SPT-N de erlerinin düzeltilmesi ve kullanımı

Çe itli zemin parametrelerinin arazi veya laboratuvar artlarında bulunan de erleri arasındaki ili kiler, mühendislere gerek tasarım sırasında ı ık tutmakta gerekse çe itli yöntemlerle bulunan sonuçların tutarlılı ını kontrol etme imkânı sa lamaktadır. Numune alınması sırasında çe itli nedenlerden dolayı örselenen numuneler ile laboratuvar ortamında zeminin gerçek davranı ını belirlemede kar ıla ılan güçlükler, do al ko ullarda uygulanan arazi deneylerinin önemini arttırmaktadır. Standart penetrasyon deneyi (SPT) dünyanın birçok ülkesinde oldu u gibi ülkemizde de geoteknik ara tırma ve incelemelerde en çok kullanılan arazi deneylerinden biridir. SPT sonuçlarının geni bir aralıkta de i mesine sebep olan birçok faktör mevcuttur. Bu de i im veya deneyin tekrarlanabilirli inin dü ük olması, SPT deneyi sonuçlarının yorumlanmasında ve geçmi verilerin güvenle kullanılmasında zorluklara sebep olmaktadır.

SPT deneyini etkileyen faktörler, arazi artlarından daha çok onun uygulama yöntemlerinden kaynaklanmaktadır. Örne in çekiç dü ürme sistemi bu faktörlerin en önemlisi olarak görülmekte ve dü ürme yöntemine ba lı olarak sonuçlar arasında % 40’a varan de i meler olmaktadır (Frydman, 1970), (Kovacs vd., 1977).

SPT deneyinin uygulanması sırasında kullanılan tekniklerin farklı olması, N darbe sayısında da farlılıklara neden olmaktadır. Bu nedenle, elde edilen N sayıları sabit bir enerji oranına veya efektif dü ey gerilmeye göre normalize edilmesi, yani düzeltilmesi do ru bir yakla ım olmaktadır. Seçilen sabit enerji oranına göre yapılacak düzeltmede, ER=%60 kullanılması tavsiye edilmektedir (Skempton, 1986). Bu durumda enerji; N60 = N x ER / 60 eklinde verilmektedir.

ER; çubuk enerji oranıdır ve deney esnasında a ırlı ın bilinen bir yükseklikten dü ürülmesiyle olu an toplam enerjinin çubuklara aktarılan kısmını göstermektedir.

Geoteknik mühendisli i uygulamalarında, arazide ölçülen vuru sayılarında (SPT-Narazi), tokmak enerjisi, jeolojik basınç ve bazı durumlarda sonuçları etkileyen çe itli di er dı de i kenler için düzeltme yapılmalıdır. Ölçülen vuru sayıları (SPT-Narazi), N₆₀ veya N_1,60 eklinde normalize edilebilir. N₆₀ veya N_1,60 için en genel formül a a ıdaki gibidir (Sivrikaya ve To rol, 2002), (Sivrikaya ve To rol, 2003).

N₆₀= N_arazi C_E C_R C_B C_S C_A C_BF C_C (2.1) N_1,60= N_arazi C_N C_E C_R C_B C_S C_A C_BF C_C (2.2)

Burada;

N₆₀: Teorik serbest dü me, tokmak enerjisinin %60’ına göre düzeltilmi vuru sayısı, N_1,60: Teorik serbest dü me tokmak enerjisinin %60 ve efektif dü ey basıncı atmosfer (yakla ık 100 kPa) de erine göre düzeltilmi vuru sayısı,

N_arazi: Arazide ölçülen vuru sayısı, C_N: Jeolojik yük düzeltme faktörü, C_E: Enerji düzeltme faktörü,

CR: Tij uzunlu u düzeltme faktörü, CB: Sondaj çapı düzeltme faktörü, CS: Numune alıcı kılıf düzeltme faktörü, CA: Çakma ba lı ı düzeltme faktörü, CBF: Çakma sayısı sıklı ı düzeltme faktörü, CC: Tokmak yastı ı düzeltme faktörüdür.

Ço u geoteknik uygulamalar için yukarıda sıralanan son altı düzeltme faktörü kullanılmamaktadır. Bazı durumlarda, bunlar daha iyi veri sa lamak için kullanılabilir. Bununla beraber, birçok durum için, N60 ve N1,60 a a ıdaki gibi tanımlanmaktadır (Sivrikaya ve To rol, 2002):

N60= Narazi CE (2.3) N1,60= Narazi CE CN (2.4)

(Melzer, 1971), SPT–N de erinin su altında daha dü ük oldu unu hem arazi hem de laboratuvarda yaptı ı deney sonuçlarıyla göstermi tir.

