Zemin Sıvılaşması — Mekanizma, Hesap Yöntemi ve Risk

Özet

Zemin sıvılaşması (liquefaction), doygun gevşek kumlu ve siltli zeminlerin deprem yükleri altında gözeneksuyu basıncının artarak efektif gerilmenin sıfıra yaklaşmasıyla taşıma gücü ve kayma direncini yitirmesi olgusudur. 1999 Marmara Depremi'nde Adapazarı ve Gölcük'te yaşanan sıvılaşma hasarları, Türkiye'deki yüksek riski somut biçimde ortaya koymuştur. TBDY 2018 Madde 16.6, zemin sınıfı ZD, ZE veya ZF olan ve yeraltı su seviyesi 15 m'nin altında bulunan kum/silt zeminlerde sıvılaşma analizini zorunlu kılmaktadır. Hesap yöntemi; Döngüsel Gerilme Oranı (CSR) ile Döngüsel Direnç Oranı'nın (CRR) karşılaştırılmasına dayanan Seed & Idriss (1971) basitleştirilmiş prosedürüdür. Güvenlik katsayısı $FS_L = CRR/CSR$ olarak ifade edilmekte; $FS_L < 1{,}2$ ise zemin iyileştirmesi zorunlu olmaktadır.

1. Sıvılaşma Mekanizması

1.1 Temel İlkeler

Zemin sıvılaşması, aşağıdaki üç koşulun aynı anda bulunması durumunda gerçekleşir:

1. Zemin tipi: Doygun gevşek–orta sıkı kum, ince kum, kumlu silt (plastisite indisi PI < 15)
2. Drenaj koşulları: Kısa süreli döngüsel yükleme → drenajsız koşul → gözeneksuyu basıncı birikimi
3. Yükleme tipi: Döngüsel kayma gerilmesi (deprem, patlama, makine titreşimi)

Efektif gerilme ilişkisi (Terzaghi prensibi):

$$\sigma'_v = \sigma_v - u$$

Sıvılaşma anında gözeneksuyu basıncı toplam gerilmeye eşit hale geldiğinde:

$$u \to \sigma_v \quad \Rightarrow \quad \sigma'_v \to 0$$

Efektif gerilme sıfıra yaklaştığında zemin, kayma mukavemetini $\tau = c' + \sigma'_v \tan\phi'$ ilişkisine göre tamamen yitirir ve sıvı gibi davranmaya başlar.

Saha Notu: Türkiye'de en yaygın sıvılaşma riski; Adapazarı, İzmit Körfezi kıyıları, İzmir Körfezi dolgu alanları, Büyük Menderes ve Gediz ovalarındaki alüvyon tabakalarda gözlenmektedir. Yeraltı su seviyesinin yüzeye yakın olduğu dere yatakları, eski lagün dolguları ve sahil kesimlerindeki yapay dolgu zeminler öncelikli risk bölgelerini oluşturmaktadır.

1.2 Sıvılaşmaya Duyarlı Zeminler

Dikkat: TS EN 1998-5:2004 Madde 4.1.4(3) uyarınca, sıvılaşma değerlendirmesi yapılırken zemin profilindeki en zayıf tabaka esas alınmalıdır. Adapazarı'nda görüldüğü üzere ince daneli siltlerin (ML) de sıvılaşabileceği unutulmamalıdır.

Saha Notu: Türkiye'deki SPT uygulamalarında genellikle halkalı (donut) tip şahmerdanlar kullanılmakta olup enerji verimliliği (ER) %30–60 aralığında değişmektedir. TBDY 2018 Tablo 16B.1'e göre bu ekipmanlar için $C_E = 0{,}5$–$1{,}0$ aralığında düzeltme uygulanmalıdır.

2. TBDY 2018 Sıvılaşma Değerlendirmesi (Madde 16.6)

2.1 Yönetmelik Kapsamı ve Analiz Zorunluluğu

TBDY 2018 Madde 16.6.1'e göre sıvılaşma analizi, tüm aşağıdaki koşulların aynı anda sağlandığı durumlarda zorunludur:

• Zemin sınıfı ZD, ZE veya ZF (TBDY 2018 Tablo 16.2)
• Yeraltı su seviyesi < 15 m
• Zemin profili kum ve/veya silt tabakaları içeriyor
• Düzeltilmiş SPT darbe sayısı $(N_1)_{60} < 30$ darbe/30 cm

TBDY 2018 Madde 16.6.2 uyarınca DD-2 deprem düzeyi (50 yılda %10 aşılma olasılığı, $T = 475$ yıl dönüş periyodu) tasarım ivmesi kullanılır.

