ZEMİN MEKANİĞİ VE TEMELLER

İÇİNDEKİLER BÖLÜMÜ 

Simgeler

Ana Kütle Pangaea ve Yerkürenin Değişimi

Türkiye Diri Fay ve Deprem Haritası

Kuzey Anadolu Fayı ve Kılıçkaya Barajı

Uzaydan Doğu ve Kuzey Anadolu Fayları

Her Serçek Problem Çözülebilir ve Çözülecektir

Temeller ve Çeşitli Mühendislik Yapıları

BÖLÜM 1 ZEMİN OLUŞUMU VE ZEMİN ÇÖKELLERİ

Giriş 1

Gezegen Dünya - Oluşumu ve Bileşimi 2

Dünya Yüzeyi 4

Jeolojik Dönüşüm Çemberi 5

Kayaçlar 7

Kor Kayaçlar 7

Tortul Kayaçlar 8

Başkalaşım Kayaçlan 9

Kayaçların Yapısal Özellikleri 11

Kil Mineralleri 14

Yumaklanma ve Dağılma 16

AbsorbeSu 17

Sıkışabilirlik, Büzülme ve Şişme 17

Kayaçların Ayrışması 18

Yerinde Oluşmuş Zeminler 20

Rüzgar İle Taşınmış Zeminler 20

Su İle Taşınmış Zeminler 20

Buzullar 21

BÖLÜM 2 YERALTI ARAŞTIRMASI

Giriş 23

Araştırma Programı 24

Araştırma Derinliği 25

Sondaj Kuyu Aralıkları 27

Sondaj Kuyular ı 27

Zemin Sondaj ı 28

Bozulmuş Örnek 29

Bozulmamış Örnek 31

Kaya Sondaj ı 34

Araştırma Çukurları 37

Zeminde Yerinde Deneyler 39

Penetrometre Deneyleri 40

Cep Penetrometresi 40

Standart Penetrasyon Deneyi (SPT) 41

Koni Penetrasyon Deneyi (CPT) 46

Y ükleme Deneyleri 55

Plaka Yükleme Deneyi 55

Kanatlı Kesici Deneyi 60

Presiyometre Deneyi

Geçirimlilik Deneyleri 73

Kuyu İçine Su Verilmesi 73

Kuyu Dışına Su Pompalanması 76

Kayada Yerinde Deneyler 78

Dilatometre Deneyi 78

Basınçlı Su Deneyi 80

Yeraltı Suyu Ölçümü 85

Jeofizik Araştırmaları 88

Sismik Kırılma Yöntemi 88

Rezistivite Yöntemi 92

Sondaj Kuyu ve Araştırma Çukur Logları 94

Zemin Türlerinin Etkisi 99

Çakıl Blok ve Molozlu Zeminler 99

Kumlu Zeminler 99

Siltli Zeminler 100

Killi Zeminler 100

Kayaçlar 100

Labora tu var Deneyleri 100

Yeraltı Araştırmalarının Ekonomik Değeri 101

Yeraltı Araştırmaları Sosyal Yaşam İlişkisi 102

BÖLÜM 3 ZEMİNLERİN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ

Giri ş 103

Hacim A ğırlık Bağıntıları 103

Boşluk Oranı ve Porozite 105

Su İçeriği ve Doygunluk Derecesi 106

Özgül Ağırlık 107

Birim Hacim Ağırlık 109

Rölatif Sıkılık 112

Kıvam Limitleri 115

Sıvılık İndisi 119

Aktivite 121

Şişme Potansiyeli 122

Göçme Potansiyeli 126

Özgül Yüzey 129

Zeminlerin Genel Mühendislik Özellikleri 130

BÖLÜM 4 ZEMİNLERİN SINIFLANDIRILMALARI

Giriş 133

Dane Boyu Dağılımı 133

Dane Boyutuna Dayandırılan Sınıflandırma (USDA) 136

Birleştirilmiş Zemin Sınıflandırma Sistemi (USCS) 137

Türk Standardında Zemin Sınıflandırması (TS 1500) 144

İngiliz Standardında Zemin Sınıflandırması (BS 5930) 148

Karayolları Sınıflandırma Sistemi (AASHTO) 150

Zemin Sınıflandırmalarının Karşılaştırılması 154

