TÜRK STANDARDI TURKISH STANDARD
TS 5744 Nisan 1988
1.Baskı.Baskı
ICS 93.020
İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNDE TEMEL ZEMİNİ ÖZELLİKLERİNİN YERİNDE ÖLÇÜMÜ In Situ Measurement Methods of the Properties of Foundation Soils ın Cıvıl Engineering
TÜRK STANDARDLARI ENSTİTÜSÜ Necatibey Caddesi No.112 Bakanlıklar/ANKARA
-Bu standard, Türk Standardları Enstitüsü'nün İnşaat Hazırlık Grubu'nca kurulan ilgili Teknik Komite tarafından hazırlanmış ve Grupta son şekli verildikten sonra, TSE Teknik Kurulu'nun 19 Nisan 1988 tarihli toplantısında kabul edilerek yayımına karar verilmiştir. -Bu standardın hazırlanmasında, ulusal ihtiyaç ve imkanlarımız ön planda olmak üzere, uluslararası standardlar ve ekonomik ilişkilerimiz bulunan yabancı ülkelerin standardlarındaki esaslar da gözönünde bulundurularak; yarar görülen hallerde, olabilen yakınlık ve benzerliklerin sağlanmasına ve bu esasların, ülkemiz şartları ile bağdaştırılmasına çalışılmıştır. -Çalışmalarda, bilimsel kuruluşlar, üretici, yapımcı, satıcı ve tüketici durumundaki konunun ilgilileri ile gerekli işbirliği yapılmış ve hazırlanan tasarı, son biçimini almadan önce, 67 yere gönderilerek görüşleri alınmıştır. -Bugünkü teknik ve uygulamaya dayanılarak hazırlanmış olan bu standardın, zamanla ortaya çıkacak gelişme ve değişikliklere uydurulması mümkün bulunduğundan; ilgililerin yayınlarımızı izlemelerini ve standardın uygulanmasında rastladıkları aksaklıkları Enstitümüze iletmelerini rica ederiz. -Bu standardı oluşturan Hazırlık Grubu ve Teknik Komite üyesi değerli uzmanların emeklerini; tasarılar üzerinde görüşlerini bildirmek suretiyle yardımcı olan bilim, kamu ve özel sektör kuruluşları ile kişilerin değerli katkılarını şükranla anarız. Kalite Sistem Belgesi İmalât ve hizmet sektörlerinde faaliyet gösteren kuruluşların sistemlerini TS EN ISO 9000 Kalite Standardlarına uygun olarak kurmaları durumunda TSE tarafından verilen belgedir.
Türk Standardlarına Uygunluk Markası (TSE Markası) TSE Markası, üzerine veya ambalâjına konulduğu malların veya hizmetin ilgili Türk Standardına uygun olduğunu ve mamulle veya hizmetle ilgili bir problem ortaya çıktığında Türk Standardları Enstitüsü’nün garantisi altında olduğunu ifade eder.
TSEK Kalite Uygunluk Markası (TSEK Markası) TSEK Markası, üzerine veya ambalâjına konulduğu malların veya hizmetin henüz Türk Standardı olmadığından ilgili milletlerarası veya diğer ülkelerin standardlarına veya Enstitü tarafından kabul edilen teknik özelliklere uygun olduğunu ve mamulle veya hizmetle ilgili bir problem ortaya çıktığında Türk Standardları Enstitüsü’nün garantisi altında olduğunu ifade eder. DİKKAT! TS işareti ve yanında yer alan sayı tek başına iken (TS 4600 gibi), mamulün Türk Standardına uygun üretildiğine dair üreticinin beyanını ifade eder. Türk Standardları Enstitüsü tarafından herhangi bir garanti söz konusu değildir. Standardlar ve standardizasyon konusunda daha geniş bilgi Enstitümüzden sağlanabilir. TÜRK STANDARDLARININ YAYIN HAKLARI SAKLIDIR.
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
İÇİNDEKİLER 0 - KONU, TARİF, KAPSAM.................................................................................................................... 1 DENEY 1 - ZEMİN DEFORMASYON MODÜLÜ VE TAŞIMA GÜCÜNÜN TAŞIMA YÜKLEME DENEYİ İLE ÖLÇÜMÜ........................................................................................................................................... 1 DENEY 2 - TAŞIMA ORANININ (CBR) YERİNDE ÖLÇÜMÜ ................................................................. 4 DENEY 2 İLE İLGİLİ NOTLAR ................................................................................................................ 7 DENEY 3 - STANDARD PENETRASYON DENEYİ ............................................................................... 7 DENEY 3 İLE İLGİLİ NOTLAR ................................................................................................................ 9 DENEY 4 - KOHEZYONLU ZEMİNDE KANATLI KESİCİ DENEYİ ........................................................ 9 DENEY 5 - KONİK SONDA İLE PENETRASYON DENEYİ.................................................................. 12
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
1 - KULLANILAN SİMGELER D = Çap Es = Deformasyon modülü H = Yükseklik I = Değişmez Katsayı M = Moment N = Vuruş Sayısı Rf = Sürtünme oranı fs = Çevre sürtünmesi ks = Yatak sayısı s = Çökme (oturma); veya kayma (makaslama) direnci qc = Uç (koni) direnci qdr = Dairesel plağın son taşıma gücü z = Derinlik W = Fark s = Gerilme
TS 5744/Nisan 1988
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNDE TEMEL ZEMİNİ ÖZELİKLERİNİN YERİNDE ÖLÇÜMÜ 0 - KONU, TARİF, KAPSAM 0.1 - KONU Bu standard, inşaat mühendisliğinde temel zemini özeliklerinin yerinde (arazide) yapılan deneylerle ölçüm metodlarına dairdir. 0.2 - TARİFLER 0.2.1 - Taşıma Gücü Taşıma gücü, bir temelin uygulanan yükler altında aşırı çökme göstermeden taşıyabildiği en fazla yüktür (Şekil-4). 0.2.2 - Deformasyon Modülü Deformasyon modülü, bir zeminin belirli gerilme altında gösterdiği birim boy kısalmasının lineer-elastik ortam kabuluyle bu gerilmeye oranıdır. 0.2.3 - Emniyet Gerilmesi Emniyet gerilmesi, zeminin, taşıma gücü aşılmadan güvenle taşıyabileceği birim alandaki yüktür. 0.2.4 - Yatak Katsayısı Yatak katsayısı, zemini izotrop-elastik ortam kabul ederek, bir temelin her noktasında uygulanan gerilme ile bundan kaynaklanan çökme arasında ölçülen değişmez orandır. 0.2.5 - Kalıcı Direnç Kalıcı direnç, gerilme alan zeminde, yenilme oluştuktan sonra ölçülebilen mukavemet değeridir. 0.2.6 - Çökme Çökme, deney plakasının herhangi bir noktasında ölçülen düşey harekettir. 0.2.7 - Kabarma Kabarma, zemin veya temelin herhangi bir noktasında ölçülen yukarı doğru düşey harekettir. 0.2.8 - Kalıcı Çökme Kalıcı çökme, gerilme uygulanıp kaldırıldıktan sonra çökme ve kabarma arasında beliren farktır. 0.2.9 - Normal Konsolide (Yumuşak) Kil Normal konsolide kil, çökeldikten sonra halen bulunduğu katman yükün almakta olduğu gerilmeden fazla gerilme almamış; serbest basınç mukavemeti 0,5 kgf/cm2 (50 kPa)'dan düşük kildir. 0.2.10 - Aşırı Konsolide Kil Aşırı konsolide kil, serbest basınç direnci 1 kgf/cm2 (100 kPa) dan yüksek, jeolojik geçmişinde halen almakta olduğundan daha yüksek gerilmeler almış kildir. 0.2.11 - Kilin Sertliği Kilin sertliği, genellikle serbest basınç mukavemeti esas alınarak tarif edilen özeliktir. 0.2.12 - Örs Örs, üzerine ağırlık düşen çelik başlıktır. 0.2.13 - Kedibaşı Kedibaşı, mekanik olarak hareketlendirilen, dönüş hızı genellikle sabit, yüzeyi pürüzsüz çelik makaradır. 0.2.14 - Sondaj Borusu (Tij) Sondaj borusu, baltalara, numune alıcılara yüzeyden uygulanan kuvvet ve burulmaları aşırı şekil değiştirme göstermeden aktaran, içi boş çelik borudur.
1
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
0.2.15 - Muhafaza Borusu Muhafaza borusu, sondaj kuyusunda zeminin kuyu içine göçmesini önleyen çelik borudur. 0.3 - KAPSAM Bu standard, inşaat mühendisliğinde temel zemini özeliklerinin yerinde (arazide) ölçümü metotlarını kapsar.