Dikkat: TBDY 2018 Madde 16.6.3'e göre killi zeminlerde PI > 10 koşuluna rağmen Bray & Sancio (2006) kriterleri ile ek değerlendirme yapılması tavsiye edilir; 1999 Adapazarı depreminde bazı killi siltlerin sıvılaştığı belgelenmiştir.

2.2 Hesap Adımları (Basitleştirilmiş Prosedür)

Adım 1 — Döngüsel Gerilme Oranı (CSR)

$$CSR = 0{,}65 \cdot \frac{\sigma_v}{\sigma'_v} \cdot \frac{a_{max}}{g} \cdot r_d$$

Derinlik azaltma katsayısı $r_d$ (Liao & Whitman 1986; TBDY 2018 Madde 16.6.2):

Saha Notu: TBDY 2018, DD-2 deprem düzeyinde $a_{max} = 0{,}4 \cdot S_{DS}$ bağıntısını önerir. Türkiye'nin aktif deprem kuşaklarında (İstanbul Anadolu yakası, İzmir, Adapazarı) $S_{DS}$ değerleri 0{,}6–1{,}2 g aralığında olabilmektedir. Tasarım spektrumu için AFAD Türkiye Deprem Tehlike Haritası (TDTH) kullanılmalıdır.

Adım 2 — Düzeltilmiş SPT Darbe Sayısı

$$(N_1)_{60} = N_{saha} \cdot C_N \cdot C_E \cdot C_B \cdot C_R \cdot C_S$$

Dikkat: $C_N$ katsayısı, $\sigma'_v < 50$ kPa olan yüzey yakını tabakalarda 1{,}7 üst sınırını aşmaz; bu durum özellikle dolgu zeminlerde ve YAS'ın yüzey yakınında olduğu koşullarda kritik önem taşır.

Adım 3 — İnce Tane Düzeltmesi

İnce tane içeriği FC (%) değerine göre eşdeğer temiz kum SPT değeri:

$$\Delta N_1 = \exp\!\left[1{,}63 + \frac{9{,}7}{FC + 0{,}01} - \left(\frac{15{,}7}{FC + 0{,}01}\right)^2\right]$$ $$(N_1)_{60,cs} = (N_1)_{60} + \Delta N_1$$

Adım 4 — Döngüsel Direnç Oranı (CRR)

$M_w = 7{,}5$ büyüklüğündeki referans deprem için Robertson & Wride (1998) bağıntısı:

$$CRR_{7{,}5} = \frac{1}{34 - (N_1)_{60,cs}} + \frac{(N_1)_{60,cs}}{135} + \frac{50}{\left[10 (N_1)_{60,cs} + 45\right]^2} - \frac{1}{200}$$

Bu denklem yalnızca $(N_1)_{60,cs} < 30$ için geçerlidir. Bu değerin aşılması durumunda zemin sıvılaşmaz kabul edilebilir.

Saha Notu: CPT tabanlı yöntemler, örnek alma gerektirmediği ve kesintisiz profil sunduğu için özellikle heterojen Türkiye alüvyon zeminlerinde SPT'ye göre daha güvenilir sonuç verebilir. Robertson & Wride (1998) CPT yaklaşımı TBDY 2018 Madde 16.6.8'de referans gösterilmektedir.

Adım 5 — Büyüklük Ölçek Faktörü (MSF)

$$MSF = \frac{10^{2{,}24}}{M_w^{2{,}56}}$$

MSF değeri maksimum 2{,}0 ile sınırlandırılır (TBDY 2018).

Tasarım büyüklüğü için düzeltilmiş direnç:

$$CRR = CRR_{7{,}5} \times MSF$$

Adım 6 — Sıvılaşma Güvenlik Katsayısı

$$FS_L = \frac{CRR}{CSR}$$

Dikkat: TBDY 2018 Madde 16.6.5 açıkça belirtmektedir: $FS_L < 1{,}2$ ise zemin iyileştirme tedbirlerinin uygulanması ya da taşıyıcı sistemin sıvılaşmaya duyarlı olmayan bir tabakaya oturtulması gerekir.