Kayaçların Mühendislik Sınıflandırması 157

BÖLÜM 5 ZEMİN SUYU

Giriş 159

Yeraltı Suyu 160

Daire Kesitli Kılcal Tüplerde Akım 161

Darcy yasası 163

Geçirimlilik Katsayısı 164

Laboratuvarda Geçirimlilik Deneyleri 170

Değişmez Düzeyli Geçirimlilik Deneyi 171

Düşen Düzeyli Geçirimlilik Deneyi 172

Yatay ve Düşey Yönde Geçirimlilik 174

Doygun Olmayan Zeminin Geçirimliliği 177

Tüplerde Kılcal Yükselme 178

Değişik Çaptaki Tüplerde Kılcallık 182

Zeminlerde Kılcallık 182

Kılcal Kuvvetler 185

Büzülme, Şişme ve Donma Kabarması 186

Sızma Kuvvetleri 189

Statik Sıvılaşma 191

Hidrolik Yükler 195

Bir Boyutlu Akım 199

İki Boyutlu Akım 200

Üç Boyutlu Akım 202

Akım Ağı 207

Sınır Koşulları 208

Akım Ağının Çizilmesi 208

Akım Ağından Sızma Miktarının Belirlenmesi 210

Toprak Baraj İçinden Sızıntı 214

Baraj Tabanında Yatay Drenaj Durumu 216

Boşalımın Eğimli Mansap Yüzde Olması Durumu 216

Barajda Sızıntının Kontrol Edilmesi 222

Homojen Olmayan Zeminde Ak ım 224

BÖLÜM 6 ZEMİNDE SERİLMELER VE DAĞILIŞI

Giriş 227

Doğal Gerilmeler ; Efektif Gerilme 227

Kuru ve Doygun Ortamlarda Efektif Gerilme 229

Doygun Olmayan Zeminlerde Efektif Gerilme 232

Kılcal Doygun Bölgede Efektif Gerilme 232

Sızma Kuvvetlerinin Etkin Olduğu Efektif Gerilme 235

Efektif Gerilmenin Önemi 236

Taban Basıncı 239

Kitle Gerilmeleri 241

Nokta Yük Altında Gerilme 241

Çizgi Yük Altında Gerilme 248

Sonsuz Uzunlukta Düşey Çizgi Yük Altında Gerilme 248

Yüzeyde Yatay Çizgi Yük Altında Gerilme 249

Sonlu Uzunlukta Üniform Düşey Çizgi Yük Altında Gerilme 250

Şerit Yük Altında Gerilme 256

Üniform Düşey Şerit Yük Altında Gerilme 256

Doğrusal Artan Düşey Şerit Yük Altında Gerilme 260

Üniform Yatay Şerit Yük Altında Gerilme 261

Yamuk Kesitli Dolgu Yük Altında Gerilme 262

Üniform Yüklü Daire Altında Gerilme 265

Üniform Yüklü Dikdörtgen Alan Altında Gerilme 270

Newmark Etki Kartı 277

Yaklaşık Yöntem 279

Tabakalı Ortamda Gerilme Artışı 280

BÖLÜM 7 ZEMİNİN (SERİLME ALTINDA DAVRANIŞI

Giriş 283

Zeminde Gerilmeler 284

Deformasyon Türleri 285

Gerilme - Deformasyon İlişkisi 287

Yükleme Sonucu Fazla Boşluk Suyu Basıncı 291

İzotrop Gerilme Artışı İle Fazla Boşluk Suyu Basıncı 292

Tek Eksenli Gerilme İle Fazla Boşluk Suyu Basıncı 294

Üç Eksenli Gerilme İle Fazla Boşluk Suyu Basıncı 295

Gerilme - Şekil Değiştirme Özelliklerinin Ölçümü 299

BÖLÜM 8 SIKIŞMA VE KONSOLİDASYON

Giriş 301

Zeminin Sıkışabilirliği 301

Sıkışma Eğrisi 303

Sıkışma Katsayısı 305

Sıkışma İndisi 306

İkincil Sıkışma İndisi 307

Yeniden Yüklenme İndisi 308

Ge çmiş Gerilme Koşulları 309

Ön Konsolidasyon Basıncı 309

Konsolide Olmamış Killer 311

