geoteknik rapor hazırlanmasında spreadsheet (ms excel ... · çözümleri zorunlu kılmaktadır....

Akademik Bilişim’10 - XII. Akademik Bilişim Konferansı Bildirileri10 - 12 Şubat 2010 Muğla Üniversitesi

655

1. Giriş

Bir alanın altındaki arsanın derinliğine incelen-mesine, zemin incelemesi (zemin etüdü, geo-teknik inceleme, geoteknik etüt, vb) denir. Bir alanın, herhangi bir inşaat işi için uygunluğunu belirlemek, inşaatı güvenli ve ekonomik ola-rak projelendirmek, uygulamak için zemin in-celemesi gerekir. Zemin incelemesi ile zemini oluşturan tabakalar, tabakaların kalınlıkları, ta-bakalardaki zeminlerin özellikleri (doğal birim hacim ağırlıkları, su muhtevaları, porozite veya

boşluk oranları, sıkılıkları, kıvam limitleri, sı-nıfları, kayma direnci parametreleri, konsoli-dasyon özellikleri ) varsa yer altı suyu ile ilgili bilgiler elde edilir. Elde edilen bilgilerin yer seçimi, zemin yapıları, statik-betonarme pro-jeleri gibi inşaat mühendisliği uygulamalarında kullanılabilmesi için inşaat mühendisince an-laşılabilir ve sorunları ve çözüm yöntemlerini gösterir geoteknik raporun hazırlanması kanuni bir zorunluluktur. geoteknik raporların hazır-lanmasında standartların yeterince oluşmama-sı ve uygulamada karşılaşılan farklılıkların ve

Geoteknik Rapor Hazırlanmasında Spreadsheet (Ms Excel)

Programı Kullanılarak Standart Çözüm Oluşturulması

Devrim Alkaya, Burak YeşilPamukkale Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği, Denizli [email protected], [email protected]

Özet: Geoteknik rapor hazırlanmasını kolaylaştırmak, gereken hesapların hızla yapılmasını sağ-lamak, hata olasılığını en aza indirmek, güvenli ve ekonomik tasarım için gereken verileri elde edebilmek için Excel tablolama programı (Spread sheet) kullanılarak bir Geoteknik Rapor ha-zırlama programı oluşturulmuştur. Bu programda, gerekli hesap ve sonuçların geoteknik rapora konulmasını kolaylaştırmak amacıyla hesaplarda kullanılan formüller, tablolar ve şekiller açıkça sayfalarda bulundurulmuştur. Piyasada bulunan paket programlarda, ya sadece birkaç hesapla kısıtlı hesap sonuçları oluşturulmuş, ya da bir bütün olarak geoteknik rapora sunulacak hesap çıktıları için gerekli düzenlemeler yapılmamış durumdadır. Bu nedenle geoteknik hesapları bir araya getiren yazılım geliştirilmiştir.

Anahtar Sözcükler: Geoteknik rapor, Zemin etüdü.

Obtaining a Standard Solution by Using Spreadsheets (MS Excel) in the Preparation of Geotechnical Reports

Abstract: A software for generating a geotechnical report is developed by using the Excel spread-sheet software to ease the preparation of geotechnical report, to enable faster calculations, to de-creasing the probability of mistakes to a minimum and to obtain the required data for secure and economic design. In the software, for facilitating the adding of required calculations and results to the geotechnical report, the formulas, tables and figures are placed in the pages. In the present com-mercial software packages, the calculation results are generated by only a few limited calculations or the required organizations are not made for calculation outputs to be present in the geotechnical report as a whole. So a software that combines the geotechnical calculations is developed.

Key Words: Geotechnical report, ground survey.

656

Geoteknik Rapor Hazırlanmasında Spreadsheet (Ms Excel) Programı Kullanılarak Standart Çözüm Oluşturulması Devrim Alkaya, Burak Yeşil

hesap yöntemlerinin en aza indirilmesi için ms excel kullanarak yüzeysel temeller için geotek-nik raporda bulunması gereken hesaplar farklı yöntemlerle hesaplanmış, karşılaştırmalı olarak görülebileceği bir yazılım geliştirilmiştir.