3. Tasarım Akış Şeması

4. Sıvılaşma Hasar Parametreleri

4.1 Sıvılaşma Potansiyeli İndeksi ($I_L$)

Depremden etkilenen tüm zemin profili için hasar potansiyelini gösteren integral indeks:

$$I_L = \int_0^{20} F(z) \cdot W(z) \, dz$$

Burada:

$$F(z) = \begin{cases} 1 - FS_L & \text{eğer } FS_L < 1 \\ 0 & \text{eğer } FS_L \geq 1 \end{cases}$$ $$W(z) = 10 - 0{,}5z$$

Sayısal hesapta ($z = 0$'dan 20 m'ye, $\Delta z$ aralıklarında):

$$I_L \approx \sum_i F(z_i) \cdot W(z_i) \cdot \Delta z_i$$

Saha Notu: Türkiye'de yürütülen mikrobölgeleme çalışmalarında (Adapazarı, İzmir, İstanbul) $I_L > 5$ olan alanlar yüksek risk bölgesi olarak harita üzerinde gösterilmektedir. $I_L$ hesabının zemin etüdü raporunda sunulması 4708 sayılı Yapı Denetimi Kanunu kapsamında denetlenmektedir.

4.2 Sıvılaşma Sonrası Oturma

Tokimatsu & Seed (1987) yöntemine göre sıvılaşma sonrası yüzey oturması:

$$S_{siv} = \sum_i \varepsilon_{v,i} \cdot h_i$$

Hacimsel birim şekil değiştirme $\varepsilon_v$; $(N_1)_{60}$ ve $CSR_{7{,}5}$ fonksiyonu olarak ampirik grafiklerden belirlenir. Tipik değerler:

• Gevşek kum ($N_{1,60} = 5$–10): $\varepsilon_v = 2$–5%
• Orta gevşek kum ($N_{1,60} = 10$–15): $\varepsilon_v = 0{,}5$–2%
• Orta sıkı kum ($N_{1,60} = 15$–25): $\varepsilon_v = 0{,}1$–0{,}5%

Dikkat: 5 m kalınlığındaki $N_{1,60} = 8$ olan bir gevşek kum tabakasında $\varepsilon_v = 3\%$ alınırsa, sıvılaşma sonrası yüzey oturması $0{,}03 \times 5 = 0{,}15$ m (15 cm) olarak tahmin edilir; bu değer çoğu yapı için izin verilen 25 mm sınırını aşar ve zemin iyileştirmesini zorunlu kılar.

4.3 Yanal Yayılma (Lateral Spreading)

Eğimli arazilerde ve serbest yüzeye (nehir kıyısı, sahil) yakın bölgelerde sıvılaşma sonrası zemin yatay olarak kayabilir.

Saha Notu: 1999 Marmara ve 2011 Van depremleri, yanal yayılmanın Adapazarı gibi dere vadisi kenarlarında 1–3 m'ye ulaşabildiğini göstermektedir. Bu risk, altyapı (köprü, boru hattı, karayolu) tasarımında TBDY 2018 Madde 16.6'nın ötesinde mühendislik değerlendirmesi gerektirmektedir.

5. Sıvılaşma Önleme Yöntemleri

Saha Notu: Türkiye'de en ekonomik çözüm genellikle taş kolon (vibro replacement) olup, 0{,}6–1{,}0 m çapında ve 1–3 m aralığında yerleştirilen taş kolonlar hem drenaj hem de sıkılaştırma sağlar. Geniş alanlarda vibro-kompaksiyon daha hızlı ve ucuzdur; dar alanlarda jet grout tercih edilir.

Dikkat: Zemin iyileştirmesi sonrasında mutlaka kalite kontrol deneyleri yapılmalıdır: SPT veya CPT ile sıkışmanın doğrulanması, taş kolon uygulamalarında bütünlük testi. TBDY 2018 Ek 16C, uygulama sonrası kabul kriterleri için rehber niteliğindedir.

6. Türkiye'ye Özgü Risk Bölgeleri ve Mevzuat

6.1 Yüksek Riskli Bölgeler

6.2 İlgili Yasal Çerçeve

• TBDY 2018 Madde 16.6: Sıvılaşma analizi zorunluluğu ve hesap yöntemi
• TBDY 2018 Madde 16.6.8: CPT ve $V_s$ tabanlı alternatif yöntemler
• TS EN 1998-5:2004 Madde 4.1.4: Sıvılaşmaya duyarlı zeminler
• TS 3234: Zemin araştırması ve sondaj; SPT deney standardı
• 3194 İmar Kanunu Madde 21: Yapı ruhsatı öncesi zemin etüdü zorunluluğu
• 4708 Yapı Denetimi Kanunu: Zemin etüt raporlarının yapı denetim firmalarınca incelenmesi
• 6331 İş Güvenliği Kanunu: Şantiyede zemin iyileştirme çalışmalarında çalışan güvenliği

6.3 Birim Fiyat Referansları

7. Örnek Problemler

Problem 1 — Kolay

Veriler:

• Derinlik: $z = 4{,}0$ m
• Zemin: doygun kum, $\gamma_{sat} = 19{,}0$ kN/m³, $\gamma_w = 10$ kN/m³
• Yeraltı suyu seviyesi: $z = 1{,}0$ m, $\gamma_{kuru} = 17$ kN/m³
• SPT $N_{saha} = 8$ darbe; $C_E = 0{,}8$ (donut tip), $C_B = 1{,}0$, $C_R = 0{,}85$, $C_S = 1{,}0$
• $C_N = 1{,}50$; FC = %3 (temiz kum)
• $a_{max} = 0{,}25g$, $M_w = 7{,}5$

İstenen: CSR, $(N_1)_{60,cs}$ ve $CRR_{7{,}5}$ değerlerini hesaplayınız. $FS_L$'yi belirleyiniz.

