ders 6. spt (zemin özellikleri, taşıma gücü, oturma, sıvılaşma)
TRANSCRIPT
STANDART STANDART PENETRASYON PENETRASYON
DENEYİDENEYİ
Taşıma Gücü, Oturma Taşıma Gücü, Oturma ve ve
SıvılaşmaSıvılaşmaAnaliziAnalizi
Standart Penetrasyon Standart Penetrasyon TestiTesti
Bu deney, ilk olarak Bu deney, ilk olarak 19201920 lerin sonunda geliştirilmiş lerin sonunda geliştirilmiş olup, bir çok ülkede yaygın olarak kullanılmaktadır.olup, bir çok ülkede yaygın olarak kullanılmaktadır.
Deneyden elde edilen darbe sayıları (SPT-N), özellikle Deneyden elde edilen darbe sayıları (SPT-N), özellikle jeoteknik hesaplamalarda oldukça fazla kullanım alanı jeoteknik hesaplamalarda oldukça fazla kullanım alanı bulmaktadır bulmaktadır
Deney sonuçlarını etkileyen bir çok faktör olması ve Deney sonuçlarını etkileyen bir çok faktör olması ve tekrar edilebilirliğinin sıkıntılı oluşu, olumsuz yönüdür.tekrar edilebilirliğinin sıkıntılı oluşu, olumsuz yönüdür.
DENEY PROSEDÜRÜDENEY PROSEDÜRÜ
• Deney derinliğine kadar 60-200 mm çapında kuyu açılır.• Sondaj tijlerine bağlı SPT numune alıcı (Ayrık-Yarık Tüp) kuyu
tabanına indirilir.• Halat-Kedibaşı veya otomatik düşürme düzeneğine sahip sistemle
63.5 kg. lık şahmerdan, 76 cm yüksekliğe çıkarılır ve serbest düşmesine izin verilerek, numune alıcının zemine 45 cm çakılması için tekrarlar yapılır.
• Her 15 cm lik penetrasyona karşı gelen DARBE sayıları kayıt edilir.• (15 cm lik çakmayı sağlamak için darbe sayısının 50 den fazla veya toplamda
-300 mm lik son iki penetrasyonda- 100 den fazla darbe gerektirmesi durumunda çakma işlemi durdurulur, ayrıca 10 darbe işleminde ilerleme olmazsa REFÜ olarak kayıt edilir.)
• Son 30 cm. lik penetrasyon için elde edilen darbe sayıları toplanarak, SPT-N arazi ham verileri belirlenmiş olur.
ASTM D 1586 ile ortaya konulan deney prosedürü ASTM D 1586 ile ortaya konulan deney prosedürü standartlaştırılmıştırstandartlaştırılmıştır
DENEY PROSEDÜRÜDENEY PROSEDÜRÜ• İlk 15 cm de alınan darbe sayısı referans amacıyla
kaydedilir. Bu değer, kuyu tabanındaki örselenmelerden ve kuyu cidarlarından dökülebilecek malzeme etkilerinden korunmak için hesaplamalarda kullanılmaz.
• SPT numune alıcı tijlerle birlikte kuyudan çekilerek çıkarılır. • Yarıklı numune alıcı açılarak, içindeki zemin örneği
İNDEKS ve SINIFLANDIRMA deneylerinde kullanılmak üzere, laboratuvara gönderilmek üzere usulüne uygun şekilde saklanır.
• Bir sonraki deney için tekrar delme işlemine geçilir. (deney derinlikleri, 45 cm den daha kısa aralıklarda olmamak üzere, işin özelliğine, zeminin tabakalanma durumuna bağlı olarak değişebilir.) Pratikte 1.50 metrelik aralıklar çok kullanılmaktadır.
ASTM D 1586
• SPT deneylerinin olumsuzlukları hakkında çok şey söylenmiş olsa da, diğer arazi deneylerine kıyasla üç önemli avantajı vardır.
1- Test edilen zeminden numune alınmasını sağlayabilir. Bu sayede sınıflama ve indeks işlemleri yapılabilmektedir.
2- Açılması planlanan sondaj kuyularında yapıldığından, ucuz ve hızlı yöntemdir.
3- Hemen hemen her sondaj ekipmanında bu deneyi yapmaya yönelik düzenek bulunur. Diğer arazi deneylerinde ise, genellikle özel ekipmanlar gereklidir.
DENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİDENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİ
• Araziden elde edilen deney verileri, ham SPT-N değerleri olup, NF sembolü ile gösterilmektedir. Bu verileri etkileyen çeşitli faktörler;
• Operatör,• Ekipman,• Arazi Şartları,• Yer Altı Su Seviyesi vb. sayılabilir.
• Deney prosedürünü etkileyen bu özellikler, belirli düzelteme faktörleri kullanılarak, Araziden elde edilen ham verilerin düzeltilmesini sağlayabilir.
1- YER ALTI SUYU DÜZELTMESİ • Su altındaki kohezyonsuz zeminlerin açısı, kuru durumdaki ortama
göre, % 20 - 30 daha azdır. Deney derinliğine bağlı olarak N darbe sayısı değerlerinde, kuru zeminden ıslak zemine geçildiğinde % 15-20 arasında bir azalma görülür. Genel olarak, yer altı suyu seviyesi altındaki temellerin taşıma gücü % 50 oranında azalır.
