Zemin Mekaniği Uygulama Alanları Karşımıza Çıkabilecek Problemler

Zemin mekaniği, fizik ve mekaniğe dayalı olarak zeminlerin, özellikle gerilme ve deformasyon özelliklerini inceler. Mühendislik yapılarının teknik ve ekonomik olarak yapılabilirliğinin belirlenmesi için üzerinde inşa edileceği zeminler hakkında yanıtlandırılması gereken sorular zemin mekaniğinin doğmasına ve gelişmesine neden olmuştur. Zemin ile zemin içerisinde temeli olan taşıyıcı sistem birbirleriyle karşılıklı etkileşim içerisindedir. Zeminin mukavemet özellikleri inşaatın dinamik hareketlerini etkilerken inşaatın davranışı da zeminin dinamik hareketlerini etkilemektedir ki buna zemin yapı etkileşimi denir.

1. Temeller ile ilgili problemler: Bütün mühendislik yapıları (binalar, köprüler, karayolları, barajlar, vb.) zemin veya kaya tabakaları üzerine oturtulmaktadır. Yapı temellerinin zemin tabakaları üstüne veya içine oturtulması durumunda, yapıdan aktarılacak yükler altında arazideki zeminlerin davranışının tasarım aşamasında göz önüne alınması gerekmektedir. Uygulanan yükler altında zeminin mukavemetinin aşılması durumda göçme meydana gelmesi ve üst yapının güvenliğinin toptan tehlikeye girmesi söz konusu olmaktadır. Temel altındaki zemin tabakalarının mukavemeti aşılmasa bile, sıkışmalardan dolayı ortaya çıkan oturmalar yapı üzerinde çok zararlı etkiler yapabilmektedir.

2. Zeminlerin inşaat malzemesi olarak kullanılması: İlk çağlardan beri insanlar binaların, ulaşım sistemlerinin ve su toplama ve depolama yapılarının inşasında zeminleri inşaat malzemesi olarak kullanmışlardır. Bugün için de karayolları ve havaalanları kaplamaları altında, su seddeleri ve toprak barajlar inşasında, vb. birçok inşaat mühendisliği projesinde zeminler doğrudan inşaat malzemesi olarak yaygın kullanım alanı bulmaktadır. Zeminlerin inşaat malzemesi olarak kullanılmasında, yapının amacına uygun malzemenin seçilmesi, zeminin usulüne uygun olarak yerleştirilmesi ve sıkıştırılması gibi hususlara dikkat etmek gerekmektedir.




3. Kazılar ve Şevler:
Zemin yüzeyinin eğik olması durumunda, şev açısı ve yüksekliğine bağlı olarak, zemin kütlelerinin yer çekimi kuvvetleri etkisi altında kayma tehlikesi mevcuttur. Tabii şevlerde, kazı kenarlarında ve dolgu şevlerinde kaymalar meydana gelmesinin önlenmesi inşaat mühendisliğinin en karmaşık ve zor problemlerinden birini oluşturmaktadır. Kazı ve dolgularda güvenli şev açısının ve yüksekliğinin seçilebilmesi ve tabii şevlerin kaymaya karşı güvenlik katsayılarının belirlenebilmesi için zeminlerin kısa ve uzun süreli kayma mukavemetlerinin ve muhtemel kayma yüzeyinin belirlenmesi gerekli olmaktadır.




4. İstinat Yapıları: Kazı ve dolgu şevlerinin uzun süre düşey olarak tutulabilmesi için zemin kütlesinin önüne bir istinat yapısı yerleştirilmesi gerekli olmaktadır. Ayrıca bazı durumlarda tabii şevlerin önünde ve liman yapılarında da istinat yapıları kullanılmaktadır. Yaygın olarak kullanılan istinat yapıları arasında istinat duvarları (kagir veya betonarme), palplanşlar, yerinde dökme kazıklar ve bentonit-hendek duvarlar gibi yapılar sayılabilir. Bu yapıların tasarımı için yapı arkasındaki zemin kütlesinden gelecek basınçların ve kazı tabanı seviyesi altındaki zeminlerin mukavemet ve sıkışabilirlik özelliklerinin belirlenmesi gerekmektedir. İstinat yapısının güvenliği (ve dolayısıyla arkasındaki zemin kütlesi ile üzerinde yer alan yapıların güvenliği) zemin özelliklerinin sağlıklı olarak belirlenmesi durumunda sağlanabilmektedir.