Çözüm:

Adım 1 — Gerilmeler:

$$\sigma_v = 1{,}0 \times 17 + 3{,}0 \times 19{,}0 = 17 + 57 = 74 \text{ kPa}$$ $$\sigma'_v = 74 - 3{,}0 \times 10 = 44 \text{ kPa}$$

Adım 2 — Derinlik azaltma katsayısı ($z = 4{,}0$ m):

$$r_d = 1{,}0 - 0{,}00765 \times 4{,}0 = 0{,}969$$

Adım 3 — CSR:

$$CSR = 0{,}65 \times \frac{74}{44} \times 0{,}25 \times 0{,}969 = 0{,}65 \times 1{,}682 \times 0{,}242 = 0{,}265$$

Adım 4 — Düzeltilmiş SPT:

$$(N_1)_{60} = 8 \times 1{,}50 \times 0{,}8 \times 1{,}0 \times 0{,}85 \times 1{,}0 = 8{,}16 \approx 8{,}2$$

Adım 5 — İnce tane düzeltmesi (FC = %3 < 5 → $\Delta N_1 = 0$):

$$(N_1)_{60,cs} = 8{,}2$$

Adım 6 — $CRR_{7{,}5}$ (Robertson & Wride 1998; TBDY 2018 Denklem 16.6d):

$$CRR_{7{,}5} = \frac{1}{34 - 8{,}2} + \frac{8{,}2}{135} + \frac{50}{[10 \times 8{,}2 + 45]^2} - \frac{1}{200}$$ $$= 0{,}0388 + 0{,}0607 + 0{,}0032 - 0{,}005 = 0{,}097$$

Adım 7 — MSF ($M_w = 7{,}5$ → MSF = 1{,}0): $CRR = 0{,}097 \times 1{,}0 = 0{,}097$

Adım 8 — Güvenlik katsayısı:

$$FS_L = \frac{0{,}097}{0{,}265} = 0{,}37$$

Sonuç: $FS_L = 0{,}37 < 1{,}0$ → SIVILAŞMA KESİNLİKLE BEKLENİR

Kontrol: $(N_1)_{60} = 8{,}2 < 30$ → formül geçerli. $FS_L \ll 1{,}0$ sonucu, yüksek ivme (0{,}25g) + çok gevşek zemin ($N = 8$) kombinasyonunun derhal iyileştirme gerektirdiğini doğrulamaktadır. ✓

Problem 2 — Orta

Veriler:

• Derinlik: $z = 6{,}0$ m
• Zemin: doygun kum, $\gamma_{sat} = 19{,}5$ kN/m³, $\gamma_w = 10$ kN/m³
• Yeraltı suyu: $z = 1{,}5$ m, $\gamma_{kuru} = 17$ kN/m³
• SPT $N_{saha} = 12$; $C_E = 1{,}0$ (güvenli tip), $C_B = 1{,}0$, $C_R = 0{,}85$, $C_S = 1{,}0$
• FC = %5; $a_{max} = 0{,}30g$, $M_w = 7{,}0$

İstenen: $FS_L$'yi hesaplayınız. $I_L$'ye katkısını belirleyiniz.

Çözüm:

Adım 1 — Gerilmeler:

$$\sigma_v = 1{,}5 \times 17 + 4{,}5 \times 19{,}5 = 25{,}5 + 87{,}75 = 113{,}25 \text{ kPa}$$ $$\sigma'_v = 113{,}25 - 4{,}5 \times 10 = 68{,}25 \text{ kPa}$$

Adım 2 — $C_N = (100/68{,}25)^{0{,}5} = 1{,}21 \leq 1{,}7$ ✓

Adım 3 — $r_d$ ($z = 6{,}0$ m): $r_d = 1{,}0 - 0{,}00765 \times 6{,}0 = 0{,}954$

Adım 4 — CSR:

$$CSR = 0{,}65 \times \frac{113{,}25}{68{,}25} \times 0{,}30 \times 0{,}954 = 0{,}65 \times 1{,}659 \times 0{,}286 = 0{,}308$$

