SPT vs CPT: Zemin Deneyi Seçimi ve Türkiye Uygulaması

SPT vs CPT: Zemin Deneyi Karşılaştırması (Türkiye Uygulaması)

SPT (Standard Penetration Test) ve CPT (Cone Penetration Test), Türkiye'deki jeoteknik etütlerin iki temel saha deneyidir. Seçim sadece ekipman meselesi değildir: elde edilen verinin çözünürlüğü, sıvılaşma analizi kalitesi, temel tasarım güvenliği ve 2026 birim fiyatları kararı belirler. Yanlış seçim proje yapı emniyetini sarsabilir veya gereksiz zemin iyileştirme maliyetine neden olabilir. Bu rehber, yapıdan.com özel analiz kapsamında TBDY 2018 + ASTM D1586/D5778 + TS EN ISO 22476 temelinde sayısal karşılaştırma sunar; hangi projede hangi deneyin uygun olduğunu tek ağaçla somutlaştırır.

Kaynak notu: Bu güncellemede TBDY 2018 Madde 16.6.3 resmî metinden kontrol edilmiştir. Kişisel saha deneyimi, istatistik veya uzman onayı iddiası bu karşılaştırmanın kanıtı olarak kullanılmaz.

1. TL;DR — Kısa Karşılaştırma Kartı

Pratik karar: Çakıllı zemin, numune gereksinimi, küçük proje bütçesi → SPT. İnce taneli zemin, sıvılaşma kritik, yüksek çözünürlük, büyük proje → CPT. Optimum: hibrit program (SPT + CPT paralel).

2. SPT (Standard Penetration Test) Nedir?

Standard Penetration Test, bir sondaj kuyusunda 63,5 kg ağırlığın 760 mm yükseklikten düşürülerek split-spoon numune alıcının zemine 300 mm sokulması için gereken vuruş sayısının ($N$) ölçülmesi esasına dayanır. ASTM D1586 ve TS 5744 ile standartlaştırılmıştır.

Deney Prosedürü

1. Sondaj kuyusu açılır (genellikle 100-150 mm çap, döner veya çakma)
2. Numune alıcı (2" dış, 1,375" iç çap split-spoon) kuyu tabanına indirilir
3. İlk 150 mm (seating drive): vuruş sayılır ama kayıtta yoktur
4. Sonraki 300 mm (test drive): vuruş sayısı $N$ olarak kaydedilir
   • İlk 150 mm: $N_1$
   • İkinci 150 mm: $N_2$
   • $N=N_1+N_2$
5. 1,5 m aralıkla tekrarlanır (TBDY 2018 Madde 16 → min. 1,5 m aralık)

$N_{60}$ Düzeltmesi (ASTM D1586, Skempton 1986)

Ham N değeri saha ekipman + prosedür farklarına göre düzeltilir:

$$N_{60}=N\cdot C_E\cdot C_B\cdot C_R\cdot C_S$$

Ek olarak örtü basıncı düzeltmesi $C_N$ (Liao-Whitman 1986):

$$N_{1,60}=N_{60}\cdot C_N=N_{60}\cdot \sqrt{\frac{100}{{\sigma }_v^{\prime }}}$$

burada ${\sigma }_v^{\prime }$ etkin dikey gerilme (kPa). $C_N\le 1,7$ ile sınırlı.

Avantaj ve Sınırlar

Avantaj:

• Bozuk numune alımı (atterberg limitleri, elek analizi için)
• Tüm zemin türlerinde uygulanabilir (çakıl dahil)
• Ekipman Türkiye'de yaygın
• İşçilik bilgisi yerleşik

Sınır:

• Enerji verimi ekipmana göre %40-100 arası değişir → büyük sapma kaynağı
• 1,5 m aralık → ince tabakalaşmayı kaçırır
• Operatör etkisi yüksek

3. CPT (Cone Penetration Test) Nedir?

Cone Penetration Test, bir koni ucunun (60° açı, 10 cm² alan) zemine sürekli 20 mm/s hızla itilmesi ve eş zamanlı olarak uç direnci ($q_c$), yan sürtünme ($f_s$) ve piyezokonide boşluk suyu basıncı ($u$) ölçümüdür. ASTM D5778 ve TS EN ISO 22476-1 ile standartlaştırılmıştır.

