Standart Penetrasyon Testi (SPT)

[aisopos]

Standart Penetrasyon Testi (SPT), zemin mukavemet ve yoğunluğunu değerlendirmek ve örselenmiş örnek almak amacıyla sondaj kuyusu içinde (in situ) yapılan bir dinamik kesme deneyidir. Deneyde standart bir sempler zemine sokulmaya çalışılarak zeminin bu sokulmaya karşı gösterdiği direnç bazı hesaplamalarla saptanabilmektedir.

Kohezyonsuz zeminlerden standart ve klasik numune alıcılarla örselenmemiş örnek almak hemen hemen olanaksız olduğu için bu tip zeminlerin mühendislik özellikleri laboratuar deneyleri ile belirlenememekte, bu yüzden bu tür zeminlerde SPT gibi arazi deneyleri tercih edilmektedir. Deney öncelikle kohezyonsuz zeminlerin izafi yoğunluklarını belirlemek için geliştirilmiş olup daha sonraları yumuşak killerde de uygulanmakla birlikte, killi zeminlerin deneyde belirlenen dinamik özelliklerine ilişkin sonuçlar pek güvenilir olmamaktadır.


SPT Deneyinin Amacı

Kohezyonsuz zeminlerin izafi yoğunluklarını belirlemek,
Sığ temeller için zeminlerin taşıma kapasitelerinin hesaplanması,
Zeminlerin indeks özelliklerini belirlemeye yönelik laboratuar deneyleri için örselenmiş örnek almak,
Kumların sıkıştırılma (kompaksiyon) derecelerinin belirlenmesinde ve sıvılaşma potansiyelinin değerlendirilmesinde,
SPT’den elde edilen verilerin zeminlerin diğer özellikleri ile karşılaştırılması sonucunda ;

Kumların içsel sürtünme açısı (Ø)
Killerin drenajsız kesme mukavemeti (Cu)
Killerin hacimsel sıkışma indisi (mv)
Kumların elastisite modülü (Es)
gibi parametreler de dolaylı olarak tahmin edilebilmektedir.

SPT Deneyinin Uygulama Alanları

• Yapı temellerinin taşıma gücü hesaplamalarında,
• Kumlu zeminlerde inşa edilen temellerin oturma miktarının pratik olarak belirlenmesinde,
• Sıvılaşma potansiyelinin değerlendirilmesinde ,
• Zeminlerin rölatif(bağıl) yoğunluğunun belirlenmesinde,
• Zeminin içsel sürtünme açısının tahmininde,
• Kohezyonlu zeminlerde tek eksenli basınç dayanımının yaklaşık olarak tahmininde uygulanır.

[aisopos]

Standart Penetrasyon Deneyi (SPT)

O. KONU, TARİF, KAPSAM


O.1.KONU

Bu norm, baraj, silo, santral binası ve büyük yapıların temelinİ oluşturan alüvyon, kil depozitleri ve kalın toprak örtülerinden oluşan zemin gereçlerinin fiziki durumlarını öğrenmek amacıyla arazide yerinde (in-situ) yapılan mukavemet deneyi olan SPT ye dairdir.
0.2. TARİF
SPT, sıkıştırılmamış zeminlerin (alüvyon, kil, kalın toprak örtüşü) mukavemetlerini öğrenebilmek amacıyla yerinde yapılan bir nevi kesme deneyidir. Deneyde standart bir sempler zemine sokulmaya çalışılarak zeminin bu sokulmaya karşı gösterdiği direnç bazı hesaplamalarla saptanabilmektedir. SPT deneyinde kullanılan araç ve gereçlere ait özellikler aşağıda başlıklar altında tanıtılmıştır.