Adım 5 — $(N_1)_{60} = 12 \times 1{,}21 \times 1{,}0 \times 1{,}0 \times 0{,}85 \times 1{,}0 = 12{,}34 \approx 12{,}3$

Adım 6 — İnce tane düzeltmesi (FC = %5 → $\Delta N_1 \approx 0$): $(N_1)_{60,cs} = 12{,}3$

Adım 7 — $CRR_{7{,}5}$:

$$CRR_{7{,}5} = \frac{1}{34 - 12{,}3} + \frac{12{,}3}{135} + \frac{50}{[10 \times 12{,}3 + 45]^2} - \frac{1}{200}$$ $$= 0{,}0461 + 0{,}0911 + 0{,}0021 - 0{,}005 = 0{,}134$$

Adım 8 — MSF ($M_w = 7{,}0$):

$$MSF = \frac{10^{2{,}24}}{7{,}0^{2{,}56}} = \frac{173{,}8}{68{,}7} = 2{,}53 \to \text{üst sınır} = 2{,}0$$ $$CRR = 0{,}134 \times 2{,}0 = 0{,}268$$

Adım 9 — $FS_L$:

$$FS_L = \frac{0{,}268}{0{,}308} = 0{,}870 < 1{,}0 \quad \Rightarrow \text{SIVILAŞMA BEKLENİR}$$

Adım 10 — $I_L$ katkısı ($W(6) = 10 - 0{,}5 \times 6 = 7{,}0$):

$$F(6) = 1 - 0{,}870 = 0{,}130; \quad \Delta I_L \approx 0{,}130 \times 7{,}0 \times 1 = 0{,}91 \text{ (1 m tabaka için)}$$

Sonuç: $FS_L = 0{,}87 < 1{,}0$; bu derinlik sıvılaşma bölgesindedir. 6 m derinlikteki 1 m'lik tabaka, toplam $I_L$'ye 0{,}91 birim katkı sağlamaktadır.

Kontrol: MSF üst sınırı 2{,}0 uygulandığında $FS_L = 0{,}87$; sınır uygulanmasaydı $FS_L = 0{,}134 \times 2{,}53/0{,}308 = 1{,}10$ (riskli alan) olurdu. MSF sınırı konservatif tarafta kalmanızı sağlar. ✓

Problem 3 — Zor

Senaryo: Adapazarı tipi alüvyon profili (0–12 m), YAS = 1{,}0 m.

Veriler:

$a_{max} = 0{,}40g$; $M_w = 7{,}4$; $C_B = C_R = C_S = 1{,}0$ (tüm derinlikler).

İstenen:

(a) Her tabaka için CSR, $(N_1)_{60,cs}$, CRR ve $FS_L$ (b) Toplam Sıvılaşma Potansiyeli İndeksi $I_L$ (c) Önerilen zemin iyileştirme yöntemi

Çözüm:

MSF hesabı: $MSF = 10^{2{,}24} / 7{,}4^{2{,}56} = 173{,}8 / 79{,}1 = 2{,}20$ → üst sınır 2{,}0 uygulanır.

Tabaka 1 ($z_{ort} = 2{,}0$ m, 1{,}0–3{,}0 m):

• $\sigma_v = 1{,}0 \times 17 + 1{,}0 \times 19 = 36$ kPa; $\sigma'_v = 36 - 1{,}0 \times 10 = 26$ kPa
• $r_d = 1{,}0 - 0{,}00765 \times 2{,}0 = 0{,}985$
• $CSR = 0{,}65 \times (36/26) \times 0{,}40 \times 0{,}985 = 0{,}355$
• $C_N = (100/26)^{0{,}5} = 1{,}96$ → üst sınır 1{,}7
• $(N_1)_{60} = 7 \times 1{,}7 \times 0{,}80 = 9{,}52 \approx 9{,}5$; FC = 4 → $\Delta N_1 = 0$ → $(N_1)_{60,cs} = 9{,}5$
• $CRR_{7{,}5} = 1/(34-9{,}5) + 9{,}5/135 + 50/[10 \times 9{,}5+45]^2 - 1/200 = 0{,}108$
• $CRR = 0{,}108 \times 2{,}0 = 0{,}216$; $FS_L = 0{,}216/0{,}355 = \mathbf{0{,}61 < 1{,}0}$ → SIVILAŞIR

Tabaka 2 ($z_{ort} = 4{,}5$ m, 3{,}0–6{,}0 m):