• Terzaghi, darbe sayısının 15 civarında olması durumunda, kohezyonsuz zeminlerin kritik boşluk oranında olduğunu ileri sürmekte ve dolayısıyla ince kum veya siltli kumlarda ölçülen SPT darbe sayılarında NF > 15 olması durumunda, aşağıdaki bağıntı ile
düzeltilmesini önermiştir.
N’ = 15+ 0.5(NF-15)
DENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİDENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİ
2- SPT-N ARAZİ VERİLERİ DÜZELTMESİ
• Ülkemizde yaygın şekilde kullanılan Şahmerdan tipi, “HALKA ŞAHMERDAN” olup, % 40-45 oranında enerji ilettiği bilinmektedir.
• Mevcut literatürde, SPT darbe sayıları ile yapılan hesaplamalarda, numune alıcıya iletilen enerjinin, % 55, 60 ve 70 olduğu görülmektedir.
• Bu durumda, araziden alınan ham darbe sayıları (NF) hesaplamalarda kullanılırsa, yanlış değerlendirmelere yol açacaktır.
• Bu durumda ENERJİ ORANI düzeltmesi yapılması kaçınılmaz olacaktır.
DENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİDENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİ
3. ÖRTÜ YÜKÜ DÜZELTMESİ • Darbe sayılarını etkileyen bir diğer faktör, DERİNLİK faktörü olup,
yüzeye yakın ve daha derinlerde alınan darbe sayılarının düzeltilmesi için, “ÖRTÜ YÜKÜ DÜZELTME FAKTÖRÜ” ile işlem yapılması gerekecektir.
• Bunların yanında; Sondaj KUYU özelliği, kullanılan TİJ ve SPT NUMUNE ALICI özellikleri gibi faktörlerde, araziden elde edilen HAM VERİLERİN düzeltilmesinde göz önünde tutulması gerekecektir.
NOT: Son yıllarda araştırıcılar; SPT-N değerlerinin korelasyonunda
aşağıdaki faktörlerin de dikkate alınmasını önermektedirler;
• YAŞLANMA [(1.2 + 0.05 log (t/100),
• TANE BÜYÜKLÜĞÜ (60 + 25 log D50)
• AŞIRI KONSOLİDASYON ORANI (OCR0.2)
DENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİDENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİ
DENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİDENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİ
2- SPT-N ARAZİ VERİLERİ DÜZELTMESİ • SPT-N değerlerinin genel düzeltme işlemi,
deney sırasındaki özellikler göz önüne alınarak, Enerji oranının % 70 uygulanma şartına göre (N’70) düzeltilmiş değeri;
N’70=NF.CN.n1.n2.n3.n4
eşitliği ile belirlenebilir.
Burada: NF = Araziden elde edilen SPT darbe sayıları, (Ham veriler).
• CN = Örtü yükü düzeltme katsayısı.(Tablo 1. den hesaplanabilir)
• n1= Enerji oranı düzeltme faktörü: *(Er / Erb= 0.64 alınabilir.)
• n2= Sondaj tijleri düzeltme faktörü.
• Uzunluk > 10 m n2 = 1.00
• 6-10 m n2 = 0.95
• 4-6 m n2 = 0.85
• 0-4 m n2 = 0.75
• n3= Numune alıcı düzeltme faktörü,
• Kılıfsız (Ülkemizde kullanılan) n3 = 1.00
• Kılıflı (Yoğun kum, kil) n3 = 0.80
• (Gevşek kuml) n3 = 0.90
• n4= Kuyu çapı düzeltme faktörü.
• Kuyu Çapı 60 -120 mm n4 = 1.00
• 150 mm n4 = 1.05
• 200 mm n4 = 1.15
DENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİDENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİ
DENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİDENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİ
Not: • Yukarıdaki bağıntı ile elde edilen düzeltilmiş
SPT-N darbe sayıları (N’70 ) e göre olup, eğer, diğer enerji oranlarındaki darbe sayıları karşılığı elde edilmek istenirse,
• Örneğin; N’60 (% 60 Enerji Etkisine göre Düzeltme)
• N’60 = (70 / 60) x (N’70 için bulunan darbe sayısı)
DENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİDENEY VERİLERİNİN DÜZELTİLMESİ
Tablo 1. Örtü Yükü Düzeltme Katsayısı Bağıntıları
Araştırmacı CN
(Örtü Yükü Katsayısı)
’v
(Birimi)
Peck,Hanson,Thornburn,(1974)
CN = 0.77 log (20/’v)
CN =0.77 log (1915.2/’v)
kg/cm2
kN/m2
Seed et.all. (1975) CN = 1 – 1.25 log ’v kg/cm2
Tokimatsu-Yoshimi CN = 1.7/(0.7+ ’v) kg/cm2
Liao and Whitman (1985) CN = 9.78(1/ ’v)0.5
CN = (95.76/ ’v)0.5 2 kN/m2
Skempton(1986)
CN = 2/(1+ ’v) orta sıkı ince kumlar
CN = 3/(2+ ’v) Sıkı, kaba ve normal konsolide kumlar
CN = 1.7/(0.7+ ’v) Aşırı konsolide ince kumlar.
kg/cm2
(*) CN 1.72.0 olmalı.
