Yeraltı Su Seviyesi Yüksek Zeminlerde Temel Tasarımı
Yeraltı suyu seviyesi yüksek olan bölgelerde temel tasarımı; hidrostatik kaldırma (UPL), sızdırma akışı stabilitesi (HYD), drenaj sistemleri ve agresif yeraltı suyuna karşı malzeme korumasını kapsar....
Hidrostatik basınç → UPL kaldırma + HYD sızma kontrolü → drenaj + su yalıtımı → agresif su sınıfı → temel tipi kararı.
1. Yeraltı Suyu Tasarım Kriterleri
Yeraltı Su Seviyesi Yüksek Zeminlerde Temel Tasarımı kapsamında hesap kesiti.
1.1 Tasarım Yeraltı Su Seviyesi
TS EN 1997-1:2004 Madde 2.4.6.1 uyarınca tasarımda kullanılacak yeraltı su seviyesi (YAS), uzun dönem gözlemlerden elde edilen en yüksek mevsimsel seviye olarak alınmalıdır. Pratikte en az 5 yıllık gözlem önerilir (minimum 2 mevsim — TS EN 1997-2:2007 Madde 3.6.2). Ölçümler TS EN ISO 22475-1:2006 standardına uygun piezometre okumalarına dayandırılmalı; ani kazı suyu olmayıp denge YAS değeri esas alınmalıdır.
Saha Notu: Türkiye'de mevsimsel YAS değişimi kıyı alüvyonlarında (Gediz Havzası, İzmir Körfezi, Samsun Ovası) 0,5–2,0 m arasında değişmektedir. Konya, Aksaray gibi iç ovalarda mevsimsel sulama nedeniyle YAS, yazın düşer kışın yükselir; tasarım her iki ekstrem için yapılmalıdır.
Dikkat: Sondaj aşamasındaki anlık kuyu suyu düzeyi tasarım YAS'ı olarak kabul edilemez. İstanbul, İzmir gibi deprem bölgelerinde 2475 yıllık dönüm periyodu (DD-1) deprem kombinasyonunda YAS yukarı kabul edilmesi tavsiye edilir.
Tablo 1: Tasarım Yeraltı Su Seviyesi
| Bölge | Don Derinliği (cm) | YAS Mevsimsel Değişimi | Baskın Zemin Tipi |
|---|---|---|---|
| Marmara | 40–60 | 0,5–1,0 m | Alüvyon, kil |
| Ege Kıyısı | 30–50 | 0,3–0,8 m | Alüvyon, kum |
| İç Anadolu | 80–120 | 0,5–2,0 m | Kil, silt, tuz |
| Karadeniz | 60–100 | 0,3–1,5 m | Kil, kaya |
| Doğu Anadolu | 150–300 | 0,5–2,5 m | Alüvyon, tüf |
| Akdeniz Kıyısı | 20–40 | 0,3–0,6 m | Kireçtaşı, kum |
1.2 Yeraltı Suyu Agresiflik Sınıfları
TS EN 206:2013 kapsamında çevre sınıfları zemin suyu kimyasına göre belirlenir.
Tablo 2: Yeraltı Suyu Agresiflik Sınıfları
| Sınıf | SO₄²⁻ (mg/L) | pH | Saldırı Derecesi | Türkiye'de Yaygın Ortam |
|---|---|---|---|---|
| XA1 | 200–600 | 6,5–5,5 | Zayıf | Sanayi alanları, bazı kentsel zeminler |
| XA2 | 600–3000 | 5,5–4,5 | Orta | Tuzlu bataklık, İç Anadolu tuzlu zeminler |
| XA3 | >3000 | <4,5 | Şiddetli | Jeotermal sahalar, sanayi atık alanı |
Saha Notu: Konya, Tuz Gölü çevresi, Afyon ve Çankırı illerinde yüksek sülfat içerikli zemin koşulları yaygındır. Bu bölgelerde projeye özel zemin kimyası analizi (SO₄²⁻, Cl⁻, pH) zemin etüt raporuna dahil edilmelidir.
2. UPL Limit Durumu (Kaldırma Stabilitesi)
Bölüm ile ilgili detayları gösteren saha uygulaması.