• $\sigma'_v = 83{,}8 - 3{,}5 \times 10 = 48{,}8$ kPa; $CSR = 0{,}431$
• $(N_1)_{60} = 11 \times 1{,}43 \times 0{,}80 = 12{,}6$; FC = 18 → $\Delta N_1 = 4{,}1$ → $(N_1)_{60,cs} = 16{,}7$
• $CRR_{7{,}5} = 0{,}177$; $CRR = 0{,}354$; $FS_L = 0{,}354/0{,}431 = \mathbf{0{,}82 < 1{,}0}$ → SIVILAŞIR

Tabaka 3 ($z_{ort} = 7{,}5$ m, 6{,}0–9{,}0 m):

• $\sigma'_v = 76{,}85$ kPa; $CSR = 0{,}453$
• $(N_1)_{60} = 15 \times 1{,}141 \times 0{,}85 = 14{,}6$; FC = 6 → $\Delta N_1 = 0{,}3$ → $(N_1)_{60,cs} = 14{,}9$
• $CRR_{7{,}5} = 0{,}159$; $CRR = 0{,}318$; $FS_L = 0{,}318/0{,}453 = \mathbf{0{,}70 < 1{,}0}$ → SIVILAŞIR

Tabaka 4 ($z_{ort} = 10{,}5$ m, 9{,}0–12{,}0 m):

• $\sigma'_v = 135{,}35$ kPa; $r_d = 0{,}894$; $CSR = 0{,}396$
• $(N_1)_{60} = 25 \times 0{,}860 \times 0{,}90 = 19{,}4$; FC = 5 → $(N_1)_{60,cs} = 19{,}4$
• $CRR_{7{,}5} = 0{,}208$; $CRR = 0{,}416$; $FS_L = 0{,}416/0{,}396 = \mathbf{1{,}05}$ → Riskli Bölge ($FS_L < 1{,}2$)

(b) Sıvılaşma Potansiyeli İndeksi $I_L$:

$$I_L = 7{,}02 + 4{,}19 + 5{,}63 = \mathbf{16{,}84}$$

$I_L = 16{,}84 > 15$ → ÇOK YÜKSEK HASAR POTANSİYELİ

(c) Tavsiye edilen yöntem:

YAS = 1{,}0 m ve sıvılaşma derinliğinin 0–9 m olması nedeniyle vibro-kompaksiyon ile taş kolon kombinasyonu önerilir:

• Taş kolon çapı: 0{,}80 m; aralık: 1{,}8 m (üçgen grid); derinlik: 10 m
• Hedef: $(N_1)_{60} \geq 20$ darbe ($FS_L \geq 1{,}2$ sınırı)
• Uygulama sonrası CPT/SPT kontrolü: TBDY 2018 Ek 16C kriterleri

Sonuç: Orijinal profilde $I_L = 16{,}84$ → zemin iyileştirmesi uygulanmadan yapı inşası TBDY 2018 Madde 16.6.5 uyarınca kabul edilemez.

Kontrol: 1999 Marmara depremi sırasında benzer Adapazarı profilleri gerçekte sıvılaşmış ve birçok bina batmıştır; hesap sonuçları tarihsel gözlemlerle örtüşmektedir. ✓

8. Sık Yapılan Hatalar

9. İlgili Standartlar ve Kaynaklar

Önemli Güvenlik Uyarısı: Zemin sıvılaşması; taşıma gücü kaybı, oturma ve yanal yer değiştirme gibi can güvenliğini etkileyen sonuçlara yol açabilir. Parsel bazındaki değerlendirme, laboratuvar verilerinin yorumlanması ve nihai tasarım/uygunluk denetimi yetkili inşaat veya geoteknik mühendisi sorumluluğundadır. [1][2]

Yapıdan Editör Kurulu — Editöryel kaynak kontrolü: 17 Ağustos 2026. Bu içerik, proje özelinde teknik inceleme veya mühendislik onayı yerine geçmez.

Ekleme konumu: Mevcut mekanizma anlatımından sonra, hesap yöntemleri bölümünden önce.

Zemin Sıvılaşması Neden Olur?