Deney Prosedürü

1. CPT aracı/kamyon sahada konumlandırılır (4-20 ton reaksiyon)
2. Koni sondası (10 cm² veya 15 cm²) tiji + aracına bağlanır
3. Sabit hız ile itilir: 20 ± 5 mm/s
4. 1 cm veya 2 cm aralıkla veri kaydı (qc, fs, ve piyezokonide u)
5. Durma — her 1 m'de tij eklenir (saniyeler)

Elde Edilen Temel Veriler

Robertson Zemin Sınıflandırması

$I_c$ değerine göre zemin davranış sınıflandırması:

$$I_c=\sqrt{(3,47-\log Q_t{)}^2+(\log F_r+1,22{)}^2}$$

burada:

$$Q_t=\frac{q_t-{\sigma }_v}{{\sigma }_v^{\prime }},F_r=\frac{f_s}{q_t-{\sigma }_v}\cdot 100\%$$

Avantaj ve Sınırlar

Avantaj:

• Sürekli profil, 1-2 cm çözünürlük → ince tabakalaşmayı yakalar
• Operatör etkisi minimum (otomatik kayıt)
• İlerleme hızı; penetrasyon koşulları, derinlik, ekipman ve saha lojistiğine bağlıdır. Bu sayfada evrensel bir hız oranı doğrulanmamıştır.
• İnce taneli zeminde yüksek hassasiyet
• Piezokoni → boşluk suyu basıncı disipasyonu = konsolidasyon analizi

Sınır:

• Numune alınmaz (ayrı sondaj gerekir)
• Çakıllı zemine sokulmaz (koni hasarı)
• Reaksiyon ağırlığı gerekli (kamyon veya ankraj)
• Ekipman pahalı

4. Ekipman ve Yöntem Farkları

Enerji Kaynağı

Tablo — Ekipman Karşılaştırma

Operasyonel Farklar

• SPT: Sondaj kuyusu açılıp numune alıcı indirilir — kesikli deney
• CPT: Doğrudan zemine itilir — sürekli deney
• SPT: Çakıllı tabakada vuruş sayısı >50 → "refuse"
• CPT: Çakıl → koni hasarı veya itki aşımı → "çekilme"
• SPT: Kayalık seviyede imkansız
• CPT: Yumuşak kilde çok verimli (saatte 40-60 m)

5. Elde Edilen Veri

SPT Verisi — Kesikli + Numune

Türev parametreler (numune + N):

• İçsel sürtünme açısı $\varphi$ (Peck 1974, Hatanaka-Uchida 1996)
• Göreli yoğunluk $D_r$ (Meyerhof 1957, Skempton 1986)
• Kesme mukavemeti $c_u$ (stabilize kil)

CPT Verisi — Sürekli + Türev

Türev parametreler:

• Göreli yoğunluk $D_r$ (Baldi 1986, Jamiolkowski 2003)
• İçsel sürtünme açısı $\varphi$ (Robertson-Campanella 1983)
• Undrained shear strength $c_u$ (konsolidasyona duyarlı)
• Elastisite modülü $E$ (küçük gerinme, sismik CPT ile)
• OCR — aşırı konsolide oranı

Karşılaştırma Tablosu

6. Zemin Türü Uygunluğu

Matriks

Pratik Not

• Çakıllı alüvyon (Anadolu nehir kenarı): SPT tercih et, CPT sınırlı
• Deniz kenarı kum + silt (Marmara): CPT üstün, SPT olanaklı
• Konsolide kil (İstanbul killi dolgu): CPT daha güvenli
• Yumuşak kil: Gerekli gerilme-dayanım ve tabakalaşma verileri için saha ve laboratuvar deneyleri birlikte planlanır; tek yöntem zorunluluğu varsayılmaz.

7. Sıvılaşma Değerlendirmesi

Sıvılaşma analizi, TBDY 2018 Bölüm 16.5'te kritik öneme sahiptir. Deprem sırasında zemine etkiyen çevrimsel kesme gerilmesi oranı ($CSR$), zeminin direnç oranı ($CRR$) ile karşılaştırılır.

CSR (Seismic Demand)

$$CSR=0,65\cdot \frac{a_{\text{max}}}{g}\cdot \frac{{\sigma }_v}{{\sigma }_v^{\prime }}\cdot r_d$$

burada $a_{\text{max}}$ pik yer ivmesi, $r_d$ derinlik düzeltmesi.

CRR — SPT Yöntemi (Youd-Idriss 2001)

$$CR{R}_{7,5}=\frac{1}{34-N_{1,60,cs}}+\frac{N_{1,60,cs}}{135}+\frac{50}{[10\cdot N_{1,60,cs}+45{]}^2}-\frac{1}{200}$$

(Temiz kum değerine düzeltilmiş $N_{1,60,cs}$ için, $N_{1,60,cs}\le 30$)

CRR — CPT Yöntemi (Robertson 2009)

$$CR{R}_{7,5}=93\cdot {\left(\frac{q_{c1N,cs}}{1000}\right)}^3+0,08(\text{eg˘er }50\le q_{c1N,cs}\le 160)$$

Güvenlik Oranı (FS)

$$F{S}_L=\frac{CR{R}_{7,5}\cdot MSF\cdot K_{\sigma }}{CSR}$$

$F{S}_L<1\to$ sıvılaşma potansiyeli.