1. Elastisite Modülünün Belirlenmesi Zeminin Elastiklik Modülü ( E ), düzeltilmiş N’60 değerlerine göre,
AASHTO kriterleriyle aşağıdaki Tablodan hesaplanabilir.
Zemin Cinsi E (MPa) E (kPa) Silt, kumlu silt, az kohezyonlu karışım 0.4 N’60 400 N’60
Temiz ince ve orta kum, az siltli kum 0.7 N’60 700 N’60
Kaba kum ve az çakıllı kum N’60 1000 N’60
Kumlu çakıl ve çakıl 1.17N’60 1170 N’60
2.a. İçsel Sürtünme Açısının Belirlenmesi
• İçsel sürtünme açısının tespitinde çok sayıda çalışma yapılmış olup, bunlardan bazıları aşağıda gösterilmiştir.
• Kulhawy and Mayne (1990),
önermişlerdir.
Burada;
• ’v = Deney seviyesindeki efektif gerilme
• Pa = Atmosferik Basınç (1033 gr/cm2 =1.033 kg/cm2=103.3 kN/m2 =10.33 t/m2)
• N’ = NF. CN (Düzeltilmiş Değeri)
340
10
320212
.
a'v
'-
)/P(σ..
Ntg
2.b. İçsel Sürtünme Açısının Belirlenmesi • Peck, Hanson and Thornburn (1974), tarafından kumlu zeminler
için N’ darbe sayıları ile kayma direnci açısı (0 ) arasındaki grafiksel ilişki,
• Wolf, (1989) tarafından aşağıdaki gibi değerlendirilmiştir.
• 0 = 27.1 + 0.3N’ - 0.00054N’2
• Burada;
• N’= NF. CN (Düzeltilmiş Değer)
2.c. İçsel Sürtünme Açısının Belirlenmesi • İçsel Sürtünme açısının tahmininde verilen çok sayıdaki yaklaşımdan, diğer
birkaç tanesi de;
• Parry (1977) e göre; 0 = 25 + 28 (N’/’v)
• Hatanaka and Uchida (1996), 0= verilebilir.
Tüm bu önerilerin tamamen birer yaklaşım olduğu, zeminin homojen olup olmamasına vb. duruma göre değişebileceği göz ardı edilmemelidir.
20N20 '
Örtü yükü düzeltmesi için;
CN = 170/(70+’v) kullanılacak.
ÖRNEK PROBLEM-1:
SPT deney sonuçları aşağıda verilen zeminin ORTALAMA SPT-N sayısını
belirleyiniz. Bu verilerden yararlanarak zeminin içsel sürtünme açısını ve
elastisite modülünü hesaplayınız (BHA: 20 kN/m3)
Derinlik
(m) SPT-N
0,5 5
1,55 7
2,30 9
3,00 12
3,70 10
Derinlik
(m) SPT-N ’v= .h CN=170/(70+ ’v) N’=CNxNF
0,5 5 0.5 m x 20 kN/m3
=10 kN/m2
170/(70+10)
= 2.13
2.13 x 5
= 10.65
1,55 7 31 1.68 11.76
2,30 9 46 1.47 13.19
3,00 12 60 1.30 15.6
3,70 10 74 1.18 11.8
N’ort = 13
ÇÖZÜM-1:
ÇÖZÜM-1:
340
10
320212
.
a'v
'-
)/P(σ..
Ntg
0 = 27.1 + 0.3N’ - 0.00054N’2
0 = 25 + 28 (N’/’v)
0 = (20 x N’)0.5 + 20
= 38 derece
= 31 derece
= 30 derece
= 36 derece
E (kPa) = 400 N’60 N60 = (70/60) x N70 (=13) = 15= 400 x 15 = 6000 kPa
SPT-N DARBE SAYILARI İLESPT-N DARBE SAYILARI İLE
HESAPLAMALARIHESAPLAMALARI
B
pasif aktif
Ara Yüzey
ktif
Ara Yüzey
B
Zeminlerin Taşıma gücünün belirlenmesinde SPT-N
verileri oldukça yaygın kullanılmaktadır. Konuyla ilgili ilk
çalışmalar Terzaghi and Peck (1948,1967) tarafından
ortaya konulmuştur. Bu çalışmalarda 25 mm lik oturma
esas alınarak SPT-N darbe sayıları, Temel Genişliği (B
veya 2B) ve Taşıma Gücü arasındaki relatif ilişkilere
göre çözüm önerilmektedir. Bu öneride YASS nin
temel altından en az 2B kadar derinlikte olması
koşuluyla (Dw 2B), Aşağıda verilen grafik yardımıyla,
Emniyetli taşıma gücü belirlenebilmektedir.