Normal Konsolide Killer 311

Aşırı Konsolide Killer 313

Bir Boyutlu Konsolidasyon 314

Konsolidasyon Sürecinde Zaman 317

Çift Yönlü Drenaj Koşulunda Çözüm 318

Boşluk Suyu Basıncı Dağılımının Etkisi 321

Konsolidasyon Katsay ısı 322

Eogaritma Yöntemi 322

Karekök Yöntemi 324

İnşaat Süresinde Oturmanın Düzeltilmesi 327

Konsolidasyon Deneyi 331

Radyal Konsolidasyon 332

BÖLÜM 9 KAYMA DİRENCİ

Giriş 335

Kayma Direncinin Tanımı 336

Sürtünme Kavramı 336

Gerçek Kohezyon 339

Mohr Dairesi 340

Mohr Kırılma Teorisi 342

Mohr - Coulomb Kırılma Hipotezi 343

Kayma Direncinin Laboratuvarda Belirlenmesi 346

Kanatlı Kesici Deneyi 346

Kesme Kutusu Deneyi 346

Üç Eksenli Hücre Kesme Deneyi 349

Konsolidasyonsuz-Drenajsız (UU) Deney 352

Konsolidasyonlu-Drenajsız (CU) Deney 352

Konsolidasyonlu-Drenajlı (CD) Deney 353

Serbest Basma Deneyi 354

Zeminlerin Kayma Direnci 355

Kumun Kayma Direnci 355

Kumda Kırılma Zarfı 357

Kumda Plastik Denge 358

Kumun Drenajlı Kayma Direnci 359

Kritik Boşluk Oranı 364

Kritik Çevre Basıncı 365

Kumun Drenajsız Kayma Direnci 366

Killerin Kayma Direnci 367

Normal Konsolide Killer 367

Aşırı Konsolide Killer 373

Fissürlü Killerin Kayma Direnci 379

Killerde Kalıntı Direnç 380

Hassaslık ve Tiksotropi 381

Doygun Olmayan Zeminlerin (DOZ) Kayma Direnci 382

Kayma Direncinin A şılması ; Sıvılaşma 384

S ıvılaşma Koşulları 385

Sismik Aktivite 385

Dane Dağılımı 386

Zemin Türü ve Özellikleri 387

Zeminin Sıkılığı 387

Yeraltı Suyu ve Hidrolik Eğim 389

Sıvılaşabilir Tabaka Derinliği ve Kalınlığı 389

S ıvılaşma Olasılığının İrdelenmesi 390

Liman ve Rıhtım Yapıları Projelendirme Standartları (1989) 391

Karayolu Köprüleri Projelendirme Ölçütleri (1990) 394

Demiryolu Yapıları Projelendirme Ölçütleri (1986) 394

Karayolları Projelendirme Ölçütleri (1986) 395

Binaları Projelendirme Ölçütleri (1988) 396

S ıvılaşmaya Karşı Yapı Güvenliğinin Artırılması 401

BÖLÜM 10 YANAL TOPRAK BASINCI

Giriş 403

Sükunette Toprak Basıncı 404

Aktif ve Pasif Toprak Basınçları 408

Rankine Teorisi 410

Kohezyonsuz (c =0) Dolgu ve Yatay Zemin Yüzeyi 410

Kohezyonsuz (c=0) Dolgu ve Eğik Zemin Yüzeyi 415

Kohezyonlu (c -) Zemin ve Yatay Zemin Yüzeyi 417

Kohezyonlu (c -) Zemin ve Eğik Zemin Yüzeyi 420

Kohezvonlu(^=0ü) Zemin 422

Coulomb Toprak Basıncı Teorisi 423

Depremde Aktif Toprak Basıncı 428

Dış Yüklerin Etkisi 432

Cullmann Grafik Yöntemi 433

Kohezyonlu Zeminde Desteksiz Kazı 435

Destekli Kazı 437

Kil Kazısında Taban Kabarması 438

Kum Kazısında Taban Stabilitesi 442

BÖLÜM 11 YAMAÇLARIN DENGESİ

Giriş 445

Yamaç ve Heyelan Geometrisi 445

Yamaç Dengesinde Etkenler 446

