grouting yöntemi, zemin taşıma gücünü artırmakta, oturmaları, sıvılaşma riskini ve geçirimliliğini azaltmaktadır. En güncel zemin iyileştirme yöntemlerinden biridir ve ekonomik olması, hızlı uygulanabilmesi, çok yönlü olması vb. Jet Grout Yönteminin Avantajlarından dolayı kullanımı giderek daha fazla yaygınlaşmaktadır.

Jet grout yöntemi tüm zemin malzemeleri için uygulanabilmektedir (bazı istisnalar hariç). Hafif ve küçük ekipmanlara sahiptir. Aşındırma etkileri sayesinde klasik enjeksiyon yöntemine göre daha verimlidir. Ufak makinelerle istenilen yerde çalışma kolaylığı sağlamaktadır. Titreşim, gürültü yapmaz, kimyasal kullanmayarak çevreye zarar vermez ve mevcut yapıların yakınında çalışma imkanı sağlar. Yüksek riskli şantiyelerde güvenliği sağlar. Temel takviyelerinde deformasyon olmaz veya tolerans değerleri içirisinde olur. Planlamada çok kolaylık sağlar, malzeme miktarı, süre ve maliyet net bir şekilde öngörülebilir. Çok küçük bir enjeksiyon deliği (≈10 cm) ile büyük alanlarda (1 – 8 m²) zeminler iyileştirilebilir. İstenilen derinlikte başlanıp istenilen derinliklerde tamamlanabilir. Malzemelerin hazırlanması ve temini çok basittir. Jet Grout Yöntemi ile düşey kolonlar yapılabildiği gibi yatay ve eğimli kolonlarda yapılabilmektedir. Arazi şartlarına göre imalat süreleri %30 – %60 arasında kısaltılabilmektedir. Kolonların civarındaki işlem görmemiş zeminlerde %20 – %25 civarında SPT değerlerinin iyileştiği tespit edilmiştir (Kazık Temeller, Kullanım Alanları ve Kazık Temel Çeşitleri)

Jet Grout Yönteminin Avantajlarını maddeler halinde sıralamak istersek;

• Klasik enjeksiyon yöntemlerine göre daha hızlı ve ekonomiktir.
• Hemen hemen tüm zemin çeşitlerinde uygulanabilir.
• Mevcut yapılara zararlı yan etkilerinin olmayışı, basınçlı püskürtme sadece kendi yarıçapına etki ettiğinden yandaki yapılara zar vermez.
• Makinenin esnekliğinden dolayı farklı geometride enjeksiyonlar yapılabilir. Yatay eğilimli ve düşey yönde uygulaması uygundur.
• Su/çimento kullanıldığı için kimyasal enjeksiyon gibi çevreye zarar vermez.
• Ekipman boyutları sayesinde dar ve sıkışık ortamlarda rahatlıkla çalışabilmektedir.
• Enjeksiyon istenilen derinlikten başlanabilir ve istenilen derinlikte son verilebilir
• Titreşimsiz ve gürültüsüz bir yöntemdir.

Jet Grout Dezvantajları

Birçok avantajının yanında jet grouting yönteminin dezavantajarı da vardır. Kolonların kendi içlerinde çapları ve dayanımları değişmektedir. Zeminden zemine kolon çapları değişebilmektedir. Bu değişim hesaplamalarda göz önünde bulundurulmak zorundadır. İki ve üç akışkanlı sistemlerde daha karmaşık parçalar gerektiği için bakım ve onarım masrafları artabilmektedir. Ayrıca bu sistemlerde 10º-20º eğimden fazlasına izin verilmez. Tasarımda eski tecrübe ve literatürden yararlanıldığı için uygulamada da anlık müdahaleler gerekebilir ve tasarıma uygun olmayan durumlar ortaya çıkabilir. Çok yüksek basınçlarda zemin malzemelerinin çatlamalarına ve çevre binalarda oturmalara neden olabilir. Bu da kontrollerin sık olması gerekliliğini, daha tecrübeli eleman gerekliliğini, sık püskürtme ağzı kontrol gerekliliğini, yüksek basıncın kontorollü sönümlenmesi gerekliliği, sık bakım ve temizlik gerekliliğini doğurmaktadır. (Jet Grout Yükleme Deneyi Nasıl Yapılır?)

Jet Grout Yönteminin Dezavantajları;

• Yöntem hala gelişme aşamasındadır. Yöntemin yeni oluşu tasarımda yararlanılacak kurallar henüz kesinleşmemiştir. Bu nedenle daha çok tecrübe ve gözleme dayalı bir yöntemdir.
• Zemin içerisinde oluşacak kolonu belirlemek zordur. Bundan dolayı dikkatli bir şekilde yapılması gerekir ve bazı kontrol testleri yapılması gerekir.
• Zemin cinsine göre kolon çapları farklı olabilir.
• İki akışkanlı ve üç akışkanlı sistemlerde maksimum 10º-20º arasındaki değerlerde eğiklik oluşturulabilmektedir. Bu sınırlamanın oluşumundaki neden ise, zemindeki örselenen malzemenin püskürtülen hava ile dışarıya alınmasını sağlamaktır.

Jet Grout Yöntemi Nerelerde, Hangi Amaçlarla Kullanılır?

Jet grout yöntemi düzgün uygulandığında gerek üst yapıdan gerekse sismik tehlikelerden dolayı meydana gelen yükler, kolon-zemin birlikteliğiyle taşınmaktadır. Jet grout yöntemi zeminin taşıma kapasitesini, elastisite modülünü arttırır; geçirgenliği azaltacağından zeminin sıkışabilirliğini de azaltır böylece daha rijit bir zemin elde edilir. Elde edilen bu zemin sıvılaşma, oturma ve sismik tehlikelerden de korunmuş olur.

“Jet Grout Uygulama Alanları”

• Yapı temellerinin altında zeminlerin yükler altında basınç dayanımını ve yer değiştirme miktarını düzenlemek amacıyla,
• Döşemeler ve dolgular altında zeminin basınç dayanımını artırmak için,
• Sıvılaşma tehlikesine karşı, zemin kayma gerilmelerinin bir kısmınınkarşılanıp deprem etkisiyle oluşabilecek düşey ve yanal deplasmanların sınırlandırılması,
• Geçirimli zeminlerde ve yeraltı sus seviyesinin yüksek olduğu kazı alanlarında taşıyıcı elemanlar arasında batardo işlevi ile,
• Sıvılaşma problemlerinde zemin yatay ve düşey yer değiştirmelerin sınırlandırılması için yapı etrafında veya altında kapama elemanları olarak,
• Çeşitli durumlarda yanal itkilerin karşılanması,
• Kazı alanlarında kazıya gelecek yeraltı suyunun kontrolü için engel elemanı olarak,
• Şevlerde stabilitenin sağlanması amacıyla jet grout yöntemi uygulanmaktadır.

Jet Grout Yönteminde Kullanılan Ekipmanlar – Jet Grouting Ekipmanları

Jet grout kolon imalatında kullanılan ekipmanlar genel olarak;

• Sondaj makinesi,
• Enjeksiyon için pompa ünitesi,
• Çimento silosu,
• Su deposu,
• Karışım ünitesi ile santralin bulunduğu bir sistem kullanılır.

Jet Grout Yöntemleri

Jet 1 -Tek akışkanlı jet grout yöntemi

Jet 1 en basit jet grouting yöntemidir. Bir veya daha fazla değişen çaplarda (2 – 2,4 mm) püskürtme ağızlığı monitörün (püskürtme gövdesinin) etrafına yerleştirilmiştir. Jet-1 yönteminde daha önce belirlenen şekilde hazırlanan harç 400 atm basınç ile ağızdan püskürtülür. Yüksek basınca maruz kalan zemin kesilerek oluşan boşluklara harç dolmaktadır. Monitör tasarım derinliğinden yukarı yönde belirli hızlarda çekilirken aynı zamanda belirli hızlarda da kendi etrafında döndürülmekte ve jet grouting kolonu bu şekilde oluşturulmaktadır. Jet-1 Tek akışkanlı yöntem ile killi zeminlerde 600 – 800 mm, çakıllı zeminlerde de 1000 mm çaplarında kolonlar oluşabilmektedir.

Jet 2 -İki akışkanlı jet grout yöntemi

Jet 2 -İki akışkanlı jet grouting yönteminde çimento harcının bir hava jeti içerisinde püskürtülmesi ile zeminin parçalanması sağlanmaktadır. Monitör iç içe geçmiş iki üniteden oluşmakta ve en içteki ünite harç püskürtme, en dıştaki ünite ise hava püskürtme yapmaktadır. Bu hava etkisi ile daha fazla enerji üretilerek zemin parçalanmakta ve harç zemin malzemesi içerisinde daha uzak mesafelere ulaşabilmektedir. Jet-2 yönteminde püskürtülen harcın basıncı 400 – 500 bar mertebelerine ve hava basıncı 7 – 17 bar mertebelerine kadar ulaşabilmektedir. Bu sayede Jet-2 yönteminde kolon çapları 800 – 1400 mm çaplarında üretilebilmektedir. Kolon çapının bu derece artması, basınçlı havanın harç jeti ile yeraltı suyu arasında bir tampon bölge oluşturması ve daha geniş zemin hacimlerini etkilemesi, kesilen zeminden dolayı oluşan çalkantıyı yenmek için harcanan enerjinin azalması, kesilen zeminin uzaklaştırılmasının kolaylaşması sayesinde olmuştur.

Jet 3 -Üç akışkanlı jet grout yöntemi

Jet-3 Üç akışkanlı sistemde su, hava ve harç aynı anda püskürtülerek kaba daneli zeminleri karıştırma ve ince daneli zeminleri parçalama işlemleri beraber yapılmaktadır. Monitör birbiriyle etkileşimli üç adet borudan oluşmaktadır. Takım halindeki püskürtme ağızlığı (nozzle) monitör içinde iki farklı bölümde yer almaktadır. Monitörün üst kısmında takım halinde çalışan nozzle su ve havayı püskürterek zemin malzemesini parçalamakta ve alt kısmında ise nozzle düşük basınçlarla harç püskürtmektedir. Jet-3 yönteminde genelde su basıncı 400 – 600 bar arasında, hava basıncı 7 – 17 bar arasında ve harç ise 20 – 80 bar arasında püskürtülür. Bu metodda kolon çapları 1200 – 2000 mm çaplarına ulaşabilmektedir. Delme işlemleri monitör döndürülerek yapılmaktadır ve sert zeminlerde ise 20 – 80 bar arasında püskürtülür. Jet-3 yönteminde kolon çapları 1200 – 2000 mm çaplarına ulaşabilmektedir. Delme işlemleri monitör döndürülerek yapılmaktadır ve sert zeminlerde ise delme işlemi hem vurma hem de döndürme işlemi ile yapılabilmektedir

Jet 4 -Süper Jet Yöntemi

Süper jet yöntemi farklı bir sistem kullanmayıp üç akışkanlı sistemin tijlerinin daha yavaş döndürülmesi ve daha yavaş çekilmesine dayanan bir yöntemdir. Bu sayede gerektiğinde kolon çapları 5 m’lere kadar çıkabilmektedir.

Jet grouting sistemleri uygulama alanları kıyaslaması

Jet 1 (Tek akışkanlı sistem) Boşluklu zeminde geçirimsizlik perdeleri, Tünel çatı için zemin konsolidasyonu, Yumuşak zeminde derin hendeklerin takviyesi, Ankrajlar

Jet 2 (İki akışkanlı sistem) Zemin stabilizasyonu, Boşluklu zeminde temel takviyesi, Panel geçirimsizlik perdeleri, Yumuşak zeminde derin hendeklerin takviyesi

Jet 3 (Üç akışkanlı sistem) Temel takviyesi ve kazı desteği, Döşeme/yeraltı suyu kontrolü, Panel geçirimsizlik perdeleri Geçirimsizlik uygulamaları, Çoğu ince daneli zeminlerin stabilizasyonu

Kaynak: 
Mustafa ATICI-JET GROUTİNG, ENJEKSİYON VE TAŞ KOLON UYGULAMALARININ TAŞIMA GÜCÜ VE OTURMA DAVRANIŞLARININ SAYISAL YÖNTEMLERLE KARŞILAŞTIRILMASI
NUR AHMET GÜRLEYİK-İNCE DANELİ ZEMİNLERDE TEKİL JET KOLON TASARIMI
Hüseyin Dirican-Farklı Yapı Yükleri Altında Kazıklı Temel ve Jet Grout Uygulamasının Karşılaştırılması

Zemin yapısı ve oluşturulan sisteme göre kazık uç taşıma gücü ve sürtünme kuvveti ile taşınan yük payları değişkenlik gösterebilmektedir. Yapı yüklerine karşı üst zemin tabakalarının taşıma gücünün yetersiz olduğu ve taşıma gücü yüksek olan zeminlerin daha alt tabakalarda bulunduğu durumlarda kazıklı temeller tercih edilmektedir.

Kazık Temeller Hangi Nedenlerle Kullanılır?

Kazıklı temeller aşağıdaki durumlarda kabul edilebilir temel tipleridir:

• Sağlam zemin tabakasının güvenilir bir yüzeysel temel oluşturmak için çok derinlerde olduğu ve ekonomik olmadığı durumlar,
• Yapının oturduğu zemin tabakasının yapı yükünü taşıyamayacak kadar yumuşak ve gevşek olması durumunda,
• Yapının oturduğu zeminde, zemin tabakaları arasında büyük farklılıkların olması,
• Yapının yapılacağı zeminde eğimin fazla olması,
• Yoğun ve üniform olmayan yüklerin olduğu alanların olması,
• Eğimli ve yatay olarak büyük yükler meydana getiren yapıların olması,
• Farklı oturmaların çok olduğu yapılarda kazıklı temeller kullanılabilmektedir.
•  Üst yapıdan gelen yükleri daha sağlam ve altta olan tabakalara aktarmak. Bu kazık tipine genellikle “uç kazıklar” denilmektedir (Şekil a,b).
• Üst yapıdan gelen yükleri gevşek ve yumuşak zeminlere oluşan sürtünme yoluyla aktarmak. Bu kazık tipine “sürtünme kazıkları” denilmektedir (Şekil c,d).
• Gevşek ve granüler zeminlerin taşıma gücünü iyileştirmek ve kompaksiyon sağlamak üzere bu zeminlere kazık çakılabilmektedir. Bu kazıklara pratikte “kompaksiyon kazıkları” denilmektedir (Şekil g).
• Uygun eğimlerde çakılıp yüksek hidrostatik basınç ve eğilme momentlerine karşı koymak için kazık çakma işlemi yapılabilmektedir. Çekme gerilmelerine karşı koyan bu kazık tipine “çekme kazıkları” denilmektedir (Şekil e).
• Köprü ayakları gibi erozyona maruz kalacak zeminlerde üst yapıdan gelen yükleri erozyondan etkilenmeyen daha derindeki zemin tabaklarına aktarmak.
• Kıyı liman yapılarında “tampon kazıklar” olarak adlandırılan ve yüzen cisimlerden gelen darbeleri sönümlemek için kullanılan kazıklar kullanılmaktadır.
• Üst yapıdan gelen yükler nedeni ile zeminde çekme yükleri oluşan bölgelerde “ankraj kazıkları” yapılabilmektedir (Şekil f).
• Yatay veya eğik olarak oluşan büyük kuvvetlerin zemine güvenilir bir şekilde aktaran “eğik kazıklar” inşa edilebilmektedir.
• Deniz yapılarında suyun kaldırma kuvvetine karşı koymak amacı ile “uzun kazıklar” yapılabilmektedir.

(TBDY-Kazık Temel Tasarımı ile İlgili Koşullar)

Deprem Etkisi Altında Yapı-Kazık-Zemin Etkileşimi-TBDY-2018

Kazık Temeller Nerelerde Kullanılır?

Kazıklı temellerin zorunlu kullanıldığı durumlar göz önüne alınıp kazıkların kullanıldığı uygulama alanları aşağıdaki gibi sıralanabilir:

• Yapıdan gelecek yükler için yüzeysel temeller yetersiz kalıyorsa ayrıca üst zemin tabakası gevşek ve yumuşak ancak sağlam zemin tabakası derinlerde ise,
• Su ile temas eden yapılarda temel altında bulunan zeminin oyulma, kabarma ve şişme riski var ise,
• Temellerde üniform olmayan büyük yükler meydana geliyorsa,
• Yapının altındaki zeminde farklı oturmalar oluşacak ise,
• Şevlerin hareketlerinin engellenmesinde,
• Kaldırma kuvveti ve yatay zemin hareketlerinin karşılanmasında
• Su içerisinde yapılan köprü ayakları ve liman yapılarında
• Sıvılaşmanın olduğu zemin tabakasının altındaki zemin tabakasına yüklerin aktarılmasında,
• Rüzgar ve deprem etkilerine karşı dayanma yapılarında bu etkilerin karşılanması amacıyla,
• Gevşek zeminlerin daha sıkı hale getirilerek iyileştirilmesi sebebiyle kazıklı temeller kullanılabilirler

Kazık Temel Çeşitleri

Kazıklı temeller çeşitli özelliklere göre sınıflandırılabilmektedir;

1-Malzeme Cinsine Göre Kazıklar

1.1. Ahşap Kazıklar

Ahşap kazıklar hafif olmaları, boylarının istendiği gibi kolaylıkla ayarlanabilmesi, nakliye kolaylığı ve su altındaki uzun servis ömürleri gibi pozitif üstünlüklerinden dolayı yüz yıllarca çeşitli yapılarda kullanılmıştır. Genellikle sedir, çam, meşe ve köknar gibi ağaçlar ahşap kazık yapımına uygundur. Ahşap kazıklar su altında uzun yıllar boyunca sağlam kalabilmektedir. Ancak su seviyesi değişimi ahşapta tahribat meydana getirebilmektedir.

1.2. Betonarme Kazıklar

Önceden dökme (prekast) ve yerinde dökme kazıklar olarak ikiye ayrılan betonarme kazıklar uygulama da en çok kullanılan kazık tiplerindendir. Özellikle istenilen boylarda ve donatılarda yapılabilmesi ve yer altı sularının etkilerine karşı dayanıklı olmaları sebebi ile sıklıkla tercih edilirler.

1.2.1. Önceden Dökme (Prekast) Betonarme Kazıklar

Uygulama projesine göre gerekli donatı ve mühendislik özelliklerine göre imal edilmektedirler. Önceden Dökme (Prekast) Betonarme Kazıklar genellikle kare, daire veya sekizgen kesitli olarak hazırlanıp gerekli kazık boyu, çapı ve dayanım özellikleri sağlanacak şekilde prefabrike olarak imal edilir ve şantiye alanına nakil edilmektedirler. İstenirse ön germe işlemi uygulanabilmekte ve kazıkların kaldırılması sırasında oluşacak eğilme momentlerine karşı gerekli dayanım sağlabilmektedir. Kazıkların uç kısımları çelik çarıklar ve kazık başı da genellikle çelik yastıklarla korunarak çakma işlemi ile uygulamaları yapılmaktadır.

1.2.2. Yerinde Dökme Betonarme Kazıklar

Yerinde dökülen betonarme çakma kazıklar ve yerinde dökülen (fore veya sondaj kazıklar) kazıklar olarak iki şekilde uygulanabilmektedirler. Ucu açık kaplama borusu zemine sokulup borunun içinin temizlenerek yeri hazırlanan fore kazıklar uygulama da sıklıkla kullanılmaktadır. Kazık çapı ve boyuna göre uygun olarak açılan deliğe gerekli donatı yerleştirilir ve betonlama işlemiş standartlara göre yapılarak kazık oluşturulmaktadır. Kaplama borusuz kazıklar, kaplama borusu çıkarılan kazıklar ve kaplama borusu yerinde bırakılan kazıklar gibi çeşitli şekillerde de yerinde dökme çakma kazıklar pratikte uygulanabilmektedir. Bu kazıklar aynı zamanda hem taşıyıcı elamanlar olup hem de zemini sıkıştırarak zemin iyileştirme işlemini de gerçekleştirmektedirler. Uygulanacak projeye ve zemin profiline göre çakma kazık veya fore kazıkların kullanımına karar verilir. Çeşitli durumlara göre birbirlerine karşı üstünlükleri ve negatif yönleri bulunmakta olup ekonomik olarak ta uygunluk esası ile uygulanacak kazık tipi seçilebilmektedir.