(Grafikdeki N darbe sayıları N’= CNx NF düzeltmesi yapılarak
elde edilen darbe sayılarını göstermektedir.)
ktif
Ara Yüzey
B
Grafikten elde edilen değerlerin ampirik
çözümünde; -25 mm lik oturma için;
qa= 11xN’xCw kN/m2
-25 mm den farklı oturmalar için;
qa=11xN’xCw(S/25) kN/m2
ktif
BU HESAPLAMALARDA;Yer Altı Su Seviyesi
Dw= 0 (yüzeyde) ise, belirlenen (qa) değerinin
1/2’ si alınır.Yer Altı Su Seviyesi
Dw= 0 ve Df / B=1 ise, belirlenen (qa) değerinin
1/3’ ü alınır.
GENEL OLARAK:
Temel tabanından B derinliğine kadar olan YASS varlığında, TAŞIMA GÜCÜ (q’a):
(Cw) bağıntısı ile elde edilen düzeltme katsayı ile, hesaplanan Emniyetli Taşıma Gücü (qa) değeri çarpılarak belirlenebilir.
q’a= qaxCw
Genel Hesaplamalarda:
Cw = 0.5 + 0.5(Dw/Df+B)
(NOT, YASS seviyesi, B den daha derinde ise, Cw= 1 alınır.
ktif
Ara Yüzey
Peck, Hanson, Thornburn (1974), terzaghi tarafından ortaya konulan tutucu yaklaşımı geliştirerek aşağıdaki grafiksel çözümü önermişlerdir.
Temel Derinliği (Df)
Ara Yüzey
Meyerhof (1956), Terzaghi’nin tutucu kabullere
dayanan çalışmalarının geliştirilmesinde, “Net Müsaade
edilebilir taşıma gücü” değerini kullanarak (qnet(all)=qall–( Df),
25 mm lik oturmayı karşılayan aşağıdaki ilişkiyi önermiştir.
qnet(all)= 11.98 N’ (kN/m2) B 1.22 m için,
qnet(all)= 7.99 N’ (kN/m2) B 1.22 m için,
2
B283
13.28B
.
Meyerhof eşitlikleriyle yapılacak TAŞIMA GÜCÜ hesaplamalarında kullanılacak SPT-N değerleri, temel tabanının +0.5B üstü ile -2B altındaki darbe sayılarının, aşağıda verilen (Nort) bağıntısı ile elde edilecek değerinin
kullanılması önerilir.
Nort= N x zi / zi
Burada;
zi= Deney derinliği
ÖRNEK PROBLEM -2:
Kumlu bir ortamda inşası
planlanan bir binanın, Temel
Genişliği ve Derinliği, YASS
Konumu, Zemin Parametreleri
ve yapılan sondajdan elde
edilen SPT-N değerlerinin
derinlikle değişimi şekilde
görülmektedir.
Zeminin Taşıma Gücünü
hesaplayınız.
n = 17 kN/m3, sat= 20 kN/m3
Örtü yükü düzeltmesi için;
CN = (95.76/ ’v)0.5 2 kullanılacak.
ÇÖZÜM-2.a:
Terzaghi and Peck (1948)’ e göre:
Araziden elde edilen ham verilerin düzeltilmesi
gerekir. Bunun için yukarıda verilen örtü yükü
düzeltilmesi ilişkisi kullanılarak gerekli hesaplamalar
yapılarak aşağıdaki Tabloda gösterilmiştir. Ayrıca,
hesaplamada dikkate alınacak SPT-N verileri için,
temel tabanı altında B kadar derinlikteki (Yani; Df+ B
=1.5+3=4.5 m) ’ye kadar olan darbe sayılarının
ortalamalarının belirlenmesi gerekecektir.
Derinlik
(m) SPT-N ’v= .h CN=(95.76/ ’v)0.5 N’=CNxNF
1.50 7 25.5 1.94 13
2.30 9 39.1 1.56 14
3.00 13 51.0 1.37 18
3.70 12 61.5 1.25 15
4.50 16 69.5 1.17 19
5.20 20 - N’ort = 16
ÇÖZÜM-2.a:
ÇÖZÜM-2.a: Ortalama N’ değeri için; N’ort= N x zi / zi bağıntısı kullanılarak,
N’ort=(13x1.5)+(14x2.3)+(18x3)+(15x3.7)+(19x4.5)/ (1.5+2.3+3.0+3.7+4.5)
N’ort 16 elde edilir.
Buradan, 3 m. temel genişliği dikkate alınarak grafikten;
qa 175 kPa bulunur.
Söz konusu temel YASS etkisinde olduğundan;
Cw =0.5+0.5(3.5/1.5+3) 0.89 katsayısı bulunur.
Buradan 25 mm lik oturmaya karşı müsaade edilebilecek taşıma gücü:
q’a= 175 x 0.89 156 kPa olarak belirlenebilir.
ÇÖZÜM-2.b:
Grafikten elde ettiğimiz çözümü, hesap yoluyla;
qa=11x N’ x Cw bağıntısı ile çözmeye çalışalım.
(S=25 mm için ve Cw= 0.89) için,
qa= 11x16 x 0.89 156 kPa bulunur.
ÇÖZÜM-2.c:
Peck, Hanson, Thornburn (1974) yöntemiyle,
Grafikten (Df / B= 0.5) şartıyla, qa=165 kPa elde edilir.
