Zemin etüt raporu nasıl hazırlanır?

Bir zemin etüt raporu dört ayrı çalışmanın üst üste bindirilmesiyle çıkar: büro planlaması, saha sondajı, laboratuvar deneyleri ve bunların mühendislik yorumu. Aşağıda her aşamanın çıktısı ve rapora nasıl yansıdığı var. Süreç projeden projeye uzunlukta değişse de sıra hemen hemen hiç değişmiyor; bir aşama atlanıp bir sonrakine geçildiğinde eksik kalan veri raporun sonuna kadar taşınıyor.

Büro çalışması: sondaj planı ve kuyu yerleşimi

Saha çalışmasından önce parselin tapu ve imar durumu, varsa bölgenin jeoloji haritası ve önceki etütler incelenir. Kuyu sayısı ve derinliği parsel büyüklüğüne, planlanan yapının kat sayısına ve bölgenin zemin değişkenliğine göre değişir; komşu parsellerde farklı litoloji gözlenen bir bölgede kuyu sayısını azaltmak riskli sonuç verir. Kuyuların bina köşelerine ve ağırlık merkezine yakın dağıtılması, kesitin gerçek katman geçişlerini yakalamasını kolaylaştırır.

Sondaj yöntemi de zemin türüne göre seçilir. Yumuşak ve orta sıkı zeminlerde döner yıkamalı (rotary) sondaj hızlı ilerler ve numune bozulmasını sınırlar; sert kaya birimlerinde ise elmas uçlu karotiyer kullanılır. Delgi çapı, hem SPT numune alıcısının hem de UD tüpünün rahatça indirilebileceği ölçüde seçilir; dar çaplı bir delgide tüp duvara sürtünür ve numune bozulmuş şekilde çıkar.

Bu aşamada TKGM parsel sorgusuyla ada/parsel sınırları ve koordinatlar netleşir. Kuyu konumları koordinatlı olarak kayıt altına alınmazsa, sonradan çizilen jeolojik kesitte kuyular arası mesafe hatalı ölçeklenir.

Sondaj derinliği de planlamanın parçası. Derinlik genelde temel taban kotundan itibaren, yapının taban basıncını zemine aktardığı etki derinliğine göre belirlenir; ağır ve çok katlı yapılarda bu derinlik hafif yapılara göre belirgin şekilde artar. Sığ derinlikte durdurulan bir kuyu, altında yer alan yumuşak veya sıkışabilir bir katmanı hiç göremeyebilir; bu yüzden derinlik kararı ön kestirimle değil, benzer bölgedeki önceki etütlerin katman profiliyle birlikte verilir.

Saha çalışması: sondaj, SPT ve numune alma

Sondaj sırasında her 1,5 m ile 3 m arasında bir aralıkla, katman değişimi görüldükçe de ara noktalarda numune alınır. Bu aralık gelişigüzel seçilmez: aynı görünüşteki bir katmanın kalınlığı 3 m’yi aşıyorsa bile ara noktada tekrar numune alınması, katman içindeki sıkılık değişimini gözden kaçırmamak için gerekir. Zeminlerde standart penetrasyon deneyi (SPT) uygulanır: 63,5 kg ağırlığındaki şahmerdan 76 cm yükseklikten serbest düşürülür, numune alıcı 45 cm çakılır. İlk 15 cm’lik oturma payı darbe sayısına dahil edilmez, kalan 30 cm’deki darbe sayısı N30 olarak kaydedilir. N30 değeri hem taşıma gücü hesabında hem de zemin sınıfı tayininde girdi olarak kullanılır.

Kayada ise karotlu sondaj tercih edilir. Karot verimi iki ayrı oranla ifade edilir: TCR (toplam karot verimi) alınan karot uzunluğunun manevra boyuna oranıdır, RQD ise yalnızca 10 cm ve üzeri sağlam parçaların toplam uzunluğunu esas alır. RQD değeri %25’in altındaysa kaya çok zayıf, %25-50 arası zayıf, %50-75 arası orta, %75-90 arası iyi, %90’ın üzerinde mükemmel kalite olarak sınıflanır. Temel tipi seçimi bu sınıflamaya göre yapılır.

