Zemin Etüdü Nedir? Neden Yapılır? Önemi

Zemin etüdü, bir sahanın herhangi bir yapı için uygunluğunu belirlemek öncelikle güvenik ve ekonomik biçimde projelendirmek için gereklidir. Yapı yapılacak bir sahada, söz konusu zemin kesitinde yer alan tabakaların kalınlıklarını, türlerini ve mühendislik parametrelerini belirlemek için arazide ve laboratuvarda gerçekleştirilen çalışmaların tümüne “Geoteknik inceleme” ya da “Zemin etüdü” adı verilmektedir.

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.