Çözümü, hesap yoluyla bulmak istersek;
qa=0.41x N’ x S bağıntısı ile, (S=25 mm için)
qa= 0.41x16x25 164 kPa
YASS etkisi göz önüne alınarak, (Cw= 0.89)
qa= 164 x 0.89 146 kPa olarak bulunur.
ktif
Ara Yüzey
Temel Derinliği (Df)
Problemi, (Meyerhof,1956)’ya göre çözmek istersek;
qnet(all)= 7.99 N’ (kN/m2) B 1.22 m için,
qnet(all) 155 (kN/m2) elde edilir.
YASS etkisini de değerlendirirsek; (Cw= 0.89)
qnet(all) 155x0.89 138 (kN/m2) elde edilir.
2
B283
13.28B
.
ÇÖZÜM-2.d:
Bu problemin çözümünde görüldüğü gibi, ele
alınan yöntemlerle, qa=156, 156, 155, 146 ve 138
kPa taşıma gücü değeri elde ederiz. Oldukça tutucu yaklaşımların görüldüğü bu hesaplama yöntemleri, mühendislik ekonomisine negatif etki yapmaktadır.
Araştırıcıların ortaya koyduğu bu ve benzeri çözüm yöntemleri oldukça konservatif olduğundan, daha sonra bazı araştırıcılar, hesaplamalarda göz ardı edilen hususları tekrar değerlendirip, (Arazi ortamı, deney şartları vb.) yeni yaklaşımlar önermişlerdir.
Meyerhof, yukarıda verdiği ilişkileri, 1960 lı yıllardaki N’55
düzeltilmiş darbe sayılarını kullanarak geliştirmiş, takip eden
yıllarda elde edilen N’70 düzeltilmiş değerlerine göre tekrar
MODİFİYE ederek,
Meyerhof (1974), şeklinde aşağıdaki gibi önermiştir.
qnet(all) = (kN/m2) B 1.22 m için,
qnet(all) = (kN/m2) B > 1.22 m için,
d1
'
KF
N
d
23
2
'
KB
FB
F
N
Faktör N’70
F1 0.04
F2 0.06
F3 0.3
F4 1.2
Burada: qa = Müsaade edilebilir (Emniyetli) Taşıma gücü
basıncı. (kPa) (25 mm oturma için). N’ = Düzeltilmiş SPT darbe sayıları (N’55 ve N’70
enerji uygulamasına göre)Kd = Şekil Katsayısı olup, Kd=1+0.33 (D/B) 1.33
ile belirlenir. F = Faktörler. (N’70 enerji uygulama oranına
göre aşağıdaki Tablodan alınabilir.)
ÖRNEK PROBLEM -3:
Temel genişliği B= 3.0 m, temel derinliği Df=1.0 m
olan bir ortamda elde edilen SPT darbe sayıları
ortalaması N’70 = 24 olarak belirlenmiştir.
Meyerhof (1974) yöntemiyle Emniyetli taşıma
gücü değerini hesaplayınız. (YASS etkisi yok).
d
23
2
'
KB
FB
F
N
ÇÖZÜM -3:
Meyerhof (1974) yöntemiyle; (Se= 25 mm ve B= 3.0 m için)
qnet(all) = bağıntısından faydalanarak,
qnet(all) = Kd=1+0.33(1/3) = 1.11 1.33 UYGUN,,
qnet(all) 537 kPa bulunur.
1113
303
0.06
422
..
SPT-N DARBE SAYILARI İLESPT-N DARBE SAYILARI İLE
HESAPLAMALARIHESAPLAMALARI
akif
Yapı Temellerinde İzin Verilebilir Maksimum Oturma
Miktarları
TEMEL TÜRÜ TOPLAM OTURMA FARKLI OTURMA
Tekil TemelKillerKumlar
7.5 cm5.0 cm
4.5 cm3.2 cm
Radye TemelKillerKumlar
12.5 cm7.5 cm
4,5 cm3,2 cm
Bir temelde meydana gelen oturmalar, yapıda göçmeye varan yapısal
hasarlar oluşturabilir. Bu nedenle toplam ve farklı oturmalar izin verilebilir
değerler içerisinde olmalıdır. Aşağıda verilen değerler kabul edilebilir
sınırları göstermektedir.
Terzaghi-Peck (1948) Yaklaşımı
SPT-N (düzeltilmiş) deney sonuçlarından
oturmalar, yüzeyden itibaren Df+B derinliğe kadar
olan değerler alınarak aşağıdaki formüller yardımı ile
hesaplanabilir;
S= (20,8 x qnet) / N’ 1.2 m > B
S= (B/(B+0.3)2 x (31.2 x qnet) / N’ B > 1.2 m
Burada;
qnet= Net Temel Basıncı veya Emniyetli Taşıma Gücü Kapasitesi (kg/cm2)
B= temel genişliği (m)
N’: ortalama düzeltilmiş SPT darbe sayısı
Not: Yukarıda verilen formüllerden elde edilen oturmaların arazi ölçümlerinde % 50 fazla olduğu görülmüştür. Bu nedenle elde edilen değerin 0.5 ile çarpılarak sonuca ulaşılması önerilir (Meyerhof, 1974) .