(Bieganousky ve Marcuson, 1976) laboratuvarda uyguladıkları SPT deney sonuçlarından N de erinin, yo unlu un de i mesinden, a ırı konsolidasyon oranından ve dü ey efektif gerilmeden etkilendi ini ve bunlarda meydana gelecek bir artı ın SPT–N de erinde önemli bir artı a sebep olaca ını göstermi tir.

( yisan ve Ansal, 1990) farklı zemin gruplarında yapılmı SPT deneylerinden bulunmu SPT–N darbe sayıları ile laboratuvarda elde edilen drenajsız kayma mukavemetleri arasında geli tirdikleri koralasyon sonuçlarını kullanarak önerdikleri düzeltme faktörünün büyük olmasını, yapılan SPT deneylerindeki enerji kayıplarının büyük olmasına ba lamı lardır.

SPT sonuçlarındaki çok sayıda belirsizliklerden dolayı bu koralasyonlarda geni bir hata payı bulunmaktadır. Bu fonksiyonların killer için daha çok hata içermesinden dolayı, SPT sonuçları ile killerin mühendislik özellikleri arasındaki koralasyonları kullanırken özellikle dikkatli olmak gerekir. Genel anlamda SPT sadece kumlu zeminler için kullanılmalıdır (Coduto, 1994).

Temel oturması konusunda do rudan hesaplama yöntemlerinin ço u SPT penetrasyon direncine dayanmaktadır. Fakat, sistematik bir ara tırma (Bratchell vd., 1975), (Simons ve Menzies, 1977), (Talbot, 1981), (Milititsky vd., 1982), (Clayton vd., 1988) bunların ço unun do ru olmadı ını göstermektedir. Yazarlar, (Schultze ve Sherif, 1973) ile (Burland ve Burbidg, 1982) tarafından geli tirilen yöntemlerin

kullanılmasını önermektedir. Çünkü bunlar, kar ıla tırmalı hesaplamalarda di er yöntemlere kıyasla daha yüksek do ruluk derecesinde sonuçlar vermektedir.

SPT sonuçlarını kullanarak; (Peck vd., 1974) ve (Mitchell vd., 1978) tarafından kumda efektif sürtünme açısı, (Stroud, 1974) tarafından kilde drenajsız kayma dayanımı, (Poulos, 1989) tarafından kazık tasarımı, (Stroud, 1989) tarafından kumda rijitlik, kilde drenajlı young modülü, zayıf kayada serbest basınç dayanımı ve çatlaklı tebe irde kütlesel sıkı abilirlik, ( yisan ve Ansal, 1990) tarafından kayma mukavemeti ili kisi (Moro lu, 1996) tarafından sı temel sistemlerinin oturmalarının hesaplanması, (Sivrikaya ve To rol, 2007) tarafından Türkiye’de ince daneli zeminlerin drenajsız kayma mukavemeti hakkında ba ıntılar geli tirilmi tir.

Kumların sıkılı ını tanımlamada rölatif sıkılık yararlı bir yöntemdir. Kumların rölatif sıkılı ı (Dr), a a ıdaki ampirik koralasyon kullanılmak suretiyle SPT verilerinden bulunabilir (Kulhawy ve Mayne, 1990);

Burada;

Dr – Rölatif sıkılık (%)

(N1)60 – Düzeltilmi SPT N de eri

D₅₀ – Zeminin %50’sinin daha küçük oldu u dane çapı (mm) t – Zeminin ya ı (çökelmeden sonra geçen zaman) (yıl) OCR – A ırı konsolidasyon oranı

(Coduto, 1994)’nun bildirdi ine göre, çok ender durumlarda yukarıdaki denklemlerde yer alan tüm parametreleri destekleyecek deney verileri söz konusudur. Bu nedenle, ço u zaman bunların tahminle bulunması gerekir. Tane boyu da ılım e risinin bulunmadı ı durumda D50 de eri zeminin görsel incelemesine dayalı olarak tahmin edilebilir. Jeologlar kum çökellerinin ya ını tahmin edebilirler fakat, (2.13) denklemi seçilen de ere çok hassas de ildir, bu nedenle çok kaba bir tahmin muhtemelen yeterli olacaktır. Ço u analizler için t=1000 yıl almak amaca uygundur. Kumların a ırı konsolidasyon oranı çok ender durumlarda mevcuttur fakat, (2.14) e itli inin kullanılması için gev ek kumlarda (N60 <10) 1 ve sıkı kumlarda (N60>50) yakla ık 4 alınmasının yeterli olaca ı bildirilmi tir.