DENEY 1 - ZEMİN DEFORMASYON MODÜLÜ VE TAŞIMA GÜCÜNÜN TAŞIMA YÜKLEME DENEYİ İLE ÖLÇÜMÜ 1.1 - Bu deney, zeminin rijit bir plaka ile yüklenerek plaka çapının iki katı bir derinlikte son taşıma gücü, deformasyon modülü ve yatak katsayısının hesaplanmasını sağlayacak verileri elde etmede kullanılır. 1.2 - CİHAZLAR 1.2.1 - Yükleme Sistemi Kullanılan plakaların taşıma gücünü aşacak mertebeden yük sağlayacak miktarda ölü ağırlıklar yüklü treyler tipi bir kamyon; veya bir reaksiyon kirişi; farklı uzunlukta yük aktarıcılardan meydana gelen. 1.2.2 - Hidrolik Kriko Takımı Kapasitesi 50 tondan (500 kN) az olmayan ve uyguladığı yükleri, uygulanan artışların +%2 sini geçmeyen hatayla gösterebilen ve (yük göstergesi manometre elektronik yük hücresi veya kuvvet halkası olabilir.) kriko pompasının hortum uzunluğu en az 2 m olan. 1.2.3 - Plaka Çelikten, kalınlığı 25 mm den az olmayan; 300 mm, 600 mm ve 762 mm çaplarında üç adet. Ayrıca yol ve hava meydanlarında ölçüm için ek olarak 150 mm lik plaka da gereklidir. 1.2.4 - Çökme Ölçüm Sistemi Plakanın oturmasını 0,01 mm hassasiyette gösterecek 50 mm hareket kapasiteli üç boy değişim ölçer ve bunların mesnetlendirileceği rijit üç ayaklı çelik veya aluminyum köprü. 1.2.5 - Su Düzeci Uzunluğu en az 500 mm olan 1.2.6 - Termometre -20°C ile +50°C arası, 1°C hassasiyette 1.2.7 - Kronometre 1.3 - DENEY YERİNİN HAZIRLANMASI 1.3.1 - Bu deneyin yapılacağı yerler söz konusu yapının özelikleri ve zeminin profiline bağlı olarak seçilir. Deney derinliği ise, aksi belirtilmedikçe binalarda temel taban seviyesi; ulaşım yapılarında taban, alt temel veya temel tabakasının üst düzeyidir. Bu deney yumuşak killerde en güvenilir sonuçları verir. Diğer tür zeminlerde uygulanabilirse de maksimum dane çapının, plaka çapının 1/10 unu geçmemesi gerekir. 1.3.2 - Sonuçların sağlıklı olması için deney, birbirinden uzaklıkları kullanılacak en büyük plaka çapının 5 katından daha az olmayan en az üç ayrı yerde tekrarlanmalıdır. 1.3.3 - Deney çukuru seçilen derinliğe kadar kazıldıktan sonra zemin yüzeyi su düzeci ile düzlenir. Kazı makinayla yapılırsa zeminin palet ve kepçe etkisiyle ezilip, örselenmemesi için deney seviyesi üzerinde zemin özeliğine göre en az 20 cm toprak bırakılmalı, plakanın oturacağı seviyeye kadar kazı elle tamamlanmalıdır. 1.3.4 - Deney serbest yüzeyde ve belirli gömme derinliğinde olmak üzere iki şekilde yapılabilir. Serbest deney yapılacaksa plaka çapının dört katı kadar bir bölge herhangi bir yük almayacak biçimde açılır ve
2
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
düzlenir. Yüzeyden herhangi bir derinlikte icra edilecek deneyde ise kazılacak çukurun çapı, kullanılacak plakayı tam alabilecek kadar olmalıdır. 1.3.5 - Deneyin sağlıklı olması için, plakanın deney çukuruna yatay oturtulması gerekir. Bu amaçla çukur hazırlandıktan sonra yüzeyin yataylığı su düzecinin kullanımıyla sağlanır. Yüzeyde kalan küçük ölçekli pürüzlülük birkaç mm ince kum, ya da alçı serpilerek giderilir. Bu işlem, plakanın zeminle tam temasını sağlama ve yataylığın kaybolmaması için yapılır. Plaka hazırlanmış yüzeye oturtulduktan sonra yataylığı su düzeciyle tekrar kontrol edilir. 1.3.6 - Hazırlanmış yüzeylerin tabii su muhtevasında değişiklik olmaması için deneyden önce ve deney sırasında yüzey plastik veya hasır bir örtüyle korunmalıdır. Bu şart su yapılarında hizmet sırasında batık durumda kalacak zeminde aranmaz. Bu hallerde aksine zeminin deney öncesinde iki plaka çapı derinliğe kadar ıslatılması gerekir. 1.3.7 - Plakanın merkezindeki özel yuvaya yerleştirilen uygun uzunlukta yükleme sütunu yükleme sistemine tam düşey olarak mesnetlendirildikten sonra (Şekil-1a), ölçüm köprüsü (Şekil-1e) oturma ölçerlerin plaka kenarlarına 120° aralıkla değecek şekilde yerleştirilir. Başka tip bir ölçüm sistemi kullanıldığında, mesnetlerin plaka merkezinden mesafesinin 2 m den az olmaması gerekir. 1.3.8 - Deneye başlamadan 0,1 kgf/cm2 (10 kPa) seviyesinde 1/2-1 dakika süreli bir ön yükleme yapılır. Bunu izleyerek boy değişim ölçer sıfıra ayarlanır ve sistem güneş ve yağıştan korunur. Bu sırada ölçü yapılan yere asılan bir termometre ile sıcaklıkların kontrol ve kaydı yapılır. 1.4 - DENEYİN YAPILIŞI 1.4.1 - Tekrarsız Statik Yükleme 1.4.1.1 - Yükleme, önceden kararlaştırılan bir basınç kademesi; bir oturma değeri veya plakanın son taşıma gücüne erişilene kadar sürdürülür. Her yük artışı 1 kgf/cm2 (10 kPa) veya son taşıma gücünün onda birinden fazla olmamalıdır. Ayrıca, bir deneyin geçerli olabilmesi için basınç-çökme grafiğinde en az altı nokta bulunmalıdır. 1.4.1.2 - Seçilen yük artışı yapıldıktan hemen sonra çökme ölçen aletler okunur. Bu okuma yük sabit tutulduğu sürece altıdan az olmamak üzere ve bir sonraki yük artışından önce tekrarlanır. Yük artışları, 15 dakikadan az olmamak üzere oturmalar durana veya oturma hızı sabitleşene kadar yeterli bir süre için plakaya uygulanır. 1.4.1.3 - Madde 1.4.1.1'de belirtilen kriterler sağlandığında yükleme sonuçlanmış olur. Eğer taşıma gücü aşılmamışsa yüklemenin, ortalama plaka oturmasının plaka çapının %10 una erişmesine kadar sürdürülmesi faydalı olur. Maksimum yüke gelindikten sonra deneyin tamamlanması için bu yük yaklaşık üç eşit kademede boşaltılır. Her yük kademesine Madde 1.4.1.2'de belirtilen zaman aralıklarında inilir. İstenirse ikinci bir yükleme-boşaltma ilmiği aynı işlem sırasıyla elde edilebilir. Deney sonuçları Form-A'da örneği verilen biçimde kaydedilir ve hesaplar Şekil-2'de gösterildiği gibi yapılır. 1.4.1.4 - Sonuçlar Şekil-2'de gösterildiği gibi noktalandıktan sonra, basınç-çökme eğrisinin doğruya (elastik) yakın tarafında herhangi iki gerilme değeri σ01 ve σ02 seçilir ve bunların karşılığı çökmeler S1 ve S2 eğrilerden okunur. Buradan zeminin seçilen aralıkta deformasyon modülü aşağıdaki formülle hesaplanır. ∆σ E s= 0,75 D ∆s Burada; Es = Deformasyon modülü (kgf/cm2) D = Plaka çapı (cm) ∆σ= σ01-σ02 (kgf/cm2) ∆s= S1-S2 (cm) dir.