ÖRNEK PROBLEM -1:
Temel genişliği B= 3.0 m, temel derinliği Df=2.0 m
olan bir ortamda elde edilen SPT darbe sayıları
ortalaması N’70 = 24 olarak belirlenmiştir.
Terzaghi-Peck yöntemini kullanarak temelde
meydana gelecek oturmayı 25 mm toleransına
göre hesaplayınız (YASS etkisi yok).
1113
303
0.06
422
..
d
23
2
'
KB
FB
F
N
ÇÖZÜM -1:
Meyerhof (1974) yöntemiyle; (Se= 25 mm ve B= 3.0 m için)
qnet(all) = bağıntısından faydalanarak,
qnet(all) = Kd=1+0.33(2/3) = 1.22 1.33 UYGUN,,
qnet(all) 590 kPa bulunur (= 5,9 kg/cm2).
1.22
Terzaghi-Peck (1948) Yaklaşımı’na göre
S= (B/(B+0.3)2 x (31.2 x qnet) / N’ B > 1.2 m
formülü kullanılırsa
S= (3/(3+0.3)2 x (31.2 x 5.9) / 24 = 6,33 cm
Yukarıda verilen formüllerden elde edilen oturmaların arazi ölçümlerinde
% 50 fazla olduğu görülmüştür. Bu nedenle elde edilen değerin 0.5 ile
çarpılarak sonuca ulaşılması önerilir.
Oturma = 3,16 cm
(izin verilebilir değerlerin üzerinde)
Burland and Burbridge (1985) Metodu:
Bir önceki formülü aşırı tutucu bularak
200 adet temelin inşa sonrası meydana
getirdiği oturmalar üzerinde yaptıkları
çalışmalarda;
NORMAL KONSOLİDE ZEMİNLER için,
aşağıdaki ilişkiyi önermişlerdir;
S= qnet B0.7 Ic fs fd (mm)
Burada: qnet= Net Temel Basıncı veya Emniyetli Taşıma Gücü Kapasitesi (kPa)
Ic= Sıkışma İndisi Ic= 1.71/N1.4
Burada (N), Temel etki derinliğinde (z1)’ ki ortalama düzeltilmemiş (Arazi ham verileri) SPT darbe sayıları. (Çakıllı zeminlerde N değeri %25 artırılır.)
fs= Şekil faktörü olup,fs= ile belirlenebilir.
fd= Derinlik düzeltme faktörü olup,
fd= (Ho / z1)(z- Ho / z1) ile belirlenebilir. Burada;
z= Temel Derinliği, z1 = Temel etki derinliği, H0= Kum tabaka Kalınlığı, Burada; z1>H0 ise bağıntı kullanılacak, z1< H0 ise 1 alınır.
2
0.25L/B
1.25L/B
NOT:
Temel tabanı altındaki, TEMEL ETKİ
derinliği “oturma” ve “taşıma gücü”
değerlerini etkilemektedir.
Eğer (N) değerleri derinlikle artıyor
veya yaklaşık sabit ise, z1=B0.763 alınır.
Aksi durumda, yani (N) değerleri
azalıyor ise, z1=2B alınmalıdır.
Burland and Burbridge (1985) Metodu:
AŞIRI KONSOLİDE ZEMİNLER için önerilen;
S= (qnet – 2/3qzc) B0.7 Ic fs fd (mm) qnet > qzc ise,
S= qnet B0.7 Ic/3 (mm) qnet < qzc ise.
Burada;
qzc= Ön konsolidasyon basıncı.
ÖRNEK PROBLEM -1:
Aşağıda SPT-N değerleri verilen siltli kumlu zemin
ortamda, derinliği 0.7 metrede 3x4 metre boyutlu
bir temelde oluşabilecek oturmaları 25 mm
toleransına göre hesaplayınız. YASS etkisi yok.
Ortalama birim hacim ağırlık = 16 kN/m3
alınacak.
DERİNLİK(m) 0.6 0.9 1.2 1.5 2.1 2.7 3.0 3.3 4.2
DARBE(N) 25 28 33 29 28 29 31 35 41
ÇÖZÜM -1:
Burland and Burbridge (1985); Metodu ile yapacağımız bu hesaplamada temelden zemine aktarılan yük verilmediği için, emniyetli zemin taşıma gücü değerini, zemine etki edebilecek maksimum değer olarak alırsak, söz konusu temelin yapabileceği oturmayı belirleyebiliriz. Bu yüzden önce zeminin taşma kabiliyetini belirleyelim.
ÇÖZÜM -1:
İlk olarak SPT-N değerlerini (N’) düzeltilmiş darbe sayıları olarak bulalım.
Derinlik (m)
’v=h (kPa)
CN= (95.76/ ’v)0.5 2
(Liao and Whitman (1985))
N N’
0.6 9.6 3.2 25 50
0.9 14.4 2.6 28 56
1.2 19.2 2.2 33 66
1.5 24 2.0 29 58
2.1 33.6 1.7 28 47
2.7 43.2 1.5 29 43
3.0 48 1.4 31 44
3.3 52.8 1.3 35 47
4.2 67.2 1.2 41 49
ÇÖZÜM -1:
Müsaade edilebilir taşıma basıncını (qa);
Peck, Hanson, Thornburn (1974)’e göre;
qa = 0.41x N’ x S eşitliğini kullanarak bulalım.