Yamaç Hareketlerinin Sınıflandırılması 448

Yamaçların Analiz Amaçlı Ayrımı 451

Doğal Yamaçlar 451

Sağlam Zemin Üzerinde Kohezyonsuz Dolgular 455

Sağlam Zemin Üzerinde Kohezyonlu Dolgular 455

Yumuşak Zemin Üzerinde Kohezyonsuz Dolgular 455

Yumuşak Zemin Üzerinde Kohezyonlu Dolgular 455

Kazı İle Oluşturulan Yamaçlar 456

Yama ç Duraylılığı Analiz Yöntemleri 458

Sonsuz Yama çta Denge 460

Kohezyonlu Zemin ; Sızıntı Yok 460

Kohezyonlu Zemin ; Akım Yamaca Paralel 463

Kohezyonlu Zemin ; Sızıntı Yamaç Dışına 464

Kohezyonsuz Zeminde Denge 466

Düzlemsel Kayma 467

Dönel Kayma 469

Sürtünme Dairesi 470

Adi Dilim Yöntemi (OMS) 471

Sadeleştirilmiş Bishop Yöntemi 473

Genel Kayma Y üzeyinde Analiz 480

Janbu Yöntemi 480

Morgenstern - Price Yöntemi 482

Spencer Yöntemi 483

Stabilitenin Abaklarla Hesaplanmas ı 483

Yumuşak Killer (d> = 0°) 483

c- Zeminde Yamaç Stabilitesi 487

Bishop - Morgenstern Yöntemi 488

Cousins Abakları İle Efektif Gerilme Analizi 489

Kama Analizi 493

Kritik Daire Merkezi ve Çekme Çatlağı Yeri 496

Taylor Yöntemi 496

Janbu Yöntemi 497

Hoek - Bray Yöntemi 499

Cousins Abakları 501

Toprak Barajlar ın Duraylılığı 502

İnşaat Sonu 50,

Baraj Gölü Dolu ve Düzenli Akım 503

Ani Su Çekilmesi 504

Uzun Süreli Duraylık 507

Güvenlik Sayısı 508

Yamaçlarda Güvenliğin Artırılması 509

BÖLÜM 12 YAPI TEMELLERİ VE TAŞIMA GÜCÜ

Giriş 511

Temel Tipleri 512

Yüzeysel Temeller 512

Derin Temeller 513

Yüzen Temeller 514

Temel Çukuru 514

12.3. Temel Yeri ve Derinliği 514

Donma Derinliği 515

Hacimsel Değişme Bölgesi 516

Bitkisel Toprak, Organik Zemin Varlığı ve YASS 520

Akarsu ve Dalganın Aşındırma Etkisi 520

Komşu Yapı Temellerinin Konumu 520

Temel Kazısı 521

Kazının Desteklenmesi 522

Temellerin Göçmesi 522

Yüzeysel Temellerin Taşıma Gücü 524

Toprak Basınçlarına Dayanan Taşıma Gücü 524

Kayma Yüzeyine Dayanan Taşıma Gücü 526

Plastik Göçmeye Dayanan Yöntemler 527

Prandtl Teorisi 527

Terzaghi Taşıma Gücü Teorisi 528

Skempton Eşitliği İle Taşıma Gücü 533

Meyerhof Taşıma Gücü Eşitliği 535

Hansen Taşıma Gücü Eşitliği 537

Yerinde Deneylere Dayanan Ta şıma Gücü 540

SPT İle Taşıma Gücü 540

CPT İle Taşıma Gücü 548

Plaka Yükleme Deneyinden Taşıma Gücü 548

Presiyometre Deneyinden Taşıma Gücü 548

Yeraltı Suyunun Taşıma Gücüne Etkisi 551

Eğik Yük Alan Temellerin Taşıma Gücü 553

Eksantrik Yük Alan Temellerin Taşıma Gücü 557

Bir Yönde Eksantrisite 557

iki Yönde Eksantrisite 560

Yama çtaki Temellerin Taşıma Gücü 565

Yamaç Tepesinde Sürekli Temel 566

Yamaç Üzerinde Sürekli Temel 567

Tabakal ı Ortamın Taşıma Gücü 568

Meyerhof - Hanna Yöntemi 568