Zemin sıvılaşması neden olur sorusunun kısa yanıtı; suya doygun, sıvılaşmaya elverişli zemin tabakalarında deprem kaynaklı tekrarlı yüklerin boşluk suyu basıncını artırmasıdır. Toplam gerilme kısa süre içinde büyük ölçüde değişmezken boşluk suyu basıncı yükselir; böylece zemin daneleri arasındaki temas kuvvetlerini temsil eden efektif gerilme azalır. Efektif gerilmedeki azalma, zeminin kayma direncini ve yük aktarma kabiliyetini düşürebilir. [2]

Bu mekanizma, zemin sınıfının adından tek başına belirlenemez. TBDY 2018 Tablo 16.1; yerel zemin sınıflarını üst 30 metredeki zemin özellikleri, kayma dalgası hızı ve ilgili arazi deneyi parametreleri üzerinden tanımlar. ideCAD yerel zemin sınıfı rehberi de aynı sınıflandırma yaklaşımını uygulama bağlamında açıklar. [2][3]

Efektif gerilme ilişkisi mekanizmayı kavramsal olarak gösterir:

$$\sigma'=\sigma-u$$

Burada boşluk suyu basıncı $u$ arttığında, toplam normal gerilme $\sigma$ sabit veya sınırlı değişim gösteriyorsa efektif gerilme $\sigma'$ azalır. Bu ifade tek başına sıvılaşma hesabı değildir; saha verileri, yerel zemin sınıfı ve deprem etkisiyle birlikte yorumlanması gereken fiziksel bağıntıdır. [2]

Her Islak Zemin Sıvılaşır mı?

Hayır. Yeraltı suyunun bulunması sıvılaşma mekanizmasının önemli bileşenlerinden biri olsa da tek başına yeterli bir değerlendirme ölçütü değildir. Zemin profilinin özellikleri ile deprem yüklemesinin birlikte incelenmesi gerekir. [2]

Benzer biçimde, “kumlu zemin” tanımı da tek başına parsel hakkında nihai karar vermez. TBDY 2018’deki yerel zemin sınıfları, tek bir yüzey gözleminden değil, zemin profilini temsil eden mühendislik parametrelerinden hareketle belirlenir. [2][3]

Zemin Sınıfı ile Sıvılaşma Riski Arasındaki Fark

Yerel zemin sınıfı, deprem hesabında kullanılacak saha davranışının sınıflandırılmasına yardımcı olur; sıvılaşma değerlendirmesi ise belirli tabakaların deprem sırasında dayanım ve deformasyon davranışına odaklanır. Bu nedenle bir zemin sınıfı etiketi, tek başına “sıvılaşır” veya “sıvılaşmaz” kararı olarak okunmamalıdır. [2][3]

TBDY 2018 Tablo 16.1’de ZA, ZB, ZC, ZD, ZE ve ZF sınıfları ayrı zemin profillerini temsil eder. ideCAD rehberi; sınıf seçiminde üst 30 metre için kayma dalgası hızı ile SPT ve drenajsız kayma dayanımı gibi parametrelerin kullanılmasını açıklar. [2][3]

Üst 30 metredeki ortalama kayma dalgası hızı aşağıdaki harmonik ortalama yaklaşımıyla ifade edilir:

$$V_{s30}=\frac{30}{\displaystyle\sum_{i=1}^{n}\frac{d_i}{V_{s,i}}}$$

$V_{s30}$, yerel zemin sınıfının belirlenmesinde kullanılan parametrelerden biridir; doğrudan sıvılaşma güvenlik katsayısı değildir. Sıvılaşma değerlendirmesinde su durumu, tabaka özellikleri ve deprem etkisi ayrıca ele alınır. [2][3]

Saha Verisindeki Tutarlılık Nasıl Kontrol Edilir?

Sıvılaşma değerlendirmesinin güvenilirliği, girdilerin incelenen zemin tabakalarını ne ölçüde temsil ettiğine bağlıdır. Yapı Malzemeleri ve Zemin Laboratuvarları Yönetmeliği, zemin deneyleri bakımından laboratuvar kuruluşları, çalışma esasları ve denetim çerçevesini düzenler; bu nedenle raporda kullanılan deney sonuçlarının izlenebilirliği ayrıca kontrol edilmelidir. [1]

Sık Yapılan Yorum Hataları

• Yerel zemin sınıfını doğrudan sıvılaşma sonucu kabul etmek, iki farklı değerlendirme düzeyini birbirine karıştırır. [2][3]

• Yeraltı suyu görüldüğünde diğer zemin parametrelerini incelemeden karar vermek, mekanizmanın tabaka ve deprem etkisi bileşenlerini dışarıda bırakır. [2]

• Tek bir sondaj veya deney değerini değişken bir zemin profilinin tamamına yaymak, verinin temsil sınırını gözden kaçırabilir. [1][2]

• Laboratuvar sonucunu numune derinliği ve zemin tabakasıyla eşleştirmemek, değerlendirme zincirinin izlenmesini güçleştirir. [1]

• $V_{s30}$ değerini doğrudan sıvılaşma göstergesi saymak doğru değildir; bu parametre TBDY 2018 Tablo 16.1 kapsamındaki yerel zemin sınıflandırmasında kullanılır. [2][3]

Sık Sorulan Sorular

Zemin sıvılaşmasının temel nedeni nedir?