2. Zemin İncelemesinin Amacı

Zemin İncelemesi; temel zemininin, kendisi ile temas içinde çalışan bir inşaat yapısından ge-lecek olan etkilere karşı nasıl bir tepki verece-ğinin incelenmesi ve bu “etki-tepki”nin gerekli uygun çözümlerle ele alınarak geçerli tasarım-ların sağlanması amacına yöneliktir. Burada bir yapı-zemin etkileşimi söz konusudur. Bu etki-leşmeye girecek olan yapı, bir bina temelidir. Et kileşme probleminin çözümü ise etkileşmeye giren elemanların, yani zeminin ve yapı mal-zemesinin ge rilme altındaki davranış özelikle-rinin bilinmesine bağlıdır. Yapı malzemesinin parametreleri zemin incelemesinden elde edi-lecek olan zemine ait verilerle birlikte, Sürekli Ortam Mekaniği’nin bilimsel yaklaşımları için-de kullanılırlar. Bu suretle ortaya dinamik ol-sun, statik olsun, her türlü yük altında güvenle davranacak bir inşaat yapısı çı kar.

Zemin incelemesinin tutarı, inşaat işinin toplam maliyetinin % 0,1 - % 2’si arasında değişebilir. Böyle bir maliyetten kaçmak, gerek inşaat sıra-sında, gerekse inşaat bittikten sonra, bazı üzü-cü durumların ortaya çıkmasına neden olabilir. Bunlar; temel kazısı ile farklı zemin durumla-rının ortaya çıkarak, temel projesinin veya tüm projenin yeniden yapılması (gecikme, maliyet artışı.). inşaat bittikten sonra; inşaatın zemin koşulları nedeniyle kısmen veya tamamen ha-sar görmesi olabilir. Bu durumları önlemek; bir inşaat işi için önce, yeterli zemin incelemesinin yapılması ve sonuçların anlaşılır bir biçimde geoteknik rapor ile sunulması ile olanaklıdır.

3. Zemin İncelemesinin Kapsamı

Yapımız ne olursa olsun, zemin üzerine yer-leştirilmesi gerekir. Bu nedenle zemin incele-melerinin amacı, yeraltındaki ya pılar hakkında

yeterli bilgi elde ederek, yapılacak ya pıların yerlerini ve boyutlarını güvenli ve ekonomik olarak belirlemektir. Anlaşılacağı üzere, yeral-tı ya pısı özelliklerinden ötürü, farklı zeminler üzerinde yapılacak olan yapıların boyutları çok farklı olabilir; bu da yapı maliyetini etkiler.

Genel olarak yapıları üç katagoriye ayırmak mümkün olabilir (Lowe and Zacc-heo,1990):

Yapı-zemin etkileşiminin ana problem ol-1. duğu yapılar: Temeller, istinad duvarları, tüneller ve yeraltına döşenen borulardır. Zeminlerin kullanılarak yapıldığı yapılar: 2. Yol dolguları, kaya ve toprak dolgu baraj-lar, yol altı yapıları ve istinat duvarlarının arkasındaki dolgulardır. Bu tür yapılarda zeminlerin yapı malzemesi özellikleri ilgi konusudur.Stabilite analizleri: Doğal ve insan ya-3. pışı şev ler. Burada ilgi zeminlerin doğal özellikleri dir.