1.3. Çelik Kazıklar

Uygulamada en çok kullanılan kazık çeşitlerinden olan çelik kazıklar genellikle H veya I profili şeklinde imal edilmektedirler. Dairesel boru kesitli ve ucu kapalı ya da açık olarak da üretilip kullanılabilmektedirler. İçleri betonlanarak sıklıkla uygulanmaktadırlar. Genellikle yüksek dayanımları sebebi ile uç kazık olarak teşkil edilmektedirler. Çakma sırasında tahribat olmaması için kazık uçları takviye edilmektedir. Olumsuz dış etkilere ve korozyona karşı dış yüzeyleri bitümlü malzemeler ile kaplanabilir ya da beton gömlek içerisine alınabilirler. Çelik kazıklar istenilen boylarda çakma boyu elde edebilmek için kaynak yapılmak sureti ile boyları uzatılabilmektedirler. Açık deniz yapılarında özellikle uzun kazıklarda bu işlem kullanılmaktadır.  (Helisel Kazıklar)

1.4. Kompozit Kazıklar

Uygulanan projeye ve zemin yapısına göre birkaç kazık malzemesinin birlikte kullanıldığı ve uygulandığı kazık tipleridir. Çelik ve beton birlikte kullanılacağı gibi beton ve ahşap kullanımı da birlikte olabilmektedir. Yer altı suyuna göre ve istenen taşıma gücüne göre kazığın alt ve üst kısım malzemesi belirlenebilmektedir. Bunun yanında günümüzde teknolojinin ilerlemesi ve doğal kaynakların tükenebileceği esası bilinerek yeni kazık malzemeleri arayışı devam etmektedir. Plastik gibi malzemeler günümüzde kazık malzemesi olarak kullanılabilmektedir. Plastiğin dayanım özellikleri reçine veya cam  elyaf gibi malzemeler ile arttırılıp FRP gibi üstün özellikleri olan yeni kompozit malzemelerin kazık malzemesi olarak kullanımı günden güne artmaktadır.

2. Yapım Şekillerine Göre Kazıklar

Uygulama alanındaki kullanılan teknoloji dikkate alınacak olursa yapım şekillerine göre kazıklar iki şekilde incelebilmektedir:

2.1. Çakma Kazıklar

Çakma kazıklar serbest düşen mekanik çekiçlerin darbeleri veya titreşimler ile zemine çakılırlar. Zeminde büyük veya küçük yer değiştirme hareketleri yaptırarak zemini sıkışmasını sağlarlar. Özellikle gevşek ve granüler zeminlerde uygulandığında pozitif etkiler oluşturmaktadırlar. Kohezyonlu zeminlerde geçiçi olarak örselenmeden dolayı kayma mukavemeti paremetlerini düşürebilmektedirler. Kullanılan kazık malzemesine göre uygun sistemler ve enerjide çakma işlemi gerçekleştirilmelidir. Çakma kazıklar, hafif ve ağır yükler altında kısmen alüvonal yumuşak zeminlerde kullanıldığında zemin stabilitesi için oldukça güzel sonuçlar elde edilmekte olup yük aktarma mekanizması olarak sürtünme kazıklarına daha fazla prim tanımaktadırlar. Özellikle kazıkların çakılması sırasında oluşan titreşimler ve gürültü gibi negatif etkenler dolayısı ile çakma kazıkların şehir içlerinde kullanım alanları zorluklar oluşturmaktadır. Uygulama şekillerinden dolayı fore kazıklara göre ekonomik olarak daha pahalıdırlar.

2.2. Fore (Sondaj) Kazıkları

Zemine açılan foraj çukurlarının içerisine uygun donatıların yerleştirilmesi ve betonlama işleminin yapılması esası ile teşkil edilirler. Fore kazıklar, yanal zemin basınçlarını karşılama özelliklerine bakıldığında sürtünme özellikleri çakma kazıklara göre daha düşük olup yük aktarma mekanizması olarak uç kazıklara daha fazla prim sağlamaktadırlar. Bunun yanında az da olsa üst yapı yüklerini yüzeylerinde oluşan sürtünme ile de zemine aktarabilmektedirler. Fore kazıklar gerek ekonomik gerekse uygulama kolaylığı dolayısı ile çakma kazıklara göre daha sık tercih edilmektedirler. Artan teknolojik şartlar dolayısı ile kullanım alanları gün geçtikçe artmaktadır. Özellikle sert kohezyonlu zeminlerde fore kazık uygulamaları başarı ile yapılabilmektedir. Yer altı suyunun altında kalan yumuşak ve killi zeminlerde ve sağlam zemin tabakalarının çok derinde olduğu durumlarda fore kazık uygulamaları tavsiye edilmemektedir.

3. Yerleşim Özelliklerine Göre Kazıklar

Kazıklar zemine yerleştirilirken zeminle oluşturdukları yer değiştirme hareketlerinin durumuna göre üç şekilde ele alınabilir:

3.1. Zeminde Yer Değiştirmeye Sebep Olmayan Kazıklar

Zeminde Yer Değiştirmeye Sebep Olmayan Kazıklar; burgulu, kovalı veya darbeli sondaj gibi mekanik aletler kullanılarak açılan boşluklara donatı yerleştirilip betonlama işlemi yapılarak oluşturulan kazıklardır. Bu grup içerisinde fore kazıklar, avantajları dolayısı ile patikte oldukça sık kullanılmaktadır. Fore kazıklarda kullanılan betonun genellikle işlenebilir (slump 12-20 cm) olması ve yüksek dayanımlı betonların kullanılması tercih edilmelidir. Açılan çukurun desteklenip desteklenmemesi, bu desteğin şekli ve kalıcı veya geçici olması durumuna göre zeminde yer değiştirmeyen kazıklar farklı türlerde imal edilip uygulanabilmektedirler.

3.2. Zeminde Küçük Yer Değiştirmeler Yapan Kazıklar

Zeminde Küçük Yer Değiştirmeler Yapan Kazıklar genellikle çelik sınıfı H profil, boru kesit, kutu veya burgulu kazıklar zeminde küçük yer değiştirmeler yapmaktadır. Kullanılan bu kazıklar özellikle gevşek kumlu zeminlere sokularak bu zeminlerde sıkışmalarını sağlamaktadırlar. Çakma işlemi sonrasında boru içinde kalan boş kısımlara beton doldurulup nihai taşıma gücüne ulaşılabilir. Sonuç olarak özellikle H kesitli ve ucu açık boru ve kutu kesitli çelik kazıkların çakma aşamasında uçlarında tıkaç oluşmuyor ise zeminde çok küçük yer değiştirmeler oluştururlar.

3.3. Zeminde Büyük Yer Değiştirmeler Yapan Kazıklar

Uygulama sırasında zeminde yanlara doğru yer değiştirmeler yaptıran çakma kazıklar bu grupta düşünülebilir. Bu kazıklar çoğu zaman mekanik aksamlı çekikler ile yapılmakta ve çakılan yerin etrafında yapılar varsa tercih edilmemektedir. Fakat kumlu veya çakıllı zeminlerde titreşim metotlarına ve iş veriminin arttırılmasını sağladığı için (etraftaki yapıların müsaade etmesi durumunda) tercih edilebilmektedir. Genel olarak çakma kazıkların tümü neredeyse zeminde büyük yer değiştirmeler yapıp aynı zamanda zeminde iyileştirme meydana getirmektedirler.

4. Yük Aktarım Mekanizmasına Göre Kazıklar

Kazıkların yük aktarım mekanizmalarına bakıldığında kazıklar 6 sınıfta incelenebilir:

4.1. Uç Kazıklar

Uç kazıklar üst yapıdan gelen yükleri yer altı suyunun veya zayıf taşıma gücünün olduğu zemin tabakalarının altındaki sağlam ve taşıma gücü yüksek tabakalara aktarmak için kullanılır. Uç kazıklarında sürtünme etkisi oldukça küçük olduğu için göz önüne alınmamaktadır. Kazık üzerine gelen yükler kazık ucu ile sağlam zemine iletilir. Taşıma gücü bulunmak istenen ve düşey olarak yüklenen bir kazık üzerinde uç direnci ve çevre sürtünmesi oluşmaktadır. Çevre sürtünmesinin yönü yukarı doğru ve pozitiftir. Ancak kazığı çekmek istediğimizde karşılaştığımız direnç bu çevre sürtünmesinden oluşur ve buna negatif çevre sürtünmesi denir. Uç kazıklarda sürtünme her ne kadar ihmal edilen bir değer olsa da negatif çevre sürtünmesi oldukça dikkat edilmesi gereken ve zemin yapısına (yumuşak killer, turba, yumuşak silt vb.) göre büyük değerlerde oluşmaktadır ve hesaplarda göz ardı edilmemelidir.

4.2. Sürtünme Kazıkları

Sürtünme kazıkları, üst yapıdan gelen yüklerin kısmen ya da tamamının kazık çevresinde meydana gelen zemin sürtünmesi ile karşılandığı kazık türleridir. Eğer ki sağlam zemin tabakası çok derinlerde ise ve uç kazık yapımı ekonomik değil ya da yapılamıyorsa gevşek ve yumuşak zeminler içerisinde sürtünme kazıkları yapılır. Sürtünme kazığı uzunluğu uygulanan yüke ve zemin profiline göre değişiklik göstermekte olup kazık yükleme deneylerinden yararlanılabilir.

4.3. Çekme Kazıkları

Üst yapıya etki eden kuvvetler dolayısı ile temelde döndürme etkisinin oluşması veya suyun kaldırma kuvveti gibi etkiler dolayısı ile temellerin çekmeye maruz kaldığı durumlarda teşkil edilen kazıklara çekme kazığı denilmektedir. Özellikle yüksek yapılarda rüzgar ve deprem etkilerine karşı ve açık deniz yapılarında suyun kaldırma kuvvetine karşı çekme etkisi karşılanıncaya kadar yeteri boyutlarda çekme kazıkları yerleştirilmektedir. Kıyı liman yapılarında hem dalga etkileri hem de deniz araçlarının sönümlenmesi için de çekme kazıkları tercih edilmektedir.

4.4. Ankraj Kazıkları

Yatay kuvvetlere karşı koymak için genelde yapılan ankraj kazıkları özellikle gemilerin iskeleye çarpması, yüksek dalga kuvvetleri ve palplanş perdelerini tespit etmek gibi birçok durumda da kullanılabilmektedirler. Özellikle dayanım parametreleri düşük olan granüler ve boşluklu zeminlerde üst yapıya etki eden yükleri, kaldırma kuvvetlerini, yanal basınçları derinlerdeki kaya zeminlere aktarmak için ankraj kazıkları tercih edilmektedir. Kesitleri zemin ve yük durumuna göre değişkenlik göstermekle beraber kaya zemine aktarılacak yük arttıkça kazığın boyu artmaktadır. (Kaya ve Zemin Ankrajları)

4.5. Kompaksiyon Kazıkları

Kompaksiyon kazıkları, esas amacı zemin stabilizasyonu olan kazık tipleridir. Bu kazıklar vasıtası ile zemin sıkıştırılıp dayanım özellikleri arttırılmaktadır. Özellikle granüler zeminlerde uygun şekilde tatbik edilen kazıklar ile zemin iyileştirilmesi yapılabilmektedir. Genellikle farklı geometrilerde ve kısa olacak şekilde uygulamada kullanılırlar.

4.6. Eğik Kazıklar

Eğik kazıklar, hem yatay hem düşey kuvvetlerin aynı anda oluştuğu durumlarda bu kuvvetleri taşıyabilmek için tasarlanan kazık tipleridir. Belli açılar ile zemine yerleştirilip genellikle istinat yapılarında, aktif toprak itkisi olan durumlarda, heyelan tehlikesi olan zeminlerde, iskele-liman yapılarında, köprü ayaklarında ve şev kaymalarının beklendiği bölgeler gibi değişik alanlarda eğik kazıklar kullanılabilir.

Kaynak: Yük. Müh. Mesut GÖR-KAZIKLI RADYE TEMELLERİN STATİK DÜŞEY YÜKLER ETKİSİ ALTINDA MODELLENMESİ

Zeminlerin mekanik, geometrik ve dinamik özellikleri, üstyapıya aktarılan özellikleri etkilediği gibi üstyapının da mekanik, geometrik ve dinamik özellikleri de üst yapıdan zemine geri yansıyan özellikleri etkiler. Üstyapıda ve zeminde karşılıklı olan bu dinamik olaya yapı zemin etkileşimi denir.

Bir yapıdan beklenen performansın ve dayanımın elde edilebilmesi için, zeminin durumu, projelendirme, yapının inşası, uygulanması ve denetimi gibi tüm süreçlerin bir bütün olarak doğru bir şekilde gerçekleştirilmesi ile sağlanabilir.

Zeminin Yapı Üzerindeki Etkileri

Zemin ve yapı arasında inşaat sürecinden yapının kullanım ömrünün sonuna kadar gerçekleşen “zeminin yapı üzerindeki etkileri”ni sıralayacak olursak,

• Zeminde ortaya çıkacak ani hareketler, yapıda atalet kuvvetleri (eylemsizlik kuvvetleri) oluşturmaktadır.
• Zemin özellikleri yapının periyot ve mod şekillerini değiştirmektedir.
• Depremin düşey bileşeninin yapıya etkimesi durumunda yapı yukarı doğru hareket edebilip, beklenmedik kuvvetlerin kesitleri zorlaması söz konusu olmaktadır.
• Zeminde bulunan boşluk suyu deprem etkisi ile sıvılaşma riski ortaya çıkarabilmektedir. (Sıvılaşma Çeşitleri, Oluşumu ve Analizi)
• Yapı-zemin etkileşimi dikkate alınarak yapılan çözümlemelerde yapı periyodu ve buna bağlı olarak etkiyen yatay yükler zemin özelliklerine bağlı olarak değişmektedir.
• Yapı çözümlemesinde genel yaklaşım; zemine bağlanan kolonların, sabit veya ankastre mesnetler şeklinde modellenmesi yönündedir. Ancak bu modellemede zeminin üst yapıya etkisi tam olarak gözlenemez.
• Yumuşak zeminler üzerine inşa edilen yapıların tepe noktasındaki yer değiştirmeleri daha fazla oluşmaktadır.
• Orta sert zeminlerde zemin periyodu, yapı yüksekliğine de bağlı olarak yapı periyodu ile sıklıkla çakışabilmektedir. (Rezonans Nedir? Yapıları Nasıl Etkiler?)
• Zayıf zeminlerde düşey doğrultuda dalga ilerlerken ivmelerin genliklerinde değişim olabilir ve genliklerin artması sonucu deprem anında zemin büyütmesi denilen durumla karşılaşılmaktadır.
• Özellikle zemin tabakalarının cins, kalınlık, yeraltı su seviyesi gibi özelliklerinin değişebilir olması yakın bölgelerde aynı proje ile inşa edilmesine rağmen yapılarda farklı hasarların oluşmasına yol açabilmektedir.

Bahsedilen bu zeminin yapı üzerindeki etkilerine bakıldığında zeminin etkilerinin detaylı bir şekilde dikkate alınmasın yapının tasarlanmasında önemli faktörlerden bir tanesi olduğunu göstermektedir. Fakat kullanılan yönetmelikler ve geotekniğe verilen öneme bakıldığında farkında olunarak veya olunmayarak sadece projelendirmenin ve yapı elemanlarının yeterli güvenlikte olması gerektiği gibi yanlış yönde bir algı oluştuğu görülmektedir. Oysaki yukarıda bahsedilen her bir etkinin yapı zemin etkileşiminin olumsuz sonuçları ancak yapı ve zeminin ortak revize edilmesiyle yani geoteknik mühendisliğininde dikkate alınmasıyla ortadan kaldırılabilir.

Zemin Yapı Etkileşiminde Yanlış Bilinenler

Geoteknik mühendisliğinin öneminin kavranmaması ve bunun sonucunda projelerde dikkate alınan hususlarda eksikliklerle oldukça sık karşılaşmaktayız. Bu eksikliğin nedeniyle zemin etkilerinin tamamıyla dikkate alındığı sanılmakta ve Zemin Yapı Etkileşiminde Yanlış Bilinen bazı maddeleri şu şekilde sıralayabiliriz;

• Depreme dayanıklı yapı tasarlama aşamasında ivme spektrumunun ve zemin sınıfının dikkate alınmasıyla zeminin tüm etkisinin dikkate alındığı sanılmaktadır.
• Yapı-zemin etkileşimi için yapı temelinin altına sadece bir takım zemin yayları tanımlanması yeterli  bir durum değildir. Bununla beraber paket programlar genellikle çözümlemeyi bu yönteme bağlı kalarak yapmaktadır. Örneğin Sta4CAD programı Winkler Yöntemine dayanarak çözümleme yapmaktadır. Bu yöntemde zeminin Hooke kanununa uyduğu varsayılmakta olup başka bir ifade ile elastik zemin üzerinde bulunan prizmatik bir kirişin herhangi bir noktasındaki zemin tepkisinin o noktadaki çökme ile doğru orantılı olduğu varsayılmaktadır. Yönteme göre taban basıncı ile yay sıkışması arasında yatak katsayısı olarak tariflenen değişmez bir bağlantı olduğu kabul edilmiştir. Birim hacim ağırlık boyutlarını taşıyan yatak katsayısı zeminin gerçek gerilme-birim boy değiştirme özelliklerini tümüyle göz ardı etmekte ve temelin bir seri yay üzerinde doğrusal gerilme-birim boy özelliği gösterdiğini kabul etmektedir. Böylesine bir varsayım oldukça karmaşık olan temel-zemin etkileşimini basitleştirmektedir.
• Çözümlemeler sırasında birçok durumda yapı-zemin etkileşimi ihmal edilerek zemin “rijit” bir mazleme olarak kabul edilmektedir. Ancak gerçekte zemin dış yükler altında şekil değiştiren dinamik bir ortamdır. Zeminin rijit bir ortam kabulü ile yapılan çözümlemeler zemin koşullarının kötü olduğu durumlarda yetersiz kalmaktadır.