İlk olarak, Temel Etki Derinliği içindeki düzeltilmiş N’
değerlerinin ortalaması; N’ort= N’ x zi / zi ilişkisi ile,
N’ort= (56x0.9)+(66x1.2)+(58x1.5)+(47x2.1)+(43x2.7)+(44x3)/ (0.9+1.2+1.5+2.1+2.7+3) = 563.4 / 11.4
N’ort= 49 elde edilir.
ÇÖZÜM -1:
Buradan Müsaade Edilebilir Taşıma Gücü;
qa = 0.41x 49 x 25 = 502.25 kPa bulunur.
Bu durumda; qa=qnet olarak alınacağından,
qnet= 502.25 kPa olur.
ÇÖZÜM -1:
Temel Etki Derinliği (z1) alınırsa,
Verilere göre, “(N) değerleri derinlikle artıyor
veya yaklaşık sabit ise” şartı gereği;
z1=B0.763 eşitliğinden; z1=3.00.763 2.3 metre
alınabilir.
ÇÖZÜM -1:
Arazi SPT-N (ham) verileri temel etki derinliğinde göz önüne alındığında, (NFort=25+28+33+29+28 29) elde edilir.
Bu durumdaki bir zemin ortamı, Orta Sıkı olarak tanımlarsak, Söz konusu zemini, NORMAL KONSOLİDE Zemin şartlarında değerlendirebiliriz.
ÇÖZÜM -1:
Burland and Burbridge (1985)’e göre,
Normal Konsolide Kumlarda; S= qnet B0.7 Ic fs fd (mm)
bağıntısı kullanılacak.
Bağıntıdaki bilinmeyenler;
Sıkışma İndisi, Ic = 1.71/N1.4 bağıntısında,
Temel etki derinliğinde NFort.= 29 olduğuna göre,
Ic = 1.71/291.4 Ic= 0.01533 bulunur.--------------------------------------------------------------------------NFort= (28x0.9)+(33x1.2)+(29x1.5)+(28x2.1)+(29x2.7)+(31x3)/
(0.9+1.2+1.5+2.1+2.7+3) = 338.4 / 11.4 Nort= 29
ÇÖZÜM -1:
Şekil Faktörü, fs= = 1.108
Derinlik Faktörü, fd hesabında;
Kum tabakasının derinliğini 4.2 metre kabulü ile, z1< H0 eşitliğine göre, 2.3 < 4.2 olduğundan,
fd = 1.0 alınacak.
2
0.25L/B
1.25L/B
2
0.254/3
1.25x4/3
ÇÖZÜM -1:
Bu hesaplamalardan sonra;
S=qnetB0.7 Ic fs fd eşitliğinden faydalanarak,
S= 502.25 x 30.7 x 0.01533 x 1.108 x 1
S= 18.4 mm
olarak oturma miktarı bulunabilir.
SPT-N DARBE SAYILARI İLESPT-N DARBE SAYILARI İLE
ANALİZİANALİZİ
akif
Seed ve De Alba (1986) Yöntemi
Kumlu siltli zemin tabakasının devirsel
makaslama dayanımı ile bu tabakada deprem
sırasında oluşan devirsel (dinamik) makaslama
geriliminin karşılaştırılması yöntemin esasını
oluşturur.
Analiz Aşamaları
1. Deprem sırasında herhangi bir derinlikte oluşan eşdeğer devirsel gerilim oranı (Cyclic Stress Ratio):
(v/)d=0.65(amax/g)x(v /o’)xrd
burada;/o’:Devirsel gerilim oranı
v: Sıvılaşma analizi yapılan seviyeye etkiyen makaslama gerilimi
o’:Efektif gerilim, :Toplam gerilim
rd:Gerilim azaltma faktörü, rd=1-0.015z (z:derinlik)
amax=Zemin yüzeyinde etkiyen en büyük yatay yer ivmesi
Analiz Aşamaları
2a. Zemin yüzeyinde etkiyen en büyük yatay yer ivmesi (a max)
a. Deprem olmuş bir bölgede çalışılıyorsa deprem kaydından
b. Türkiye’de depremlerin tekrarlanma periyotlarına göre hazırlanmış haritalardaki en büyük yer ivmesi konturlarından elde edilir
1. Derece deprem bölgesi: beklenen ivme değeri 0.40 g 'den büyük 2. Derece deprem bölgesi: beklenen ivme değeri 0.40 g ile 0.30 g arasında3. Derece deprem bölgesi: beklenen ivme değeri 0.30 g ile 0.20 g arasında 4. Derece deprem bölgesi: beklenen ivme değeri 0.20 g ile 0.10 g arasında 5. Derece deprem bölgesi: beklenen ivme değeri 0.10 g 'den az
Analiz Aşamaları
2b. Zemin yüzeyinde etkiyen en büyük yatay yer ivmesi (a max)