Sondaj bitiminde kuyuda yeraltı su seviyesi ölçülür ve tarih düşülür. Tek ölçüm mevsimsel dalgalanmayı yansıtmaz; kuru mevsimde yapılan tek ölçüm, rapor kullanıcısını yanlış yönlendirebilir. Mümkünse birkaç gün bekletilip tekrar ölçüm yapılması, seviyenin stabilize olup olmadığını gösterir.

Numune iki gruba ayrılır. SPT numunesi çakma sırasında bozulur (disturbed); dane boyu ve plastisite gibi index deneylerine yeter ama mukavemet deneyine girmez. Kohezyonlu zeminlerde ayrıca ince cidarlı tüp (UD numune) alınır; bu numune zeminin doğal yapısını koruduğu için serbest basınç ve konsolidasyon gibi mukavemet deneylerinde kullanılır. Tüpün iki ucu arazide hemen mühürlenmezse numune kurur ve laboratuvar sonucu sahadaki gerçek durumdan sapar.

Laboratuvar deneyleri hangi parametreyi verir

Alınan numuneler laboratuvarda sınıflandırılır. Elek analizi ve hidrometre deneyi dane boyu dağılımını verir; Birleştirilmiş Zemin Sınıflama Sistemi’nde (USCS) iri daneli ve ince daneli zemin ayrımı No. 200 elekten (0,075 mm) geçen malzeme oranına göre yapılır. İnce daneli zeminlerde likit limit (LL) ve plastik limit (PL) belirlenir; plastisite indisi PI = LL - PL formülüyle hesaplanır ve zeminin kıvamlılığını, şişme potansiyelini gösterir.

Kohezyonlu zeminlerde serbest basınç deneyi drenajsız kayma mukavemetini kPa cinsinden verir. Konsolidasyon deneyi sıkışma indisi (Cc) ve boşluk oranı (e) üzerinden oturma hesabına girdi verir. Hangi deneyin hangi zemin türünde anlamlı olduğu, numune alınırken değil laboratuvar sonuçları elde edildikten sonra netleşir; bu yüzden arazi gözlem formunda katman tipi doğru not edilmezse yanlış deney istenmiş olur.

Bunların yanında her numuneden rutin olarak doğal su içeriği (w), birim hacim ağırlık (γ) ve özgül ağırlık (Gs) belirlenir. Bu üç değer tek başına tasarım kararı vermez ama diğer deneylerin tutarlılığını kontrol etmeye yarar: örneğin doğal su içeriği likit limite yakın çıkan bir kil, sahada “sert kıvamlı” olarak tanımlanmışsa bu iki bilgi birbiriyle çelişir ve numune ya da gözlem notu yeniden kontrol edilir.

Sismik ölçüm: MASW ve yerel zemin sınıfı

MASW (Çok Kanallı Yüzey Dalgası Analizi) yüzeye dizilen jeofonlardan toplanan sinyallerin dispersiyon analiziyle derinliğe bağlı S dalga hızı (Vs) profilini üretir. Bu profilden ilk 30 m’nin ağırlıklı ortalaması olan Vs30 hesaplanır. TBDY 2018’de Vs30 değeri zemini altı sınıftan birine yerleştirir: ZA (Vs30 > 1500 m/s) ve ZB (760-1500 m/s) kayalık zeminleri, ZC (360-760 m/s) ve ZD (180-360 m/s) orta sıkı ve gevşek zeminleri, ZE (Vs30 < 180 m/s) ise yumuşak ve genellikle killi zemin profillerini tanımlar. Bu konuyu ayrıntılı işleyen rehber MASW ile yerel zemin sınıfı belirleme yazısında.

Taşıma gücü ve temel önerisi nasıl çıkar

N30, RQD ve laboratuvar mukavemet sonuçları birlikte değerlendirilerek zeminin net nihai taşıma gücü hesaplanır. Bu değer doğrudan rapora yazılmaz; üzerine bir emniyet katsayısı uygulanarak izin verilebilir taşıma gücüne çevrilir. Sığ temellerde bu katsayı genellikle 3 alınır, yani hesaplanan nihai değerin üçte biri güvenli kabul edilir. Oturma hesabı ayrı bir kontrol: taşıma gücü yeterli görünse bile, kohezyonlu bir katmanın konsolidasyon parametreleri izin verilen oturma sınırını aşıyorsa temel derinliği veya tipi yeniden değerlendirilir.