0.2.1. Standart Penetrasyon Borusu ( Karnı Yarık Sempler) ve Çarıklar
Deneyde kullanılacak Standart Penetrasyon Borusunun; dış çapı 51 mm (2 inç), iç çapı 35mm (1+3/8 inç), uzunluğu ise 45,7 cm (18 inç) tir. SPT borusu boyuna ortadan iki eşit parçaya ayrılabilmekte ve parçalar birleştirildiğinde tüp şeklini almaktadır. Semplerin üst kısmında 42 mm lik tije bağlantı sağlayan redüksiyonlu başlık, alt uçunda ise 7 cm boyunda ağzı yarım konik (koniklik açışı 60°) kenarları kesici çarık bulunmaktadır. SPT borusuna çarık ve başlık eklendiğinde deney aparatının boyu 60,5 cm (24 inç) olmaktadır.
0.2.2. Şahmerdan
63,5 kg. ağırlığındadır. Ortasından kılavuz borusunun geçmesi için uygun çapta (55-60mm) boyuna bir delik bulunur. Ortası boyuna delik olan ve silindir şeklindeki bu demir külçenin bağlantı halkaları ve zinciriyle birlikte ağırlığı 70 kg. mı geçmemelidir.
0.2.3. Kılavuz Borusu ve Dövme Başlığı
Şahmerdanın ortasındaki delikten geçen ve boyu 1.20-1.50 m. arasında değişen tije kılavuz borusu denilir. SPT deneyinde şahmerdanın üzerine düşürüldüğü 7,6cm (3 inç) çapında ve 10 cm (4 inç) uzunluğunda silindir şeklinde olan aparattır. Dövme başlığının alt ve üst .tarafında orta kısmında yer alan redüksiyonlar tijlerle bağlantıyı sağlar.
0.2.4. Sondaj Makinası (Sondöz) ve Kule
SPT takımının kuyu tabanına indirilerek deney sonunda çıkarılmasının sağlanması, kuyunun delinmesi ve temizlenmesi işlemlerinde sondaj makinası ve kulenin rolü büyüktür, SPT deneylerinde 6,5 m yüksekliği olan makaralı kule ile D-750,TSM, POLSAŞ, CRAELLUS ve XC 90-H v.b. marka sondözlerin kullanımı uygundur.
0.2.5. Çakma Borusu
SPT deneyi yapılan zeminde kuyu boşluğuna yıkıntı ve döküntü oluyorsa bunların önlenmesi için deney yapılacak zonun üst seviyesine kadar dış çapı 101 mm (4 inç), iç çapı 87,5 mm (3,44 inç) olan çakma borusu çakılır. Çakma borusunun ağzında kesici çarık bulunur.
0.2.6. Ti jler ve Karotiyerler
SPT deneylerinde 42 mm çapındaki çelik tijler kullanılır. Tijlerin eğri ve çatlak olmaması gerekir. Karotiyerler ise iki SPT deneyi zonu arasındaki zeminin alınmasında kullanıldıkları gibi çakma borusunun içindeki zemininde temizlenmesinde kullanılırlar.
0.2.7. Kedibaşı ve Sızal Halat
Sondaj makinasının aktarma organlarına bağlantılı olan kedibaşı makina motorunun çalışmasıyla dakikada en az 100 devir yapabilen bir makaradır. Sızal halat
ise 2,5 cm (1inç) çapında olan sarmal kenevir ipidir.
0.3. KAPSAM
Bu normun kapsamı SPT deney inin nasıl yapıldığına dairdir.
0.3.1. SPT Deneyinin Yapılması
4 inç'lik (101 mm) çakma borusu deney zonunun üst seviyesine kadar çakılarak içerisi karotiyerle temizlenir. Penetrasyon takımının içi hafifçe yağlanır.( Bu işlem için bir çubuğun ucıına bağlanmış üstübü 10 numara yağa batırılarak penetrasyon borusu içinde gezdirilir, sonra kuru üstübü ile borunun içi hafifçe kurutulur). Penetrasyon borusunun ucundaki çarığın ağzının eğik, kırık ve yamulmuş olmamasına dikkat edilir. Penetrasyon borusu 42 mm.lik tijlere eklenerek kuyu tabanına kadar indirilir. Kuyu ağzının yukarısındaki bölümde dövme başlığı ve kılavuz borusu tijlere eklenir. Şahmerdan kedibaşı ve kule makarası yardımıyla kaldırılarak hafifçe dövme başlığı üzerine konulur. Dövme başlığının üst yüzünden başlayarak 76 cm yukarıda kılavuz borusunun üzerine kalıcı bir işaret konularak şahmerdanın serbest düşü yapacağı yer tesbit edilir. Kuyu ağzından itibarende yukarıya doğru 42 mm lik tijin üzerine 15 er cm aralıklarla 3 bölüm işaretlenir. Bu işlemler sonucunda sızal halat kedi basma 2 tur sarılarak deneyin yapılmasına başlanır (Deneyde kullanılan sızal halatın yağlı, yanık ve incelmiş olmamasına dikkat edilir).
Şahmerdan 76 cm yükseklikten ritmik fasılalarla serbestçe dövme başlığına düşürülerek sistemin uçunda bulunan 45 cm.lik Penetrasyon borusunun beher 15 crn lik kısminin zemine sokulmasını sağlayan darbe adetleri sayılır.
SPT deneyinde kullanılacak ekipmanda şahmerdanın düşürülmesi ile oluşan enerjinin penetrasyon borusunun ucuna transferinin sağlanması için tijlerin biribirlerine sıkıca kenetlenmesi şarttır.
Deneyde penetrasyon borusunun beher 15 cm lik bölumünun zemine sokulmasını sağlayan darbe adetleri sondaj jurnaline aşağıdaki örnekteki gibi kaydedilir.