Deprem oluşan en büyük yer ivmesinin değeri, sıvılaşma analizleri de dahil olmak üzere pek çok değerlendirmede kullanılan en önemli
parametrelerden biridir. Deprem kayıtları esas alınarak Türkiye koşulları için en büyük yer ivmesi (a max ) ile odağa uzaklık arasındaki ilişki aşağıdaki
ilişkiden bulunabilmektedir
a max =2,8x(e 0,9Ms x e -0,025R-1) a max =Depremin meydana getirebileceği en büyük yer ivmesi,Ms=Sıvılaşmanın gözlendiği depremin büyüklüğü,R=Sıvılaşma lokasyonundan uzaklık
Analiz Aşamaları
3. SPT-N (60) Değerinin Hesaplanması(bir önceki bölümde açıklanmıştır)
4. Örtü Yükü Düzeltmesinin Hesaplanması(bir önceki bölümde açıklanmıştır)
5. Zeminin (N1)60 değeri ve içerdiği ince tane (kil,
silt) yüzdesi esas alınarak zeminin sıvılaşmasına neden olacak devirsel gerilim oranı (v/0’)l
Zeminin sıvılaşmasına neden olacak
devirsel gerilim
oranının tahmini
ANALİZ
Sıvılaşmaya yönelik güvenlik katsayısı
FL=(v/0’)/(v/)d
Burada;
(v/0’):Zeminde sıvılaşmayı oluşturacak devirsel gerilim
oranı,
(v/)d:Depremin oluşturduğu eşdeğer devirsel gerilim
oranıdır
ANALİZAncak şekil M=7.5 olan depremler içindir. Diğer
büyüklüklerdeki depremler için aşağıdaki çizelgede verilen ölçek faktörü FL eşitliğinin payı ile çarpılır.
BÜYÜKLÜK(Ms)
ÖLÇEK FAKTÖRÜ (Seed ve Idriss,1982)
5.5 1.43
6.0 1.32
6.5 1.19
7.0 1.08
7.5 1.00
8.0 0.94
8.5 0.89
ÖRNEK PROBLEM
Aşağıda verilen zemin kesitinde silt tabakasının 9. m derinlik seviyesindeki sıvılaşma riskinin araştırınız. Yer altı suyu 1 m. Derinliktedir (1. derecede deprem bölgesi ve 7.5 şiddetinde deprem bekleniyor)
DERİNLİK (m) BİRİM SPT-N BHA (t/m3)
0.00 – 1.00 Kum 23 1.60
1.00 – 4.00 Kum 13 1.85
4.00 – 14.00 Silt 12 1.95
14.00 – 22.00 Siltli kum 9 2.10
ÇÖZÜM**Toplam düşey gerilme(Toplam düşey gerilme(vv))
vv=1.60x(1.00)+1.85x(3.00)+1.95(5.00)=16.9 t/m=1.60x(1.00)+1.85x(3.00)+1.95(5.00)=16.9 t/m22
*Efektif düşey gerilme (*Efektif düşey gerilme (’’vv))
’’vv=1.60(1.00)+(1.85-1)x3+(1.95-1)x5.00=8.9 t/m=1.60(1.00)+(1.85-1)x3+(1.95-1)x5.00=8.9 t/m22
*C*C
NN: Örtü gerilimi düzeltmesinin hesaplanması: Örtü gerilimi düzeltmesinin hesaplanması
C CNN=0.85log(145/=0.85log(145/vv’) ’)
CCNN=0.85log(145/8.9)=1.06=0.85log(145/8.9)=1.06
*Düzeltilmiş Standart Penetrasyon Sayısı*Düzeltilmiş Standart Penetrasyon Sayısı
N N11=C=CNN.N.N
N=12 (kesitten)N=12 (kesitten)NN11=1.06x12=12.72=1.06x12=12.72
ÇÖZÜM*(*(vv//00’):Zeminde sıvılaşmayı oluşturacak devirsel gerilim oranının ’):Zeminde sıvılaşmayı oluşturacak devirsel gerilim oranının
belirlenmesibelirlenmesiŞekil den NŞekil den N
11=13 ve M=7.5 için =13 ve M=7.5 için vv//00=0.14 bulunur=0.14 bulunur
*(*(vv//))dd:Depremin oluşturduğu eşdeğer devirsel gerilim oranının :Depremin oluşturduğu eşdeğer devirsel gerilim oranının
belirlenmesibelirlenmesi Maksimum yatay yer ivmesi büyüklüğü: 0.4 g Maksimum yatay yer ivmesi büyüklüğü: 0.4 g
rrdd=1-0.015z=1-0.015z
rrdd=1-0.015x9=0.865=1-0.015x9=0.865
((vv//))dd=0.65(a=0.65(amaxmax/g)x( /g)x( //o’o’)xr)xr
dd
((vv//))dd=0.65(0.4g/g)x( 16.9/8.=0.65(0.4g/g)x( 16.9/8.99)x0.865)x0.8650.470.47
FFLL=(=(vv//00’)/(’)/(vv//))dd=0.14/0.47=0.29<1 =0.14/0.47=0.29<1 -- Sıvılaşma riski yüksek Sıvılaşma riski yüksek - -