Zemin Araştırması (Deprem Tasarımı İçin) nedir?

Zemin Araştırması (Deprem Tasarımı İçin) Nedir?

Deprem tasarımına esas zemin araştırması, bir yapının deprem etkilerine güvenle karşı koyabilmesi için zeminin fiziksel, mekanik ve dinamik özelliklerinin belirlendiği sistematik bir çalışmadır. TBDY 2018 Bölüm 16.2–16.3 kapsamında tanımlanan bu araştırma, yalnızca taşıma gücü veya oturma hesapları için değil, özellikle deprem yükleri altında zeminin davranışını modellemek amacıyla yapılır.

Veri Raporu ve Geoteknik Rapor İkilemi

Deprem hesabı için iki ayrı rapor zorunludur:

• Veri raporu: Sondaj logları, arazi deney sonuçları (SPT, presiyometre vb.) ve laboratuvar test verilerini içeren ham saha bilgileridir.
• Geoteknik rapor: Bu ham verilerin yorumlanmasıyla zemin profilinin çıkarıldığı, zemin sınıfının belirlendiği (TBDY 16.1'e göre ZA'dan ZF'ye), deprem parametrelerinin (kısa periyot haritalama spektral ivme katsayısı Ss, 1 saniye periyot için S1 vb.) önerildiği ve temel sistemine dair mühendislik kararlarının verildiği rapordur.

Her iki rapor da deprem hesabı için zorunlu olup, birinin eksikliği durumunda proje onayı mümkün değildir.

Sondaj Sayısı ve Derinliği (TBDY 16.2)

TBDY 2018 Bölüm 16.2'ye göre sondaj sıklığı en az 1 sondaj / 300 m² yapı alanı olacak şekilde belirlenir. Ancak küçük parsellerde bile minimum sondaj sayısı 3'tür. Yani 200 m²'lik bir parselde dahi en az 3 adet sondaj yapılması gerekir.

Sondaj derinliği ise şu kurala bağlıdır: En az açıklık × 1.5 veya sağlam kaya seviyesine ulaşılması — hangisi büyükse o esas alınır. Örneğin, 20 metre açıklığa sahip bir yapıda sondaj derinliği en az 30 metre olmalıdır. Eğer 25 metrede sağlam kayaya ulaşılırsa, yine 30 metre sondaj yapılması gerekir çünkü 1.5 katsayısı daha büyüktür. ZF zemin sınıfı (çok yumuşak / sıvılaşabilir zemin) ile karşılaşıldığında ise Bölüm 16.5 uyarınca özel saha araştırması zorunludur.

SPT Düzeltme Katsayıları (TBDY 16.3)

Deprem tasarımında kullanılacak SPT-N değeri, ham ölçümün alet ve yöntem kaynaklı hatalardan arındırılmasıyla elde edilir. Düzeltme denklemi:

N₆₀ = N_ölçülen × C_E × C_B × C_R × C_S

Burada:

• C_E (Enerji oranı): Çekiç tipine bağlı 0.45 – 1.00 arası (otomatik çekiçte 0.80-1.00, el çekicinde 0.45-0.60)
• C_B (Sondaj çapı): Çap büyüdükçe 1.00 – 1.15 arası
• C_R (Sap uzunluğu): Kısa saplarda 0.75, uzun saplarda 1.00
• C_S (Numune alıcı tipi): Standart olmayan alıcılarda 1.00 – 1.20

Elde edilen N₆₀, örtü basıncı etkisini gidermek için tekrar normalize edilir:

(N₁)₆₀ = N₆₀ × C_N ve C_N = (P_a / σ'_v)^0.5 ≤ 1.7

Burada P_a atmosfer basıncı (100 kPa), σ'_v ise efektif düşey gerilmedir.

Maksimum Kayma Modülü (TBDY 16.3)

Zeminin küçük şekil değiştirme seviyesindeki ((\gamma < 0.001%)) dinamik rijitliği G_max = ρ × V_s² ile hesaplanır. Burada:

• ρ: Zemin kütlesel yoğunluğu (kg/m³, ölçülür veya tahmin edilir)
• V_s: Kayma dalgası hızı (m/s)

V_s ölçümü için tercih edilen yöntem MASW (Çok Kanallı Yüzey Dalgası Analizi) olmakla birlikte, Crosshole (CH) veya Downhole (DH) yöntemleri de kullanılabilir. Sadece SPT'den türetilen V_s değerleri, doğrudan ölçüm kadar güvenilir değildir.

Pratik Uyarılar

• Sondaj derinliği yetersiz kalırsa, zemin sınıfı gerçekte olduğundan daha kötü (ZE/ZF) çıkabilir, bu da tasarım spektrumunu yükseltir ve maliyeti artırır.
• SPT enerjisi ve çekiç tipi raporlarda mutlaka belirtilmelidir; aksi halde düzeltme katsayıları keyfi kalır.
• V_s ölçümü olmadan yapılan zemin sınıflandırması dolaylıdır; özellikle ZC ve altı sınıflarda MASW gibi bir yöntemle teyit şarttır.

Kaynak: TBDY 2018 Bölüm 16.2, 16.3