Laboratuvar ve Arazi Deneyleri

Geoteknik Mühendisliğinde, çeşitli üst yapı yüklerini güvenli şekilde zemine aktaran temellerin tasarımı son derece önemlidir. Bunun gerçekleştirilebilmesi için, zemin özelliklerinin derinlemesine incelenmesi gerekmektedir. Genellikle bu çalışmalar, laboratuvar ortamında ve/veya arazide gerçekleştirilmektedir. Son zamanlarda, jeofizik yöntemler de, zemin parametrelerinin belirlenmesinde sıklıkla kullanılmaktadır. Önceleri petrol mühendisliğinde kaynak belirlemede kullanılan bu yöntemler, teknolojik gelişmelerinde etkisiyle inşaat mühendisliği dalında da tercih edilmeye başlanmıştır. Dünya genelinde daha çok kayaçların fiziksel ve mekanik özelliklerini belirlemeye yönelik jeofizik çalışmalar mevcuttur. Ülkemizde ise zemin özelliklerini belirlemek amacıyla, birçok jeofizik çalışma bulunmakla beraber, bunların en dikkat çekicilerinden biri zeminlerin taşıma güçlerinin teminine yönelik olanlardır. Zeminlerin taşıma güçlerinin belirlenebilmesi için kullanılan en yaygın yöntemlerden biri laboratuvardan elde edilen zemin mukavemet parametrelerinin kullanıldığı klasik yöntemlerdir. Birçok araştırmacı tarafından geliştirilen taşıma gücü hesaplama yöntemi bulunmaktadır. Bu çalışmaların büyük çoğunluğu, Prandtl (1920) tarafından yapılan ağırlıksız bir metalin yapışma ve iç sürtünme özelliklerini inceleyen araştırmasına dayandırılmaktadır. Ancak, her durumda laboratuvar çalışmalarının uygulanabileceği örselenmemiş numune temini mümkün olmamaktadır. Bu nedenle, zemin mukavemetinin yerinde tespitini mümkün hale getiren arazi deneyleri geliştirilmiştir. Bu yöntemlerde temel prensip, zemin içinde çakılarak ya da itilerek devam ettirilen sondalara, zeminin gösterdiği direncin belirlenmesidir. Elde edilen bu direnç değerleri kullanılarak zeminlerin taşıma gücünü belirlemede çeşitli korelasyonlar bulunmaktadır. Yukarıda bahsedildiği üzere, son zamanlarda taşıma gücü tayinine yönelik jeofizik çalışmalar da yapılmaktadır. Özellikle, sismik yöntemler kullanılarak elde edilen kayma ve basınç dalgası hızları yardımıyla taşıma gücü analizleri gerçekleştirilmektedir. Temellerin oturacağı zeminlerin sağlaması gereken iki şarttan biri olan taşıma güçlerinin analizi, güvenli ve ekonomik yapısal tasarım için önemlidir. Bu sebeple, yukarıda bahsedilen yöntemler kullanılarak elde edilen değerlerin, mevcut durumla uyumlu olması gerekmektedir. Bu doğrultuda, Laboratuvar Deneyleri, Arazi Deneyleri ve Jeofizik Yöntemler kullanılarak elde dilen taşıma güçlerinin incelenmesi ve kıyaslanması, bu çalışmanın amacını teşkil etmektedir. Söz konusu çalışmada, zeminin taşıma gücünün belirlenmesi için genişliği 3m, uzunluğu 10m olan şerit temel sistemi gözönüne alınmıştır. Temel derinliği ise, inceleme yapılan derinliklere göre belirlenmiştir. Analizlere esas her türlü, yeraltı suyu etkisi, jeolojik yük etkisi, zemin özellik etkisi, deney ekipman etkisi v.b. dikkate alınarak veriler üzerinde gerekli düzeltmeler yapılmıştır. Bu veriler, klasik yöntemler, SPT-N’e göre analiz, presiyometre ile taşıma gücü hesabı ve sismik