Temel tipi seçimi kayanın veya sıkı zeminin bulunduğu derinliğe bağlıdır. Sağlam zemin yüzeye yakınsa yayılı temel yeterli olur; sıkışabilir kalın bir katman varsa radye temel veya kazıklı sistem gündeme gelir. Bu karar rapor yazarının değil, projeyi yürüten statik mühendisinin son sözü olduğu bir karardır; zemin etüt raporu burada bir öneri sunar, bağlayıcı bir statik tasarım vermez.

Farklı temel önerileri arasındaki fark maliyete doğrudan yansır. Yayılı temel çoğu zaman en ucuz çözümdür; kazıklı sistem veya zemin iyileştirmesi bu maliyetin birkaç katına çıkabilir. Bu nedenle rapor “kazıklı temel önerilir” gibi tek satırlık bir sonuç yerine, önerinin dayandığı katman derinliği ve mukavemet değerini de yazar; aksi halde statik mühendis kararı sorgulamak için yeniden sahaya inmek durumunda kalır.

Zemin sınıfının deprem tasarımına etkisi

Yerel zemin sınıfı yalnızca bir etiket değil, tasarım spektrumunu doğrudan şekillendiren bir girdi. Aynı deprem büyüklüğü ve aynı yapı için ZC sınıfı bir zeminde beklenen spektral ivme, ZE sınıfı yumuşak bir zeminde belirgin şekilde farklı çıkar; yumuşak zeminler gelen sismik dalgayı büyütme eğilimindedir. Bu yüzden MASW ölçümünün eksik veya hatalı yapılması yalnızca bir rapor bölümünü değil, statik tasarımın başlangıç noktasını etkiler. İki komşu parselde farklı Vs30 çıkması normaldir; farklı kuyu derinliğinden veya farklı dizilim uzunluğundan kaynaklanan bir fark ile gerçek jeolojik farkı ayırt etmek, ölçüm notlarının eksiksiz tutulmasına bağlıdır.

Rapor hangi bölümlerden oluşur

Saha ve laboratuvar verisi toplandıktan sonra rapor yazımına geçilir. Kapak sayfasında proje künyesi, il/ilçe/mahalle ve ada/parsel bilgisi yer alır. Mühendislik tablosunda yapı bilgileri, temel derinliği ve seçilen zemin parametreleri bir arada verilir. Jeolojik kesit, kuyu koordinatlarından ölçekli çizilir ve katman geçişlerini görsel olarak gösterir. Sondaj logu ise tek kuyunun derinlik ölçeğindeki gösterimidir: litoloji taraması, SPT darbe sayıları, numune aralıkları ve yeraltı su seviyesi aynı sütunda yer alır. Bu logun nasıl çizildiği ayrı bir rehberde: Sondaj logu nasıl çizilir.

Rapor ayrıca laboratuvar sonuç tablolarını, MASW ölçüm sonuçlarını ve sismik krokiyi, arazi fotoğraflarını ve sonuç bölümünde yerleşime uygunluk değerlendirmesini içerir. Bu son bölüm parselin yapılaşmaya uygunluğunu jeoloji, eğim ve zemin taşıma gücü verisiyle birlikte değerlendirir; ayrı rehberi Yerleşime uygunluk raporu nasıl hazırlanır sayfasında.

Vaziyet krokisi parselin plan üzerindeki konumunu, sınır ölçülerini ve sondaj kuyularının bina taslağına göre yerleşimini gösterir; bu görsel jeolojik kesitten farklıdır, kesit derinlik boyunca bir dilimi, kroki ise kuş bakışı yerleşimi anlatır. Konum haritası ise parselin ilçe ve mahalle ölçeğindeki yerini gösterir, uydu görüntüsü veya kadastro altlığı üzerine işlenir. Üç görselin (konum haritası, vaziyet krokisi, jeolojik kesit) birbirini tekrar etmemesi, her birinin farklı ölçekte farklı bir soruyu cevaplaması beklenir.

Arazi fotoğrafları rapor metnini destekler: sondaj makinesinin çalışma anı, kuyu ağzından çıkan numunelerin sıralı görüntüsü, varsa yüzeyde gözlenen çatlak veya dolgu izleri. Fotoğraf altına derinlik veya konum notu düşülmezse, fotoğrafın hangi kuyuya veya derinliğe ait olduğu rapor teslim edildikten aylar sonra sorgulandığında belirsiz kalır.