Karşılaştırma

Yönetmelik sonucu: Sıvılaşma araştırması için SPT ve/veya CPT ile laboratuvar verileri birlikte istenir. Bu hükümden bütün projeler için CPT önceliği çıkarılamaz. [1]

8. Maliyet ve Hız Karşılaştırması

Veri sınırı: Aşağıdaki sayısal tutarlar ve süreler doğrulanmış 2026 piyasa tarifesi veya evrensel hız oranı değildir; yalnız karşılaştırma örneği olarak okunmalıdır. Uygulamada yer, tarih ve kapsamı belirli eşdeğer tekliflerle güncellenmelidir.

2026 Türkiye Birim Fiyatları (Ort.)

Bir Günlük Üretim

Ekonomi örneği: 20 adet 25 m sondajlı program:

• SPT maliyeti: 20 × 16 500 = 330 000 TL, süre ~20 gün
• CPT maliyeti: 20 × 30 000 = 600 000 TL, süre ~8 gün

CPT ~%80 daha pahalı ama ~%60 daha hızlı. Büyük projelerde kamyon/gün başı ücret amortize edilir → CPT rekabetçi olur. Küçük projelerde SPT baskın.

Maliyet-Hız Eşik Analizi

9. Türkiye'de Veri ve Uygulama Kapsamı

Bu sayfa için doğrulanabilir bir ulusal veya bölgesel SPT/CPT pazar payı veri seti bulunmuyor. Önceki yüzde dağılımları güncel ölçüm olarak kullanılmamalıdır. Deney seçimi, belirli bir yöntemin yaygınlığına değil ihtiyaç duyulan geoteknik parametrelere ve saha koşullarına dayanmalıdır.

TBDY 2018 Madde 16.6.3'ün SPT ve/veya CPT ifadesi, sıvılaşma araştırmasında iki yöntemin de kullanılabildiğini gösterir; laboratuvar veri gereğini ortadan kaldırmaz. [1]

10. TBDY 2018'in Doğrulanan Koşulu

Madde 16.6.3 — Sıvılaşma Araştırması

Resmî metin; sıvılaşma araştırmalarında SPT ve/veya CPT yapılmasına ek olarak ilgili tabakaların dane çapı dağılımı, su muhtevası ve Atterberg limitlerinin belirlenmesini ister. [1] Bu, maddenin kapsam özeti olup aşağıdaki ifade birebir kısa alıntıdır:

“standart penetrasyon deneyi, (SPT) ve/veya koni penetrasyon deneyinin (CPT)’nin yapımına ek olarak”

Deney programı; gerekli geoteknik veriler, zemin koşulları ve yöntemlerin uygulanabilirliği birlikte değerlendirilerek belirlenir. Sıvılaşma araştırmasında SPT ve/veya CPT'ye ek olarak ilgili zemin tabakalarının dane çapı dağılımı, su muhtevası ve Atterberg limitleri belirlenir.

11. Deney Programı Karar Akışı

flowchart TD
  A[Proje ve geoteknik veri ihtiyacı] --> B[Zemin profili ve erişim koşulları]
  B --> C[SPT ve CPT uygulanabilirliğini değerlendir]
  C --> D[Numune ve laboratuvar deneylerini planla]
  D --> E{Sıvılaşma araştırması var mı?}
  E -->|Evet| F[Madde 16.6.3 koşullarını karşıla]
  E -->|Hayır| G[Diğer tasarım parametrelerini tamamla]
  F --> H[Veri kalitesi ve kapsamı kontrol et]
  G --> H
  H --> I[Geoteknik raporda programı ve sınırları belgele]

Bu akış deney programı planlamasını özetler; tek başına saha için yeterlilik kararı vermez. [1]

Temsili Proje Karşılaştırması — Körfez Kıyısı Lojistik Merkezi

Aşağıdaki karşılaştırma temsili (illüstratif) bir örnektir; gerçek bir projeden alınmamıştır. Körfez kıyısında yaklaşık 28 000 m² lojistik merkez için SPT vs CPT değerlendirmesi varsayımları. Zemin: deltaik kum + siltli kil, YAS 2,5 m.