Button Önerisi 573

Deprem Durumunda Ta şıma Gücü 575

 Kaz ıklı Temellerin Taşıma Gücü 577

Uç Taşıma Yükü (QD) 579

Meyerhof Y öntemi 579

Janbu Yöntemi 581

Coyle - Castello Yöntemi 582

Çevre Sürtünmesi (Qs) 583

Kumda Qs 583

Kilde Qs 586

SPT ile Kazık Taşıma Gücü 591

Presiyometre Deneyi İle Kazık "taşıma Gücü 593

Dinamik Kazık Formülleri 595

Kazık Yükleme Deneyi 596

Negatif Çevre Sürtünmesi 600

Kum Üzerinde Kil Dolgu 600

Kil Üzerinde Kum Dolgu 601

Kuyu Temellerin Ta şıma Gücü 602

Genel Taşıma Gücü 603

Kumda Kuyu Temelin Taşıma Gücü 604

Kilde Kuyu Temelin Taşıma Gücü 610

Kayaya Soketlenen Kuyu Temelin Taşıma Gücü 613

Kesonlar 615

Açık Kesonda Beton Tabakası Kalınlığı 616

Beton Tabakası ile Şaft Dokanağında Kesme Kuvvetine Karşı Güvenlik 617

Kaldırma Kuvvetine Karşı Güvenlik 618

Kaz ıklı ve Kuyu Temellerin Kaldırma Kuvvetine Karşı Direnci 619

Kilde Kazıklı Temeller 619

Kumda Kazıklı Temeller 620

Kilde Kuyu Temeller 622

Kumda Kuyu Temeller 623

Yanal Y ük Alan Derin Temeller 625

Elastik Çözüm 626

Broms Yöntemi 630

Meyerhof Yöntemi 632

Yüzen Temellerin Taşıma Gücü 634

Kayaçların Taşıma Gücü 635

Yapı Kodları 636

Homojen Kayaçların Taşıma Gücü 637

Kırıklı Kayaçların Taşıma Gücü 639

Güvenlik Sayısı 641

Kabul Edilen Zemin Emniyet Gerilmeleri 643

Yatak Katsayısı 644

BÖLÜM 13 TEMELLERİN OTURMASI

Giriş 647

Oturma Türleri 648

Yüzeysel Temellerin Oturması 649

Ani (Drenajsız) Oturma 649

Birincil Konsolidasyon Oturması 652

Skempton - Bjerrum Düzeltmesi 655

Normal Konsolide Kilde Oturma 657

Aşırı Konsolide Kilde Oturma 661

Kumda Konsolidasyon Oturması 663

YASS Alçalması İle Oturma 664

İkincil Konsolidasyon Oturması 665

Farklı Oturma 666

Plaka Yükleme Deneyinden Oturma Hesabı 671

Presiyometre Deneyinden Oturma Hesabı 672

Homojen Ortamlarda Oturma 673

Heterojen Ortamlarda Oturma 674

Yumuşak Tabakalı Ortamda Oturma 677

Deprem Nedeni İle Oturma 681

Kaz ıklı Temellerin Oturması 683

Tekil Kazık Oturması 683

Kazık Grubu Elastik Oturması 685

Kazık Grubu Konsolidasyon Oturması 686

Kuyu Temellerin Oturmas ı 690

Çalışma Yükünde Kuyu Temelin Elastik Oturması 690

Kayaya Soketlenen Kuyu Temelin Oturması 691

İzin Verilebilir Oturma 692

Oturma Hesaplarının Güvenilirliği 694

BÖLÜM 14 DAYANMA YAPILARI S

Giriş 695

Toprak Basıncı Teorilerinin Uygulanması 695

Rijit Dayanma Yapıları 696

Kaymaya Karşı Güvenliğin İncelenmesi 699

Devrilmeye Karşı Güvenlik 702

Taşıma Gücüne Göre Güvenlik Sayısı 704

Toptan Göçme İncelemesi 713

Oturma Kontrolü 714

Ağırlık Yapısının Deprem Koşulunda Güvenliği 714

Yar ı Rijit Dayanma Yapıları 717

Kafes Tipi Dayanma Duvar ı 717