3
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
Yatak katsayısı ks, zeminin elastiğe yakın özelliklerinden, mümkün olan en büyük plaka çapları kullanılarak sadece birinci yükleme boşaltma ilmiğinde hesaplanır. Bu amaçla önce s-s eğrisinin doğruya yakın en yakın bölümü uzatılarak ordinatı kestiği yer gerçek sıfır noktası olarak bulunur ve aşağıdaki formülün kullanılmasıyla yatak katsayısı hesaplanır. ks =
∆o s
Burada; ks=yatak katsayısı (kgf/cm3) s =seçilmiş veya önceden belirlenmiş ortalama plaka oturması (cm) ∆o =s'ye karşılık olan gerilme (kgf/cm2) dir. 1.4.2 - Yumuşak Killerde Zemin Emniyet Gerilmesi 1.4.2.1 - Normal konsolide olmuş (tabii su muhtevası likit limite yakın veya fazla) killerde plaka boyutları son taşıma gücünü etkilemediğinden plaka taşıma deneyi en küçük plakayla yapıldıktan sonra zemin emniyet gerilmesi s=10 mm çökmeyi sağlayan plaka basıncı so ın yarısı olarak alınır. Yükleme plakanın son taşıma gücünün aşılmasına kadar sürdürülmüşse, zemin emniyet gerilmesi Şekil-3'de tarif edilmiş son taşıma gücünün raporda belirtilecek bir güvenlik sayısına bölünmesiyle hesaplanabilir. 1.4.3 - Ulaşım Yapılarında Tekrarlı Yükleme 1.4.3.1 - Plaka, deney çukuruna Madde 1.3.7'de anlatılan biçimde oturtulur, üzerine kendisinden küçük plakalar piramit biçiminde dizilir ve üç boy değişim ölçer aletleri 120° aralıkla plaka kenarına dizilerek çelik köprüye bağlanır. Bunlardan başka plaka merkezinden 1/2, 1, 1 1/2, 2.. plaka çapı uzaklıklarda hareket ölçerler zemin yüzeyinin hareketlerini ölçmek üzere köprüye bağlanabilir. Bütün ölçüm aletleri sıfırlanmalıdır. 1.4.3.2 - Yük sütunu yükleme sistemine değdikten sonra plakanın zemine tam oturması için 0,25 mm den az 0,50 mm den çok olmamak üzere bir ortalama oturma sağlayacak basınç plakaya uygulanır ve ölçüm aletleri hareket durunca kaldırılır. Sonra, bu yükün yarısı tekrar uygulanarak çökmenin durmasından sonra ölçüm aletleri yeniden sıfırlanır. 1.4.3.3 - Deneye, plakaya ortalama 1 mm çökme sağlayacak bir yük uygulanmasıyla başlanır ve kronometre çalıştırılır. Bu yük, çökme hızı ardışık üç dakika içinde 0,03 mm/dakika veya daha düşük bir değere düşene kadar muhafaza edilir ve sonra tümüyle boşaltılır. Bu defa kabarma hızı 0,03 mm/dakika sınırına düşene kadar beklenir. Bu sırada her dakika sonunda boy değişim ölçer okumaları kaydedilmelidir. Okumaların alınmasından önce çelik köprü hafifçe titreştirilir. 1.4.3.4 - 1 mm çökmeyi sağlayan yük Madde 1.4.3.3'de anlatılan şekilde 6 defa uygulanıp boşaltılır. 1.4.3.5 - Yük ikinci aşamada 5 mm oturma verecek değere yükseltilir ve işlemler Madde 1.4.3.4'de belirtilen yolla yine 6 defa tekrarlanır. 1.4.3.6 - Üçüncü ve son aşama plakanın 10 mm oturmasını sağlayacak yükün uygulanmasıdır. Bu yük tesbit edildikten sonra boşaltma-yükleme yine 6 tekrar verecek şekilde yürütülür ve deneye son verilir. 1.4.3.7 - Deney okumaları zaman t (dakika)- plakanın ortalama çökmesi (s) grafiğine noktalanır ve çökme hızının tam 0,03 mm/dakika olduğu çökme değeri kestirilir. Bu işlem, altı yük tekrarının herbiri için yapılmalıdır. 1.4.3.8 - Sıfır yük ve sıfır çökme noktası için grafikler; plakalar, yük aktarıcı parça ve krikonun ek ağırlığı için düzeltilmelidir. 1.4.3.9 - Tarif edilen her düzeltilmiş yük kademesi için 0,03 mm/dakika çökme hızını veren her çökme, yük tekrarına karşı noktalanır. Bu işlem, kalıcı çökmeler ve kabarmalar için tekrarlanır.
4
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
1.4.4 - Ulaşım Yapılarında Tekrarsız Yükleme 1.4.4.1 - Bu deneyde yükleme ve ölçüm sistemlerinin hazırlanması Madde 1.3.7'de anlatılan biçimde gerçekleştirilir. 1.4.4.2 - Yükleme oldukça hızlı, ancak her yük kademesinin sonuçta altı noktadan az olmayan bir basınç-çökme eğrisi vereceği artışlarla yapılır. Her artışla erişilen yük çökme hızı ardışık üç dakika içinde 0,03 mm/dakikayı aşmayacak duruma gelinceye kadar uygulanır. Bu işlem önceden belirlenen toplam oturmaya, ya da yükleme sisteminin kapasitesi aşılana kadar sürdürülür. Okumalar Madde 1.4.3.3'deki gibi alınır. 1.4.4.3 - Yükleme tamamlandıktan sonra, kriko basıncı Madde 1.4.3.2'deki boy değişim ölçerler sıfırlama değerine boşaltılır ve son okuma, kabarma hızı üç dakika içinde 0,03 mm/dakikanın altına düştüğünde yapılarak deneye son verilir. 1.4.4.4 - Deney sırasında yükleme alanındaki sıcaklık her yarım saatte bir kaydedilir. 1.4.4.5 - Deney sonuçları, her yük artışına karşılık gelen toplam oturma ve boşaltmadan sonraki kabarma değerlerinin noktalanmasıyla değerlendirilir. Bu grafikten belirli bir yük için toplam plaka çökmesi yanında, uygulanan maksimum yük için kalıcı ve geri gelen çökme bağıntıları bulunabilir. 1.5 - RAPOR 1.5.1 - Her tip deneyde plakaya uygulanan basınç, buna karşılık olan çökmelerin zaman ve yükleme sırasına bağlı olarak kayıtları tutulur. Bunlara ek olarak deney şartları belirtilir. 1.5.2 - Deney kayıt formunda aşağıdaki bilgiler bulunmalıdır. 1-Tarih ve deney saati 2-Deney başlangıç ve bitiş saati 3-Deney ekibinin adları 4-Hava şartları 5-Standard uygulamadan sapmalar 6-Çevrede ve deneyde olağan dışı gözlemler
DENEY 2 - TAŞIMA ORANININ (CBR) YERİNDE ÖLÇÜMÜ 2.1 - Bu deney, Kaliforniya taşıma oranı (CBR) olarak da bilinen, zeminin penetrasyona direncinin bir standard malzemenin penetrasyon direncine oranlanmasıyla, ulaştırma yapılarında taban ve alt temel malzemelerinin kompaksiyon kalitesinin ölçülmesine dairdir. 2.2 - CİHAZLAR 2.2.1 - Mekanik Vidalı Kriko Elle çevrildiğinde özel başlığı ile penetrasyon pistonuna yük aktarabilen, 1 mm hareketi yüksek dişli oranında 150 mm yarıçaplı kolun 2,4; aynı hareketi orta oranda 5; düşük oranda ise 14 defa çevrilmesiyle yapan, kaldırma kapasitesi en az 2700 kg, kaldırma mesafesi 50 mm olan. 2.2.2 - Hidrolik Kriko Yük sağlayan aracı kaldırıp, indirmek için 15 ton kapasiteli, iki adet 2.2.3 - Kuvvet Halkaları 1000 kgf (10 kN) ve 2500 kgf (25 kN) kapasiteli, iki adet 2.2.4 - Penetrasyon Pistonu Çapı 50 mm + 0,1 mm, kesit alanı 19,6 cm2 ve 100 mm boyunda 2.2.5 - Piston Adaptörü ve Uzatma Boruları Uzatma borularının iç kısımları dişli 2 adet 38 mm; 2 adet 102 mm; 8 adet 305 mm uzunlukta
5
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
2.2.6 - Penetrasyon ve Kuvvet Halkaları İçin Saatler Kuvvet halkaları için iki adet 0,002 mm hassasiyette, 10 mm hareket kapasiteli; penetrasyon okuması için 25 mm hareket kapasiteli, 0,02 mm hassasiyette. 2.2.7 - Penetrasyon Ölçer İçin Köprü Çelik veya aluminyumdan 75 mm yükseklikte, uzunluğu en az 150 cm 2.2.8 - Yüzey Yükleme Plakası Ağırlığı 4550 g olacak biçimde, çapı 255 mm, ortasında 53 mm + 0,5 mm çapında bir delik bulunan 2.2.9 - Ek Ağırlıklar 215 mm çaplı, (merkezden bir kenara 53 mm +0,5 mm yarığı bulunan) 4550 g ağırlığında iki adet; 9100 g ağırlığında iki adet 2.2.10 - Yük Sağlayan Araç Arka kenarı 3 ton yük sağlayacak şekilde balast yüklenmiş, bu kenarda krikonun bağlanıp reaksiyon alabilmesi için yerden 0,6 m yükseklikte metal bir kirişi bulunan yapıda. 2.2.11 - Genel Deney Aletleri Su muhtevası ölçümü için kaplar, spatül, zemin birim hacım ağırlığının ölçümü için bir cihaz veya takımlar 2.2.12 - Taşıma oranının ölçümü için yukarıda ayrıntısı verilen cihazların görünümü Şekil-5 ve Şekil6'da gösterilmiştir. 2.3 - DENEY YERİNİN HAZIRLANMASI 2.3.1 - Deneye başlamadan yüklenecek nokta ve çevresi temizlenir ve yüzeyin örselenmemesine özen gösterilerek yataylanır. Aynı yerde birden fazla penetrasyon ölçümü yapılacaksa deney noktaları arası plastik zeminlerde 20 cm, daneli zeminlerde 40 cm den uzak seçilmelidir. 2.3.2 - Yük aracı hareket ettirilip deney noktasıyla yükleme tertibatı ekseni çakışacak biçimde ayarlama yapılır ve vidalı kriko yerine takılır. Hidrolik krikolar arka dingile uygulanarak araç arka makaslara hiç yük binmeyecek şekilde yatay olarak kaldırılır. 2.4 - DENEYİN YAPILIŞI 2.4.1 - Vidalı kriko, deney noktası üzerine getirilir ve kuvvet halkası krikonun altına takılır. Zemine 12,5 cm yanaşacak sayıda uzatma borusu vidalandıktan sonra penetrasyon pistonu uca takılır. Penetrasyon pistonu indirildiğinde yüzey yükleme plakası piston deliğinden geçecek şekilde zemin yüzeyine yerleştirilir. 2.4.2 - Penetrasyon pistonu krikonun yüksek dişli oranında yüzey yükleme plakası ortasından geçirilerek basınç 0,2 kgf/cm2 (20 kPa) geçmeyecek şekilde zemine oturtulur. İri malzeme ihtiva eden zeminde ayrık danelerin pistona değmemesi için yüzeyin birkaç mm kaya unu veya alçı ile düzlenmesi mümkündür. 2.4.3 - Denenecek yüzeyin üstüne gelecek tabakaların (alttemel, temel) ağırlığına eşdeğer etki sağlanması için gereken sayıda ek ağırlık yüzey yükleme plakası üzerine bu aşamada eklenir. Ancak ek yük bir adet 9100 g lık halkadan da az olmamalıdır. Bu yükleme TS 19001) Deney 11 (Sıkıştırılmış Zeminde Taşıma Oranının Ölçümü)'deki 4500 g'lık halka ile yükleme durumuna eşdeğerdir.
