Yapı Zeminleri

Tanımı

Üzerine gelen yapı yüklerini kendi doğal yapısını bozmadan, emniyetli olarak taşıyıp kendinden aşağıda kalan tabakalara belli bir düzen içerisinde aktaran zeminlerdir.

Hangi Zeminlere Yapı Yapılmaz?

Üzerinde yapı yapılması herhangi bir geçerli nedenle ve yasalara dayandırılarak yasaklanmamış, yapı güvenliği açısından doğrudan ya da belli sağlamlaştırma işlemleri uygulandıktan sonra yeterli dayanım kazandırılmış zeminler yapı zemini olarak kullanılabilir. Yapılaşma için yasak bölge sayılan yerlerde bina yapılamaz. Mevcut binalar onarılamaz. Ayrıca yapımının üzerinden 30 yıl geçmemiş yapay dolgu zeminlere, üzerinde özel olarak zemin iyileştirmesi yapılmadıkça ya da gerekli temel tipi uygulanmadıkça bina yapılamaz. Çığ, heyelan afetlerinden birine uğrayan, afet bölgesi olduğu kararname ile tespit ve ilan edilen yerlerde bina yapılamaz ve mevcut binalar onarılamaz

Cinsi

Zeminler, yer kabuğundaki kaya parçalarının ayrışması ile oluşurlar. Kayaların parçalanmasında ısı farkları, yağışlar, rüzgâr etkisi, su ile sürüklenme, basınç gibi etkenler önemli bir rol oynamaktadır. Değişik nedenlerle parçalanan zeminler toplanma, sıkışma ve ergime gibi durumlarla şekillenmeleri zeminleri oluşturur.

Kayalar bu ayrışmadan sonra su ile çökelmiş, basınç ile sıkışmış veya akarsu etkisi ile dağılıp derecelenmiş olabilir. Bu şekilde kil, kum, çakıl, marn gibi zeminler ortaya çıkar. Tropik bölgelerde sürekli ve etkili yağışlar nedeni ile kayalarda sürekli ve artan bir yıkanma olur. Ayrıca kaya yatakları genelde büyük derinliklere kadar hava etkilerinden etkilenir. Bu etkilerin sürekliliğinde kayalardan geriye erimeyen alüminyum ve demir oksit kütleleri kalır. Bu kütlelere laterit denir.

Buz devrinde oluşmuş, hâlen inşaat mühendisliği için önemli kabul edilen ve kum, çakıl, kil karışımından oluşan zeminlere till denir.

Rüzgâr etkisi ile sürüklenerek oluşan zeminlere lös denir.

Yapı zeminlerinin değişik özellikleri dikkate alındığında gözlemle çakıl, kum, çakıl kum karışımı kolaylıkla tanınabilir. İnce daneli zeminlerin tanınması gözle mümkün olmaz. Sınıflamada mekanik analiz deneyleri kullanılır. Bununla beraber görülebilir belirtiler zemini tanıma bakımından bir fikir verebilir.

Zemin Cinsleri ve Tarifleri

Kazılacak zeminin cinsleri, teşekkül ve kazı güçlüğü bakımından aşağıda yazılı dört ana sınıfa ayrılır:

Toprak Zeminler

Yumuşak Toprak: Bel küreği ve kürekle kazılabilen gevşek toprak, bitkisel toprak, gevşek kum ve benzeri zeminler
Sert Toprak: Kazmanın yassı ve ara sıra sivri ucu ile kazılan toprak, kumlu kil, gevşek kil, killi kum, çakıllı, kürekle atılabilen taşlı toprak ve benzeri zeminler