yöntemler ile taşıma gücü tayini başlıkları altında kullanılmıştır. Klasik yöntemler kapsamında laboratuvar sonuçları, Terzaghi ve Peck (1967), Meyerhof (1951,1963), Hansen (1970) ve Vesic (1973,1975) tarafından verilen formüllerde kullanılmıştır. Arazi deneylerinden olan Standart Penetrasyon Deneyi sonuçları, Terzaghi ve Peck (1967), Meyerhof (1974), Bowles (1996) ve Parry (1977) tarafından verilen ampirik formüller ile değerlendirilmiştir. Bir diğer arazi inceleme yöntemi Presiyometre deneyinden elde edilen prob limit değerleri ile incelenen zeminler için nihai taşıma güçleri belirlenmiştir. Sismik yöntemler için Imai ve Yoshimura (1976), Keçeli (1990, 2000), Türker (1998), Kurtuluş (2000), Tezcan ve diğ. (2006, 2010) tarafından geliştirilen analiz yöntemleri ile nihai taşıma güçleri belirlenmiştir. Türkiye’nin çeşitli inşaat sahalarında yapılan 50 adet zemin incelemesi sonucuna dayanarak elde edilen nihai taşıma güçleri arasındaki ilişkiler, öncelikle yöntem bazında değerlendirilmiştir. Ardından, bulunan sonuçlar ile yöntemler arasındaki tutarlılık incelenmiştir. Yapılan incelemeler sonucunda, klasik yöntemler ile elde edilen sonuçların kendi içinde oldukça benzer sonuçlar verdiği tespit edilmiştir. Bir diğer yöntem SPT-N değerine göre yapılan incelemelerde, Terzaghi ve Peck ile Meyerhof sonuçlarının, görece düşük SPT-N değerleri için yakın sonuçlar verdiği belirlenmiştir. Ancak, 25 vuruş değerinin üzerindeki verilerde, Meyerhof taşıma gücü değerlerinin vuruş sayısına bağlı artarak Terzagi ve Peck sonuçlarından büyük olduğu gözlemlenmiştir. Yine SPT-N değerleri kullanılarak Bowles yöntemine göre yapılan analizlerde, nihai taşıma gücü değerlerinin bu iki yönteme göre yüksek değerler verdiği belirlenmiştir. En büyük taşıma gücü değerleri ise Parry yöntemi kullanılarak elde edilmiştir. Klasik yöntemlerle hesaplanan nihai taşıma gücü değerlerinin, özellikle Meyerhof tarafından verilen SPT deney sonuçları analizi ile son derece uyumlu olduğu görülmüştür. Presiyometre verileri ile yapılan hesaplamalarda elde edilen sonuçlar da, Meyerhof SPT-N analizleriyle oldukça uyumlu sonuçlar vermiştir. Sismik yöntemler kullanılarak bulunan nihai taşıma güçlerinin, kendi içinde ve diğer metotlar kullanılarak elde edilen değerlerle yeterince uyumlu olmadığı görülmüştür. Sismik yöntemler içinde, laboratuvar ve arazi deney sonuçlarıyla analiz yapan yöntemlere en yakın sonuçları, kayma dalgası hızlarını kullanarak hesaplama yapan Tezcan ve diğ.’nin geliştirdiği yöntemin verdiği gözlemlenmiştir. Ancak, bu nihai taşıma gücü değerlerinin, dikkate alınan %10’luk uyumluluk değerlerinin çoğunlukla dışında kaldığı görülmüştür. Bu nedenle, jeofizik yöntemlerle elde edilen taşıma gücü değerlerine göre yapısal analiz gerçekleştirmek yerine, bu verileri ön inceleme ve fizibilite aşamalarında değerlendirmenin faydalı olacağı kanaatine varılmıştır. Bu bağlamda jeofizik yöntemlerin, geniş çaplı arazi incelemelerinde geoteknik çalışmaları kolaylaştırmak ve maliyetleri düşürmek maksatlı kullanılmasının daha uygun olacağı düşünülmektedir.