Kaymaya Karşı Güvenlik Sayısı 717

Devrilmeye Karşı Güvenlik Sayısı 718

Sand ık Tipi Dayanma Duvarı 718

Esnek Dayanma Yap ıları 720

G ömme Perde Duvar 721

Kumda Gömme Perde Duvar 721

Su Olmaması Durumunda Kumda Gömme Perde Duvar 726

Kilde Gömme Perde Duvar 727

Su Olmaması Durumunda Kilde Gömme Perde Duvar 730

Ba ğlı Perde Duvar 731

Kumda Serbest Toprak Desteği Yöntemi 732

Kilde Serbest Toprak Desteği Yöntemi 734

Eğilme Momentinin Azaltılması 736

Kumda Hesaba Dayalı Basınç Diyagram Yöntemi 737

Kumda Eşdeğer Kiriş Yöntemi 740

Donat ılı Zemin Duvarlar 742

Metalik Şerit Donatılı Zemin Duvarlar 744

Donatılı Zemin Duvarda Yanal Aktif ve Düşey Basınç 745

Donatı Çekme Kuvveti 746

Donatı Kopmasına Karşı Güvenlik Sayısı 747

Toplam Donatı Uzunluğu 748

İç Denge İncelemesi 748

Dış Denge İncelemesi 748

Jeotekstil Donat ılı Zemin Duvarlar 752

İç Denge İncelemesi 752

Dış Denge İncelemesi 753

Genel Öneriler 755

Dayanma Yap ılarının Kullanılma Alanları 756

BÖLÜM 15 ZEMİNLERİN SIKIŞTIRILMASI

Giriş 757

Su İçeriği - Kuru Birim Hacim Ağırlık İlişkisi 757

Standart Proctor Deneyi 758

Modifıye Proctor Deneyi 762

Tek Nokta Yöntemi İle ydmax ve wopt Tayini 763

İri Daneli Malzeme İçin ydmax vewopt Düzeltmesi 764

Organik Madde Etkisi 764

Kompaksiyon Eğri Türleri 765

Kohezyonlu Zeminlerin Kompaksiyonu 766

Kompaksiyonun Zemin Yapısına Etkisi 767

Sıkıştırma Yönteminin Etkisi 768

Kohezyonsuz Zeminlerin Kompaksiyonu 769

Sıkıştırılmış Zeminlerin Özellikleri 771

Arazide Kompaksiyon 775

Zeminlerin Kompaksiyona Uygunluğu 778

Rölatif Kompaksiyon 783

Toprak İşlerinde Gerekli Malzeme Miktarının Hesabı 785

Kompaksiyonun Arazide Kontrolü 788

Kum Konisi Deneyi 788

Balon Deneyi 789

Nükleer Yöntem 790

BÖLÜM 16 ZEMİN ÖZELLİKLERİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ

Giriş 791

Stabilizasyon Yöntemleri 791

Zayıf Zeminin Tamamen Kaldırılması ve Geri Dolgu 793

Sıkıştırma Yöntemleri 793

Titreşimle Sıkıştırma 793

Ağır Tokmakla Sıkıştırma 795

Patlatma İle Sıkıştırma 796

Konsolidasyonun H ızlandırılması 796

Ön Yükleme 796

Kum Drenler 800

Prefabrik Düşey Drenler 804

Enjeksiyon 805

Isıl İşlemler 807

Yüksek Sıcaklıkta Stabilizasyon 807

Zeminin Dondurulması 807

 KatkI Maddeleri ile Stabilizasyon 808

Mekanik Stabilizasyon 808

Çimento Stabilizasyonu 809

Kireçle Stabilizasyon 812

Bitümlü Stabilizasyon 815

Uçucu Kül Stabilizasyonu 818

Diğer Katkı Maddeleri 818

Derin Karıştırma Yöntemi 819

Yeraltı Suyu Koşullarının Değiştirilmesi 820

Jeosentetikler 821

Ölçü Birimleri Dönüşüm Tabloları 826

Yararlan ılan Kaynaklar 828

Önerilen Kaynaklar 833

Sözcük Dizini 842