Yapı dizaynlarını etkin ve verimli bir şekilde ger-çekleştirmek için mühendis karşılaşacağı prob-lemleri, varolan teknik ve yöntemleri bilmek zorundadır. Etkin ve ekonomik dizayn için aşa-ğıdaki yer altı yapısı bilgilerine ihtiyaç vardır:

Tanımlanabilen her zemin tabakasının ya-1. nal ve düşey yöndeki uzantısı ve tabakayı oluşturan zeminlerin maksimum tanımı (yoğunluğu, dane dağılımı v.b.),Ana kayanın derinliği ve özellikleri (çatlakla-2. rın ve fayların boyutları ve dağılımı),Yeraltı su derinliği, varsa artezyen basıncı-3. nın büyüklüğüZemin tabakalarının mühendislik özellik-4. leri (kesme kuvveti, su geçirgenliği, sıkı-şabilirliği..)

4. Taşıma Gücü ve Oturma Analizleri

Bir yapıya etkiyen tüm yüklerin güvenle zemi-ne aktarılması gerekmektedir. Duvar, perde ve kolon gibi elemanlardan gelen yükleri zemine aktarmak amacıyla oluşturulan elemanlara “te-


657

mel” adı verilir. Çağdaş yapılar (betonarme, çelik ve kargir yapılar) betonarme temeller üzerinde oturur.

Temel oluşturulurken, zemin taşıma gücü ölçü alınarak güvenli bir zemin gerilmesinin aşıl-mamasına özen gösterilir. Temellerin tasarı-mında zeminin taşıma gücü tek ölçüt değildir. Temeller yapıya zararlı olabilecek oturmalara neden olmayacak bir biçimde düzenlenmeli ve boyutlandırılmalıdır. Zeminin taşıma gücü ge-nelde üst yapıyı oluşturan malzemeninkinden daha düşük olduğundan, temelin zeminle te-mas eden yüzeyi, yapının taşıyıcı elemanlarına oranla daha büyük olmalıdır.

5. Ms Excel ile Geoteknik Rapor Hesap Programı

Geoteknik raporların hatalı düzenlenmesi, ya-pılarda taşıma gücü ve oturma problemlerinin önceden anlaşılmasını engellemekte ve yapılar kullanılamaz hale gelmekte veya çok maliyetli çözümleri zorunlu kılmaktadır. Geoteknik ra-por hazırlanmasını kolaylaştırmak, gereken he-sapların hızla yapılmasını sağlamak, hata ola-sılığını en aza indirmek, güvenli ve ekonomik tasarım için gereken verileri elde edebilmek için Excel tablolama programı (Spread sheet) kullanılarak bir Geoteknik Rapor hazırlama programı oluşturulmuştur (Alkaya, Yeşil 2009). Geoteknik raporda bulunan hesaplar, program tasarımında dikkate alınmıştır. Bu programda, gerekli hesap ve sonuçların geoteknik rapora konulmasını kolaylaştırmak amacıyla hesap-larda kullanılan formüller, tablolar ve şekiller açıkça sayfalarda bulundurulmuştur. Piyasada bulunan paket programlarda, ya sadece birkaç hesapla kısıtlı hesap sonuçları oluşturulmuş, ya da bir bütün olarak geoteknik rapora sunulacak hesap çıktıları için gerekli düzenlemeler yapıl-mamış durumdadır. Bunu göz önünde bulun-durarak bu Excel programı oluşturulmuştur.

Programda Yüzeysel temeller için Geoteknik Raporda veriyi oluşturan aşağıda verilen tüm unsurlar yeralmaktadır.

Bu program, hesapların ve çıktıların alınmaları ve hesapların büyük bir çoğunluğunun prog-ramda hesaplanması geoteknik raporda uygun bir çözüm sunmaktadır;