Küskülük Zeminler

Yumuşak küskülük: Kazmanın sivri ucu ve ara sıra küskü, kama ve tokmak ile kazılan toprak, sert kil, yumuşak marn, sıkışık, gravye, parçalanıp el ile atılabilen 0.100 m³e kadar büyüklükteki her cins blok taşlar, kazı güçlüğü benzerliğinden dolayı, çamur ve benzeri zeminler
Sert küskülük: Kazmanın sivri ucu, küskü, kama, tokmak ve kırıcı tabanca ile kazılan çürük – çatlamış kaya, çürük – yumuşak gravye, şist, taşlanmış marn, taşlanmış kil, 0.100-0.400 m³ büyüklükte, parçalanıp el ile atılabilen her cins blok taşlar ve benzeri zeminler

Kaya Zeminler

Yumuşak kaya: Küskü, kırıcı tabanca veya patlayıcı madde kullanılarak kazılan tabaklaşmış; kalker, marnlı kalker, şist, gre, gevşek konglomera, alçı taşı, volkanik tüfler (bazalt tüfleri hariç) 0.400 m³ten büyük aynı cins blok taşlar ve benzeri zeminler

Sert kaya: Patlayıcı madde kullanılarak atılan, kırıcı tabanca ile parçalanıp sökülen kalın tabaka ve kitle hâlinde sert gre, kesif kalker, andezit, trakit, serpantin, betonlaşmış konglomera, bazalt tüfleri, mermer, 0.400 m³ten büyük aynı cins blok tatlar ve benzeri zeminler
Çok Sert kaya: Fazla miktarda patlayıcı madde kullanarak atılan, kırıcı tabanca ile parçalanıp sökülen, granit ve benzeri, bazalt, porfir, kuvarsit 0.400 m³ten büyük, aynı cins blok taşlar ve benzer zeminler

Batak ve Balçık Zeminler

Su muhtevası yüksek olan ve bu suyu kolay bırakmayan genellikle yapışkan nitelikteki zeminlerdir.

Yapılanma şekline göre

Kaba daneli veya kohezyonsuz zeminler
İnce daneli veya kohezyonlu zeminler
Organik zeminler (Turba)

Dane boyutuna göre

Boyut olarak değişik sınıflandırmalar yapılmakta olup bunlar içerisinde en pratik ve akılda tutulması kolay olan MIT sınıflamasıdır. Bu sınıflamaya göre

Kaya: 60 mm’den daha büyük zeminler
Çakıl: 60 mm ile 2 mm arasında olan zeminler  İri kum: 2 mm ile 0,6 mm arasındaki zeminler
Orta kum: 0,6 mm ile 0,2 mm arasındaki zeminler
İnce kum: 0,2 mm ile 0,06 mm arasındaki zeminler
Silt (iri-orta-ince): 0,06 mm ile 0,002 mm arasındaki zeminler
Kil: 0,002 mm’den daha küçük boyutlu zeminler.

Killerin en küçük boyutlu olanlarına kil kolloidleri denilmektedir.

Arazide bazı pratik tecrübelerle zeminlerin cinsi hakkında bir fikir edinmek mümkündür.

İnce kum ıslak veya kuru toprak durumunda iken hafif bir yapışma özelliği gösterir. Bu tip zeminler parmaklar arasında ezilebilir, daneler gözle görülebilir.
Silt: Islak bir silt parçasına el içinde yatay olarak sarsma uygulanırsa bünyesindeki su yüzeye çıkar, parmakla bastırıldığında su kaybolur.
Kil: Islak durumda iken yağlı ve kaygan bir durum gösterir, parmaklara yapışır. Kuru iken daha sert bir yapı gösterir.

Organik zemin: Kaba, koyu renkli, lifli dokusu ve çürümüş bitki kokusu ile tanınırlar. Zemin ıslatıldığında bu koku artar.

Resim 1. Değişik zeminlerin taramalarla gösterilişi

Doğal olarak, yukarıda belirtilen zemin cinsleri dışında birden fazla zemin karışımından oluşmuş zeminler de vardır. Bu zeminlerin, isimlendirilmesinde kendisini oluşturan zeminlerin oranları etkili olmaktadır. İsimlendirme zemin sınıflandırmaları ile yapılmakta olup değişik zemin sınıflandırılmaları yapılmaktadır.