Kaynak: Celep Z., K., N., ‘’Deprem Mühendisliğine Giriş ve Depreme Dayanıklı Yapı Ta-sarımı’’, İstanbul Teknik Üniversitesi, 1-596, (2000).
Çinicioğlu S.F. , ‘’ Zeminlerde Statik ve Dinamik Yükler AltındaTaşıma Gücü Anla-yışı ve Hesabı’’ İMO Seminer, İstanbul, 1, 6-8 (2005).
Semra ÖNAL, YEREL ZEMİN ÖZELLİKLERİNİN BETONARME BİNA MALİYETLERİNE ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Tünel açma yöntemlerinde yaygın olarak üç yöntem ağırlık kazanmaktadır.

a- Klasik Tünel Açma Yöntemi

b- Kalkan (Shield) yöntemi

c- Kazıcı Makinelerle Tünel Açma Yöntemi (Mole = köstebek vb.)

a- Klasik Tünel Açma Yöntemi

Bu tünel açma yöntemi delme, patlatma ve pasanın taşınması esasına dayanır. Delikler, küçük çaplı tünellerde el ile taşınabilen, büyük çaplı tünellerde ise hareket edebilen bir platform üzerine monte edilmiş ve hava ile çalışan deliciler ile delinir. Delik çapları, delik uzunluğu, lokum çapı ve delikler arasındaki uzaklığa bağlıdır. Delme işlemi tamamlandıktan sonra delikler kapsülleri yerleştirilmiş patlayıcı madde ile doldurulur. Kapsüllerin birbiriyle ve ateşleme sistemi ile bağlantısı sağlanır. Platform geriye çekilir. Personel emniyetli yere alındıktan soma elektrikli sistem ile ateşleme yapılır. Patlayıcı madde durumlarının dışarıya atılması vantilasyon ile sağlandıktan sonra patlatılan kısımda askıda kalmış ve gevşemiş olan parçalar kavlak ekibi tarafından düşürülür

Daha sonra pasa taşınması ile ilgili ekipman içeriye girer. Bu ekipman, yeraltı kazısının boyutuna bağlı olarak el arabasından, büyük tonajlı kamyon ve bunlara uygun yükleyicilere kadar değişebilir. Pasanın taşınması tamamlandıktan sonra tekrar delme işlemlerine geçilir.

b- Kalkan (Shield) Yöntemi

Bu tünel açma yöntemi yumuşak, kuru ve ince taneli zeminlerde kullanılır. Kalkan, kazının dış şekline uygun olarak çelik plakalardan imal edilmiştir. Kazı aynası ile kaplaması tamamlanmış kısım arasındaki bölümün gevşeyerek kazı boşluğuna akması veya dökülmesinin önlenmesi için kullanılır. Kazı yapıldıkça kalkan kriko ile ileriye doğru sürülür. Önceden hazırlanmış olan kaplama malzemeleri kalkanın ileri sürülmesiyle geride kalan kaplamasız kısma yerleştirilir. Arkası dolgu enjeksiyonu yapılarak kuvvetlendirilir ve tüm çevre basıncını alabilecek duruma getirilir.

Kalkan zayıf zeminlerde geçici destek görevi yapar. Klasik yöntem ekipmanlarından birinin yerine kullanılamaz. Sadece kazı sırasında akıcı özellikteki malzemenin akmasına engel olur.

c- Kazıcı Makinelerle Tünel Açma Yöntemi

Tünel açma işleminde kazıcı makineler kullanıldığında klasik yöntemdeki delme ve patlatma işlemleri ortadan kalkmaktadır. Taşıma işlemi her iki yöntemde de aynıdır. Kazıcı makinaların klasik yönteme üstünlüğü tünel kazısının süreklilik kazanmasıdır. Bu yöntem ile uygun özellikteki zemin içinde ilerleme hızı çok fazla olmaktadır.

Kazı makinası ile açılan yeraltı kazısı kesiti daireseldir. Ön tarafta bulunan matkap ve kesiciler ile zemin aynadan sökülür ve geride bulunan taşıma ekipmanına aktarılır. Bu tip kazıcılar sağlam zeminlerde kalkansı, gevşek zeminlerde ise kalkan ile birlikte kullanılmaktadır.

Kazı makinaları belirli tip kazı ve belirli özellikteki kaya için projelendirilir. Bu nedenle bir çok tipleri vardır. Bazı tipleri gevşek zeminin göçmesini engellemek için aynayı hava basıncı altında tutan ve su geçirmez başlık hücresi ile donatılmıştır. Diğer bazı tipler ise delici tabancalar ile donatılmış olup, makinanın kesemeyeceği sert zeminlerin delinip patlatılması olanağını sağlar.

Patlatmaların sınırlandırıldığı yerlerde ve kazının ekonomik olarak yapılacağı düşünülen tünel kazılarında kazı makinaları kullanılır. Kazı makinaları klasik yöntemdeki düzensiz kesit yerine tam olarak istenen boyutta kazı yapabilmektedir. Bu yöntemde patlatmanın gürültüsü ve şok etkisi de ortadan kalkmaktadır.

Kaynak: Yapıların Projelendirilmesinde Mühendislik Jeolojisi-Erdal Şekercioğlu

Birçok durumda, heyelanların gerçek nedenleri, kaydırıcı kuvvetlerde artma ya da kaymaya karşı koyan kuvvetlerde azalmaya neden olan hızlı etkiye sahip deprem şokları, titreşimler ya da şevin su içeriğindeki hızlı bir artış tarafından gizlenir. Heyelan durumunda, gerçek ve beklenen nedenler arasındaki fark çok önemlidir. Örneğin, şev malzemelerini doyuran şiddetli yağmurlar ani bir geçici kaymaya neden olabilir, fakat kaymaya neden olan gerçek neden örneğin uzun zayıf kil tabakalarıdır. Benzer bir örnek, üzerine ev yapılan yapay bir şev için verilebilir, tahmin edilen etki deprem şokudur, ancak gerçek neden şevin duraysız olması olabilir.

Heyelanların nedenleri içten veya dıştan etkiler olup olmadıklarına göre gruplandırılabilirler.

Dış nedenler, kaymaya karşı koyan kuvvetlere göre kaymayı oluşturan kuvvetleri arttırırlar. Dış nedenlerin örnekleri; şevin yüklenmesi, şevin erozyon veya kazıyla dikleştirilmesi ve deprem şoklarıdır.

İç nedenler ise, tanımlanmış herhangi bir dış neden olmaksızın heyelana neden olurlar ve kaymaya karşı koyan kuvvetleri azaltan süreçleri içerirler. Bunlar, örneğin; boşluk suyu basıncındaki artış ya da şev malzemesinin kohezyonundaki azalmadır. Bununla birlikte heyelanların nedenleri genellikle hem iç hem de dış olmak üzere ortak nedenlere dayanır. Örneğin, hızlı şev aşağı bir yenilme; kayma gerilmesindeki artışla, ona eşlik eden kaymaya karşı koyan kuvvetlerdeki azalmayı içerir. Diğer ortak nedenler ise, sıvılaşma, bozunma ve erozyondur (Terzaghi, 1950).

(Heyelan Nedir? Heyelan Çeşitleri ve Sınıflandırılması)

Jeolojik koşullar, heyelanların oluşmasındaki en önemli nedenlerden bir tanesidir. Elverişsiz jeolojik koşulların karışımı olan, örneğin zayıf toprak veya kaya ve dik şev üzerinde muhtemel kayma düzlemleri ile birlikte sağanak yağışlar şiddetli kar yağışları ve mevsimlik donmuş yerler, insanların faaliyetlerine rağmen heyelan, çamur akıntıları ve çığ oluşturmaya devam edecektir. Bunlar doğal koşullar için oluşturulan doğal süreçlerin tepkimesidir. Örneğin Brezilya’da 22 Ocak 1967 tarihinde gece büyük bir heyelan meydana gelmiştir. Bunu, üç saat süren heyelanlar ve erozyon tarafından yaklaşık 194 km2 lik alanın harap edilmesine yol açan, yaklaşık 1700 kişinin ölümüne neden olan elektrik fırtınası ve şimşek takip etmiştir. Yıkıntı alanlarındaki şevler karakteristik olarak sadece sert kaya üzerindeki kalıntı topraktan oluşan ince bir tabakada oluşmuşlardı. Heyelanların çimenle kaplı alanlardan ziyade daha çok bitki alanlarına zarar verdikleri şaşırtıcıdır ve çoğu yıllarda doğal kalmış ormanları harap etmişlerdir (Keller, 2000).

Heyelanlar sonucunda kaç kişinin öldüğünü tahmin etmek zordur, ancak taşkınlar esnasında kanallara dökülen yığıntılar kesinlikle çok fazladır. (Taşkın Nedir? Taşkın Nedenleri, Türleri ve Oluşumu) Çığlar genellikle daha önceden mevcut olan depresyonları izlemekte 0.3 – 1 m. kalınlığında bir toprak ve bitki örtüsünü hareket ettirmekte ve açıkta belirgin bir lineer yerli kayaç bırakmaktadırlar. Hareket eden ortalama kaya ve toprak yığıntısı 2.500 m3, ya da yaklaşık 36.000 tondur (Williams and Guy, 1973). 1970 yılında, bir depremin tetiklediği bir yamaç molozu heyelanı Huascaran Dağı boyunca 3.660 m. aşağıya doğru saatte 300 km.’yi aşan bir hızla inip 20.000 kişiyi öldürdüğünde, metrelerce çamur ve taş parçası yığdığında ve köylerden sadece iz bıraktığında ise Peru’daki Yungay ve Ranrahirca’da yaşayanlar bu derece şanslı olmamıştır (Office of Emergency Preparedness, 1972).

Dünyanın en büyük baraj faciası 9 Ekim 1963 yılında meydana gelmiş ve İtalya’daki Vajont Barajında yaklaşık 2 600 kişi ölmüştür. George Kietsch’in raporlarına göre, facia dünyanın en yüksek ince kemerli barajında (Krette 267 metre) yaşanmış ve ne gariptir ki, barajın gövdesi ya da kaplamalannda herhangi bir hasar meydana gelmemiştir (Kiersch, 1964). Bu trajediye, rezervuarın üst kısmında bulunan Toc dağının kuzey yamacı boyunca yaklaşık saatte 95 km’ lik bir hızla hareket eden ve rezervuarı 1.8 km boyunca tamamen şev malzemesi ile dolduran 238.000 000 m3 kaya ve diğer yığıntının neden olduğu müthiş bir heyelan yol açmıştır .

Bu heyelanlar birçok etmenlerin kombinasyonlarından kaynaklanmıştır. Zayıf kayaları ve kırıklı kireçtaşlarını, çöküntü alanlarını ve baraja doğru eğilim gösteren killi alanları içeren duraysız bloklar ve kayma oluşturan büyük kuvvetlere yol açan çok dik topografyaların bulunduğu elverişsiz jeolojik koşullar birinci etmen olmuştur.

Barajda tutulan suyun neden olduğu, vadi kayaçlarındaki boşluk suyu basıncındaki artış ise ikinci etmen olmuştur. Yeraltı suyunun bank depolarına taşınması ile buradaki suyun basıncı artmış ve kaymaya karşı olan kuvvetleri azaltmıştır. Rezervuardaki yüksek su seviyesine bağlı olarak yeraltı su seviyesinin yükselmesi ile kaymadan önce akma oranı artmıştır. Üçüncü olarak eylül sonundan felaket gününe kadar devam eden şiddetli yağmurlar şev malzemelerinin ağırlığını, kayalardaki boşluk suyu basıncını arttırmıştır ve mühendislerin baraj seviyesini minimuma indirmeye yönelik çalışmalarından sonra bile barajların dolmasını devam ettiren akış devam etmiştir. Kaymaya karşı koyan kuvvetlerdeki azalmayla birlikte kaymayı oluşturan kuvvetlerdeki artmanın gerçekleşmiş olması felaketin kabul edilen nedeni olarak belirlenmiş, fakat su basıncını yükselten, aksine şev malzemelerinin ağırlığını arttıran aşırı yeraltı suyu ise gerçek neden olarak ortaya çıkmış ve kayalarda zayıf alanlar boyunca yüzebilme etkileri oluşturduğu sonucuna varılmıştır (Keller, 2000).

Elverişsiz jeolojik koşulların ve insan kullanımının aşırı derecedeki tehlikeli heyelanlara Çekoslovakya’daki Handlova heyelanı ilginç bir örnektir. Handlova’da büyük oranda kömür kullanan fabrikadan çıkan küller rüzgarlarla güneye taşınmış ve depolanmıştır. Önceden tarım amaçlı olarak kullanılan topraklar, küllerin birikmesiyle büyük oranda değiştirilmiştir. Bu, yağmur sularının yeraltına büyük oranda sızmasına ve böylece de yeraltısuyu konumunun değişmesine neden olmuştur. 1969’daki su tablasını yükselten şiddetli yağmurlardan sonra yaklaşık 20.000.000 m3 alanı kaplayan büyük bir heyelan meydana gelmiştir. Kayma yaklaşık bir ayda 152 m. hareket etmiş ve bir kasabayı tehdit altında bırakmıştır. 150 ev harap edilmiş olsa bile kaymaları kontrol etmek ve kayan malzemeleri boşaltmak, hareketleri durdurmak için iyi organize edilmiş bir program 60 gün içinde başarılı olmuştur (Keller, 2000).

Kaliforniya’nın kuzeyi, Oregon ve Washington’da ağaç kesimi ve erozyon arasındaki muhtemel sebep sonuç ilişkisi tartışmalı bir konudur. Heyelanlarda önemli bir neden budur. Çoğu erozyonun sorumlu olduğu heyelanlar, özellikle sığ debris heyelanları ve derince yerleşmiş yeryüzü akıntıları bunun iyi örneklerindendir (Keller, 2000).

Aslında, batıda Oregon şelalesinde yapılan bir araştırmada, sığ kaymaların nedeninin, bu alandaki egemen erozyon yüzeyleri olduğu ortaya çıkmıştır (Svvanson and Dyrness, 1975). Yol yapımı için ağaç kesimi ve yarma açımının erozyonu arttırdığı ve böylece de eski heyelanları harekete geçirdiği konusunda şüphe yoktur.

Ağaç kesimi yapılmış yerlerdeki yol yapımları da özellikle ciddi bir problemdir, çünkü yollar yüzeysel su akışını engelleyebilir, suyun yeraltındaki hareketlerini değiştirebilir ve buna zıt olarak şevdeki kütle dağılımı şev düzeltmesi çalışmalarıyla değiştirilebilir (Swanson and Dyrness, 1975). Ormanlık alanlarda erozyonel süreçler hakkındaki bilgilerimize dayalı olarak ağaç kesimini engelleyebilecek geliştirilmiş ileri yöntemler oluşturmamız gerekir (Keller, 2000).

İnsanların ve yapıların yoğun olduğu örneğin, evlerin ve endüstrinin var olduğu şehirlere ait alanlarda, insan kullanımı ve etkisinin heyelanlara sebep olması muhtemeldir.

Rio de Janerio, 4 milyonu aşan nüfusuyla, diğer şehirlerden daha fazla şev stabilite sorunlarına sahip olabilir (Jones, 1973). Dik şevler ve kırıklı kayalardan oluşan yüzeysel çökellerin birleşmesi de bu problemlere katkıda bulunur. Daha eski devirlerde, böyle birçok şevler yakıt elde etmek ve tarıma yer açmak için yapılan ağaç kesme faaliyetleri, şiddetli yağmurlarla birlikte gelen heyelanlar tarafından takip edilmiştir. (Keller, 2000).

Kazılar birçok şevin topuğunu kesmektedirler ve kritik noktaya ulaşılmasına neden olunmaktadır. Bununla birlikte bu kazı alanları üzerindeki şev, dolgu yapılmadan önce zaten duraysızlık kazanmış ve kaymayı oluşturan kuvvet artmıştır. Bundan başka bu alan periyodik olarak büyük yağmur fırtınaları ile karşı karşıyadır. Böylece, Rio de Janerio’nun niçin ciddi bir probleme sahip olduğunu anlamak kolaydır. 1966’da şiddetli yağmurlan takip eden, birçok heyelan meydana gelmiştir. 1967’nin en korkunç fırtınası daha önce tahmin edilerek, şehir hedeften uzaklaştınlmıştır. Eğer bu yapılmasaydı, sonuçlan felakete dönüşebilirdi (Jones, 1973).

Los Angeles ve genellikle Güney Kaliforniya, şev hareketleriyle ilgili heyelanların dikkate değer oranlardaki sıklıklarıyla karşılaşmışlardır, örneğin, Los Angeles civarında periyodik olan heyelanlar, toprak kaymaları ve çamur akmaları iki yaşama son vermiştir ve 100’den fazla evi boşaltmaya zorlamıştır. Milyonlarca dolar, örneğin evler, yüzme havuzlan, teraslar, kamu yararına faydalı şeyler ve mal zararını gidermek için harcanmıştır (Leighton, 1966). Güney Kaliforniya’daki heyelanlar, topografyadaki büyük zıtlıktan, kaya ve toprak çeşitlerini, iklim ve bitkileri içeren karmaşık fiziksel koşullardan kaynaklanmaktadır.

Jeolojik haritalardan hesaplandığına göre, heyelanlar deniz kıyısının %60’ ını etkilemekte ve heyelanların kontrolünden sonra da tehdit altında bırakmaktadır (Leighton, 1966). Heyelan kalıntıları şevlerin tarihsel olarak aktif olduğunu göstermektedir. Ancak insanların faaliyetleri, heyelanların büyüklüğünü ve özellikle de sıklığını büyük ölçüde arttırmıştır.

İnsan kullanımının heyelanların sıklığı ve büyüklüğü üzerindeki etki ve ilgileri farklılık gösterir. Aşağı yukarı nerede ve ne zaman bulunmamız gerektiğini, tehlikeli alanları önlemek ve tehlikeyi azaltmak için her şeyi öğrenmeye ihtiyacımız vardır. Bu durumda insan kullanımının heyelanların şiddetini ve sayısını arttırdığı yerlerde bizim onların varlığını nasıl kontrol etmeyi, tanımayı ve azaltmayı öğrenmeye ihtiyacımız vardır (Keller, 2000).

Heyelanlara Karşı Alınacak Önlemler ve İyileştirme Yöntemleri

Yük Boşaltma

Şevlerde etkin makaslama gerilmelerini azaltmanın en basit yolu yükün azaltılması olup, şev yüksekliğinin ve/veya şev açısının düşürülmesi şeklinde gerçekleştirilebilir. Yüklerin azaltılmasına ilişkin diğer bir yöntem ise, şev malzemesinin kaldırılıp, yerine hafif dolgu malzemesinin yerleştirilmesi olabilir.

Destek Dolgusu

Yarmaların kısa süreli duraylılıkları genellikle, uzun süreli duraylılıklarından daha büyüktür. Bu nedenle, geçici yapay şevler kalıcı şevlere göre daha dik olarak uygulanabilir. Bu olgu, özellikle yeraltısuyunun sorun olmadığı kuru mevsimlerde geçerlidir. Bu davranış biçimi, şevlerin stabilize edilmesi için kullanılan destek dolgusu inşasında avantaj sağlar.

Alışılmış prosedür önerilen yarmadaki zayıf zeminde aşırı kazı gerçekleştirip, daha sonra onun yerini c ve Φ değerleri daha yüksek bir dolgu malzemesi ile doldurmak şeklindedir. Destek dolguları her zaman aşırı kazı yöntemi kullanılarak yapılmazlar. Şevin topuğuna yerleştiren bir dolgu ile de şevler desteklenerek duraylılık koşulu sağlanabilir. Bu dolguların tepelerinin düz olmasına özellikle dikkat edilmelidir.

Yapısal Stabilizasyon

Şevlerin stabilizasyonu için kullanılabilecek diğer tercih, yapısal elemanlar kullanımıdır. Bunlar; değişik türde dayanma yapıları ve ankrajları içerirler. Bu yöntemler genellikle oldukça pahalı yöntemler olmasına karşın, özellikle yerleşim alanlarının olduğu bölgelerde oldukça etkin ve güvenlidir. Bu yöntemler kısa bir özet şeklinde aşağıda verilmiştir.

Dayanma yapıları

Dayanma yapıları,  iki farklı yükseklikteki noktadan geçen yüzeye sahip şevlerin korunmasında kullanılan yapısal elemanlardır. Bu yapılar, şevle bağlantılı olarak oldukça duraylı koşullar oluştururlarken bazen de zorunlu koşullarda şevin yerine de kullanılabilirler. Dayanma yapıları, şevin tabanının altında bulunmalı, geçirgen çakıl ya da kırılmış kaya ile doldurulmalı ve şevde boşluk suyu basıncının oluşmasını önlemek amacıyla dren delikleri ile teçhiz edilmelidirler.