Verilen sayfada temel tipi seçimi yapılarak 1. zemin emniyet gerilmesi hesabı Zemin emniyet Gerilmesinin (YASS dik-2. kate alınarak) Terzaghi Formülü ve SPT verilerinden hesaplanması Gerilme Analizi3. Oturma Analizi (Ani oturma ve Konsoli-4. dayon oturması) 4.1. Konsolidasyon deneyi sonuçları yardımıyla oturma hesabı4.2. Sıkışma indisi ve sıkışma indisiyle oturma hesabı4.3. Korelasyonlardan yararlanarak oturma hesabı4.4. SPT verilerinden yararlanarak oturma hesabıYatak katsayısının 4 farklı yöntemle tespiti5. Sıvılaşma analizinin 4 farklı yöntemle 6. kontrolüZemin verilerinin şişme –büzülme açısın-7. dan değerlendirilmesiAfet yönetmeliğine göre zemin sınıfının 8. seçilmesi Zeminle ilgili verilerin ve sonuçların tablo 9. halinde sunulması

Aşağıda, program hesaplarından yalnızca bir-kaçı gösterilmiştir.

Şekil 1: Program giriş sayfası

Programın girişinde yer alan ilk sayfadır. Kul-lanıcı bu sayfadan itibaren rapor hazırlamaya başlar (Şekil 1).

658


Bundan sonra elde bulunan verileri programa girilmesi için “veri girişi” linkine tıklayarak veri girişine başlanabilir. Temel tipi seçimi ya-pılarak zemin emniyet gerilmesi hesabı sayfa-sına gidilir (Şekil 2).

B ve L boyutları, zemin bilgileri, yer altı suyu varlığı derinliği girilerek zemin emniyet geril-mesi yapılır (Şekil 3). (Ayrıca tekil ve sürekli temel hesabı da yapılabilmektedir.)

Şekil 2: Temel tipi seçilmesi

Şekil 3: Radye temel için zemin emniyet gerilmesi hesap sayfası

Daha sonra temel tipine uygun metotlardan biriyle (dikdörtgen alan metodu, noktasal yük yöntemi, dairesel alan metodu ve basit yöntem) ilgili birimlerde temel boyutları, temel derin-liği, yapı yükü, tabaka ortasının temel taba-nından itibaren derinliği… gibi veriler girilir. Yalnızca dikdörtgen alan metodunda “m” ve “n” değerleri 1.50den büyük ve değer olarak

birbirinden farklıysa “k” değeri için ilgili tab-lodan tablo linkine tıklanarak uygun olan değer qnet in üstünde bulunan “k” kutusuna yazılır. Bulunan ∆P gerilme artışı değeri, “oturma he-sap adımları” bölümünün 4. basamağındaki ∆p kısmına yazılır. Daha sonra efektif gerilmenin hesabı için elimizdeki laboratuar verilerinin yardımıyla oturma tabakaların özgül ağırlık-


659

ları ve tabaka kalınlıkları girilir. Yalnızca bu-rada önemli olan oturma hesaplanacak tabaka kalınlığının yarısı buraya girilmelidir. Ayrıca Hw yass derinliği ise ilgili tabakanın ortasın-

dan yass’na olan mesafedir. Bu efektif gerilme de bulunduğuna göre tüm veriler girilerek ∆h oturma miktarı olarak bulunabilir (Şekil 4).

Şekil 4: Gerilme analizi

Şekil 5: SPT ile oturma analizi

660


Şekil 6: Yatak katsayısı tespiti


661

Spt verileriyle oturma analizi de yapılabilmek-tedir. Laboratuar verilerinden hangi derinliğe kadar Spt çalışması yapılmışsa o derinlik de-ğerleri ve N değerleri ilgili tabloya işlenir. Bu-rada da önemli olan şey Nort değerinin tespiti-dir. Bunun için temel derinliğine bağlı olarak temel tabanından itibaren, temel genişliği olan B değerine kadar olan N değerlerinin ortala-ması alınır. Bununla beraber temel boyutları, yapı ağırlığı, zeminin birim hacim ağırlığı il-gili kutucuklara girilir ve sonuç ρ olarak otur-ma miktarı ortaya çıkar. Ayrıca kullanıcı Nort değerini rahatlıkla tespit etsin diye derinlikle Spt değerinin değişimini girdiği verilere gore ölçekli grafik olarak görmektedir. Bu da Nort tespitinde kolaylık sağlar (Şekil 5).