1) Bu standard metninde atıf yapılan Türk Standardının numarası metnin sonunda verilmiştir.
6
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
2.4.4 - Penetrasyon saati, kelepçesi pistona geçirilerek, ayağı köprünün üstüne değecek şekilde tesbit edilir ve her iki boy değişim ölçer sıfırlanır. 2.4.5 - Düşük dişli oranının kullanılmasıyla yük pistona üniform olarak 1,5 mm/dakika hızda uygulanırken her 0,50 mm penetrasyona karşılık gelen kuvvet halkası hareket ölçer okumaları, 13 mm penetrasyon elde edilene kadar yapılır. 2.4.6 - Deney tamamlandıktan sonra, pistonun altından yeterli miktar zemin numunesi alınarak TS 1900/Deney 10 (Zeminin Kuru Birim Hacım Ağırlığının Yerinde Ölçümü) uyarınca su muhtevası; pistondan 10 cm-15 cm uzakta da birim hacım ağırlık ölçümü yapılır. 2.5 - HESAPLAMALAR 2.5.1 - Her penetrasyon değeri için gerilme piston yükünü kesit alanına bölerek hesaplanır ve Şekil7'de gösterilen penetrasyon gerilme grafiği çizilir. Yüzeyin düzgün olmaması gibi sebeplerle penetrasyon-gerilme grafiğinin yukarıya doğru iç bükey olması durumunda sıfır noktası Şekil-7 ve TS 1900/Deney 11 (Sıkıştırılmış Zeminde Taşıma Oranının Ölçümü)'de gösterildiği gibi düzeltilir. 2.5.2 - Çizilen ve üzerinde düzeltme yapılmış penetrasyon eğrisinden 2,50 mm ve 5,00 mm penetrasyonlara karşılık olan gerilme değerleri okunduktan sonra, bunlar standard kırmataş için verilen 70,0 kgf/cm2 (7 MPa) ve 103,0 kgf/cm2 (10,3 MPa) değerlerine bölünüp 100 ile çarpıldığında arazi taşıma oranı (CBR) hesaplanmış olur. Genellikle 2,50 mm penetrasyondaki oran büyük çıktığından bu değer taşıma oranı olarak bildirilir. Eğer 5,00 mm de hesaplanan taşıma oranı daha büyük çıkarsa, deney tekrarlanır. Durum değişmemişse taşıma oranı olarak bu ikinci değer kabul edilir. Bunlara ek olarak, deneyde varılmış en yüksek gerilme değeri içinde taşıma oranı, gerekirse, standard değerler arasında enterpolasyon yapılarak hesaplanır. 2.5.3 - Taşıma oranı 7,6 mm, 10,2 mm, 12,7 mm penetrasyon değerleri için de istenirse, bunlara ait düzeltilmiş gerilmeler karşılıklı olarak 130,0 kgf/cm2; 160,0 kgf/cm2, 180,0 kgf/cm2(13 MPa; 16,0 MPa; 18,0 MPa) standard gerilme değerlerine bölünüp yüzle çarpılarak hesaplanır. 2.5.4 - Zeminlerin homojen olmaması deney sonuçlarında önemli farklılık yaratabilir. Homogen olduğu kabuluyle, farklı taşıma oranındaki malzemelerde ölçülen sapmalar Çizelge-1'de gösterilmiştir. ÇİZELGE 1 - Taşıma Oranı (CBR) Değerlerinde Belirebilecek Sapma Değerleri Zeminin taşıma Oranı (CBR)| 10 veya küçük 10 - 30 30 - 60 60 dan büyük
Tipik Fark 3 5 10 25
2.6 - RAPOR 2.6.1 - Her deney için yazılacak raporda aşağıdaki bilgiler verilmelidir. 1-Deney yeri, 2-Malzeme, 3-Deney derinliği, 4-Gerilme-penetrasyon bilgileri mm ve 5,00 mm penetrasyonlara karşılık olan düzeltilmiş taşıma oranları 6-Deney noktasında su muhtevası 7-Zeminin birim-hacim ağırlığı 8-Deneyi yapan ekibin adları ve görevleri
7
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
DENEY 2 İLE İLGİLİ NOTLAR NOT 1 - Bu deneyin kalite kontrolu ve üstyapı kalınlık hesabı için uygulanabileceği durumlar (a) doygunluk derecesinin %80 den büyük olması; (b) su muhtevasındaki değişikliklerden etkilenmeyen kohezyonsuz ve iri daneli zeminler, veya (c) deney öncesi iki yıl içinde yapım işlemleri görmemiş zeminler, olarak tariflenmiştir. NOT 2 - Deneyin yapılmasından sonra çalışma alanında gerçekleştirilecek yeni sıkıştırma ve tesviye işlemlerinin deneyden elde edilmiş sonuçları geçersiz kılabileceği unutulmamalıdır.
DENEY 3 - STANDARD PENETRASYON DENEYİ 3.1 - Bu deney yarık tip numune alıcının (kaşık) çakılmasına zeminin gösterdiği direncin ölçümü ve bu sırada örselenmiş numune alınmasına dairdir (Not-1). 3.2 - CİHAZLAR 3.2.1 - Sondaj Takımı Penetrasyon kaşığının çakılması ve dışarıya alınmasına kadar göçmeden, temiz olarak kalabilecek bir sondaj kuyusu açmaya elverişli bir metot kullanan, vurmalı veya dönel bir tertibat (Not-2). Kuyu çapı 56mm'den küçük, 162mm'den büyük olmayan. 3.2.2 - Sondaj Çubukları (tij) Çakma ağırlıklarını kaşığa bağlayacak, "A" tipi çubuk (tij) eşdeğeri atalet momenti olan. (Not-3). 3.2.3 - Yarık Penetrasyon Kaşığı "Şekil-8'de verilen boyutlarda. Kaşığın çarığı sertleştirilmiş çelikten, ezilme ve eğilmesi halinde değiştirilebilen veya onarılabilen. 3.2.3 - Çakma Tertibatı 3.2.3.1 - Tokmak (Şahmerdan) ve Örs Tokmak som metalden 63,5 kg+ 1kg ağırlıkta olup, örsün üzerine düştüğünde tam temas sağlayabilecek şekilde olmalıdır. Tokmağın ortasındaki delik kılavuz borusunun geçmesi içindir. Kedibaşı-halat metoduyla hareketlendirilen tokmaklarda kılavuz borusu standard kaldırma uzunluğundan 10 cm daha uzun olmalıdır. Düşme yüksekliğini sabit tutmak için kılavuz açık şekilde işaretlenmelidir. 3.2.3.2 - Tokmak Düşürme Sistemi Kedibaşı-halat; yarı veya tam otomatik tetik sistemleri kullanılabilir. Her tipte kaldırma sırasında kaşığın penetrasyonuna meydan vermeyecek bir işlem kullanılması mecburidir. 3.3 - SONDAJ KUYUSUNUN HAZIRLANMASI 3.3.1 - Sondaj aralıklı veya sürekli numune almak üzere yapılır. Homojen katmanlarda tipik numune alma derinliği 1,5m'dir. Zeminde her tabaka değişiminde de işlem ayrıca tekrarlanır. 3.3.2 - Deneyin örselenmemiş zeminde yapılmasını sağlayacak her sondaj tekniği kabul edilebilir. Ancak mevcut zemin şartları gözönünde tutularak açık kuyuda yıkama sondajı veya burgu takımları kullanılabilir. 3.3.3 - İçi dolu burguyla sondaj, yeraltı su seviyesi altına veya artezyen basıncı altındaki katmanı örten tabaka içine inene kadar sürdürülmez. İçi boş burguyla çalışırken sondaj sıvısı seviyesi su sehpası seviyesi üstünde tutulmalıdır. Bir noktada SPT deneyi yapıldıktan sonra ilerleme kaşık kullanarak yapılmaz. Koruma borusunun deney yapılacak derinliğe kadar indirilmesi ölçüm sonuçlarını olumsuz yönde etkilediğinden bundan kaçınılmalıdır.