Ankraj

Diğer yapısal eleman ankraj olup, bu elemanlar çekme türündeki sağlamlaştırıcı kuvvetleri şevin içerisine aktarırlar. Bir ankraj genel olarak kritik yenilme düzleminin daha ilerisine kadar uzanan betonlanmış bir delik içerisinde gerdirilmiş çelik çubuktan oluşur. Bu yöntem genellikle maliyeti yüksek çalışmalar ve ekipmanı gerekli kılar. Ancak, şevlerin duraylılığının sağlanmasında kullanılan en etkin yöntemdir. Bu yöntem maliyeti nedeni ile özellikle yerleşim alanlarında ve yatırım bakımından değerli sahalarda kullanılır. (Kaya ve Zemin Ankrajı)

Drenaj

Şev duraylılığı sorunlarında su en önemli duraysızlık etkenidir. Bu nedenle duraylılığın sağlanması bakımından yapılacak her çalışmada, hem yer altı hem de yüzey sularının drenajı zorunludur. Hedef, zemin içerisine sızmadan kaynaklanacak fazla suyun önlenmesi ve zemin içerisinde var olan suyun uzaklaştırılmasıdır. Bu önlem boşluk suyu basınçlarını azaltarak duraylılığı arttırır. Kuru bir zeminin dayanımının daha yüksek, ağırlığının ise daha az olduğu unutulmamalıdır. Bunun sonucu olarak da, kaymaya karşı koyan kuvvetler artmış, kaymayı oluşturan kuvvetler ise azalmış olacaktır. Yüzey ve yer altı drenajı olmak üzere iki yöntem temel olarak uygulanır.

Yüzeysel drenaj

Buradaki temel fikir, suyun şev boyunca akmasının ya da şevin içerisine süzülmestnin önlenmesidir. Yüzey sularının yolu, hendekler ve bir seri oluklar yoluyla şevin etrafından geçecek şekilde değiştirilebilir. Bir şevin içerisine süzülen suyun miktarı, aynı zamanda, şev yüzeyinin toprak çimentosu, asfalt ve hatta plastikler gibi geçirimsiz katmanlar ile örtülmesi suretiyle de kontrol edilebilir.

Yeraltı drenajı

Araştırmalar yenilmeyi başlatabilecek bir yeraltısuyunun varlığını ortaya çıkarmışsa, suyun drenajı gereklidir. Kayma dayanımı parametrelerini azaltan yer altısuları yaygın olarak yatay sondajlar, tüneller ve galerilerle toplanır ve uzaklaştırılır, bazen derin kuyular açılarak pompajla statik su seviyesi düşürülür.

Perfore (delikli) boru drenler: Bu tür boru drenler, yeraltına gömülerek kullanılırlar. Borunun çevresi çakıl ve filtre ile sarılarak, suyun girmesine izin verilirken, ince taneli malzemenin boru içine girişi engellenir. Bir başka deyişle, filtre ve geçirimlilik koşulları sağlanmış olur. Bu drenler, yeraltındaki suyu toplayıp, güvenli lokasyonlara taşıyarak çalışırlar.

Pompaj kuyuları: Yeraltındaki suyu almak üzere yüzeyden itibaren gerçekleştirilen sondajlarla düşey olarak açılan ve bir pompa ile teçhiz edilen kuyulardır. Pompaj kuyularının en önemli dezavantajları, pompaların ve teçhizinin pahalı olması ile kuyu ve pompanın sürekli bakım gerektirmesidir.

Yatay drenler: Şev yüzeyinden itibaren çok az yukarıya doğru meyilli yatay olarak yerleştirilmiş drenlerdir. Yeraltısuyunu keserek gravite yardımı ile drene edecek şekilde tasarlanmışlardır. Bu drenlerde pompaya ihtiyaç duyulmaz ve hem bakımı hem de teçhizi daha ucuzdur.

Donatı

İnşaat mühendisleri özellikle betonu çelik gibi donatılarla üreterek onları güçlendirirler. Zeminler de yapay donatılarla birlikte teçhiz edilerek güçlendirilebilirler. Bu sistemler dayanımı arttırırlar ve böylelikle daha dik güvenli şevlerin kullanılabilmesine olanak sağlarlar.

Bitki Örtüsü

Uygun bitki örtüsünün düzenlenmesi şevlerin iyileştirilmesindeki en önemli aşamadır. Bitki örtüsü özellikle erozyonun önlenmesi, suyun şev malzemesinden çekilmesi ve köklerin şev malzemesi içerisinde donatı görevi görmesi açısından önem taşımaktadır. Bitki örtüsünün derin kaymalarda hemen hemen hiç etkili, olmamasına karşın, sığ kaymalar, akmalar ve çamur akmalarındaki önleyici etki; dikkate değer düzeydedir. Ancak, bitki örtüsünün şevlere ek yüklemeler ve yüzey sularının akışını yavaşlatarak şev malzemesine büyük miktarda sızmasına neden olacağı gerçeğini asla unutmamalıdır. Kimi zaman şevlerdeki yenilmelerin nedenlerinden birisi de bitki örtüsüdür.

Yamaçların Duraylılığını Etkileyen Faktörler

Yamaçların duraylılığını etkileyen faktörler;

• Gerilimi artıranlar,
• Direnci azaltanlar olmak üzere başlıca iki grupta toplanabilir.

Yamaçtaki gerilmeleri arttıran faktörler

• Yamaç üstündeki yüklerde artış olması,
• Boşluk veya çatlak suyu basıncının artması,
• Burundan malzeme kaybı,
• Göl düzeyinde ani seviye düşümleri,
• Giderek kırılma oluşumu,

Direnci azaltan faktörler

• Yamaç kayasının aşınma ve ayrışması,
• Süreksizlik yüzeylerinde su basıncı oluşması,
• Süreksizliklere kil dolması,
• Ortamda ani ıslanma veya kuruma olayları,
• Zamana bağlı olarak veya hareket ile kohezyon zayıflaması,
• Kil içeren matrisin şişmeye uğraması,
• Çimentolayıcı maddenin çeşitli etmenlerle yıkanarak zayıflaması şeklinde sıralanabilir.

Yamaçların Duraylılığını Sağlama Yöntemleri

Yamaçların duraylılığını sağlamak amacıyla alınabilecek önlemler; kazı, dolgu, suyu kontrol, yapısal destek ve özel yöntemler şeklinde sıralanabilir, bu yöntemler sırasıyla;

Kazı

• Yamaç eğimini azaltmak,
• Yüksekliği düşürmek,
• Yamaç yüzeyini kademelendirmek,

Dolgu

• Topuğa destek yükü koymak (taş veya beton ağırlık),

Suyu kontrol

• Yüzey suyunu toplamak (kafa hendekleri),
• Yüzeyi geçirimsiz yapmak (kil kaplama, asfalt, püskürtme beton),
• Zemin kütlesinin drenajını sağlamak (yatay, düşey, drenler, galeri, kuyu vb.),

Yapısal destek

• Dayanma yapıları (Geçirimli duvar, palplanş vb.),
• Donatılandırma (donatılı zemin, çivileme),
• Kazıklar (Sondaj, betonarme silindir.),
• Ankraj-Bulonlama (mekanik, kimyasal enjeksiyon),

Özel yöntemler

• Erken uyarı sistemi (hareket ölçerler, radyo verici vb.),
• Ağaçlandırma, çimen,
• Enjeksiyon (çimento, kireç),
• Isısal yöntemler (dondurma, pişirme),

Kaynaklar; Mühendislik Jeolojisi İlkeler ve Temel Kavramlar - Işık Yılmaz
Yapıların Projelendirilmesinde Mühendislik Jeolojisi- ERDAL ŞEKERCİOĞLU

Heyelan, bir yamaçtaki kaya, toprak yüzeyin veya molozların yamaç aşağı doğru kayması, oynaması ya da hareket etmesi olarak tanımlanır. Heyelanlar, belirli bir zaman içinde, yamacın ilk geometrisini gözle görülür bir şekilde kaybetmesi, üzerinde ya da önündeki mühendislik yapılarının güvenliğinin kaybolmasına veya işlevini yitirmesine neden olan kitle hareketidir. Heyelanlar insanlara ve çevresine etki eden en büyük risk etkenlerinden birisi olarak kabul görmektedir.

Ülkemizde heyelanlar diğer doğal afetlere oranla daha sık meydana gelmektedir. Bu durum ülkemizde aşırı eğimli, engebeli ve yüksek arazilerin mevcut olmasından kaynaklanmaktadır.

Eğimli arazilerin insanoğlu tarafından kullanılması için araziye müdahale edilmesi, jeolojik özellikler, orman alanlarının zarar görmesi, ülkemizde çok kurak ve yarı kurak iklimlerin yaşanılıp peşine bol yağışlı geçen dönemin olduğu bölgelerin varlığı, uzun süreli yağışların olduğu ve nemli iklime sahip bölgelerin varlığı ülkemizde başlıca heyelan sebepleridir.

2. Heyelan Çeşitleri Nelerdir?

Dengeyi etkileyen tüm özellikler gözönünde tutulduğunda, doğal ya da yapay yamaçlarda heyelan çeşitleri 6 ana gruba ayrılır. Bunlar;

1. Düşme
2. Devrilme
3. Kayma
4. Yayılma (Yanal yayılma)
5. Akma
6. Karmaşık

(Heyelanların Nedenleri? Heyelan Neden Olur?)

2.1. Düşme

Aşırı konsolide olmuş killer ve kayaçlarda ayrışma veya aşınma sonucunda oluşan heyelan çeşididir. Çatlaklara su, buz girmesi, sıcaklık değişimleri ve özellikle deniz, göl gibi dalga ve rüzgar etkilerine açık yamaçlarda, aynı türdeki kayaç veya zeminlerin süreksizlikler boyunca ayrışıp, serbest kalan blokların düşey hareket yapmasıdır. Düşme türü heyelanın belirgin özeliği düşey ve çok hızlı olmasıdır.

Dik falez ve yamaçlardan ya da sivri dağ doruklarından çoğu zaman toprağın, büyük ya da küçük kaya parçalarının yerçekimi etkisi altında serbest düşmeye uğraması sonucunda sıçrama, sekme ya da yuvarlanma yoluyla meydana getirdikleri hareket tipine düşme adı verilir
Kaya ve toprak düşmeleri aniden ve çok hızlı meydana gelirler ve bu nedenle hasar ve ölümle sonuçlanan olaylara neden olabilirler. Bu nedenle, özellikle dağlık bölgelerden geçen yollarda kaya düşmesinin oluşma ihtimalini gösteren uyarı levhaları bulunmaktadır.
Eğer bir kaya veya toprak düşmesi aktif halde veya çok kısa bir süre önce meydana gelmişse, kopmuş olduğu ana yar üzerinde taze ve düzgün olmayan izleri gözlemek mümkündür. Bu izler, ana kütlenin çatlak sistemine ve tabakalanmasına uyan bir düzensizliktir.

Kaya düşmesinin esas nedeni; topuk oyulmaları, çatlak ve kırıklarda birbirini takip eden erime ve donma olayları, hidrostatik basınç sonucu genişleme ile yerçekiminin bağlayıcı kuvvetlerden daha büyük hale gelmesidir. Kaya düşmeleri çoğu zaman yataya yakın tabakalı yumuşak kayaçlar üzerinde asılmış durumda bulunan çatlaklı masif kayalarda meydana gelir.

2.2. Devrilme

Yamaç içine eğimli olan süreksizliklerde görülen bir duraysızlık türüdür. Devrilme olayının nedeni blokların ağırlık vektörünün taban dışına düşmesidir. Ayrıca blokların en/yükseklik oranı devrilme üzerinde etkili olur.

Devrilme türü yenilmeler düşmelere benzer, ancak bu tür duraysızlıklarda yenilme blokların ağırlık merkezlerinin daha altındaki nokta veya eksenler etrafında şev önüne doğru dönmeleri sonucunda gelişir. Bu tür yenilmeler özellikle şist ve sleyt türü kayalar ile kolonsal yapıya sahip kaya kütlelerinde yaygın olarak gözlenir, ancak bu diğer kaya türlerinde meydana gelmeyeceği anlamına gelmez. Bu tür yenilmelerin meydana geldiği şevlerde eğimi şevin içerisine doğru olup süreksizliklerin devamlılığı oldukça yüksektir.

2.3. Kayma

Makaslama yenilmeleri sonucunda, bir veya daha fazla bloğun tanımlanabilen bir kayma yüzeyi boyunca şev aşağı hareket etmesi olayına kayma denir.  Kayma ile denge kaybı, bir veya birkaç yüzey boyunca kitle içinde uyanan kayma direncinin azalması sonucu oluşur. Kayma bir düzlemde olursa, kayan kütlede deformasyon çok olmaz. Kayma yüzeyi eğri olursa, kayma sonucunda kütlede kırılma ve büyük şekil değiştirmeleri görülür.

2.3.1. Dönel Kayma

Kütlenin bir merkez çevresinde moment yaratacak biçimde dönme hareketi göstermesidir. Homojen, yumuşak killer ve sıkıştırılmış yapay şevlerde tipik hareket olarak görülür. Kütle hacmi kısıtlı ise hareket bir kaşık biçiminde oluşur. Heyelan kütlesinde önemli bir şekil değişikliği görülmez. Malzeme türüne, kayma yüzeyinin şekline ve hesaba yaklaşım yöntemlerine göre çeşitli alt gruplara ayrılır.

2.3.1.a-Genel şekilli kayma

Kayma yüzeyi helezondan birkaç doğruyla gösterilecek şekle kadar değişebilir.

2.3.1.b-Dairesel kayma

Doğada hiçbir zaman oluşmamasına karşılık sayısal çözümde kolaylık sağlaması bakımından ayrılmaktadır. Bu tür kayma, homojen yapay şevlerde oluşur. Yüksekliğine oranla sonsuz sayılabilecek uzunlukta bir kütle kaydığında kayma yüzeyi silindir şeklinde kabul edilir. Dairesel kaymalar, belirgin içbükey dairesel makaslama yüzeyleri boyunca kütle hareketini tanımlar. Bu türden yenilmeler çoğunlukla dolgular gibi homojen malzemelerde gelişirler ve hızları genellikle yavaş veya orta derecededir. Kayma sonundaki geometri, geriye doğru yatmış bir kayan kütle ile açıklanabilir. Dairesel kaymalar; daha çok zeminlerde (kil, şilt, kum gb.), ileri derecede eklemli kaya kütleleri ile ileri derecede aynşmış kayalarda meydana gelirler.

2.3.1.c- Ardışık kayma

Dairesel kaymanın özel bir türü olarak görülür, kayan hacmin büyük ve zemin direncinin düşük olduğu durumlarda hareket sert taban üstünde oluşursa gövde dilimlenir.

2.3.1.d- Karışık kayma

Dönel kaymanın alt sınıflarından bir veya birkaçının birlikte izlendiği yamaç hareketidir.

2.3.2. Düzlemsel Kayma

Öncelikle tabakalı kayaçlarda ve ortamda tek veya daha fazla süreksizlik yüzeyinin bulunması durumunda oluşur, duraysızlığın kaynağı kayma dirençlerindeki farklılıktır. Dönel hareketten farklı olarak dengeyi bozan kuvvetlerdeki zaman ya da hareket miktarlarında çökme sonucu kopmalar tipik belirti olup, kütlede aşırı deformasyonlar izlenmez. Ötelenmeli kaymalar, oldukça düz kayma yüzeyleri boyunca kütle hareketleri şeklinde tanımlanabilirler. Bu yüzeyler genellikle zayıf zonlar ve tabaka düzlemleri olup kalınlık/uzunluk oram genellikle 0.1’ den daha küçüktür. Zayıf bir düzlem üzerinde şev aşağı harekete düzlemsel kayma, iki süreksizliğin meydana getirdiği bir kama kütlesinin kesişme hattı boyunca şev aşağı harekete ise kama türü kayma adı verilir. Kimi zaman ise, birden fazla yüzey üzerinde hareket söz konusu olabilir. Bu tür duraysızlıklara ise iki veya çok yüzeyli kayma adı verilir.

2.3.2.a- Blok kayması

Kütle ve yamaçlarda harekete olanak sağlayan zayıf tabakanın varlığı, topukta kazı, su düzeyinin yükselmesi gibi nedenlerden ötürü oluşur.

2.3.2.b- Kama kayması

Kayaçtaki iki veya üç çatlak sisteminin uygun biçimde kesişmesiyle oluşur. Blok ve kama kaymalarında önemli delormasyonlar gelişmez.

2.3.2.c- Heterojen yamaçla kayma

Şevlerdeki farklı malzemelerde görülen kayma hareketidir. Tipik örneği, baraj gölünde su seviyesinin hızla düşmesi sonucu kaya dolgunun kil çekirdek üzerinden kaymasıdır.

2.3.2.d- Yüzeysel kaymalar

Ayrışmış kil veya rezidüel malzemenin ana kayaç üzerinde hareketi sonucu oluşur.

2.3.2.e- Aktif blok kayması

Zayıf tabaka üzerinde bulunan yamaçta, bu tabakada ıslanma sonucunda kayma direncinde azalma ya da topukta kazı veya aşınma sonucu malzeme kaybı şeklinde oluşur.

2.4. Yayılma (Yanal yayılma)

Çekme ve makaslama deformasyonlarının birlikte izlendiği heyelan türüdür. Belirgin bir kayma yüzeyi veya bölgesi bulunmaz. Kayaçlarda, altta oluşan kilin kayma direncindeki azalma ile üstteki kayaç tabakalannın yanlara doğru hareket etmesi, hassas killerde ise titreşim, su etkisi gibi nedenlerle ortamın sıvılaşarak yayılması sonucu oluşur.

Yayılmalarda (veya yanal yayılmalar) bloklar birbirlerinden ayrılırlar ve parçalar halinde hareket ederler. Bu tür yenilmeler sıklıkla yumuşak ve hassas killerin altlarındaki sağlam malzeme üzerindeki yanal hareketleri sonucunda gelişir. Yayılmalar yaygın olarak yaklaşık düzden orta düzeyde şev eğimlerine kadar değişen şevlerde gelişirler ve genellikle nehir/göl kıyılarında sona ererler. Uzun mesafelerde etkin hareketleri ve geniş alanları etkilemeleri nedeni ile yıkıcı olabilirler. Bu nedenle çoğu zaman özellikle köprülerde olmak üzere önemli yapılarda hasara neden olmaları mümkündür. Hareket genel olarak ansızın başlar ve önceden belirtisi yoktur.

2.5. Akma

Belirgin özelliği son derece yavaş olması ve sonuçta plastik davranış göstermesidir. Kumda, kilde, yamaç molozunda ve ana kayaçta görülebilir. Geçmişte buzul altında kalmış ve içinde kum ve şilt bulunan killerde toprak ve çamur akmaları tipik harekettir. Kum akması, yamaçlarda yağış ve titreşim sonucu oluşur. Moloz akması yüzeyin bitki örtüsünden yoksun olduğu kurak bölgelerde görülür.

Akma, pekişmemiş toprak malzemesini viskoz (kıvamlı) bir sıvı şeklinde yamaç aşağı hareket etmesi olarak tanımlanabilir. Bu tür yenilmede, kayma yüzeyi boyunca hareket eden tanımlanabilir bloklar söz konusu değildir. Görünür hız dağılımları ve yer değiştirmeler yüksek viskoziteli sıvılardaki duruma benzer. Hareket eden kütle içindeki kayma yüzeyleri çoğunlukla görülmez ya da çok kısa ömürlü olur. Kaya blokları, toprak ve bozuşmuş kaya parçaları karışımından ibaret olan katı malzemenin daha fazla su alması sonucunda, şev aşağı hareketle debris akmaları meydana gelir ve bunlar oldukça büyük yıkıcı etkiye sahiptirler. Akmaların yüksek hızları ve uzun mesafelerde hareket edebilme kabiliyetleri nedeni ile bu tür yenilmeler, şev duraysızlıkları içinde en tehlikeli ve yıkıcı duraysızlık türü olarak sınıflanabilirler. Akmalar çoğunlukla yağış veya kar erimeleri sonucunda tetiklenirler.