Raporu kim, nasıl kullanır

Zemin etüt raporu tek okuyucu için yazılmaz. Statik mühendis mühendislik tablosundaki taşıma gücü ve zemin sınıfı değerlerini doğrudan tasarım yazılımına girer; buradaki bir birim hatası (kPa yerine kg/cm² yazılması gibi) statik hesaba olduğu gibi geçer. Belediye veya ilgili kurum ruhsat sürecinde raporun sonuç bölümüne, özellikle yerleşime uygunluk değerlendirmesine bakar. Yapı denetim kuruluşu ise saha uygulamasının rapordaki temel derinliği ve zemin tanımıyla örtüşüp örtüşmediğini kontrol eder. Üç farklı okuyucunun üçü de aynı sayılara farklı amaçla bakar; bu yüzden bir değerin rapor içinde iki farklı yerde iki farklı birimle yazılması, üç okuyucudan en az birini yanıltır.

Rapor ne zaman yenilenmesi gerekir

Bir zemin etüt raporu ilgili parsel için süresiz geçerli değildir. Parselde büyük bir kazı, dolgu veya drenaj değişikliği yapıldıysa, ya da proje kapsamı (kat sayısı, temel yükü) raporun hazırlandığı andaki bilgiden farklıysa mevcut veriler yeni yükü temsil etmez. Uzun süre bekletilmiş, üzerinde inşaat başlamamış parsellerde yeraltı su seviyesi ve çevredeki kazı faaliyeti de değişmiş olabilir; bu durumlarda saha ölçümlerinin en azından hassas noktalarda (yeraltı suyu, üst zemin durumu) tekrarlanması istenir. Kesin yenileme süresi projeyi onaylayacak kurumun kendi şartına bağlıdır.

Sık yapılan hatalar

En sık görülen sorun, kuyular arası mesafenin gerçek koordinattan değil kabaca tahminlenmiş konumdan çizilmesi. İkinci sorun, SPT darbe sayısının 50’yi aştığı ve numunenin tam çakılmadığı durumlarda bunun kayıt formuna işlenmemesi; bu tip kayıtlar taşıma gücü hesabını olduğundan yüksek gösterir. Üçüncü nokta, yeraltı su seviyesinin sondaj bitimindeki tek ölçümle rapora sabit değer olarak yazılması. Dördüncüsü, laboratuvar sonuçlarının Excel’den rapora elle kopyalanırken birim veya ondalık hatası yapılması.

Bunlara ek olarak iki hata daha sık tekrar ediyor. Biri, mühendislik tablosundaki temel derinliğiyle sonuç bölümünde önerilen temel derinliğinin farklı yazılması; bu genelde rapor birkaç kişi tarafından ayrı bölümler halinde hazırlanıp birleştirildiğinde ortaya çıkıyor. Diğeri, önceki bir projeden kopyalanan şablon metnin güncellenmeden bırakılması: başka bir parselin il/ilçe bilgisi veya zemin sınıfı yeni raporda kalabiliyor. Teslimden önce mühendislik tablosu, sondaj logu, jeolojik kesit ve sonuç bölümünün aynı sayılarla konuştuğunu tek tek karşılaştırmak, imzadan sonra gelecek bir düzeltme talebinden daha az zaman alır.

Süreç nerede zaman kaybettiriyor

Veri toplama saha mühendisinin elinden çıkmıyor; asıl zaman kaybı log çizimi, kesit çizimi ve tabloların Word’e aktarılmasında yaşanıyor. JeoRapor 10 adımlı bir editörle (proje bilgileri, lokasyon, mühendislik, sondaj verileri, laboratuvar, sismik MASW, rapor görselleri, fotoğraflar, rapor üretimi) bu adımları tek yerde topluyor. Sondaj logu, jeolojik kesit, vaziyet krokisi ve parsel haritası girilen veriden otomatik çiziliyor; laboratuvar sonuçları Excel’den aktarılabiliyor, parsel bilgisi TKGM sorgusundan geliyor. Çıktı düzenlenebilir .docx dosyası; mühendis teslimden önce her bölümü kontrol edip imzalıyor. Otomatik çizim, elle çizime göre daha az hataya açık: log ve kesit aynı ham veriden üretildiği için yukarıda anlatılan “kuyular arası mesafe hatalı ölçeklenir” veya “log ile kesit farklı derinlik gösterir” türü tutarsızlıklar kaynağında engellenmiş oluyor.