8
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
3.4 - PENETRASYON DENEYİ VE NUMUNE ALMA 3.4.1 - Sondajla istenen derinliğe erişilip kuyunun dibi temizlendikten sonra temiz penetrasyon kaşığı sondaj çubuklarına bağlanarak kuyuya indirilir. Örs en üstteki çubuğa vidalandıktan sonra tokmak ve tokmak kılavuzu örse bağlanır. Tek vuruş yapılarak sistemin çukur dibine yerleşmesi sağlanır. 3.4.2 - Kaşığın zemine girişini izlemek üzere en üstteki sondaj çubuğu 15'er cm aralıklı dört çizgi ile işaretlenir ve 63,5 kg ağırlığındaki tokmak 76 cm yüksekten düşürülerek kaşığın her üç 15 cm penetrasyonunu sağlayacak vuruşlar aşağıdaki dört kriterden birine varılıncaya kadar sürdürülür: a) 15 cm'lik üç penetrasyondan herhangi birinde toplam N=50 vuruş sayılması, veya b) Toplam 100 vuruş uygulanması, veya c) Tokmağın 10 vuruşundan sonra kaşığın farkedilir bir penetrasyon yapmaması, veya d) Kaşığın penetrasyonunun a,b ve c de anlatılan şekilde engellenmeden zemine, öngörülen 3cmx15cm=45cm girişi tamamlanması. Her üç 15 cm penetrasyon için sayılmış tokmak vuruşları (N) kaydedilir. İlk 15 cm penetrasyon, kaşığın oturması içindir. İkinci ve üçüncü 15 cm'lik penetrasyon toplamı "Standard Penetrasyon Direnci" olarak tarif edilir, veya kısaca "SPT-N Değeri" olarak adlandırılır. Eğer kaşık 45 cm'den az çakılabilmişse her tam 15 cm ve her kısmi penetrasyon için elde edilen vuruşlar sondaj loguna ayrı ayrı kaydedilir. Kısmi penetrasyonda bunu sağlayan vuruş, penetrasyon en yakın 25 mm'ye yuvarlatılarak verilir. Eğer kaşık, üzerindeki çubuk, örs ve tokmak ağırlıklarıyla vuruş almadan zemine batıyorsa, bu da ayrıca kaydedilir. 3.4.3 - 63,5 kg'lık tokmağın kaldırılıp örs üzerine düşürülmesi iki yoldan birinin kullanımı ile yapılır. a) Otomatik veya yarı otomatik bir kaldırma-tetikleme sistemiyle tokmağın 76cm+2,5cm yüksekliğe kaldırılıp, tamamen serbest düşüş yapmasını sağlamak; veya b) Tokmağa bağlı urgan bir kedibaşı sistemiyle hareketlendirmek. 3.4.3.1 - Kedibaşı-urgan mekanizması kullanıldığında, kedibaşının çapı 150mm-250mm olmalı, dönme hızı dakikada 100 turdan düşük olmamalıdır. 3.4.3.2 - Penetrasyon deneyinin yapılması sırasında urgan kedibaşına 2 1/4 turdan fazla sarılmaz (Şekil-9). Genellikle urganın kedibaşının üstü veya altından çekilmesine bağlı olarak urgan 1 3/4 veya 2 1/4 kez sarılabilir. Ancak 2 1/4 defa sarıldığında deney sağlıklı olarak yürütülemediğinden urgan kedibaşı altından kontrol edilmemelidir. Deney sırasında urganın temiz ve talazlanmamış olmasına ayrıca dikkat edilmelidir. 3.4.3.3 - Tokmağın 76 cm yukarıya kaldırılıp düşürülmesi sırasında hareketler ritmik yapılmalı, urgan, tokmak yukarıya kaldırıldığında düşüşün her zaman serbest olabilmesi için gergin durumda tutulmamalıdır. 3.4.3.4 - Çakma işlemi tamamlanıp kaşık kuyu dışına alındıktan sonra yarık tüp açılarak alınmış numunenin uzunluğu tüp uzunluğunun yüzdesi olarak kaybedilir.Tüpten çıkan zeminin rengi, dokusu, özellikleri ve durumu incelenip kaydedildikten sonra (Form B) zemini temsil eden numune ağzı kapanabilen kaplara alınarak ağızları bantla yapıştırılır. Kapların üzerine işin adı, sondaj numarası, derinlik ve 15 cm çakma için vuruş sayısı N kaydedilir. Kaşık içinde zemin özelliğinin değiştiği görülürse her tabaka için bir ayrı kavanoz kullanılır ve bu durum etiketler üzerinde belirtilir. 3.5 - RAPOR Bilgiler arazi çalışmaları sırasında, yerinde hazırlanacak uygun bir form kullanılarak aşağıdaki hususları belirtmek üzere verilir. A - DELME BİLGİLERİ İşin adı ve çalışma yeri Deneyi yapan ekibin adları ve görevleri Sondaj makinası ve tertibatının tipi, özelliği Deney sırasında hava şartları
9
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
Sondaj başlangıç ve bitiş tarih ve saatleri Sondaj yeri yüksekliği, sondaj numarası, yeri (koordinatlar) Delme, temizleme ve sondaj kuyusunu açık tutma metotları Yeraltı su seviyesi, sondaj suyunda beliren kayıplar ve hızı Zemin katmanlarında değişimlerin tesbit edildiği derinlikler Koruma borusu çapı ve kuyuda kaplama derinliği Kaşık çakmada kullanılan metot ve teçhizat Kaşık tipi, boyu, varsa içindeki boru tipi Kullanılan sondaj çubuklarının çapı B - ÖLÇÜM SONUÇLARI - Numune numarası ve derinliği - Kaşıktan çıkan zeminin tarifi - Kaşık içinde zeminde tabaka değişimi (varsa) - Her 15 cm penetrasyon için vuruş sayıları
DENEY 3 İLE İLGİLİ NOTLAR NOT
1-
NOT
2-
NOT
3-
Bu deney kumlarda uygulanır. Gerektiğinde numune alıcının çarığı 60° tepe açılı çelik bir koniyle değiştirilerek çakıllı kum ve çakıllara da uygulanabilir. Kuyu dönel sisteme bağlanarak çeşitli baltalarla, konik tekerlekli matkaplarla, içi boş veya dolu burgularla açılabilir. Delme sırasında sondaj suyunun kuyu dibine dikey gönderilmemesi esastır. Yapılan son araştırmalar 30 m derinliğe kadar sondaj çubuklarının A tipinden (d 41,2), N tipine (d 60,3mm) değişmesi durumunda farklı rijitliklerin SPT N değerini etkilemediğini göstermiştir.