Yamacın ya da şevin yüzeysel kısmının, sürekli fakat çok yavaş yer değiştirmesine ise krip (yavaş akma) denir. Burada hareket genellikle çok yavaştır, ancak devamlı yapılan gözlem ve aletsel ölçümlerle anlaşılabilir. Hareket hızı senede 2-3 cm kadar olabilir. Kripin en karakteristik belirtileri; bitki örtüsünün eğilmesi, duvarların ve telefon direklerinin düşeyden sapması, tabaka uçlarının dışarıya doğru kıvrılması ve tabakaların aşağı doğru akmasıdır.

2.6. Karmaşık

Yukarıda anlatılan beş çeşit heyelanın iki veya daha fazlasının birlikte izlendiği yamaç hareketidir.

Kaynaklar; Mühendislik Jeolojisi İlkeler ve Temel Kavramlar - Işık Yılmaz
Yapıların Projelendirilmesinde Mühendislik Jeolojisi- ERDAL ŞEKERCİOĞLU
HEYELAN TANIMLAMA VE VERİ OLUŞTURMA KILAVUZU - ULAŞTIRMA, DENİZCİLİK ve HABERLEŞME BAKANLIĞI KARAYOLLARI GENEL MÜDÜRLÜĞÜ

Bu Temel Enjeksiyon Yöntemleri:

1. Tek kademe temel enjeksiyonu,
2. Tıkaç veya aşağıdan yukarıya çıkan kademe enjeksiyonu,
3. Yukarıdan aşağıya inen kademe enjeksiyonu,
4. Bindirmeli temel enjeksiyonu,
5. Tekrar delgiyle yukarıdan aşağıya inen kademeli enjeksiyon.

Tek kademe Temel Enjeksiyonu

Tek kademe temel enjeksiyonu yönteminde enjekte edilecek delik istenilen derinliğe kadar delinir, kuyu yıkanır ve enjekte edilerek bütün bu işlemler bir defada tamamlanır. Bu uygulama ancak az çatlaklı, sağlam kayalarda ve sığ deliklerde uygulanır.

Tıkaç (Lastik) veya Aşağıdan Yukarıya Çıkan Kademe Enjeksiyonu

Tıkaç veya aşağıdan yukarıya çıkan kademe enjeksiyonu, istenilen derinlikte enjeksiyon yapmaya olanak sağlayan bir yöntemdir. Kuyu, taban derinliğine kadar delinir ve tıkaç deliğin istenilen derinliğine tutturulur. Tıkaç tutturulmadan önce veya sonra kuyu yıkanır. Temel kayadaki çatlakların kuyudaki üst sınırına tıkaç tutturularak etkili bir enjeksiyon yapılmış olur. Bu yöntemle aşağıdan yukarıya doğru belirli aralıklarda sistematik tıkaç tutturularak enjeksiyon yapılır.

Yukarıdan Aşağıya İnen Kademe Enjeksiyonu

Yukarıdan aşağıya inen kademe enjeksiyonu yönteminde kuyu birinci kademe için önceden belirlenen derinliğe kadar delinir. Delik yıkanır, su testi yapılır ve enjekte edilir. Bunu takiben çimento henüz prizlenmeye başlarken delikteki çimento şerbeti yıkanır ve ikinci kademe için yukarıda yapılan işlem, kaya içindeki çimento şerbeti tamamen priz yaptıktan sonra, tekrarlanır. Her kademe için kuyu derinleştikçe enjeksiyon basıncı artırılır. Yukarıdan aşağıya inen kademe enjeksiyonu yöntemi tek kademe enjeksiyonundan daha pahalıdır. Ancak yüzeyden olacak sızıntıları en aza indirir.

Bindirmeli Enjeksiyon

Bazı durumlarda Ardalanan kademe enjeksiyonunda, yüzeydeki çatlakları tıkamak için birinci kademede önce kalın enjeksiyon yapılır. Çimento şerbeti kısmen prizlendikten sonra kuyu yıkanarak veya yeniden delinerek, tekrar ince şerbetle enjekte edilir.

Tekrar Delgiyle Yukarıdan Aşağıya Doğruİnen Kademe Enjeksiyonu

Tekrar delgiyle yukarıdan aşağıya inen kademeli enjeksiyonu çok karstik ve erime boşluklu kayaçlarda uygulanır, bindirmeli enjeksiyon yönteminin aynısıdır. Ayrıcalığı, birinci kademe enjeksiyonu tamamlandıktan sonra kuyudaki çimento şerbetinin yıkanması yerine, priz yaptıktan sonra yeniden delinerek, ikinci, üçüncü ve diğer kademelerin enjeksiyonu yapılmasıdır. Bu tip enjeksiyon pahalı olmakla beraber büyük erime boşluğu ve mağaraların doldurulmasında başanlı sonuçlar alınır.

Kademeli enjeksiyonlarda önceden tayin edilen derinliğe ulaşmadan, delgi esnasında sondaj suyunun tamamı veya % 70 ’den fazlasının kaçması halinde, sondaja ara verilerek bu kısmın enjeksiyonu yapılır ve tekrar sondaja devam edilir.

Geçirimli özellikteki zeminler içinde yapılan derin kazılarda kazı çukuruna gelen sular inşaatı olumsuz etkilediği gibi kazı şevlerinin duraylılığının da bozulmasına neden olmaktadır.

Geçirimli zeminlerde yapılacak derin kazılarda kazı çukuruna su gelişini engellemek ve dik şevli kazı yaparak kazı hacmini azaltmak amacıyla kazıya başlamadan önce zemin içerisine geçirimsiz perde duvarı inşa edilmektedir.

Geçirimsiz Perde Duvarları

Alüvyon türü geçirimli zeminler içinde yapılan kazılarda kazı çukuruna gelen suyun engellenmesi, ortamdaki yeraltı suyu akışının kısmen veya tamamen kesilmesi ile mümkündür. Bu amaçla kazı yapılacak bölgenin tüm çevresine veya yeraltı suyu akım yönünün ön tarafına perde duvarları inşa edilmektedir.

Zeminin özelliğine göre seçilen geçirimsiz perde duvarları, ince perde duvar (thin wall), kalın perde duvar (slurry trench) veya jet grouting, olmak üzere çeşitli şekillerde inşa edilebilmektedir.

Perdenin imalatında sadece çimento ve su kullanılarak rijit bir duvar yapılabileceği gibi karışımın içine bentonit ilave edilerek yapılan perdenin prizini aldıktan (sertleştikten) sonra elastik özellikte olması da sağlanabilmektedir.

Geçirimsiz Perde Duvarları Tipinin Seçilmesi

Alüvyon veya benzeri geçirimli zeminlerde uygulanması düşünülen geçirimsiz perde duvarı tipinin seçilmesi büyük ölçüde zeminin litolojik ve granülometrik özelliklerine bağlıdır. Buna göre;

• Alüvyonel zeminin kalınlığı ve altındaki ana kayanın cinsi
• Zemin içindeki şilt, kil, balçık ve benzeri seviyelerin tespiti,
• Zemin içindeki blokların cinsi, yaklaşık boyudan, seviyeleri ve miktarı,
• Zemin içindeki farklı seviyelerin taşıma güçlerinin belirlenmesi,
• Zemin içinde belirlenmiş seviyelerden alman örneklerin elek ve hidrometrik analizleri,
• Zeminin geçirimliliği, birim ağırlığı ve proktor değerlerinin belirlenmesi gerekir.

İnce perde duvar (Thin wall)

Geçirimsiz ince duvar az konsolide olmuş killi (taşıma gücü 1.5-2 kg/cm2), siltli, kumlu ve ince çakıllı alüvyon ile kendini taşıyamayan kum, şilt ve balçık zeminlerde ortalama 20 m derinliğe kadar uygulanır. İri çakıl (10 cm ’den büyük) ve blok içeren alüvyon ile konsolide olmuş zeminlerde başarılı olamamaktadır.

Sistem, herhangi bir statik yük olmamak üzere yeraltı suyunun sızma veya akımım önlemek amacıyla birbirini kesen ve birbirinin içerisine giren, 60-80 cm genişliğinde 6-10 cm kalınlığındaki anolardan oluşmaktadır. Zemin koşullarına uygun olarak seçilen karışım 2-4 kg/cm2 ’lik basınç altında alüvyon içerisine basılarak uygulanır.

Perdenin yapılacağı eksen üzerinde kolay çalışabilmek, iş makinalarının zemine batmasını önlemek ve putrelin düşey durmasını sağlamak amacıyla sıkıştırılmış dolgu ile su seviyelerinden en az bir metre yükseklikte çalışma platformu hazırlanır.

Perdenin yapılacağı yerde yüzeyden itibaren istenilen seviyeye kadar putrel düşey olarak çakılır. Putrel çakılma esnasında zemini ve iri çakılları kenara iterek ilerler. Putrelin çakma ve geri çekilmesi sırasında putrele monte edilmiş olan borudan bir pompaya bağlı bir hortumla perdeyi oluşturacak karışım verilir. İşlem sırasında basınç manometresi sürekli izlenerek istenilen derinliğe inildiğinde özel vibrasyon ve pnömatik çekici ile putrel yavaş yavaş geri çekilir. Çakma ve çekme sırasında her kademede sürekli olarak düşük basınç ile karışım verilir.

İnilen ilk putrelin oluşturduğu 6-10 cm kalınlığında, 60-80 cm genişliğindeki geçirimsiz ince perde duvar panosunun ardından aynı aks üzerinde ilk yapılan panoya 10-15 cm girecek şekilde putrel yerleştirilip 2. panonun çakma işlemine geçilir. Birbirinin içine giren karışım henüz katılaşmamış olduğundan mütemadi bir perde oluşur.

Kalın perde duvar (Slurry trench)

Geçirimsiz kalın perde duvar killi, siltli, kumlu ve iri çakıllı alüvyon zeminlerde 60 metre derinliğe kadar başarılı olarak inşa edilebilmektedir. Bu yöntemde zemin içerisindeki boyutları 50 cm’e kadar olan bloklar özel kırıcı ile kırılarak perde oluşturulabilmektedir.

Sistem, paletli bir kazı makinası üzerine monte edilmiş ve 2,20 x 0,80 metre boyutlu kazı yapabilen bir hidrolik kepçe ile, düşey olarak hareket edebilen putrelden ibarettir. Kazı, kepçe boyutlarına göre 2,20 x 0,80 m lik panolar halinde birer pano atlayarak yapılır. Pano kazılarının birer atlayarak yapılmasının amacı, önce yapılan panonun içindeki karışımın sonradan yapılan panonun kazısının içine akmasını önlemektir.

Kazı işlemi, kazı makinası üzerine monte edilmiş ve putrele bağlı hidrolik baskı ile çalışan bir kepçe vasıtası ile yapılır. Kazıdan çıkan malzeme (kum-çakıl) kamyonlar ile istenilen yere taşınır.

Bu sistemde kazı ve perde aynı anda yapılmakta, açılan kanal hazırlanan karışım (slurry) ile sürekli dolu tutulmaktadır.

Arazide gelişimi, zamana bağlı olarak boşluk suyu basıncındaki sönümlenmeye paralel meydana gelir. Konsolidasyonun laboratuarda ölçümü odometre deneyi ile gerçekleştirilir.

Odometre Deneyi

Yanal deformasyonu önlenmiş olan, suya doygun disk biçiminde ve örselenmemiş bir zemin numunesinin, alt ve üst yüzeyinden drenaj sağlanarak, düşey ve eksenel bir basınç altında konsolidasyon miktarı ve hızının ölçümü bu deneyle gerçekleştirilir.

Odometre Deneyi için Gerekli Aletler

Odometre deneyi için; odometre cihazı yardımcı aparatları, spatula (numuneyi kesmek ve düzeltmek için), hassas terazi, numune kapları (su muhtevası için), kronometre, deformasyon saati, etüv.

Odometre Deneyinin Yapılışı

a) Numune halkasına alt ve üst yüzeyleri düzgün olacak şekilde numune yerleştirilir. Düzeltmek için spatula vb yararlanılabilir. Tartılarak konsolidasyon hücresine yerleştirilir.

b) Dengelenmiş yükleme kolu yatay duruma getirilir. Yükü numuneye aktaran kısım dikkatlice yerleştirilir. Deformasyon saati şekil değiştirmeleri ölçmek üzere ayarlanır.

c) İlk yük için gereken ağırlık askıda olan yükleme koluna yerleştirilir. Yüklemeler. 0.1, 0.25, 0.5, 1, 2, 4, 8, 16, 32 kg/cm2 dizisi takip etmeli ve her yükleme, kademesi 24 saat uygulanmalıdır.

d) Yükleme için askıda olan yükleme kolu boşa alınır ve aynı anda da kronometreye basarak zaman başlatılır. Belirli zaman aralıklarında deformasyon saatinden okuma yapılarak kaydedilir. Okuma : 1/4, 1/2, 1, 2, 4, 8, 15, 30, 60, 120, 240, 480, 960, 1440 dak .zamanlarında yapılmalıdır.

e) 24 saat sonundaki okuma yapılınca bir üst yükleme kademesine geçilerek c ve d şıkları tekrar uygulanır.

f) En yüksek yük kademesinde basınçlar uygulandıktan sonra, numunenin boşaltma eğrisi istenirse, yükleme kademesine uygun olarak boşaltma yapılır.

Hesaplamalar:

Sıkışma özelliklerinin belirlenmesi

H0=Ws/(Gs A) (cm)

Ho: Katı danelerin eşdeğer yüksekliği

H : Numunenin her yükleme sonundaki kalınlığı

Ws: Numunenin kuru ağırlığı,

Gs: Katı danelerin özgül ağırlığı,

A: Numunenin alanı (cm2)

Boşluk oranı

e =(H-H0)/H0

Hacimsel Sıkışma Katsayısı

mv=ΔH/(Δp H0)

mv=Δe/(Δp (1+e0))

Kompaksiyon, boşluk hacminin azalmasıyla danelerin birbirine yaklaşarak yoğunluğunun artması ile tarif edilebilir. Yoğunluğun artmasıyla, zeminlerin kayma mukavemetleri artarken, oturmaları ve hidrolik geçirgenlikleri azalmış olur. Kompaksiyon deneylerinin amacı; optimum su muhtevası değerinde en büyük kuru yoğunluğun elde edilmesidir. Zeminlerin bu özellikleri Proctor deneyleri ile elde edilir.

Bu deneyler uygulanan enerji bakımından iki çeşittir.

Standart Proctor Deneyi-Proktor Deneyi

Standart Proctor Deneyinde 2,5 kg ağırlığındaki tokmak 30.5 cm yükseklikten serbestçe düşürülür, 25 vuruşla 3 tabaka halinde sıkıştırılarak sıkıştırma enerjisi uygulanır.

Standart Proctor Deneyinde Gerekli Aletler

Metal Sıkıştırma kalıbı (11.55 cm yükseklik ve 10.5 cm çapında, plakası ve 5 cm yüksekliğinde yakası ile birlikte), 2,5 kg ağırlık ve 30.5 cm’den serbestçe düşebilen 5 cm çaplı metal tokmak, spatula ve bıçak, damıtık su, büyük karuştırma kabı, numune kapları (su muhtevası için), terazi, hassas terazi, etüv.

Standart Proctor Deneyinin Yapılışı

a) Açıkta kurutulan ve 20 mm’lik elekten geçen zeminden yaklaşık 5 kg kadar alınır. Geniş bir kapta su ilave edilerek karıştırılır.

b) Sıkıştırma kalıbı 1g hassasiyetle tartılır. Kalıp sert bir yere oturtulur ve nemli zemin mümkün olduğu kadar eşit ağırlıkta üç tabaka halinde, her birine 30,5 cm’lik düşüş yapan tokmakla 25 darbe vurarak sıkıştırılır. Darbeler tabaka yüzeyine eşit dağıtılmalıdır. Kullanılan zemin kalıbı doldurmaya yetmeli, fazla geldiği durumda ise kalıp üst seviyesini 6 mm’den fazla aşmamalıdır.

c) Kalıbın üst seviyesine düzeltme ile fazla zemin alınarak numune ve kalıp birlikte tartılır.

d) Kalıptan çıkarılan zeminden su muhtevasını belirlemek için yeterli miktar ve sayıda numune alınır.

e) Geiye kalan zemin karıştırma kabına alınıp ufalanır. Üzerine uygun artışlarla su ilave edilerek b, c ve şıklarındaki işlemler aynen tekrarlanır. Tekrarlama işlemi en az beş değer verecek biçimde yapılmalıdır.

Hesaplamalar

Yapılan her sıkıştırma işlemi için su muhtevası ve kuru birim ağırlık değerleri hesaplanır.

Birim ağırlık: γ=(W2-W1)/V

Kuru birim ağırlık: γd=γ/1+w

W1: Kalıp ağırlığı

W2: Kalıp+sıkıştırlmış zemin ağırlığı

V: Kalıbın hacmi

Su muhtevası kuru birim ağırlık grafiği çizilir, grafikten en büyük kuru yoğunluk ve optimum su muhtevası belirlenir.

Modifiye Proctor Deneyi-Proktor Deneyi

Modifiye Proctor Deneyinde, 4.5 kg ağırlığındaki tokmak 45.8 cm yükseklikten serbestçe düşürülür, 25 vuruşla 5 tabaka halinde sıkıştırılarak sıkıştırma enerjisi uygulanır.

Modifiye Proctor Deneyi Deneyinin Yapılışı

Modifiye Proctor Deneyinin yapılışı standart proctor deneyi ile aynıdır. Aradaki fark, tokmak ağırlığı ve düşüş yüksekliği ile sıkıştırılan tabaka sayısından ibarettir.

Hidrometre Analizi; ince taneli zeminlerin hidrometre yöntemi ile tane çapı dağılımını bulmak için yapılan deneydir.