Çeşitleri

Sağlam zeminler: Yük taşıma gücü yüksek, kazılması güç, yapı için elverişli zeminlerdir.
Orta sağlam zeminler: Yük taşıma gücü çok fazla olmayan, el aletleri ile kazılabilen, küçük ve orta büyüklükteki yapılar için elverişli zeminlerdir.
Çürük zeminler: Yük taşıma gücü olmayan, akıcı, balçık türü, üzerine gerekli sağlamlaştırmalar yapılarak belli bir dayanım kazandırıldıktan sonra yapı yapılabilen zeminlerdir.

Özellikleri

Zemin içerisinde daneciklerin oluşturduğu kuvvetler (büyük danelerde ağırlık, küçük danelerde yüzeysel ve moleküler kuvvetler) zeminin özelliğini doğrudan etkilemektedir.

Buna göre bütün zeminler iki grupta toplanabilir:

Sadece daneciklerin ağırlıklarının rol oynadığı zeminler
Yüzeysel ya da danecikler arası kuvvetlerin rol oynadığı zeminler

Yukarıda belirtilen iki ana grubu ayıran danecik boyutu 0,002 mm’dir. Bu boyutun üzerinde kalan zeminler ayrık daneli veya kohezyonsuz zeminler olarak isimlendirilirler Yapışkanlıkları çok az, bazı durumlarda ihmal edilebilecek seviyededir. Zemin daneleri gözle seçilebilir ve elle hissedilir.

Kolloidal boyuttan (0.002 mm’den daha küçük) daha küçük boyuttaki zeminlerde suyla etkileşimde tanecikler arası adezyon kuvveti etkili olur. Bunlar kohezyonlu zeminler olarak isimlendirilir. Bu tip zeminler kurutuldukları zaman sert bir yapı gösterirler ve kırılganlıkları artar. Islak durumda iken toz hâline getirilemez, çok değişken bir davranış sergilerler. Değişkenliğin derecesi ve etkilerini belirlemek için kil parçacıklarının kimyasal yapısını incelemek gerekir.

Yapı zeminlerinin özelliklerini belirlemek için dane şekli ve yapısı, şekil değiştirme, sıkışma, geçirgenlik, yapışma, sudan etkilenme, boşluk oranı, yoğunluk gibi yeteneklerinin karşılaştırılması gerekir. Böyle bir karşılaştırmada kaba ve ince daneli zeminleri temsil edebilecek örnekler seçilir.

Yapı Zeminini İnceleme Metotları

Gözlem Yapma

Yapı alanı gezilerek zemin hakkında çevre, topoğrafik yapı, dane şekli, görünüm, komşu arsalar, mevcut yollar ve heyelan gibi yönlerden bilgi edinilmesidir.

Muayene Çukurları Açma

Yapı alanında, belli aralıklarda ve değişen derinliklerde çukurlar açılarak bu çukurlar içerisindeki zeminin incelenmesi ve belli bir fikir edinilmesidir.

Sorgulama

Yapı alanı çevresinde bulunan değişik zamanlarda yapılmış, farklı büyüklükteki yapılar incelenerek fiziki yapıları, yıpranmışlıkları, varsa bina yakınındaki çökme ve kaymalar gözlemlenerek veya bu yapıları kullananlar ya da yerel yönetimlerden bilgiler alınarak zemin hakkında bir fikir edinilmesidir.

Sondaj

Özellikle çok büyük boyutlu deprem bölgelerinde yer alan, yapımında ileri teknoloji gerektiren nehir yataklarında, birikmiş ve yer altı sularına yakın alanlarda, değişken yapı gösteren tabakalı veya sağlam kayalı yerlerde sondajlar yapılarak zemin yapısının incelenmesidir.

Zemin