Penetrasyon deneyi tamamlandıktan sonra deney takımı kuyudan çıkarılır.Penetrasyon borusu (karnı yarık sempler) içine sokulan zemine ait numunenin bir miktarı cam kavonozlara alınarak kavonoz kapağı kapatılıp gereken izolasyon yapılır.
“Bozulmuş Numune” olarak adlandırılan bu numuneler Laboratuvara intikal ettirilerek deney zonundaki zemine ait zemin tanımlama ve zeminin indeks özellikleri deneyleri yapılır. SPT deneyinde penetrasyon borusu içinden alınan bozulmuş numuneler cam kavonozlara alındığında kavanoz üzerine yapıştırılan etikete aşağıdaki açıklamalar yazılır.



SPT deneyinin beklenilen sıhatli sonucu verebilmesi için aşağıda belirtilen hususlara dikkat edilmelidir.
a. Deneyde kullanılan malzemeler hiç bir şekilde standart dışı olmayacak,
b. Çarıklar yamuk, eğik ve kırık olmayacak,
c. Sızal halat kedibaşına sadece 2 tur sarılacak ve şahmerdanın serbestçe
düşmesi sağlanacak,
d. Tijler biribirlerine sıkıca kenetlenmiş olacak ve takım gevşek sıkılmayacaktır.
SPT deneyine aşağıda belirtilen durumlardan biri ile karşılaşıldığında son verilecektir.
a. 15 cm lik sokulmanın herhangi birinde toplam darbe adedi 50 yi bulduğu zaman,
b. 45 cm lik sokulma için toplam 100 darbeyi geçmesi durumunda,
c. 10 darbeye rağmen zemine farkedilir bir sokulma gerçekleşmiyorsa (3 kez üst üste ikilme
dahil)
SPT deneyi sırasında, SPT takımı kendi ağırlığıyla zemine gömülüyorsa, bu gömülme mesafesi jurnale kaydedilecektir. Tesbit edilen bu durumdan sonra gömülme mesafesinin altındaki 30 cm için darbe sayısı yeniden sayılmalıdır.
Deney yapılırken deney zonunda deney yapılmasını engelleyen özel durumlar olduğunda (zeminde iri blok olması hali) o kademe için deneyden vazgeçilerek engel durumu ortadan kaldırılarak bir alt seviyede deney yapılmalıdır. Bu tür özel durumlar sondaj jurnaline kaydedilmelidir.
SPT deneylerinde beher deney kademesi arasındaki mesafe 1,5 m.dir. Bu mesafe, zemin etüdünü yaptıranlar tarafından azaltılabilir ve arttırılabilir.

Tüm bunlar Ek'teki gibi bir kuyu loguna kaydedilebilir.



SPT Deneyinin Yapılışını Gösteren Basit Şekil



Sempler, çarık, başlık. SPT yapıldıktan sonra semplerdeki örselenmiş numune çıkarılarak analiz için laboratuara gönderilebilir


Kaynaklar:

1.SOİLTEST, İNC.GENERAL CATALOG, VALUME 2.
2.BAYINDIRLIK VE İSKAN BAKANLIĞI YAPI VE İMAR İŞLERİ REİSLİĞİ, YAPILAR İÇİN TEMEL SONDAJLARI TEKNİK ŞARTNAMESİ
3.ELEKTRİK İŞLERİ ETÜT İDARESİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ MÜHENDİSLİK HİZMETLERİ NORMLARI EİE-117