DENEY 4 - KOHEZYONLU ZEMİNDE KANATLI KESİCİ DENEYİ 4.1 - Bu deney çok yumuşaktan, orta serte değişen kıvamda, doygun, normal konsolide killerde haç kesitli bir kesiciyle uygulanan burulma yoluyla kayma direncinin yerinde ölçümüne dairdir (Not-1). 4.2 - Cihazlar 4.2.1 - Kanatlı kesici takımı, mevcut sondaj kuyusuna indirilerek, veya kılıfıyla zemine çakılarak ölçüm yapan türden olabilir. 4.2.1.1 - Sondaj kuyusu dibinde ölçüm yapan tip: Boyutları Şekil-10 dakine uygun haç şekilli yüksek kaliteli çelikten kanatlı kesici. Kural olarak kayma direnci 0,5 kgf/cm2 (50 kPa) veya daha düşük olan zeminlerde kanatlı kesici çapı 75 mm; 0,5 kgf/cm2-0,75 kgf/cm2(50 kPa-75kPa) arası dirençteki zeminlerde ise 50 mm seçilmelidir. Kuyu önceden açılmışsa önerilen kesici çapları Çizelge-2'de verilmiştir. Kesici kanatları yatay olabileceği gibi eğimli de olabilir. Kanatlar her zaman düzgün ve keskin olmalıdır. Bu şekilde zemine itildiğinde örselenme en düşük seviyede tutulabilir. Kanatlı kesicinin çubuğu zemine girdiği uzunluk boyunca zeminin yapışmasını önlemek ve zemin danelerini sistem dışında tutmak için bir gömlek içinde bulunmalıdır. Bu gömlek bıçağın tepesinden iki çubuk çapı mesafeden başlamalıdır. ÇİZELGE 2 - Kanatlı Kesici Özelikleri
10
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
4.2.1.2 - Çubuklar Uzunluğu 1 m olan, birbirine sabit manşonla vidalanabilen, çapları uygulanan moment ve eksenel yükü karşılayacak ölçüde 4.2.1.3 - Rulmanlı yataklar Çubukları, sondaj kuyusu içinde aynı eksende tesbit eden 4.2.1.4 - Kuvvet Kaynağı Elle döndürülen bir dişli sistemiyle çubuklara burulma momenti uygulayacak kuvvet ölçme tertibatı 070 kgfm(0-700 Nm) momenti % 1 hassasiyette gösterebilmeli, hareket ölçerin erişilen maksimum değeri gösteren bir parçası da olmalıdır. 4.2.2 - Kılıfıyla zemine çakılabilen tip: 1) Madde 4.2.1.1'de ayrıntısı verilen kanatlı kesici bıçağı 2) Kanatlı kesiciyi korumak için kılıf (Şekil-11) 3) Uzatma çubukları (Madde 4.2.1.2) 4) 1 m uzunlukta, birbirine başlandığında içi pürüzsüz yüzey oluşturacak koruma boruları 5) Moment ölçüm düzeni (Madde 4.2.1.4) 4.2.3 - Bu deney tertibatının özeliği sebebiyle kalibrasyon büyük önem taşımaktadır. Öncelikle çubuklar ve cihazdaki sürtünmelerin etkisi bilinmelidir. Aksi halde zeminin kayma direnci yerine bu sürtünme kuvveti ölçülebilir. Derinlik arttıkça bu etkilerin önemi de artar. 4.3 - DENEYİN YAPILIŞI 4.3.1 - Koruma borusu uygulanmış kuyuda (her 0,75 m derinlikte) 4.3.1.2 - Kanatlı kesici, uzatma çubuklarıyla kuyu içine deneyin yapılacağı derinlikten en az 5 kuyu çapı yükseklikte durmak üzere indirilir. Çubukları düşey tutacak sayıda, her 3 m-9 m'de bir, rulmanlı yataklar da yerleştirilir (Şekil-12). 4.3.1.3 - Kanatlı kesici, çevrilmeden tek itişle deneyin yapılacağı zemin derinliğine indirilir ve burulma kuvveti okuma göstergesi (moment ölçme) sıfırlanır. 4.3.1.4 - Kanatlı kesici, uygulanan burulma ile dakikada 6°'yi geçmeyecek hızda döndürülür. Zemin genellikle 2-5 dakika içinde kesilir. Çok yumuşak killerde bu süre 10-15 dakikaya uzayabilmektedir. Burulma momenti göstergesi okumaları yaklaşık 15 saniye aralıkla kaydedilir. Ölçümler sırasında, kesicinin dönme hareketinin aynı derinlikte sürmesine özen gösterilir. 4.3.1.5 - Maksimum burulma momentinin ölçümünden sonra kalıcı direncin ölçümü amacıyla kesici olduğu yerde en az 10 tur döndürülür ve 1 dakika içinde deney tekrarlanır. Ölçülen bu ikinci değer, yoğrulmuş kayma direncinin göstergesidir. 4.3.2 - Kılıfıyla zemine çakılan tipte (her 0,75 m derinlikte) 4.3.2.1 - Koruyucu kılıfı içine tesbit edilen kanatlı kesici zemine çakılır veya itilir. Bu sırada uzatma çubukları bağlantılarının gevşememesine dikkat edilmelidir. Her 3m-9m'de rulmanlı yataklar da yerleştirilir. 4.3.2.2 - Kesici ve kılıfı istenen derinliğe eriştiğinde, kesici, kılıfı dışına çevrilmeden zemine en az 50 cm girecek şekilde itilir ve yüzeyde moment uygulama tertibatına bağlanır. 4.3.2.3 - Kanatlı kesici zemin kesilene kadar Madde 4.3.1.4'de anlatıldığı gibi çevrilerek örselenmemiş ve yoğrulmuş dirençler ölçülür. Deneyin bitiminde kesici tekrar kılıfı içine çekilerek zeminin ve kuyunun dışına alınır. 4.3.2.4 - Uzatma çubuklarının zemine değdiği durumlarda meydana gelecek sürtünmeyi ölçmek için deney, çubukların ucunda kanatlı kesici bulunmadan, benzer derinlikte kalibrasyon amacıyla tekrarlanmalıdır.
11
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
4.4 - HESAPLAMALAR 4.4.1 - Kilin kayma direnci s kgf/cm2 (kPa) birimlerinde s = M/K formülü kullanılarak hesaplanır. Burada M = Kanatlı kesiciye uygulanan maksimum burulma momenti kgm(Ncm) K = Kanatlı kesicinin boyutları ve şekline bağlı katsayı (cm3) 4.4.2 - Kesme sırasında kesici bıçağın tabanı ve yanlarında makaslama gerilmesinin üniform olduğu kabulüyle D π D2H K= -------- ------- (1 + --------- ) 106 2 3H ifadesi bulunur. Kesicinin yükseklik çap oranı (H/D) 2:1 olduğundan bu formül K = 3,66x10-6D3 biçimine basitleşir. Burada, D = Kanatlı kesicinin ölçülen çapı (cm) H = Kanatlı kesicinin ölçülen yüksekliği (cm) 4.4.3 - Bıçağı 45° eğimli kanatlı kesici kullanılmışsa K formülü K = [ ZD3+0,37(2D3-d3)] 10-6 şekline dönüşür. Uzatma çubuğu çapı d, 42,7 mm olduğundan K = (3/88D3-0,76) 10-6 olarak ifade edilir. 4.5 - RAPOR 4.5.1 - Her deneyde aşağıdaki bilgiler gösterilmelidir. - Deney tarihi saati - Sondaj kuyusu no ve yeri, yükseklik - Kanatlı kesici şekli, boyutları, kılıflı-kılıfsız olduğu - Kanatlı kesiciyi döndürmede kullanılan mekanizmanın özelliği - Deneyin yapıldığı bıçak derinliği, bıçağın indirilme şekli - Maksimum ve ara moment okumaları, kesilmeye kadar geçen süre - Yoğurma işlemi ve ölçülen maksimum moment - Çakma sırasında karşılaşılan direnç - Deneyi yapan teknisyenin adı - Kontrol mühendisinin adı 4.5.2 - Deney sonuçlarıyla hesaplanan kilin kayma direnci s'nin değeri en yakın 0,01 kgf/cm2 (1kPa) hassaslıkla ifade edilmelidir.