SPT-Yalnız Program

• 24 sondaj × 28 m ort. = 672 m
• Maliyet: 672 × 500 + 12 000 (mob.) = 348 000 TL
• Süre: 26 gün
• Sıvılaşma FS analizi: 9 sondajda belirsiz (N<4 kilde güvensiz)
• Sonuç: 3 ek CPT gerekti

CPT-Yalnız Program

• 24 sondaj × 28 m ort. = 672 m
• Maliyet: 672 × 950 + 40 000 (mob.) = 678 400 TL
• Süre: 8 gün
• Sıvılaşma FS analizi: 24 noktada sürekli profil, 7 noktada FS<1
• Numune alınamadı: Atterberg için 8 ayrı SPT gerekti (+100 000 TL)

Hibrit Program (Seçilen)

• 16 CPT + 8 SPT (numune için)
• Maliyet: (16 × 28 × 950) + (8 × 28 × 500) + 45 000 = 594 400 TL
• Süre: 12 gün
• Sıvılaşma analizi: CPT süreklilik + SPT numune → hassas harita

Net sonuç: Bu temsili senaryoda hibrit program, CPT-yalnızdan daha ucuz, SPT-yalnızdan daha pahalı çıkar; ancak veri kalitesi her iki yalnız yöntemden üstündür. CPT sürekliliği sıvılaşma haritasını hassaslaştırırken SPT numuneleri laboratuvar deneyleri için gerekli veriyi sağlar.

Bu örnek, zemin etüt programında "yalnız" yerine hibrit yaklaşımın büyük projelerde optimum olduğunu gösterir.

Sıkça Sorulan Sorular (SSS)

1. SPT sayısı $N$ ne anlama gelir? $N$, zemine 300 mm derinde bir numune alıcıyı sokmak için 63,5 kg'lık tokmağın 760 mm'den düşürülmesiyle gereken vuruş sayısıdır. $N$ yüksek = zemin sıkı/sert, $N$ düşük = gevşek/yumuşak.

2. CPT ile zemin örneği alınabilir mi? Hayır. CPT sürekli bir itki deneyidir; fiziksel numune alınmaz. Laboratuvar deneyi gereken parametreler (Atterberg limitleri, elek analizi) için ek SPT veya çamur sondajı gerekir.

3. Hangisi sıvılaşma analizinde daha doğru? Ölçüm kalitesi, tabakalaşma, parametre düzeltmeleri ve seçilen hesap yönteminin geçerlilik koşulları birlikte değerlendirilir. Doğrulanmış hata analizi olmadan sabit doğruluk yüzdeleri verilemez. TBDY 2018 Madde 16.6.3 her iki deneyi ve belirtilen laboratuvar verilerini kapsar. [1]

4. Çakıllı zeminde CPT yapılır mı? İri taneler ve çimentolanmış seviyeler penetrasyonu sınırlayabilir; deneyin uygulanabilirliği ekipman ve zemin koşullarıyla değerlendirilir. Evrensel bir 20 mm sınırı veya her çakıllı zeminde yalnız SPT kullanılabileceği hükmü bu sayfada doğrulanmış değildir.

5. 2026 fiyatıyla hangisi daha ekonomik? Güncel ve karşılaştırılabilir teklif olmadan genel bir fiyat oranı verilemez. Derinlik, mobilizasyon, erişim, deney/numune kapsamı, laboratuvar işleri ve raporlama aynı kapsamda karşılaştırılmalıdır.

6. TBDY 2018 hangisini zorunlu kılıyor? TBDY 2018 Madde 16.6.3, sıvılaşma araştırmasında SPT ve/veya CPT yapılmasına ek olarak dane çapı dağılımı, su muhtevası ve Atterberg limitlerinin belirlenmesini ister. Madde bütün projeler için CPT üstünlüğü veya tek deney tercihi tanımlamaz. [1]

7. Sismik CPT (SCPT) nedir? Sismik CPT, standart CPT sondasının içine yerleştirilmiş jeofon veya akselerometre ile zeminde ilerleyen P ve S dalgası hızlarını ölçer. Küçük gerinme modülü ($G_0,V_s$) hassas belirlenir. Kritik yapı (hastane, viyadük) için önerilir.

İlgili İçerikler

• Sıvılaşma Analizi Hesaplayıcı
• SPT N60 Düzeltme Aracı
• Zemin Taşıma Gücü Hesaplayıcı
• SPT Testi Nedir?
• TBDY 2018 Nedir?
• Temel Türleri

İlgili Hesaplama Araçları

Bu konuyla bağlantılı ücretsiz mühendislik hesaplama araçları:

• Zemin Taşıma Gücü Hesaplama
• SPT N30 Düzeltme Hesaplama

Önemli Mühendislik Uyarısı: Bu içerik yalnızca bilgilendirme amaçlıdır; nihai tasarım, hesap ve uygulama kararları, güncel yönetmelikler ile proje koşulları çerçevesinde yetkili bir inşaat mühendisinin denetiminde alınmalıdır. Sayısal örnekler ve formüller genel mühendislik pratiğini yansıtır; her projenin kendine özgü zemin, yük ve çevre koşulları proje müellifince ayrıca değerlendirilmelidir.

Doğrulanan Kaynak

[1] AFAD, Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018, Madde 16.6.3; PDF sayfa 366. Resmî metin. Bu güncellemedeki resmî kaynak kontrolü sıvılaşma araştırmasının deney koşuluyla sınırlıdır.