5. Yeraltı Yapıları: Zemin tabakaları içine gömülü yapıların tasarım ve inşaası için arazideki zeminlerin özelliklerinin ve davranış biçimlerinin belirlenmesi gerekmektedir. Zeminler içinde açılan tünellerin duraylılığı ve tünel kaplamasına gelecek toprak basınçlarının hesabı, zemin içine gömülü su boruları ve depoları gibi yapılara ve bodrum duvarlarına gelecek basınçların hesabı, zeminlerle ilgili inşaat mühendisliği problemlerinden bir kısmını oluşturmaktadır. Yeraltı yapılarının tasarım hesapları yanında inşaat yönteminin seçilmesi ve inşaatın yürütülmesi sırasında da zeminle ilgili özelliklerin dikkate alınması gerekmektedir.



ZEMİN MEKANİĞİ PROBLEMLERİNİN ANALİZİ

1. Stabilite problemleri; Bu tür problemlerde zeminin ani ve toptan göçme olasılığı ve bunun zemin kütleleri ve/veya üzerlerinde yer alan yapıların güvenliği üzerindeki etkisi analiz edilir. Bu gruba giren problemler arasında temellerin taşıma gücü hesabı, şev ve istinat duvarlarının analizleri sayılabilir.

2. Elastik ve Plastik Şekil Değiştirme Problemleri; Zemin üzerine yük uygulandığı zaman elastik (geri gelen) ve plastik (kalıcı) şekil değiştirmeler oluşur. Zeminlerin gerilme – şekil değiştirme ve gerilme – oturma – zaman davranışlarının belirlenmesi ve uygulanacak yükler altında meydana gelmesi olası şekil değiştirmeleri analiz edilir.

 3. Zemin içerisinde Su Hareketi ile İlgili Problemler; Zeminler içerisinde oluşan su basınçları ve su akımı stabilite ve hacimsel şekil değiştirme problemlerine büyük oranda etki etmektedir. Bu gibi problemlerin analizinde ve çözümünde zemin mekaniği kurmaları kullanılmaktadır. Zeminlerle ilgili problemler analiz yöntemleri açısından üç grupta incelenmektedir.



ZEMİN MEKANİĞİ BAZI SORULARA CEVAP BULABİLİR

1. Zemin etüdü için kaç sondaj kuyusu gereklidir ve kuyular hangi derinlikte olmalıdır?

2. Zeminin taşıma gücü nedir?

 3. Bir yapı yada dolgu yükünün neden olduğu gerilme zeminde belirtilen derinlikte ne olacaktır?

4. Mühendislik yapısı nedeniyle zeminde oturma olacak mı? Ne kadar sürede tamamlanacaktır?

5. Söz konusu zemin karayolu yada demiryolu dolgusu için uygun mudur?

6. Zemin dolguda doğrudan kullanılabilir mi? Kullanılamaz ise istenmeyen özelliklerin düzeltilmesi için karışım yapmak gerekir mi?

7. Yeraltı suyundaki düzensiz değişimler zemini nasıl etkiler?

8. Zemin kütlesi içerisinde suyun hareket hızı nedir?

9. Kazı şevi nasıl olmalıdır?

10. Yapılan kazı güvenli mi?

11. Saha yeraltı suyunu kirletmeden atık alanı olarak kullanılır mı?

12. Alan radyasyon üreten santrallere karşı güvenli mi? Sızıntı meydana gelmemesi için oturma kontrol edilebilir mi?

13. Deprem bir felakete neden olabilir mi?

14. Deprem sonrasında zemin de sıvılaşma gözlenir mi? 15. . 16. . 17. . 18. ...gibi birçok mühendislik problemine verilecek cevaplar zemin mekaniği bilgisi ile yanıtlanabilir.


Kaynak: Yrd.Doç.Dr. İnan KESKİN(www.inankeskin.com)

  
3314 kez okundu

Yorumlar

Henüz yorum yapılmamış. İlk yorumu yapmak için tıklayın