12
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
DENEY 5 - KONİK SONDA İLE PENETRASYON DENEYİ 5.1 - Bu metot ucu sivri bir sondanın zemine yavaşça sokulması sırasında beliren uç direnci ve çevre sürtünmesinin mekanik veya elektronik yoldan ölçümüyle zeminin mekanik özelliklerini yansıtan katsayılarının bulunması işlemine dairdir. 5.2 - CİHAZLAR 5.2.1 - Konik Sonda Ucu 60°+5°, taban çapı 35,7 mm+0,4 mm, kesit alanı 10,0cm2; sürtünme gömleği taban çapından 0mm+0,5mm'den farklı olmayan, yüzey alanı 100 cm2 veya 150 cm2 sertleştirilmiş çeliğin yüzey pürüzlülüğü 0,5mm+% 50 olan. 5.2.2 - İtme Boruları Kesidi sondayı zemine burkulup bükülmeden itecek seviyede. Ancak koni başından 30 cm yüksekliğe kadar dış çapı koni taban çapından büyük olmayan, iç çapı değişmez olan. Bu borular birbirine bağlandığında veya vidalandığında rijit ve tam düşey bir dizi oluşturacak derecede düzgün olmalıdır. 5.2.3 - Çubuklar Mekanik penetrometrelerde itme borularının içine yerleştirilen aynı uzunlukta, yüzey pürüzlülüğü 0,25 mm'den az, çapı burkulma göstermeden koninin penetrasyonu sağlayacak büyüklükte ancak boru çapından 1 mm-2 mm daha küçük. 5.2.4 - İtme Sistemi Bu aletin bir çubuk boyundan fazla bir mesafe ile değişmez hızda itme özelliği olması, bu sırada penetrometre ucundaki gerekli itme kuvvetinin değişiminden etkilenmemesi gerekir. Derin sondalama yapılıyorsa gerekli itme kuvveti normal olarak 10 Ton-20 Ton (100kN-200kN) dolayında değişir. Genellikle alet kapasitesi 5 Ton (45kN) dan küçük olmamalıdır. İtki sağlaması için alete dengeli bir reaksiyon kaynağı gereklidir. 5.2.5 - Mekanik Penetrometre 5.2.5.1 - Konik Penetrometre Çubukların en az 30 mm itme hareketini sağlayacak kayıcı tertibatı olan (Şekil-13a), ancak hareket sırasında arasına zemin danelerinin girmemesi için özel kılıfı bulunan tipten. 5.2.5.2 - Sürtünme Gömlekli Penetrometre Özellikleri Şekil-13b'de verilen sürtünme gömlekli tipte koninin bağlı olduğu alttaki parça öne hareketlenip, 35 mm sonra üstteki sürtünme parçası flanşına takıldığında her iki parça birlikte hareket edecek şekilde imal edilmiş. Sürtünme parçasının sırtı, kumlarda ölçüm yüzeyinin oluşturduğu sürtünmenin 2/3'sine yakın bir etki yaratır. Bu etki yumuşak-orta sertlikteki killerde ihmal edilebilir. 5.2.5.3 - Ölçme Cihazları Zeminin penetrasyon direnci, yüzeyde çubuk ve boruların aldığı yüklerden bir hidrolik sistemli manometre, veya elektronik yük hücresi; veya bir kuvvet halkası kullanımıyla ölçülür. 5.2.6 - Elektronik Penetrometre 5.2.6.1 - Konik penetrometre Şekil-14a'da konik penetrometre ucu için uygun bir tip gösterilmiştir. Koni direnci, buraya yerleştirilmiş bir kuvvet transdüşeri ile ölçülür. Ölçülen değer, bir kablo veya aynı işlevi gören bir sistemle yüzeydeki bilgi toplama ve kayıt merkezine aktarılır. Bu tip penetrometre, ölçümün sürekli olarak yapılabilmesi için elverişlidir. 5.2.6.2 - Sürtünme-Uç direnci Penetrometresi Şekil-14b'de uç direnci ve çevre sürtünmesini birlikte ölçebilen bir elektronik sonda örneği verilmiştir. Ana özellikleri Madde 5.6.2.1'de verilen şekilde olan penetrometrede, sürtünme gömleğinin koni ile aralığının 10 mm'den fazla olmaması gereklidir.
13
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
5.2.6.3 - Ölçüm Cihazları Zeminin penetrasyon direnci ve çevre sürtünmesi sondanın içine yerleştirilmiş yük hücresi ve streyngeyçlerin sağladığı bilgileri sürekli olarak kaydeden aletlerden sayısal olarak ve grafikten ölçülür. İtme kuvveti ayrıca yüzeyde çubuk ve borulara bağlı yük hücresinden okunup izlenebilir 5.3 - DENEYİN YAPILIŞI 5.3.1 - İtme kuvvetini sağlayacak makina, araç veya çerçeve düşey olarak deney noktası üzerine yerleştirilir ve penetrasyon hızı 10 mm/s-20mm/s'de sabit tutulur. 5.3.2 - Mekanik Penetrometreler 5.3.2.1 - Konik Penetrometre 5.3.2.1.1 - Penetrometre, deneyin yapılacağı derinliğe, itme boruları ve çubuklarla birlikte uygulanan yeterli seviyede bir kuvvet verilerek indirilir. 5.3.2.1.2 - Çubuğa penetrometre ucunu itecek kuvvet uygulanarak koni direnci belirlenmiş derinlikte ölçülür. Bu sırada itme boruları hareketsiz durmalıdır. 5.3.2.1.3 - Birinci işlem tekrarlanarak açılmış olan penetrometre ucu kapatılır ve ölçüm yeniden yapılır. Herhangi iki ölçüm derinliği 200 mm'den uzak olmamalıdır. 5.3.3.2 - Sürtünme Gömlekli Penetrometre 5.3.3.2.1 - Bu tipte de işlemler Madde 5.3.2.1.1'de anlatıldığı gibi yürütülür. Önce çubuğa penetrometre ucunu itecek kuvvet uygulanır ve sonra koni direnci ölçülür. 5.3.3.2.2 - Koni direnci bulunduktan sonra çubuğa uygulanan itki sürdürülür ve sürtünme gömleği de hareketlendirilerek toplam kuvvet ölçülür. Bu toplamdan daha önce ölçülmüş koni direnci çıkartıldığında çevre sürtünmesi kuvveti bulunmuş olur. 5.3.3.2.3 - Sürtünme gömlekli penetrometre uygulamasında tekrarlanılabilir deney verileri elde edilebilmesi için, kuvvetin çubukların itme borularının üst düzeyine göre hareketi sırasında uygun bir zamanda ölçülmesi gerekir. Çubuklarda oluşan elastik boy kısalması sebebiyle bu noktaya genellikle 25 mm hareketten önce erişilmez. Şekil-15'de sürtünme-konik penetrometrenin itilmesi sırasında kuvvetin gösterebileceği değişiklik ve koninin sürtünme gömleğini sürüklemeye başlamasıyla manometre basıncındaki sıçrama gösterilmiştir. 5.3.3.2.4 - Toplam kuvvet okuması, Şekil-15'de gösterilen hatanın en düşük düzeyde tutulması için sıçrama izlendikten hemen sonra alınmalıdır. Eğer kuvvet ölçümü sürekli yapılmıyorsa, operatör koni direncinin ani farkları veya değişkenliğinden şüphe ettiğinde, toplam kuvvet okuması yapmamalıdır. 5.3.3 - Elektronik Penetrometreler 5.3.3.1 - Sürekli elektrik kablosu kullanılıyorsa, bu, öncelikle itme boruları içinden geçirilir. Penetrometre sıfır okumaları gölgede, ucu havada veya su içindeyken, daha sonra zemine ortam sıcaklığında ölçüm için küçük bir miktar itildikten sonra, alınır. Sonra, penetrometre sürekli zemine itilirken koni direnci de sürekli olarak, veya en çok 200 mm aralıklarla kaydedilir. 5.3.3.2 - Sondalama bittikten sonra Madde 5.3.3.1'de alınanlarla karşılaştırmak üzere penetrometre dışarı alınarak sıfır okumaları kontrol edilir. Arada önemli farklar varsa deney iptal edilerek hatalı sonda veya parçalar yenilenmelidir. 5.4 - ÖZEL İŞLEM VE METOTLAR 5.4.1 - Borularda Sürtünmenin Azaltılması Sürtünmenin azaltılması için normalden büyük iç çaplı itme boruları; borular arasında, veya borularla penetrometre arasına yerleştirilen özel parçalar kullanılabilir. Başvurulacak bir diğer yol da boruların
14
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
dış çapını penetrometre çapından küçük imal etmektir. Bu işlemlerin amacı penetrometrenin derinlik kapasitesini artırmaktır. 5.4.2 - Boruların Zemin Dışında Korunması Sondalama sırasında itici başlıkla zemin arasında açıkta kalan itme borularının eğilmesini önlemek için bu bölüm koruyucu bir başka boru içine alınabilir. 5.4.3 - Konik Uçta Sapma 12 m'yi geçen sondalama derinliklerinde ucun düşey eksenden sapması mümkündür. Bu tehlike elektrikli penetrometrelerde gövdeye yerleştirilen bir eğim ölçerle zamanında farkedilmektedir. Mekanik tiplerde sapma, düzgün boruların kullanımıyla bir ölçüde başlangıçta önlenebilir. Ayrıca, boruların zemine girmesi sırasında yanal yükleme etkisi yaratacak her türlü işlemden kaçınılmalıdır. 5.4.4 - Konik Uçta Aşınma Daneli zeminlerde kullanılma sonucu konik penetrometre zaman içinde Madde 5.2.1'de öngörülen boyut ve özelliklerini kaybeder. Ufak çizikler dışında, özelliklerini kaybeden parçalar yenileriyle değiştirilmelidir. 5.4.5 - Konik Uç ve Sürtünme Gömleği Aralığı Sürtünme gömleği zeminden sürtünme kuvvetini, aynı zamanda ölçülmekte olan uç direnci bölgesinin biraz üstünde bir bölgede almaktadır. Belirli bir derinlikte bu iki direnci, sürtünme oranında olduğu gibi, ya da grafik çizerken, karşılaştırmada koni tabanı ile sürtünme gömleği yüksekliğinin yarısı kadar uzaklığın gözönünde tutulması gerekir. 5.4.6 - Duraklamalar Deney penetrometrelerin değiştirilmesi, sondanın delemediği tabakaların sondajla geçilmesi gibi durumlarda geçici olarak durdurulabilir. Personel veya sistemde belirlenen ve 10 dakikayı aşan her aralık bir duraklama olarak kabul edilir. Duraklamadan sonra alınan sonuçların geçerli olabilmesi için, bu standardda öngörülmüş aşağıdaki işlemlerin yapılması gerekir : Okumaların duraklama sonucu ve duraklamayı oluşturan özel durumun bulunduğu bölgede yeniden yapılması, Okumaların duraklama sonucu örselenen bölgede tekrarlanmadan sürdürülmesi ve sonuçların incelenmesiyle tarif edilecek bölgedeki verilerin ihmal edilmesi. 5.4.7 - Çevredeki Sondajlar Bu standardda tarif edilen sondalamalar mevcut açık, kaplamasız ve tıkanmamış sondaj deliklerine, 25 kuyu çapından daha yakında yapılmamalıdır. Ölçüme mevcut bir kuyunun dibinden başlanacaksa, derinliği kuyu çapının 3 katından az olmamak üzere örselenmiş bölgedeki okumalar dikkate alınmaz. 5.4.8 - Mekanik Penetrometreler 5.4.8.1 - Çubuk İtme Borusu Sürtünmesi Boruların içine kaçak zemin daneleri, veya çubuklardaki paslanmadan doğan sürtünme penetrasyon bileşenleri değerlerine önemli hatalar getirebildiğiden, çubukların temiz ve yağlı olmasına özen gösterilmelidir. 5.4.8.2 - Çubuk Ağırlıkları Düşük dirençli zeminlerde hataları en aza indirmek için, itme boruları içindeki bütün çubuk ağırlıklarının ölçülen itki kuvvetine eklenmesi gerekir. 5.4.8.3 - Sıkışmalar Sondanın kayıcı yüzeyleri arasına sıkışan zemin daneleri veya uçta oluşabilecek eğilme sistemi çalışmaz hale getirebilir. Bu ihtimal belirdiğinde sondalama durdurulur. 5.4.9 - Elektronik Penetrometre 5.4.9.1 - Su Geçirmezlik Elektronik sondalarda meydana gelebilecek en önemli arıza contalardan suyun penetrometrenin içine sızmasıdır. Aralıklı kontrollarla su geçirmezliğin sürdüğü kanıtlanmalıdır.