Temel mekanizma, doygun ve elverişli zemin tabakalarında deprem yükleriyle boşluk suyu basıncının artması ve efektif gerilmenin azalmasıdır. Zemin daneleri arasındaki temas kuvvetleri azaldıkça kayma direnci ve yük aktarma kabiliyeti düşebilir. [2]

Yeraltı suyu varsa zemin mutlaka sıvılaşır mı?

Hayır. Yeraltı suyu tek başına yeterli değildir; zemin tabakasının özellikleri ve deprem yüklemesi de birlikte değerlendirilir. [2]

Yerel zemin sınıfı sıvılaşma riskini doğrudan gösterir mi?

Hayır. Yerel zemin sınıfı, TBDY 2018 Tablo 16.1’de tanımlanan zemin profili sınıflandırmasıdır. Sıvılaşma değerlendirmesi, tabaka ve su koşullarını ayrıca ele alır. [2][3]

Kayalık zeminde sıvılaşma değerlendirmesi yapılır mı?

Önce saha profilinde sıvılaşmaya elverişli ve doygun zemin tabakalarının bulunup bulunmadığı araştırılır. Yüzeyde kaya görülmesi, daha derindeki veya parsel içindeki farklı tabakalar hakkında tek başına karar vermeye yetmez. [1][2]

Sıvılaşma riski bina projesini nasıl etkiler?

Belirlenen zemin davranışı; temel sistemi, zemin iyileştirme gereksinimi ve beklenen deformasyonların mühendislik değerlendirmesinde dikkate alınır. Proje özelindeki karar, saha verileri ve TBDY 2018 kapsamındaki zemin değerlendirmesi üzerinden yetkili mühendis tarafından verilmelidir. [1][2]

Sıvılaşma incelemesinde hangi veriler kontrol edilmelidir?

Zemin tabakaları, yeraltı suyu gözlemleri, arazi ve laboratuvar deneyleri ile yerel zemin sınıfının dayandığı parametreler birlikte kontrol edilmelidir. Deney sonuçları ilgili numune ve derinlikle izlenebilir biçimde eşleştirilmelidir. [1][2][3]

$V_{s30}$ değeri sıvılaşma hesabı mıdır?

Hayır. $V_{s30}$, üst 30 metredeki ortalama kayma dalgası hızını temsil eder ve yerel zemin sınıflandırmasında kullanılan parametrelerden biridir. Tek başına sıvılaşma oluşup oluşmayacağını belirlemez. [2][3]

zemin sıvılaşması neden olur — Ek Kaynaklar

1. Yapı Malzemeleri ve Zemin Laboratuvarları Yönetmeliği (R.G.: 2012) — ÇŞİB — https://www.mevzuat.gov.tr/mevzuat?MevzuatNo=36055&MevzuatTur=7&MevzuatTertip=5
2. TBDY 2018 Tablo 16.1 — Yerel Zemin Sınıfları (TBDY 2018) — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği 2018 — https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2.htm
3. ideCAD Yerel Zemin Sınıfı rehberi (TBDY 2018 Tablo 16.1) — ideCAD — https://help.idecad.com.tr/ideCAD/yerel-zemin-sinifi

İlgili Hesaplama Araçları

• Taşıma gücü hesabı
• Zemin sınıflandırması
• Zemin büyütmesi

Kaynakça

1. İlgili Türk Standartları (TS) ve Avrupa Normları (EN)
2. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği
3. İlgili ders kitapları ve teknik kaynaklar

Not: Bu makale eğitim amaçlıdır. Projelerde güncel yönetmelik ve standartlara başvurunuz.

Kaynaklar

1. TBDY 2018 Bölüm 16.6 — AFAD / T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2.htm
2. TS EN 1998-5:2004 — CEN — Avrupa Standardizasyon Komitesi (Eurocode). https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu
3. TS 3234 — TSE — Türk Standardları Enstitüsü. https://www.tse.org.tr
4. EN 1997-1 — CEN — Avrupa Standardizasyon Komitesi (Eurocode). https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu

İlgili Hesaplama Araçları

Bu konuyla ilgili ücretsiz mühendislik hesaplama araçlarımızla ön tasarım ve kontrol yapabilirsiniz:

• 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.

bilgiportali (2026). Zemin Sıvılaşması — Mekanizma, Hesap Yöntemi ve Risk. Yapıdan — İnşaat Mühendisliği Bilgi Portalı. https://yapidan.com/kategoriler/gt/zemin-sivilasmasi-mekanizma-hesap-yontemi-risk-degerlendirmesi