Yaygın Olarak Kullanılan 6 Farklı Arazi Deneyi

Arazi deneyleri, zemin ile ilgili ihtiyaç duyulan verileri elde etmek amacıyla zemin türüne ve ihtiyaç duyulan verilere göre yapılan deneylerdir.

Bu yazımızda sizlerle En Yaygın Kullanılan 6 Farklı Arazi Deneyi Çeşidi ile ilgili bilgiler vermek istiyoruz.

1- Standart Penetrasyon Deneyi (SPT) 

Standart Penetrasyon Deneyi en yaygın kullanılan arazi deneyi olarak bilinmektedir. ASTM ((Uluslararası Amerikan Test ve Materyalleri Topluluğu) tarafından 1958 yılında ASTMD 1586 numarasıyla standartlaşmıştır.

Deney, standart bir tüpün üzerine 63,5 kg ağırlığındaki şahmerdanın 76 cm yükseklikten serbest düşürülerek zemine çakılması olarak ifade edilebilir. Her 1,5 metre derinlikte deney tekrarlanır.

Deney sırasında tüpün zemin içerisinde 3×15 cm (45 cm) ilerlemesi için gerekli darbe sayıları belirlenir. Bu darbe sayıları belirlenirken ilk 15 cm için belirlenen darbe sayısı örselenmelerden etkileneceği için dikkate alınmaz. İkinci ve üçüncü 15 cm için belirlenen darbe sayıları kaydedilir ve toplanır. Böylece zeminin penetrasyon direncini belirlemeye yardım edecek ham darbe değeri SPT-N değerleri elde edilir.

Daha sonra yapılan deneyde kullanılan malzeme ve tekniklere göre bazı düzeltme katsayıları kullanılarak ham N değerinden (N)60, (N1)60 ve (N)COR değerleri elde edilir. Bu değerler kullanılarak zemin özellikleri hakkında bilgi edinilebilr.

Aşağıdaki videoda insan gücü ile yapılan bir SPT deneyini izleyebilirsiniz. Bu gibi durumlarda dış etkiler sebebiyle meydana gelecek hatalı sonuçların önüne geçmek amacıyla düzeltme kat sayıları kullanılır.

2- Koni Penetrasyon Deneyi (CPT)

Koni Penetrasyon Deneyi, SPT’den sonra en yaygın kullanılan bir diğer arazi deneyidir. Özellikle yumuşak kil, yumuşak silt ve ince-orta kum tabakalarında kullanılır. ASTM D3441 olarak standartlaştırılmıştır.

Genel olarak alanı belirli, ucunda yük ölçüm cihazları bulunan bir koninin 10-20 mm/sn hızla zemine batırılarak zeminin direncinin ölçülmesine dayanır.

CPT’nin SPT’ye göre en büyük dezavantajı deney sırasında zeminden numune alınmasına izin vermiyor olmasıdır. Avantajı ise sürekli veri sağladığından güvenilirdir ve bu sayede ince tabakalar, boşluk suyu basınçları ve zeminin diğer dinamik özellikleri ölçülebilir.

Aşağıdaki videoda makina ile yapılan bir CPT deneyini izleyebilirsiniz.

3- Veyn Kesme Deneyi (VST)

Veyn kesme deneyi İskandinavya’da deniz kili bulunan zeminleri test etmek amacıyla geliştirilmiştir. ASTM D2573 ; TS ENV 1997-3 numarası ile standartlaştırılmıştır. Deney, metal kanatlı bir aletin zemine itilerek tork uygulanması esasına dayanır.

Standart deney düzeneğinde, kanat genişliği D=65 mm, yüksekliği H=130 mm ve kanat kalınlığı e=2 mm olan 4 adet kanat ve bu kanatlara uygulanan tork değerini ölçen bir torkmetre bulunmaktadır.

Zeminin göçme anında elde edilen veriler yardımı ile kayma mukavemeti belirlenir. Alet daha derine itilerek daha derindeki zeminlerin de kayma mukavemetleri belirlenebilir.

Aşağıdaki videoda da görebileceğiniz gibi Veyn kesme deneyi makina ile yapılabileceği gibi insan gücü ile de yapılabilmektedir. Tork uygulamak için kolu döndürerek ölçüm aletinden uygulanan torkun değeri ölçülmektedir.

4- Presiyometre Deneyi (PMT)

Presiyometre deneyi 1950’li yıllarda zeminlerin gerilme-deformasyon ilişkilerinin arazide belirlenmesi amacıyla geliştirilmiştir. Deney öncesinde açılmış mevcut bir sondaj kuyusuna şişebilen silindirik bir probun yerleştirilmesi ve bu probun zemin içerisinde ışınsal yönde genleşmesi sonucunda ölçüm yapılır. Diğer arazi deneylerine göre uygulanması zor bir deneydir ve profesyonel eleman gerektirir. ASTM D4719 ; TS ENV 1997-3 numarasıyla standartlaşmıştır.

Deney sonucunda zeminin “Presiyometrik Deformasyon Modülü (Ep)” ve “Limit Basınç (P1)” değerlerine ulaşılır. Daha sonra deney sonucu elde edilen gerilme-deformasyon verileri kullanılarak zeminin diğer özellikleri hesaplanabilir.

5- Dilatometre Deneyi (DMT)

Dilatometre deneyi uygulama olarak Presiyometre deneyine benzemektedir. Presiyometre deneyinden ayıran en büyük özelliği Presiyometre deneyi ışınsal olarak dairesel bir alana yapılırken Dilatometre deneyi sadece tek bir düzlem doğrultusunda yapılmaktadır. ASTM D6635-01 ; TS ENV 1997-3 numarasıyla standartlaşmıştır.

Bir metal levhanın bir yüzeyinde 60 mm çapında genleşebilen bir çelik membran bulunur ve basınçlı gaz ile şişirilir. Levha itildikçe membran yardımıyla zeminin gerilme ve sıkışma değerleri ölçülür.

6- Brecker Penetrasyon Arazi Deneyi (BPT)

Brecker penetrasyon deneyinin diğer penetrasyon deneyleri olan SPT ve CPT’den farkı Becker penetrasyon deneyinin, büyük oranda çakıl ve iri taş içeren zeminler için daha uygun olmasıdır. ASTM D4633-10 numarası ile standartlaştırılmıştır.

Deneyin yapılışı, kazık çaka sistemi ile 135-200 mm çapındaki çift kat çelik kaplamalı bir borunun zemine çakılmasıdır. Zemin yüzeye basınçlı hava yardımı ile taşınır.

Çelik borunun zemin içinde 300 mm ilerlemesi için gerekli vuruş sayısı (NB) “Becker vuruş sayısı” olarak adlandırılır. Bu vuruş sayısının SPT-N değerleri ile arasında birçok farklı korelasyon mevcuttur. Uygulanış açısından SPT’ye oldukça benzerdir.

Kaynaklar:

ESOGÜ İnşaat Mühendisliği Temel İnşaatı Ders Notları

https://www.geotechnical-engineers.com

Görsel Kaynakları:

http://www.summitgeoeng.com/cone-penetration-testing.html

http://www.myv-sg.com/modules/info/index.php?id=2&lang=english

http://www.gouda-geo.com/products/cpt-equipment/background-information/history-of-cone-penetration-testing-cpt

engineering.ucdavis.edu/gpa/site-characterization/cone-penetration-test/