Bir sonraki bölümde 4 farklı yöntemle yatak katsayısı hesaplayıp, bunları birbirleriyle kar-şılaştırıp ilgili kutucuğa makul olarak prog-ramın hesapladığı değerlere uygun olarak bir değer yazılır. Bunlardan birincisi zemin türüne

göre istenilen birimlerde verilmiş yatak katsa-yısı değerleridir. Laboratuar sonuçlarına uygun olarak buradan seçilebilir. İkinci yöntemde ise önceki bölümlerde de kullanmış olduğumuz Spt N değerine göre Ks yatak katsayısı hesa-bıdır. Burada Spt N değeri ilgili kutucuğa giril-diğinde program Ks değerini hesaplar. Üçüncü olarak da yine ilk bölümlerde de programın he-sapladığı qd değeri ilgili birimde buraya yazılır ve Ks değeri hesaplanır.(programda önceden hesaplanan değerleri kullanmak için “geri” ve daha sonra “ileri” linklerini kullanabilirsiniz). Dördüncü olarak da Ks yatak katsayısını qu serbest basınç mukavemeti, spt N değeri ve zemin sıkışabilirliğine göre tablodan bakarak bulabiliriz.

4 adet yatak katsayısı sonuçları yaklaşık aynı çıkacaktır. Zemin türüne göre hem Spt N veri-sine göre hem zemin emniyet gerilmesi değeri-ne göre hem de ilgili grafikteki okunan değer-ler çok yakındır (Şekil 6).

Şekil 7: Sıvılaşma analizi

662


İlerdeki bölümde 4 farklı sıvılaşma analizi ya-pılabilmektedir. Burada sadece granülometri eğrisinden hesap gösterilmiştir. % geçen ve elek çapına bağlı olarak veriler girilir. Yani granülometri eğrisi program tarafından çizile-rek zeminin hangi bölgede kaldığı, dolayısıyla sıvılaşma durumu ortaya çıkar (Şekil7).

6. Sonuçlar

İnşaat mühendisliğinin önemli çalışma konu-larından bir tanesi zemin etütleri ve geoteknik raporların hazırlanmasıdır. İnşaat mühendis-lerince hazırlanan Geoteknik Rapor ile ilgili olarak standart biçimlerin olmayışı ve değer-lendirmede yapılan farklı ve bazen de yapı-lan hatalı yaklaşımlar geoteknik raporlardan istenen amaca ulaşılmasını engellemektedir. Programın kullanılması İnşaat Mühendisleri-nin yazmakta zorlandıkları Geoteknik Raporda dikkat edilmesi gereken tüm hususları toplu olarak sunmaktadır. Geoteknik ile ilgili temel eğitimi almış olan İnşaat Mühendislerince kul-lanılması mesleğimizin başkaları tarafından yapılmasının önüne geçebilecektir.

Kaynaklar

[1] Köseğlu, S. ; “ Temeller – Statiği ve Kons-trüksiyonu – I-II ”, Matbaa Teknisyenleri Bası-mevi, 1987 İSTANBUL

[2] Kumbasar, V., Kip, F.; “Zemin Mekaniği Problemleri ”, Çağlayan Kitabevi, 1999 İS-TANBUL

[3] Önalp, A. ; “ Geoteknik Bilgisi Cilt I-II”, 1983 TRABZON

[4] Uzuner, B.A. ;“ Temel Mühendisliğine Gi-riş ”, Derya Kitabevi, 1995 TRABZON

[5] Yıldırım, S. ; “ Temel Tasarımı ”, Birsen Yayınevi, 2002 İSTABUL

[6] Uzuner, B.A. (2007), “Çözümlü Problem-lerle Temel Zemin Mekaniği”, Derya Kitabevi

geoteknik rapor hazırlanmasında spreadsheet (ms excel ... · çözümleri zorunlu kılmaktadır....

Documents