Hidrometre Deneyi için Gerekli Aletler

Hidrometre, elektrikli bir mikser ve karıştırma kabı, ayrıştırıcı kimyasal (sodyum hexameta-fosfat (Na8P3Oıo)), sabit sıcaklıktaki bir su havuzu, 6.35 cm çapında üzeri ölçeklendirilmiş cam kap (mezür), hassaslığı en az 0.1 gr. olan bir terazi, etüv, termometre, geniş bir buharlaştırma kabı, spatula

Hidrometre Analizi Deneyinin Yapılışı:

a) Hidrometre analizi için 200 nolu elekten geçen şilt ve kil zeminler için yaklaşık 50 g. zemin oldukça kumlu ise yaklaşık 100 g. kuru numune alınır.

b) Kuru numune 250 ml-lik cam kap içersine yerleştirilerek üzerine 125 ml sodyumhexameta-fosfat çözeltisi (Na8P3Oıo) dökülür. Çözelti 1.0 litre damıtık suyun içersine 40 gr. sodyum hexameta-fosfat konularak karıştırılması ile elde edilir. Zeminle bu kimyasal sıvı iyice karıştırılarak 24 saat süre ile beklemeye bırakılır.

c) Bekleme süresinin sonunda bir elektrik mikseri kullanılarak zemin ve kimyasal madde iyice karıştırılır.

d) Karıştırma işleminin hemen sonunda iyice karışmış olan süspansiyon, içinde yaklaşık 100 ml damıtık su bulunan, üzeri ölçekli cam kap (mezür) içine dökülür.

e) Bunun üstüne damıtık su ilave edilerek cam kaptaki süspansiyonun 1000 ml olması sağlanır.

f) Üst tarafi avuç içi ile iyice kapatılan kap bir dakika süre ile alt-üst edilerek süspansiyonun her noktasındaki konsantrasyonunun aynı olması sağlanır. Cam kap düzgün bir yüzey üzerine konulur. Süspansiyonun ısısı ölçülür.

g) Zaman geçirilmeden kalibrasyonu yapılmış olan hidrometre süspansiyonunun içine yavaşça bırakılır. Hidrometre süspansiyonunun içine iki parmakla ve türbülans oluşturmayacak biçimde yavaşça yerleştirilir. Ayrıca hidrometre bırakıldığında süspansiyon içinde aşağı ve yukan gidip gelerek salınım yapmaması gereklidir. Hidrometrenin yerleştirilmesi 5-6 sn içinde yapılmalıdır. Hidrometrenin süspansiyonun içerisine batırılışından sonra 15., 30., 120. saniyelerde hidrometre süspansiyondan çıkarılmadan okumalar alınır.

h) Birbirini takip eden iki set okuma da aynı okumalar elde edilinceye kadar yukarıda verilen f ve g adımları tekrarlanır. Birbirini takip eden iki set okuma da aynı okumalar elde edilmişse, bir sonraki (i) adımına geçilir.

i) Okumaların aynı zaman aralıklannda aynı olmasından sonra son bir defa daha f ve g adımlan tekrarlanır. İlk iki dakika için hidrometre süspansiyondan çıkarılmadan 15., 30., 60., 120. saniyelerde hidrometre okumaları alınır. İlk iki dakikanın sonunda hidrometre süspansiyondan çıkanlarak içinde süspansiyonla aynı sıcaklığa sahip damıtık su bulunan bir mezürün içine yavaşça yerleştirilir.

j) Zemin-su süspansiyonunun sıcaklığı her bir hidrometre okumasından sonra ölçülerek kaydedilir.

k) Okuma zamanlarına yaklaşık 20 sn kala hidrometre süspansiyonun içine, (g) adımmda açıklandığı gibi, yine dikkatlice yerleştirilerek: 5., 10., 15., 30., 60., 240., 1440. dakikalarda hidrometre okumaları alınır. Bu okumalar genellikle 24 saat içerisinde tamamlanır. Fakat bazı killer 48 ve hatta 72 saat süre gerektirebilmektedir.

l) İlk iki dakikadan sonraki her bir hidrometre okumasından sonra, hidrometre süspansiyondan çıkarılarak süspansiyonla aynı sıcaklıktaki damıtık suya konulur. Damıtık suyun içerisinde hidrometrenin salınım yapması sağlanarak üzerine yapışmış olabilecek zemin parçacıklarının temizlenmesi sağlanır.

m) Hidrometre deneyinde okumalar arasındaki sürede süspansiyonun buharlaşma süresi ile su kaybını önlemek amacıyla mezürün üzeri uygun bir kapakla (plastik örtü vb,) kapatılır.

n) Hidrometre analizi okumalarının hepsi alındıktan sonra, cam kap içerisindeki süspansiyon ağzı geniş porselen bir kap içersine dökülerek etüve konulur. 24 saat kurutmadan sonra zeminin kuru ağırlığı Ws olarak belirlenir.

Hesaplamalar:

152H tipi hidrometre için dane çapları ve yüzde geçenler şu şekilde hesaplanabilir.

Denklemlerdeki;

R : hidrometre okumaları , t:bekleme süresini, N: deney sıcaklığındaki suyun viskozitesini, Gs: zeminin özgül ağırlığım, Gw: suyun özgül ağırlığım, L: efektif derinliği, a: zeminin özgül ağırlığının 2.65 sabitine oranını ifade eder.

Hidrometre Analizini Değerlendirme:

Elek analizi ve hidrometri deneyinden elde edilen sonuçlar birleştirilerek granülometri grafiği elde edilir. İki analiz sonuçlarım da içeren düzeltilmiş yüzdeler şu şekilde hesaplanır.

%G=(200 nolu elekten geçen zemin miktarı/eleme yapılan zemin toplam miktarı)x%G1

%Gı: Hidrometri analizinden elde edilen % geçen miktarlardır. Hesaplanan miktarlar ile zemine ait granülometri eğrisi elde edilir. Granülometri eğrisinden;

derecelenme katsayısı Cc= (D₃₀)²/D₁₀D₆₀

üniformluk katsayısı Cu=D₆₀/D₁₀ hesaplanır.

• Likit durumda, zemin bir sıvı gibi akabilir.
• Plastik durumda, zemin çatlamadan istenilen şekil verilebilir.
• Yarı katı durumda, zemin çatlar ve istenilen şekil zorlukla verilir.
• Katı durumda, zemine şekil verilemez ve istendiğinde şekil kırılır.

İnce taneli zeminlerde (kohezyonlu) zeminin yumuşaklık sertlik durumu kıvam ile belirtilir. İnce taneli zeminlerin bünyesindeki su miktarı artıkça çok katı bir durumdan akıcı bir sıvı kıvamına kadar çok geniş bir aralık içinde değişim gösterir. Buna bağlı olarak, mukavemet, yük altında şekil değiştirme ve sıkışma gibi mühendislik özelliklerinde büyük farklılıklar meydana gelmektedir.

İnce taneli zeminlerin kıvamında su muhtevasına bağlı değişimleri deneysel olarak belirleyebilmek için bazı sınır su muhtevası değerleri tanımlanmıştır. Kıvam limitleri olarak bilinen bu değerleri belirleyebilmek için İsveçli bilim adamı Atterberg tarafından geliştirilen deneyler kullanılır. Bu deneyler;

Likit Limit Deneyi

Likit limit, zeminin plastik bir malzemeden akıcı bir malzemeye dönüştüğü andaki su muhtevasıdır. Likit limiti belirlemek için birkaç yöntem vardır. Bunlardan Casagrande Yöntemi yaygın kullanılır. Casagrande likit limit aleti, kolu döndürüldüğünde, sert bir lastik blok üzerine 1 cm. yükseklikten düşen, yarım küre şeklindeki pirinç tastan oluşur.

(Casagrande likit limit cihazı)

Likit Limit Deneyi için Gerekli Aletler

Casagrande likit limit cihazı ve yardımcı aparatları, spatula, porselen karıştırma kabı, damıtık su, numune kapları (su muhtevası için), etüv.

Likit Limit Deneyinin Yapılışı:

a) Kurutulmuş ve 40 nolu elekten geçirilmiş zeminden bir miktar alınarak porselen bir kap içerisine konur ve biraz damıtık su ilave ederek karıştırılır.

b) Numunenin kürü için bir müddet beklenilir.

c) Karıştırılan numuneden biraz alınır. Pirinç tasa yerleştirilir. Üzeri spatula ile düzeltilir. Yarık açma bıçağı ile tastaki numune ikiye bölünür. Tekrar üst tarafı düzeltilir, ikiye bölme sırasında her iki parçasının da eşit büyüklükte olmasına dikkat edilir.

e) Sonra aletin kolu çevrilerek tas 1 cm. yükseklikten saniyede 2 defa olmak üzere düşürülür. Düşme etkisiyle oyuk kapanmaya, ayrılan iki parça birbirine yaklaşmaya başlar.

f) Başlangıçtan itibaren her vuruş, yarık 1,12 cm. kapanana kadar sayılır. Kapandığı anda, buradan bir miktar numune, su muhtevası belirlenmek için alınır ve vuruş sayısı kayıt edilir.

g) Tas temizlenir, karıştırma kabında bulunan numune üzerine biraz daha damıtık su ilave edilerek karıştırılır.

h) c, e, f işlemleri sırayla yapılır. Bu işlem en az 4 defa tekrarlanmalıdır.

Hesaplamalar:

Deney sonunda logaritmik ölçekli vuruş sayısı – su muhtevası grafiği çizilir. Grafikten 25 vuruşa karşılık gelen su muhtevası değeri likit limit değeri olarak belirlenir.

Plastik Limit Deneyi

Plastiklik ince taneli zeminlerin bir özelliği olup kırılmadan şekil verilebilmeyi ifade eder. Plastik limit ise, ıslak zeminin yoğrulma sırasında yüzeyinde çatlakların belirdiği su muhtevası olarak tanımlanır. Bir başka ifadeyle, plastik limit, zeminin yarı katı malzemeden plastik bir malzemeye dönüştüğü su muhtevası değeridir.

Plastik Limit Deneyi için Gerekli Aletler

Geniş bir cam levha, 3 mm çapında tel çubuk, spatula, porselen kanştırma kabı, damıtık su, numune kapları (su muhtevası için), etüv.

Plastik Limit Deneyinin Yapılışı:

a) 40 nolu elekten geçirilmiş ve likit limit deneyi için kullanılan numuneden bir miktar, buzlu cam üzerinde avuç ile yuvarlanır.

b) Avuç ile yuvarlama sırasında oluşan 3 mm. kalınlıktaki çubuklarda, çatlamalar ve kendi kendine kopmalar oluştuğunda, su muhtevasını belirlemek için numune kabına alınır.

c) Numune kabı ile birlikte tartımı yapılan numune etüve kurutma için bırakılır.

d) Eğer zemin çubuklarında, çap 3 mm’nin altına düştüğü halde çatlama ve dağılma meydana gelmiyorsa zeminin henüz plastik olduğu kabul edilir.

e) Bir süre daha su muhtevasının azalması beklenilir. Avuç ile yuvarlama işlemi tekrarlanarak deneye devam edilir, b ve c şıkları için uygulanır.

Hesaplamalar:

Aynı numuneden en az iki tane su muhtevası değeri ölçülmeli, ortalamaları alınarak plastik limit belirlenmelidir.

Kategori 1 İçin Zemin Etüt Kapsamı belirlenirken öncelikle Plana Esas Jeolojik-Jeoteknik ve Mikrobölgeleme Etüt Raporunun ilgili parselin bulunduğu alana ilişkin bölümleri temin edilmelidir. Yapı alanı ve çevresinde gözlem yapılmalı ve yerel bilgiler toplanmalıdır (jeoloji, morfoloji, yüzey suları, arazi kullanımı, civar yapılar ve çevre koşulları vb.).

Kategori 1 İçin Zemin Etüt Kapsamında yapı etki alanı ve çevresini kapsayacak şekilde yapılan gözlemsel incelemeler ile temel taban seviyesindeki zemin sınıfı, hiçbir şüpheye yer bırakmayacak şekilde aşağıda belirtilen çalışmalar ile belirlenmelidir.

1. Arazi koşulları ve bina oturum alanına göre; en az 3 adet olacak şekilde sayısı belirlenen araştırma çukurlarında karşılaşılan zemin birimlerinden yeterli nitelik ve nicelikte örselenmiş ve/veya örselenmemiş numuneler alınmalıdır.
2. Çukur aynasında görülen killi birimlerde arazide cep penetrometresi ve el tipi kanatlı kesici (hand vane) deneyleri yapılmalıdır.
3. Killi birimlerden alınan numuneler üzerinde laboratuvarda elek analizi ve kıvam limitleri deneyleri yapılmalıdır. Örselenmemiş numune alınmış ise doğal su muhtevası, doğal birim hacim ağırlığı belirlenmeli ve tek eksenli basınç deneyi yapılmalıdır.
4. Örselenmemiş numuneler TS EN ISO 22475-1 standardına uygun olarak alınmalıdır.
5. Kaya numuneleri üzerinde laboratuvarda nokta yükleme ve/veya tek eksenli basınç deneyi yapılmalıdır.
6. Araştırma çukurlarının kesitleri, alınan deney (yeraltı suyu ve zemin/kaya) numunelerinin yer, adet ve derinliklerini gösteren ve EK-2’de verilen Araştırma Çukuru Logunda belirtilen asgari bilgileri sağlayacak şekilde kayıt altına alınmalı, araştırma çukurlarında karşılaşılan zemin birimleri TS ISO 710 serisi baz alınarak tanımlanmalı (EK-6), çizim ve kesitler ile arazi araştırmaları sırasında çekilen fotoğraflar raporda sunulmalıdır.
7. Araştırma çukurlarında kaya biriminin gözlenememesi halinde; sismik yöntemler, sondaj veya sondalama yöntemleri kullanılarak da zemin sınıfı belirlenebilir. Jeofizik yöntemlerin kullanılması halinde profillerin birbirini çapraz kestiği en az 2 adet sismik ölçü (MASW, sismik kırılma, REMİ vb.) ile V_S30 hızının 360 m/sn’den büyük olduğu gösterilmelidir. Yapılan jeofizik çalışmalar için Ek-8’de verilen kabul tutanağı doldurulmalı, arazi çalışmaları sırasında alınan ham ölçüler, çekilen fotoğraf, video vb. dokümanlar tutanakla birlikte verilmelidir.

Kategori 1 kapsamında değerlendirilen yapılardan zemine aktarılan maksimum temel taban gerilmesi gerek statik gerekse de dinamik yükleme durumunda 200 kN/m²’yi aşmamalıdır.

Zemin ve Temel Etüdü Uygulama Esasları ve Rapor Formatı 09 Mart 2019 Tarihli ve 30709 Sayılı Resmî Gazete’de yayımlandı ve yayımlandığı gün itibariyle yürürlüğe girdi.

Bina ve bina türü yapıların tasarım, projelendirme, inşa ve denetimi için yapılması zorunlu olan zemin ve temel etütlerinin planlaması, arazi araştırmaları ve laboratuvar çalışmalarının yapılması, sahada karşılaşılan zemin birimlerinin (zemin ve/veya kaya) mühendislik özellikleri ile yeraltı suyuna ilişkin verilerin toplanması, yerel deprem etkilerinin belirlenmesi ve elde edilen verilerin değerlendirilmesi sonucunda zemin ve temel etüt raporlarının hazırlanmasına ilişkin ZEMİN VE TEMEL ETÜDÜ UYGULAMA ESASLARI VE RAPOR FORMATINA DAİR TEBLİĞ yayımlandı.

Bu tebliğ; yeni inşa edilecek yapılar için; bölgenin jeolojisi, bölgesel deprem özellikleri, yapı özellikleri, zemin özellikleri, civar yapılar, yeraltı suyu durumu ve çevre koşulları dikkate alınarak zemin araştırmaları için yapılması gereken planlama, arazi araştırmaları ve laboratuvar çalışmalarıyla bu çalışmalara dayalı olarak hazırlanacak zemin ve temel etüt raporları ile mevcut binaların değerlendirilmesi, riskli yapı tespiti ve güçlendirilmesi süreçlerinde yapılması gereken zemin araştırmalarını kapsar.

Zemin ve Temel Etüdü Uygulama Esasları ve Rapor Formatı

Zemin ve temel etütleri kategorik olarak çalışmanın içeriği bakımından üç sınıfa ayrılır. Kategori 1, Kategori 2 ve Kategori 3 olarak tanımlanan etüt kategorilerinin içerik ve kapsamı aşağıda tanımlanmıştır.

Planlanan zemin ve temel etüdünün aşağıda tanımlanan kategorilerden hangisine gireceği etütler öncesi kararlaştırılır. Ancak bu kategori sınıflaması, etütlerin herhangi bir aşamasında gerekçesi belirtilerek değiştirilebilir.

Kategori 1

Bu kategoride yer alan zemin ve temel etütleri için ek1’de yer alan form doldurulacaktır.

Yapı ve Bileşenlerinin Özellikleri ve Büyüklükleri Yönünden

Bu kategoride; bodrum kat yüksekliği en fazla 3.00 m. olan en çok 1 bodrumlu, bodrum kat hariç toplam 2 katlı, bodrum kat dahil toplam yüksekliği 10.50 m.’yi geçmeyen, bodrum kat olmaması durumunda toplam bina yüksekliği 7.50 m.’yi geçmeyen, Bina Kullanım Sınıfı (BKS)=3, bina önem katsayısı (I)=1 ve bodrum kat dahil toplam inşaat alanı 500 m²’yi geçmeyen, bodrum kat olmaması durumunda toplam inşaat alanı 300 m²’yi geçmeyen, küçük, basit konut tipi yapılar (site tipi müstakil yapılar, endüstri yapıları, oteller vb. yapılar hariç), derin temel sistemi veya zemin iyileştirmesi gerektirmeyen yapılar, tarım ve hayvancılık amaçlı yapılar yer alır.

Zemin Birimlerinin Özellikleri Yönünden

Bina oturum alanında sağlam, sert kayalar, az ayrışmış, orta ayrışmış, orta sağlam kayalar, ayrışmış-çok çatlaklı zayıf kayalar ve sert kil tabakalarına rastlanan sahalar bu kategori içinde yer alır.

Plana Esas Jeolojik-Jeoteknik ve Mikrobölgeleme Etüt çalışmaları sonucu düzenlenen raporlarda yerleşim ve yapılaşmaya uygun görülen alanlar (UA), eğimi %5’i geçmeyen tabii sahalar bu kategori içinde değerlendirilir. Önlem alınması suretiyle yerleşime uygun görülen Önlemli Alan (ÖA) ile dolgu sahalar bu kategori içinde değerlendirilmez.

Şişme ve/veya yüksek oturma potansiyeli bilinen zeminler, dolgu zeminler, yumuşak, gevşek veya organik madde içeren zeminler ile kütle hareketi tehlikesi (heyelan, kaya düşmesi vb.) olan sahalar bu kategori içerisinde değerlendirilmez.

Civar Yapılar Yönünden

Komşu yapılara, yollara ve altyapı şebeke sistemlerine (su, kanalizasyon, gaz, telefon, elektrik vb.) zarar riski olmamalıdır.

Yeraltı Suyu Yönünden

Mevsimsel değişimler göz önüne alınarak belirlenen maksimum yeraltı su seviyesi temel etki derinliği içerisinde olan sahalar bu kategori dışındadır.

Çevre Koşulları Yönünden

Yapı alanı ve yakın çevresinde; hidrojeoloji, tabii bitki örtüsü, yüzeysel su rejimi, şev/yamaç duraysızlığı, çökme ve yer değiştirme hareketleri vb. doğal süreçlerle ilgili sorunların olmadığı alanlar bu kategori içinde değerlendirilir.

Kategori 1 – Örnek Yapılar

Yukarıda tanımlanan maddelerin hepsini sağlamak şartıyla; konut türü yapılar, basit atölye tipi yapılar, alt ve üst zemin seviyeleri arasında yükseklik farkının 2.00 m.’yi geçmediği istinat yapıları ve kazı iksaları, tarım ve hayvancılık amaçlı basit zirai yapılar ile köy yerleşim alanı içerisinde yer alan bakkal, manav, berber, köy fırını, köy kahvesi, köy lokantası, tanıtım ve teşhir büfeleri, kooperatif işletme binaları bu kategoriye giren yapılara örnektir. Site tipi müstakil yapılar, endüstri yapıları, oteller, okullar, sağlık ocakları Kategori 1 içerisinde yer almaz.

Kategori 2

Yapı ve Bileşenlerinin Özellikleri ve Büyüklükleri Yönünden

Bu kategori; Bina Yükseklik Sınıfı (BYS) 4-8 arasında kalan yapılar, yüksek risk taşımayan, alışılmamış taşıyıcı sistem ve yükler içermeyen, nicel yöntemlerle elde edilen parametrelerden yararlanılarak yapımı gerçekleştirilebilen yapıları kapsar. (Bina Yükseklik Sınıfları)

Zemin Birimlerinin Özellikleri Yönünden

Plana Esas Jeolojik-Jeoteknik ve Mikrobölgeleme Etüt Raporlarında yerleşime uygunluk değerlendirmesinde, yapı inşasında sakınca görülmeyen (varsa gerekli önlemler alınarak) ve temel tasarımı için gerekli zemin parametrelerinin; araştırma çukurları, sondajlar, jeofizik araştırmalar, arazi ve laboratuvar çalışmaları ile belirlenebildiği sahalar bu kategori içinde değerlendirilir.

Civar Yapılar Yönünden

Yapılacak/mevcut olan yapının ve yapı ile ilgili uygulamaların (her türlü kazılar, iksa sistemleri, yeraltı suyu seviyesinin düşürülmesi ve drenaj gibi faaliyetler vb.) civar yapılara zarar vermeyeceği durumlar bu kategori içerisinde değerlendirilir.

Yeraltı Suyu Yönünden

Yeraltı suyu seviyesinin ve bileşiminin gerek binanın kendisi gerekse de inşaat faaliyetleri bakımından özel önlemler alınmasını gerektirmediği durumlar bu kategoride değerlendirilir.

Bölgesel Deprem Özellikleri Yönünden

Sahaya özel zemin davranışı analizleri gerektirmeyen etütler bu kategori içerisinde değerlendirilir.