15
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
5.5 - RAPOR 5.5.1 - Uç (Koni) Direnci Grafiği (qc) Bütün deney raporlarında sonda uç direncinin derinlikle (z) sürekli değişimini gösteren qc - z grafiği kgf/cm2 (kPax102) - m birimleriyle verilmelidir. Mekanik penetrometrelerde uç direnci ve çevre sürtünmesi aralıklı olarak ölçüldüğünden noktalar arası bir eğriyi oluşturacak doğrularla birleştirilebilir. 5.5.2 - Sürtünme Gömlekli Penetrometre Sürtünme Direnci Grafiği (fs) Madde 5.5.1'de anlatılan koni direnci grafiğine ek olarak, bunun yanına veya üstünde çevre sürtünmesi - derinlik (fs - z) grafiği aynı ölçeklerle çizilir. 5.5.3 - Sürtüne Oranı Grafiği (Rf) Raporda penetrometre verilerinden bulunan zemin özellikleri de bildirilecek Madde 5.5.1'ide gözönünde tutarak hazırlanacak sürtünme oranı - derinlik (Rf - z) grafiği de aynı derinlik ölçeğinin kullanılmasıyla qc - z grafiği yanında verilir. 5.5.4 - Genel Bilgiler Raporda, verilen penetrasyon dirençlerine ek olarak aşağıdaki bilgiler bulunmalıdır: Operatör ve mühendisin kimlikleri İş yeri, sondalama gözü, sonda no, koordinatları, Zemin ve yeraltı su seviyeleri Kullanılan penetrometre tipi ve cinsi, İtmede kullanılan sistem, sürtünme azaltıcılar (varsa) Kayıt metodu Deneyin değerlendirilmesinde yararlı olabilecek gözlemler 5.6 - DENEYİN GÜVENİRLİĞİ 5.6.1 - Penetrometreyi iten sistem, yükü gerçek değerin + % 5'inden daha az bir hata ile gösterebilmelidir. 5.6.2 - Mekanik penetrometrelerde okumalar homogen zeminlerde yapıldığında standard sapmaların uç direnci (qc) değerinde % 10, çevre sürtünmesi değerlerinde (fs) ise % 20 olacağı bulunmuştur. 5.6.3 - Elektronik penetrometrelerde standard sapmalar qc için % 5, qs için % 10 olarak bulunmaktadır.
ATIF YAPILAN TÜRK STANDARDI TS 1900
16
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
ŞEKİL 1 - Plaka Yükleme Deneyi İçin Tipik Tertibatlar a) Belirli gömme derinliğinde ölü yük uygulaması b) Belirli gömme derinliğinde yükün kazık veya ankrajdan sağlanması c) Oturma eğrisinin çizimi için mekanizma d) Plakanın yükleme sütununa bağlanması için küresel eklem e) Boy değişim ölçerlerin plakaya değdirilmesi için köprü
17
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
Deformasyon Modülü E Hesaplaması
ŞEKİL 2 - 300 mm Plakada Yükleme Deneyi ve Deformasyon Modülünün Hesaplanmasına Örnek
18
ICS 93.020
ks =
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
18,6 kPa 148,8 mPa/m3 0,00125 m
ŞEKİL 3 - 762 mm Plakada Yükleme Deneyi ve Yatak Sayısının Hesaplanmasına Örnek
19
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
OA = Yükleme eğrisinin elastik-doğru kabul edilen ayağı BC = Yükleme eğrisinin doğruya dönüştürülmüş ve taşıma gücünün aşıldığı bölümü K = OA ve BC doğrularının kesişmesinden bulunan ve son taşıma gücünü temsil eden nokta
ŞEKİL 4 - Son Taşıma Gücüne Yükleme Yapıldığında Yaklaşık Hesap
20
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
ŞEKİL 5 - Arazide Taşıma Oranı Deney Takımı
ŞEKİL 6 - Arazi Taşıma Oranı Deneyinin Yapılışı
21
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
ŞEKİL 7 - Penetrasyon Eğrilerinin Düzeltilmesi
22
TS 5744/Nisan 1988
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
ŞEKİL 8 - Yarık Penetrasyon Kaşığının (Numune Alıcı) Boyutları A = 25 mm-50 mm B = 460 mm- 760 mm C = 35,0 mm + 0,5 mm D = 38,0 mm + 1 mm E = 2,5 mm + 0,25 mm F = 50,8 mm + 1,3 mm G = 16°- 23°
23
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
ŞEKİL 9 - Urganın Kedibaşına Sarılmasında İzlenecek Yol a) Kedibaşı Dönüşü Saat Dönüşünün Tersi b) Kedibaşı Dönüşü Saat Yönünde
24
TS 5744/Nisan 1988
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
ŞEKİL 10 - Dik ve Eğik Kanatlı Kesicinin Geometrik Özelikleri
25
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
ŞEKİL 11 - Kanatlı Kesici ve Koruma Kılıfı a) Bıçak ve mili b) Koruma kılıfı
26
TS 5744/Nisan 1988
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
ŞEKİL 12 - Kanatlı Kesici Deneyinde İki Tipik Tertibat a) Kaplamalı Sondaj kuyusunda yapılan b) Zemine itilip sokularak yapılan
27
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
ŞEKİL 13 - Mekanik Penetrometreler a) Konik Penetrometre b) Sürtünme Gömlekli Penetrometre
28
TS 5744/Nisan 1988
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
ŞEKİL 14 - Elektronik Penetrometreler a) Konik uçlu b) Sürtünme Uç direnci ölçer 1-Konik uç (kesit 10 cm2) 2-Yük ölçer hücre 3-Elektrik dirençli boy değişme ölçer (Streyngeyç) 4-Su geçirmez conta 5-Lastik O-halkaları 6-Elektrik kablosu 7-Koruyucu kılıf 8-İtme borularına bağlantı yeri 9-Sürtünme gömleği (Yüzey 150 cm2) 10-Ayar halkası 11-Eğim ölçer (inklinometre)
29
ICS 93.020
TÜRK STANDARDI
TS 5744/Nisan 1988
ŞEKİL 15 - Sürtünme Gömlekli Penetrometrenin İtilişi Sırasında Tepedeki Yük Hücresinde İzlenebilecek Basınç Değişimleri OA= Konik ucun itilmesi (uzatılması) sırasında sürtünme gömleğinin de işlev yapmağa başlamasıyla belirecek basınç artışı öncesi ölçülen gerçek uç direnci okuması AB= Eğer sürtünme gömleği ani olarak ölçüme başlayabilse, okunacak uç direnci ve çevre sürtünmesi değerleri toplamı C= Manometre okuması hemen dengeye gelmediğinden, operatörün okuma yapabildiği değer. Böylece BC kadar bir hata doğuyor. AE= Konik uç A noktasından sonra tek başına okuma yapsaydı vereceği okumanın penetrasyon arttıkça muhtemel değişimi
30