Çevre Koşulları Yönünden

Yapı alanı ve yakın çevresinde; hidrojeoloji, tabii bitki örtüsü, yüzeysel su rejimi, şev/yamaç duraysızlığı, çökme ve yer değiştirme hareketleri vb. doğal süreçlerle ilgili sorunların alışılmış yöntemlerle çözülebildiği durumlar bu kategori içinde değerlendirilir.

Kategori 2 – Örnek yapılar

Yüzeysel (tekil, sürekli veya radye) temelli yapılar, zemin iyileştirmesi gerektiren yapılar, derin temeller, alt-üst seviye farkı 2.00 m.’yi geçen istinat yapıları, zemin veya kaya ankraj ve bulonları gibi yapı veya yapı kısımları bu kategoriye giren işlere örnektir.

Kategori 3

Yapı ve Bileşenlerinin Özellikleri ve Büyüklükleri Yönünden

Kategori 1 ve 2’ye girmeyen tüm binalar, özel veya büyük risk taşıyan, çok büyük açıklıklı, özel taşıyıcı sistemli, alışılmamış ve/veya karmaşık yük durumlarına sahip yapılar, Bina Yükseklik Sınıfı (BYS) 1-3 arasında kalan yapılar ile deprem yalıtımlı binalar bu kategoride yer alır.

Zemin Birimlerinin Özellikleri Yönünden

Mühendislik tasarımı için alışılmamış ve ender olarak karşılaşılan problemli zemin koşulları, çok gevşek-gevşek kum-çakıl ve çok yumuşak-yumuşak kil zeminler, sahaya özel değerlendirme ve araştırma gerektiren zemin koşulları (turba, yüksek organik içerikli, karstik bölgeler, zemin profilinde ani yanal değişimli zeminler, çöken-şişen zeminler, sıvılaşabilir zeminler, hassas killer, kalın kontrolsüz yapay dolgu alanları, göçebilir zayıf çimentolu zeminler, doğal radyoaktivite ve tehlikeli gaz çıkışları vb.), tasarıma ilişkin çok özel deneysel yöntemleri ve model çalışmalarını gerektiren, özel hesap, irdeleme ve yorum gerektiren işler, ayrı araştırmalar veya özel önlemler gerektiren, muhtemel kütle hareketleri ya da sürekli zemin hareketleri içeren sahalar bu kategori içindedir.

Civar Yapılar Yönünden

Yapılacak/mevcut olan yapının ve yapı ile ilgili uygulamaların (her türlü kazılar, iksa sistemleri, yeraltı suyu seviyesinin düşürülmesi ve drenaj gibi faaliyetler vb.) civar yapılara zarar verebileceği durumlar bu kategori içerisinde değerlendirilir.

Yeraltı Suyu Yönünden

Yeraltı suyu seviyesinin altında yapılan veya yeraltı suyundan kaynaklanan risk etkilerine (basınçlı akiferler, temel çukuruna gelecek ve standart yöntemlerle bertaraf edilemeyecek su girişleri, jeotermal sahalar) maruz yapılar bu kategori içinde değerlendirilir.

Bölgesel Deprem Özellikleri Yönünden

Çalışma sahasında aktif fayın görülebildiği veya sahaya özel deprem tehlike analizi gerektiren sahalar bu kategoride değerlendirilir.

Çevre Koşulları Yönünden

Çevre yönünden aşılması güç ve karmaşık sorunlara neden olabilecek yapılar bu kategori içerisinde değerlendirilir.

Kategori 3 – Örnek yapılar

Bina Yükseklik Sınıfı (BYS) 1-3 arasında kalan yapılar, yerleşim bölgelerinde civar yapıları etkileyebilecek çok bodrumlu derin kazılar, ağır dinamik yük etkisi altındaki makine temelleri, zararlı kimyasal maddeler içeren ve depolayan tesisler, silolar bu kategoriye giren işlere örnektir.

İksa, herhangi türde bir yapının toprak altındaki bölümlerinin gereken güvenlik, kolaylık ve kalitede üretilebilmesi için, insanları, inşaat çevresindeki yapı ve canlıları, işi ve iş sahasını oluşturmak ve korumak için genellikle geçici olarak uygulanan toprak tutma yapılarıdır.

Genellikle şehir merkezlerinde alanların darlığından geniş kazıların yapılamaması nedeniyle, dar ve derin kazıların yapılması gerekmektedir. (Kazı-Harfiyat İşleri, Kazı İçin Zemin Türleri ve Kazı Türleri) Bu dar ve derin kazıların stabilitelerinin desteklenmesi, komşu zemin ve yapılarda hasarlara yol açmaması ve kazı alanının güvenliğinin sağlanması gerekmektedir.

Kazılarda meydana gelen yatay gerilme zayıflaması ve boşalması, yatay yer değiştirmeler doğurmakta ve bu yer değiştirmeler de üst katmanlarda ve yüzeylerde düşey yerdeğiştirmelere, çökmelere ve kaymalara neden olmaktadır. Oluşan bu gerilme ve hareketlerin, mevcut yapılara etkilerinin öngörülerek, bu hareketlerin minimum düzeye indirilmesi ve gerekli güvenlik koşullarının sağlanması için kazı destekleme sistemleri, iksaların uygulanması gerekmektedir. (Buvazaj)

İksa Çeşitleri Nelerdir?

İksa çeşitleri, çevredeki yapıların durumlarına ve zemin tabakalarının özelliklerine uygun olarak seçilmektedir. Bu iksa yapıları; beton, ahsap veya çelik palplans perdeler, diyafram duvarlar, yerinde dökme kazıklar, püskürtme beton ve zemin çivili duvarlar gibi çeşitlerde uygulanabilmektedir. Bu iksa çeşitlerini aşağıdaki şekilde sınıflandırabiliriz.

1-Fore Kazıklı İksa Perdeleri

Fora kazıklı perdeler şeklinde imal edilen iksa sistemleri, yan yana ya da aralıklı şekilde uygulanan fore kazıklardan oluşmaktadır. Kendisini nispeten tutabilen zeminlerde ve yeraltı zemin suyunun bulunmadığı durumlarda kazık aralıkları kazık çapının üç katına kadar artırılabilen fore kazıklı iksa perdeleri istenilen tasarım momentine ve zemin çeşidine göre tasarlanabilmektedir.

2-Mini Kazıklı İksa Perdeleri

Fore kazıklara oranla daha küçük çapta üretilen kazıklarla üretilen iksa perdelerine mini kazıklı iksa perdeleri adı verilmektedir. Büyük kazık makinelerin girmesinin mümkün olmadığı ya da bina içi ve dar alanlarda, bunun yanında geniş kazıkların imalatına uygun olmayan sert zeminlerde mini kazıklar tercih edilmektedir. Ayrıca mini kazıkların inşaası sırasında ortaya çıkan  sarsıntı siddeti ve gürültünün azlığı sebebiyle mini kazıklar tercih edilebilmektedir.

3-Palplanşlar

Palplanşlarla iligi detaylı yazımıza buradan ulaşabilirsiniz.

4-Zemin Ankrajları

Zemin ankrajları, genel olarak ankrajların imalat tekniklerine, kullanım sürelerine ve çalışma çeşitlerine göre
sınıflandırılabilir.

A-İmalat Tekniklerine Göre Ankrajlar

Ankrajların taşıma güçlerininın ankrajın geometrisi, kök boyu çapına, uzunluklarına ve şekline bağlıdır.  Ankrajlar,
imalat tekniklerine göre aşağıdaki şekillerde uygulanabilmektedir.

B-Kullanım Amaçlarına Göre Ankrajlar

Kullanım amaçlarına göre ankrajlar, kullanılacakları sürelere ve göçme ihtimalinin ortaya çıkaracağı risklere göre aşağıdaki şekilde sıralanabilir.

1 Nolu Geçici Ankrajlar, servis süreleri 6 aydan daha az ve göçmesi çok ciddi sorunlar yaratmayan çevre yapıların güvenliğini etkilemeyen ankrajlardır.
2 Nolu Geçici Ankrajlar, servis süreleri 2 yıl civarında olan, göçmesi sonucu oldukça ciddi sorunlar ortaya çıkabilen, uyarı olmaksızın toplumun güvenliğini etkilemeyen ankrajlardır.
3 Nolu Geçici Ankrajlar, korozyon riskinin yüksek olduğu ve/veya göçme durumunda çok ciddi sorunlar yaratan ankrajlardır

C- Çalışma Şekillerine Göre Ankrajlar

Çalışma şekillerine göre ankrajlar, basit ve öngermeli ankrajlar olarak ikiye ayrılabilir.

Basit ankrajlar; çimento enjeksiyonu ile örtülü çelik borulardan imal edilen ankrajlardır. Basit ankrajlarda itki kuvvetleri ankrajın çevre sürtünmesi ile zemine aktarılır. Yük arttıkça ankraj kuvveti de büyür. B

Öngermeli ankrajlar; önceden gerilmiş kablolardan meydana gelir. Gerideki masif zemin ve perdenin deformasyonu birbirini izler.

5-Çok Sıra Ankrajlı İksa Sistemleri

İksa sistemlerinde birden fazla sıralı şekilde ankrajlara ihtiyaç duyulabilmektedir. Bu çok sıralı ankrajların yatay destekler olarak kullanılmasıyla kazılarda meydana gelen itkiler nedeniyle daha düşük hareketler meydana gelmektedir.

İksa Elemanları Nelerdir?

İksa sistemlerine etkiyen yanal toprak kuvvetleri iksa elemanları tarafından karşılanırlar. Yatat ve düşey elemanlar ile taşınan bu kuvvetler birbirlerine birleştirme elemanları ile aktarılır. İksa Elemanları, iksa çeşitlerine göre değişmekte olup genellikle kullanılan elemanlar şu şekilde sıralanabilir;

Düşey İksa Elemanları

• Betonarme kazık,
• Betonarme perde,
• Palplanş,
• Çelik kazık

Yatay İksa Elemanları

• Öngerilmeli ankraj,
• Pasif Ankraj,
• Pasif çivi,
• Boru destek,
• Betonarme destek

Birleştirme Elemanları

• Başlık Kirişi,
• Kuşak Kirişi
• Betonarme perde

İksa Nasıl Yapılır?

İksa sistemlerin çeşitliliği, iksaların imal edilme şekillerini de çeşitlendirmektedir. Fore kazık ve mini kazık iksa sistemleri şu şekilde imal edilmektedir;

Öncelikle fore kazıkların uygulanacağı delikler yüksek tork kapasitesine sahip, kendi boru sürebilen, teleskopik kuleli
hidrolik veya mekanik fore kazık makineleri ile açılır. Fore kazık yanal yüzeylerinin kendisini tutamadığı durumlarda
deliklerin kapanmaması için muhafaza borusu kullanır. Muhafaza borusunun yerleştirilmesinin ardından donatılar hazırlanarak yerleştirilir ve beton dökümüne geçilir. Betonlama bir vinç yardımıyla kuyu içine indirilen tremi borusu ile yapılarak betonun ayrısması önlenir. Muhafaza boruları dökülen betonun sertleşmesinden önce çıkartılır.

Zemin ankrajlarının imalatında ise aşağıdaki sıra izlenir;

• Ankraj Demetinin Hazırlanması,
• Ankraj Demetinin Yerlestirilmesi,
• Enjeksiyon Yapılması,
• Germe Yapılması,

İksa Uygulamaları ile İlgili Standart ve Yönetmelikler

• Fore kazıklar: TS EN 1536+A1
• Öngermcli kalıcı ve geçici ankrajlar: TS EN 1537, DİN 4125, BS8081, FHWA-IF-99-015
• Zemin çivisi ve püskürtme beton: DIN 21521, FHVVA0-IF-03-017
• Betonarme perde ve kirişler: TS 500/T1-T2-T3, DIN 1045, ACI 318
• Çelik boru destekler: TS 648, TS EN 1993-1-1 (Seri Standartlar), TS EN 10219 (Seri Standartlar), TS EN 10025 (Seri Standartlar) , Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik

Kaynaklar; Ankrajlı ve Ankrajsız Derin Kazı İksa Sistemlerinin Sayısal Yöntemler İle Analizi- Gökçe Altun
DERİN KAZILARDA İKSA SİSTEMİ ÜZERİNE BİR İNCELEME-Onur BASESKİ
Kazı Güvenliği ve Alınacak Önlemler- Çevre ve Şehircilik Bakanlığı
ALTYAPI KANAL KAZILARINDA GÖÇÜK RİSKİ VE KORUYUCU TEDBİRLERİN İŞ GÜVENLİĞİ YÖNÜNDEN İNCELENMESİ-ÇALIŞMA VE SOSYAL GÜVENLİK BAKANLIĞI İŞ SAĞLIĞI VE GÜVENLİĞİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ-Nurullah TAŞ
ANKRAJLI İKSA SİSTEMLERİ UYGULAMA VE KONTROL ESASLARI Ozan DADAŞBİLGE,

Kazık temeller, üst yapı yüklerini taşıma kapasitesi daha yüksek ve daha derinde olan zeminlere aktararak yapının taşınmasını sağlayan ahşap, beton veya çelik yapı elemanları olan derin temellerdir.

Yapı temellerinin projelendirilmesinde yüzeysel temeller yeterli koşulları sağlamadığında kazıklı temel tasarımına geçilir ve bu konuda Türkiye Bina Deprem Yönetmeliğinin  “16.9 Kazıklı Temeller” başlıklı kısmında belirtilen yöntem ve kriterler uygulanmalıdır.  TBDY Madde 16.9.1.2’de
kazık temellerin taşıma gücü hesabında kullanılacak yaklaşımlar belirtilmiştir.

Taşıma gücü;
-Statik yükleme deney sonuçlarından elde edilen veriler kullanılarak hesaplanabilir.
-Zemin araştırmalarından elde edilen zemin özellikleri kullanılarak hesaplanabilir.
-Statik yükleme deneyleri ile geçerliliği sağlanmış dinamik yükleme deneylerinden elde edilen sonuçlar kullanılarak hesaplanabilir.

Bilindiği üzere “kazık yükleme deneyleri” kazıkların basınç, çekme ve yanal yükleri emniyetli bir şekilde karşılayabildikleri değerlerin belirlenmesi amacıyla yapılmaktadır.

TBDY 2018’de kazık yükleme deneylerinin tasarımda daha yaygın şekilde kullanılması için, bu deneylerin uygulandığı durumlarda dayanım katsayılarının daha küçük değerlerde kullanılabileceği belirtilmiş ve aşağıdaki tablo verilmiştir.

Tabloda verilen düşük dayanım katsayıları için gerekli asgari yükleme deney adedi şu şekilde verilmiştir.
16.9.2.2 – Tablo 16.4’te kazık yükleme deneyi yapılması durumu için verilen dayanım katsayısı değerleri, her bina altında en az bir adet yükleme deneyi ve proje sahasında kullanılan kazıkların en az %1’i üzerinde yükleme deneyi yapılması durumunda kullanılabilir. Bu minimum sayılardan daha fazla deney yapılması halinde, bölgesel deneyimlerin ışığında dayanım katsayılarında en fazla 0.10 kadar azaltma yapılabilir.

Ayrıca;
Deprem Tasarım Sınıfı DTS = 1, 1a, 2, 2a olan binaların kazıklı temellerinde, en az iki adet statik yükleme deneyi yapılarak tasarım kabullerinin yerinde doğrulandığı kanıtlanacaktır.

Kazıkların Düşey Taşıma Gücü Hesabı

Statik ve deprem etkisi içeren yükleme durumlarının her biri için ayrı ayrı olmak üzere aşağıda verilen koşulun sağlanması gerekmektedir;

Ptv≤Qtv

Burada;

Ptv: Kazığa etkiyen düşey tasarım kuvveti,

Qtv: Kazığın düşey tasarım dayanımınıdır.

Qtv düşey tasarım dayanımı ise şu iki şekilde belirlenmektedir.

Qtv=Qks/γRs+Qku/γRu

Qtv=Qktv/γRt

Qks= Karakteristik çevre sürtünmesi direnci,

Qku= Karakteristik uç direnci,

Qktv= Karakteristik toplam kazık taşıma gücü

Kazıkların grup davranışları ile ilgili aşağıdaki madde verilmiştir;
16.9.3.3 – Grup davranışı gösterecek kazıklı temellerde taşıma gücü; grup içinde bulunan her bir kazığın toplam taşıma gücü ile kazıklar ve arasında kalan zeminden oluşan bloğun taşıma gücü değerlerinin küçük olanı olarak seçilecektir.

Kazıkların Yanal Taşıma Gücü Hesabı

Statik ve deprem etkisi içeren yükleme durumlarının her biri için ayrı ayrı olmak üzere aşağıda verilen koşulun sağlanması ve doğrusal olmayan yük-yerdeğiştirme davranışı göstermesi beklenen yanal yüklü kazıkların tasarımında izin verilebilir yerdeğiştirmelerin ve kazık kesitinin taşıma gücünün aşılmadığının hesapla gösterilmesi gerekmektedir;

Pty≤Qty

Pty= Kazığa etkiyen yanal tasarım kuvveti,

Qty= Kazığın yanal tasarım dayanımı

Kazıklı Temellerin Deprem Hesabı

Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’nin  “16.10.1. Yapı – Kazık – Zemin Etkileşimi” bölümünde gerekli yaklaşımlar açıklanmıştır;
16.10.1.2 – Kazıklı temellerin deprem hesabı için, dinamik yapı – kazık – zemin etkileşimi çerçevesinde, aşağıdaki hesap yaklaşımları kullanılabilir:
(a) Ortak sistem yaklaşımı: Üstyapı (bina), bina temeli, kazıklar ve zeminin taşıyıcı sistemin kısımları olarak birarada modellenip analiz edildiği bu yaklaşımda, tüm kısımların doğrusal olmayan davranışları gözönüne alınabilir.
(b) Altsistem yaklaşımı: Üstyapı-temel altsistemi ile temel-kazık-zemin altsisteminin ayrı ayrı modellenip birbirleri ile etkileşimi de dikkate alınarak analiz edildiği bu yaklaşım, prensip olarak doğrusal davranışı esas alır. Ancak mühendislik pratiğinde bu yaklaşımın belirli yöntemler çerçevesinde temel-kazık-zemin altsisteminin ve üstyapı-temel altsisteminin doğrusal olmayan davranışı için de uygulanmasına izin verilebilir.
16.10.1.3 – Altsistem yaklaşımı çerçevesinde yapı – kazık – zemin etkileşimi iki aşamada ele alınır. Kinematik etkileşim ve eylemsizlik etkileşimi olarak adlandırılan bu aşamaların ve bu aşamalar için kullanılabilecek hesap yöntemleri ile tasarım kurallarının ayrıntıları EK 16C’de verilmiştir. Yöntem I, Yöntem II ve Yöntem III olarak adlandırılan bu yöntemlerin uygulama alanları Yerel Zemin Sınıfı’na, Deprem Tasarım Sınıfı’na ve Bina Yükseklik Sınıfı’na bağlı olarak Tablo 16.5’te tanımlanmıştır. Yapı sahibinin / tasarım mühendisinin tercihine bağlı olarak Yöntem II yerine Yöntem I, Yöntem III yerine Yöntem II kullanılabilir ve yöntemlerin uygulama alanları genişletilebilir.

Kazıkların Tasarımına İlişkin Özel Koşullar

16.10.2.1 – Kinematik etkileşim kapsamında taşıdıkları hasar riskleri nedeni ile, deprem etkisi altındaki bina temellerinde eğik kazıklara izin verilmez.
16.10.2.2 – Betonarme ve öngerilmeli betonarme kazıkların minimum enkesit boyutları 30 cm / 30 cm veya φ35 cm olacaktır.

 Etkileşim Analiz Yöntemlerinin Uygulama Alanları

16.10.2.3 – Betonarme kazıklarda kazık başlığının altındaki kazık boyunun, 3 metreden az olmamak üzere, üstten 1/3’ünde boyuna donatı oranı, DTS = 1, 1a, 2, 2a olan binalarda 0.01’den, DTS = 3, 3a, 4, 4a olan binalarda ise 0.008’den az olmayacaktır. Bu bölgeye konulacak spiral donatı (veya dikdörtgen kesitli çakma kazıklar için etriye) çapı DTS = 1, 1a, 2, 2a olan binalarda 10 mm’den, DTS = 3, 3a, 4, 4a olan binalarda ise 8 mm’den az ve spiral adımı (veya etriye aralığı) 200 mm’den fazla olmayacak, ancak üstten en az iki kazık çapı kadar yükseklikte 100 mm’ye indirilecektir.
16.10.2.4 – Çelik boru kazıkların et kalınlıkları Denk.(16.17)’deki koşulu sağlayacaktır:
DTS=1, 1a, 2, 2a olan binalarda: D/t ≤ 60
DTS=3 ,3a, 4, 4a olan binalarda: D/t ≤ 80
16.10.2.5 – Çelik kazıkların betonarme temele (kazık başlığına) monolitik bağlantıları, kazıkların tepesinde en az iki kazık çapı derinliğinde düzenlenecek betonarme tıpalar ile yapılacaktır. Tıpalardaki boyuna donatı, kazık tepesinde hesaplanan eğilme momenti ve eksenel kuvveti betonarme kesit olarak aktaracak şekilde düzenlenecektir. Tıpa yüksekliği boyunca 16.10.2.3’te tanımlanan spiral enine donatı kullanılacaktır. Kazık eksenel kuvvetinin tıpadan çelik kazık kesitinde güvenle aktarıldığı hesapla gösterilecektir.

Zemin emniyet gerilmesi gerekli saha ve laboratuvar işlem ve deneyleri sonucunda hesaplanarak belirlenir. Zemin etüdü denilen bu işlem her yapının statik projesi hazırlanmadan önce ilgili müelliflere iletilir ve bu rapor sonucunda projelendirme yapılır.

Normal koşullarda can ve mal güvenliği beklenen her türlü yapının projelendirilmesinden önce zemin etüdü yapılmalı ve zemin emniyet gerilmeleri belirlenmelidir. Yalnız henüz kesinleşmemiş işlerde (önproje-taslak proje), zemin etüdü yapılması mümkün olmayan işlerde veya birtakım farklı sebeplerle zemin etüdünün yapılmayacağı durumlarda bazı yaklaşık değerlerin kullanımı söz konusu olabilmektedir. Bu gibi durumlarda yine ilgili inşaat mühendisinin görüşü ve sorumluluğunda olmak üzere, zemin cinsi ve yapısına bağlı yaklaşık zemin emniyet gerilmelerine aşağıdaki tablodan ulaşabilirsiniz.

Basit Durumlarda (Ön Etüt İçin) Zemin Emniyet Gerilmeleri	KG/CM2	T/M2
A) DOLGU ZEMİNLER: (Suni olarak sıkıştırılmamış zeminler)
Temel tabakalarının özellik ve kalınlığına, sıkılık ve intizamına göre
1. Tabii dolgu zeminler	0.1-0.6	1-6
2. Sıkıştırılmış stabilize dolgu zeminler	0.7-1.0	7-10
3. Vibrasyonlu silindirle sıkıştırılmış dolgu zeminler	1.0-1.5	10-15
B) TABİİ ZEMİNLER: (Hiç dokunamadıkları ve bozulmadıkları bilinen zeminler)
1. ÇAMUR ZEMİNLER: Turba, bataklık, organik zeminler	0	0
2. KOHEZYONSUZ ZEMİNLER: (Kum, çakıl) “Ayrık taneli yeterli sıkılıkta” zemin.
a) Tane çapı 1 mm den küçük ince kum	2	20
b) Tane çapı 1 mm den küçük orta kum	2	20
c) Tane çapı (1-3) mm olan kaba kum	3	30
3. KOHEZYONLU ZEMİNLER: (Balçık, kil. marn)
a) CIVIK: “Avuçta sıkılınca parmaklar arasından dışarı kaçar”	0	0
b) YUMUŞAK HAMUR: “Kolayca yoğrulabilen kıvamda”	0.4	4
c) KATI HAMUR: Zor yoğrulabilen kıvamda, elde kopmadan kırılmadan 3 mm çapa kadar yuvarlanıp inceltilebilen kıvamda	0.8	8
d) YARI SERT: “Yoğrulunca çatlar, parçalanır, çok az nemli zeminler”
• Yumuşak kil ve gevşek kum zeminler	1.0-1.5	10-15
• Sıkı kil ve sıkı kumlu zeminler	1.5-2.0	15-20
• Sıkışmış kaba kum ve çakıl zeminler	2.0-2.5	20-25
e) SERT ZEMİNLER “Kuru zeminler” Tortul taşlar	2.5-3.5	25-35
4. KAYA ZEMİNLER: ”Hava tesiriyle bozulmamış, az çatlaklı. Sağlam, tabaka durumu elverişli zeminler”
Sert Kayalar	3.5-5.0	35-50
a) KAPALI TABAKALAR HALİNDE OLUŞMUŞ KAYA ZEMİN
(Kalker, kumtaşı, mermer, şist, arduvaz v.s)
1. Az dayanıklı kapalı tabaklar halinde oluşan	10	100
2. Sağlam (Basınç mukavemeti 50 kg/cm 2 den büyük) kapalı tabakalar halinde oluşan	15	150
b) MASİF KÜTLELER VEYA SÜTUNLAR HALİNDE OLUŞMUŞ KAYA ZEMİN (Granit, Siyanit, bazalt v.s.)	30	300

Zeminlerin ve kayaların çekme gerilmelerini sağlıklı bir şekilde ana kayaya ulaştırmak, süreksizliklerin yada tanelerin sürtünme kuvvetlerini artırmada yararlanılan dübel gibi çalışan özel çubuklara ankraj denir.

Temel sistemleri yatay ve düşey yönlü yüklere ve yüklerden kaynaklı devrilme momentlerine maruz kalmaktadır. Bu nedenle bu yükler ve momentler karşılayarak yapının stabilizasyonunu sağlayacak elemanlara ihtiyaç duyulmaktadır. Ankraj inşaat mühendisliği literatüründe temel sistemlerinde istinat yapıları, kazıklı temeller, köprü yaklaşımları, şevler, kıyı yapıları veya diğer mühendislik yapıların yatay ve düşey hareketi engelleyerek stabilizasyonunu sağlayan, zemin veya kayaya sabitlenerek yerleştirilen, çekme kuvvetlerine maruz kalan elemanlar olarak tanımlanmaktadır. Kısa bir tanımla ise yapılarda çekme ve basınç kuvvetlerinden dolayı oluşabilecek devrilme momentlerini karşılayarak zemine veya kayaya aktaran elemanlar olarak da tanımlanabilmektedir.

Ankrajlar, genellikle yapıya sabitlenerek zemin veya kayaya gömülerek kaldırma kuvvetlerini karşılamasının yanı sıra zemin stabilizasyonunda da tercih edilen yöntemlerden biri olmaktadır. Ankrajların kullanılması ile yapılardan gelen yüklerin, daha derinlerde bulunan zeminlere aktarılması sağlanmaktadır. Radyo-TV istasyonları, reklam panoları, yüksek gerilim hatları, temeller, istinat duvarları, şev stabilitesi, tüneller, barajlar, kıyı yapıları, boru hatları vb. yapılar ankrajların kullanım alanlarını oluşturmaktadır.

Zemin – Kaya Ankraj Çeşitleri

Geleneksel olarak ankrajlar üç farklı kategoride (plaka tipi, sarmal (helezonlu), enjeksiyon (grout)) incelenirken günümüzde ise ankrajlar beş farklı kategoride incelenmektedir. Bunlar sırasıyla;

1. Plaka ankrajlar,
2. Doğrudan gömülü ankrajlar,
3. Sarmal (helezonlu) ankrajlar,
4. Enjeksiyon (grout) ankrajlar
5. Ankraj kazıkları

olarak tanımlanmaktadır.

1. Plaka Ankrajlar

Plaka ankrajların üretiminde çelik, ön üretimli beton, yerinde dökme beton veya ahşap malzemeler kullanılmaktadır. Plaka tipi ankrajların zemin içerisindeki stabilizasyonu çelik kablolar yardımı ile sağlanmaktadır. Bu ankraj türü üç ana kategoride incelenir. Bunlar sırasıyla;

1. Yatay plaka ankrajlar,
2. Düşey plaka ankrajlar
3. Eğimli plaka ankrajlardır.

Haberleşme kuleleri, rüzgâr türbinleri, yüksek gerilim hatları, reklam panoları, bayrak direkleri, fabrika bacaları, kıyı yapıları, su depoları vb. yapılar üzerine etki eden rüzgar, deprem, dalga, suyunun kaldırma kuvveti gibi düşey yönlü etki eden çekme kuvvetlerini karşılamak amacıyla, yatay plaka ankrajlar kullanılmaktadır. Düşey ve eğimli plaka ankrajlar ise yanal zemin hareketini azaltarak birlikte çalıştıkları yapıların zemin içerisindeki stabilitesini sağlarlar. Bu kategorideki ankrajlar; istinat duvarları, palplanşlar, köprü yaklaşımlarında tercih edilmektedir.
Plaka ankrajlar; genellikle şerit, kare, dikdörtgen ve daire şeklinde üretilmektedir. Tekil olarak kullanıldığı gibi grup halinde de plaka ankrajlar kullanılmaktadır. Son zamanlarda incelenen bilimsel çalışmalar doğrultusunda, geomembran haricindeki diğer düzlemsel geosentetik malzemeler ile güçlendirilen plaka ankrajların çekme kapasitelerinde önemli miktarda artışlar elde edilmiştir.

2. Doğrudan Gömülü Ankrajlar

Doğrudan gömülü ankrajlar, diğer ankraj türlerden farklı olarak ankrajın yerleştirilmesinde kazı veya enjeksiyon (grout) işlemi olmayıp, zemine doğrudan çakılarak yerleştirilmektedir. Bu yüzden uçları üçgen biçimli veya zemine penetrasyonu kolaylıkla sağlayabilecek bir geometrik şekilde tasarlanmaktadırlar.

3. Sarmal (Helezonlu) Ankrajlar

Uzun yıllar tercih edilmeyen sarmal-helezonlu ankraj çeşidi, elektrikli motorların kullanımın yaygınlaşmasında sonra sıklıkla tercih edilir olmuştur. Genellikle temel iyileştirmelerinde tercih edilen bu ankraj türünde bir veya birden fazla sarmal (helezonlu) kısımdan meydana gelmektedir.

Sarmal ankraj, dairesel şekilde oluşan kısımların çelik şafta kaynaklanması şeklinde oluşan bir ankraj çeşidi olarak tanımlanabilmektedir. Bu ankrajlar zemin koşullarının bağlı olduğu ölçüde sondaj ekipmanları ile zemin içerisinde döndürülerek yerleştirilmektedir. Bu ankraj türünün diğer ankraj türlerine göre avantajları ise zeminde düşük seviyede örselenme sağlaması, kolay bir biçimde araziye uygulanabilmesi, hızlı bir şekilde ankrajın yerleştirilmesi, yükleme testlerinin kolaylıkla yapılabilmesi olarak açıklanabilir. Diğer bir avantajı olarak ise zeminin hem çekme hem de taşıma kapasitesinde iyileştirme sağlaması olarak gösterilebilir.

4. Enjeksiyon (Grout) Ankrajlar

Enjeksiyon (grout) ankrajlar, genellikle çeşitli ekipmanlar yardımı ile zeminde veya kayada delik açılması ile açılan deliğe yerleştirilen kablo veya çelik tendonların çimento enjeksiyonu ile doldurmasıyla elde edilmektedir. Çekme kuvvetine maruz kalan ankrajlarda yük bütün ankraj boyunca karşılanmazken sadece enjeksiyon kısımda karşılanmaktadır ve bu bölgeye kök boyu adı verilmektedir. Bu bölge sayesinde duvarlarda meydana gelen devrilme momentleri, su tankları ve televizyon kulelerinde oluşan kaldırma kuvvetleri, barajlarda meydana gelen dönme momentleri karşılanmış olmaktadır. Serbest boyda bulunan çelik kablolardan oluşan kısım ise bir yay davranışı göstererek ön germe görevi görmektedir.

Enjeksiyon ankrajlar üç bölgeden meydana gelmektedir. Bunlar aşağıdaki gibi belirtilmiştir.

• Ankraj başı
• Serbest boy
• Kök boyu

A tipi ankrajlar kayaçlar veya rijitliği fazla olan yapılarda tercih edilmektedir. Açılan deliğe yerleştirilen çimento şerbeti enjeksiyon basıncına gerek duymadan yerleştirilir. B tipi ankrajlar düşük enjeksiyon basınçlarında (< 1000 kPa) yerleştirilir. Bazı boşluk veya çatlakların bulunduğu bölgelerde ankrajın çapında artışlar meydana gelmektedir. C tipi ankrajlar yüksek basınca sahip (> 2000 kPa) çimento şerbetinin açılan delikleri doldurması sonucu oluşur. Yüksek basıncın etkisiyle, ankrajın efektif çapı artmakta ve ankrajın etrafından bulunan gevşek zeminlerin sıkışması sağlanmış olacaktır. D tipi ankrajlar tekil veya çoklu genişleme bölgeleri bulunmaktadır. Genellikle sert killer için tercih edilmektedir

5. Ankraj kazıkları

Ankraj çeşitlerinde olan ankraj kazıkları çekme ve basınç kuvvetlerini karşılamaktadırlar. Bu kazıklar gelen yükü aşağıdaki zemine aktarmak, yanal yüklere karşı direnç göstermek ve kaldırma kuvvetlerini karşılamak amacıyla kullanılmaktadır. Genellikle fore ve çakma kazık bu ankraj çeşidini oluşturmaktadır

Ayrıca zemin ankrajları farklı özelliklerine göre aşağıdaşi şekillerde sınıflandırılabilmektedir

•Amaçlarına Göre Ankrajlar;
– Öngerilmesiz olarak deformasyon önleyen ankrajlar,
– Öngerilmeli olarak kuvvet uygulayıcı ankrajlar;
•Kullanım Sürelerine Göre Ankrajlar;
Geçici ankrajlar: Geçici ankrajlar, genellikle imalat aşamasında kısa ve geçici süreli olarak kuvvetlere mukavemet sağlaması ve iş ve işçi sağlığı imkanı veren ankrajlardır.
Kalıcı ankrajlar: Yapıların ve kazı destek sistemlerinin kullanım ömrü süresince güvenliğinin ve stabilitesinin sağlanması amacıyla kullanılan ankrajlardır.
•Yapıldığı Malzemeye Göre Ankrajlar;

Ankrajlar imal edildikleri malzemelere göre farklılıklar göstermektedir. Bu ankrajlar;

• Çubuk,
• Boru,
• Halat,
• Kompozit
• Yapay malzeme,

gibi değişik türlerde olabilirler.

Zemin ve kayaçların belirli bir düzleme bağlı olmaksızın deplasmanına çökme, çeşitli kuvvet ve yükler sebebiyle zeminin ve zemin üstündeki yapının düşey yönde hareket etmesine de oturma adı verilir. Oturma genellikle yavaş bir şekilde oluşur.

Değişik zemin türleri için, üzerlerine inşa edilen yapının ağırlığı ve zamana bağlı olarak zeminlerin davranışı;

Zeminlerde meydana gelen çökme ve oturmaların doğal ve yapay olmak üzere iki tür sebebi bulunmaktadır;

Çökme Ve Oturmaların Doğal  Nedenleri

Yer altında bulunan suya hassas kayaçların, (jips, tuz, kireçtaşı gibi) suyla temasları ile çözünmeleri yeraltında mağaralar gibi boşlukların oluşmasına sebep olur. Bu boşlukların tavanlarının çökmesi veya tuzların su ile yıkanıp ortamdan uzaklaşması çökme ve oturmaları meydana getirir.

Çökme Ve Oturmaların Yapay Nedenleri

Yeraltı suyunun normalden fazla çekilmesi: Bataklık alanların kurutulması, kullanma veya içme amacıyla yeraltından fazla su çekilmesi gibi sebeplerle özellikle çakıllı, kumlu, killi zeminlerde taneler birbirlerine yaklaşması sonucu suyun kaldırma kuvveti azalır ve hacim küçülmesi dolayısıyla zemin yüzeyinde oturmalar görülür.

Zeminlerin fazla yüklenmesi: Zeminler kapasitelerinden yüksek yüklere maruz kaldıklarında oturmalar meydana gelir. Bu tür oturmalara özellikle turbalık, kumlu, killi yumuşak zeminlerde görülür.

Yeraltında yapılan kazılar: Herhangi bir amaçla açılan yapı temelleri, malzeme çıkarılması (taş ocağı), madenlerde yapılan yer üstü ve yeraltı kazıları (galeriler) ile ilgili olarak oturmalar meydana gelmektedir.

Çökme ve oturma gibi zemin hareketlerini önleme yöntemleri;

1) Yamaç eğimini azaltmak
•Yamaç eğimini azaltmak
•Yamaç tabanındaki malzemeyi desteklemek
•Toprak ve kayaçların kaldırılması ile ağırlığı azaltmak
2) İstinat yapıları
3) Sıvıyı azaltmak
4) Bitki örtüsü
5) Diğer önlemler(Toprak sertleştirilmesi, yığma, kaya sürgülemeleri)

1. İşe başlamadan önce ilgili makamlara haber verilir.
2. Kazıya başlamadan, komşu binaların durumu incelenir, alınması gerekli önlemler belirlenir. Kazı esnasında meydana gelebilecek zararlar önceden önlenmiş olur. (Iksa, palplanş. tahkim v.b.)
3. Kazı işi bir plan dahilinde yürütülmeli, ip iskelesi uygulanmış ve bütün ölçüm işleri bitirilmiş olmalıdır.
4. Küçük çukurlar ile gereksiz derin kısımlar, çöküntüye sebep olmaması için, doldurulmalıdır.
5. Yapı sahasına giriş ve çıkış yolları sert zeminli ve düzgün yapılmalı, giriş ve çıkışa engel bulunmamalıdır.
6. Temel çukurunun takviye edilmesi için yeterli miktarda kereste hazır bulundurulmalıdır.
7. Yapı çukuru gece ışıklandırılmalı, kazalara karşı önlem alınmalı, çukur çevresi standartlara uygun olarak çevrilmelidir.
8. Yapı çukurunun kenarına fazla miktarda kazılmış toprak yığılmamalıdır.
9. Yapı çukurunda mevcut suyu veya ani olarak dolabilecek suyu boşaltmak için gerekli önlemler alınmalıdır.
10. Kazılan toprak ataşman defterine işlenmeli ve ilgili teknik elemana imzalatılmalıdır.
11. Kazıdan çıkan boru ve kabloların korunmaları için ilgili dairelere haber verilmelidir. (Belediye, Elektrik kurumu v.b.)
12. Yapının temelleri bir an önce inşa edilmelidir.
13. Özellikle ağır yapı temel zeminlerinde zemin yükleme deneyleri yapılmalıdır.
14. Kazılan toprağın bir kısmı saklanarak sonradan temel duvarlarının arkalarına doldurulmalıdır.
15. 1,5 m den daha derin olan temel çukurlan takviye edilmelidir.

Kaynak;

MLA (Modern Language Assoc.)
Güner, Mehmet Selçuk, et al. Yapı Bilgisi Teknolojisi I-II : Inşaat Mühendisliği Uygulamaları. Hiperlink, 2008.

APA (American Psychological Assoc.)
Güner, M. S., Yüksel, A., & Hiperlink (Firm). (2008). Yapı bilgisi teknolojisi I-II : inşaat mühendisliği uygulamaları. İstanbul: Hiperlink.