2.1 Temel Kontrol Koşulu
TS EN 1997-1:2004 Madde 10.2 — Kaldırma yenilmesi (UPL) limit durumu:
G_stab,d + R_d >= V_dst,d
Burada:
- G_stab,d = G_k * γ_G,stab → stabilize edici düşey yük tasarım değeri
- V_dst,d = V_dst,k * γ_G,dst → hidrostatik kaldırma yük tasarım değeri
- R_d = çekme kapasitesi (ankraj veya zemin sürtünmesi)
Hidrostatik kaldırma kuvveti:
F_kaldırma = γ_w * h_w * A_plak
Burada h_w = plak alt yüzeyi ile YAS arasındaki yükseklik; γ_w = 10 kN/m³ (tasarım).
Tablo 3: Temel Kontrol Koşulu
| Yük Türü | Sembol | Değer |
|---|---|---|
| Kalıcı stabilize edici yük | γ_G,stab | 0,90 |
| Kalıcı kaldırma yükü | γ_G,dst | 1,10 |
| Değişken kaldırma yükü | γ_Q,dst | 1,50 |
Saha Notu: Türkiye'de TS EN 1997-1 Ulusal Ek'i henüz yayımlanmadığından Ek A tavsiye değerleri doğrudan uygulanır. TBDY 2018 deprem kombinasyonlarında ek kontrol gerekebilir.
Dikkat: UPL kontrolü inşaatın her kritik aşamasında (kazı temiz, bodrum döşemesi öncesi, su basması durumu) ayrı ayrı yapılmalıdır.
2.2 Çözüm Alternatifleri — UPL Başarısızlığında
Seçenek A — Ağırlık artırımı (plak kalınlığı):
Gerekli ek plak kalınlığı: Δt ≈ ΔR / [(γ_beton - γ_w) * A * γ_G,stab]
Pratik kural: 1 m su basıncı için yaklaşık 0,85–0,90 m beton plak gereklidir.
Seçenek B — Çekme ankajları (TS EN 1997-1:2004 Bölüm 8):
Tablo 4: Çözüm Alternatifleri — UPL Başarısızlığında
| Ankraj Tipi | Tip. Kapasite | Uygulama Koşulu |
|---|---|---|
| Enjeksiyonlu çelik ankraj | 400–1500 kN | Kaya veya sıkı zemin |
| Helikal (helezon) ankraj | 100–600 kN | Her zemin, kolay montaj |
| Gergi kazık | 200–800 kN | Yüksek kapasite, derin |
Seçenek C — Su kesme perdesi: Diyafram duvar, palplanş veya jet grout ile YAS düşürülür veya hidrostatik basınç engellenir.
3. HYD Limit Durumu (Hidrolik Yenilme — Piping/Boiling)
Bölüm ile ilgili detayları gösteren saha uygulaması.
3.1 Kritik Hidrolik Gradyan
TS EN 1997-1:2004 Madde 10.3 kapsamında iç erozyon ve borulanma (piping) kontrolü:
Kritik hidrolik gradyan — Terzaghi (1943):
i_crit = (G_s - 1) / (1 + e) = γ' / γ_w
Kum için tipik değer: G_s = 2,65–2,70, e = 0,5–0,8 → i_crit ≈ 0,90–1,05.
Tasarım kontrolü:
i_meas <= i_crit / FS (tavsiye: FS ≥ 3,0 — TS EN 1997-1 Md.10.3)
Saha Notu: Türkiye alüvyonal zeminlerinde (Gediz, Büyük Menderes, Sakarya ovaları) gevşek kumun e değeri 0,60–0,85 arasında olabilir, bu da i_crit değerini 0,91–1,00 aralığına çeker. Özellikle 1999 Marmara Depremi'nde Adapazarı'nda piping benzeri zemin davranışı gözlemlenmiştir.
Dikkat: Piping başlangıcı görsel olarak tespit edilemeyebilir. Alüvyonal kumlu zeminlerde kazı kenarında ani zemin yükselmesi (boiling) ve boşluk suyu basıncı artışı kritik erken uyarı belirtileridir.
4. Drenaj Sistemleri Tasarımı
Bölüm ile ilgili detayları gösteren saha uygulaması.
4.1 Yasal Zorunluluk — Binalarda Su Yalıtımı Yönetmeliği
Yasal Dayanak: Binalarda Su Yalıtımı Yönetmeliği, Resmi Gazete 27 Ekim 2017, Sayı: 30223 (Çevre ve Şehircilik Bakanlığı).
Madde 10 uyarınca: Tabii zemin kotu ile temel alt kotu arasındaki mesafe 3 m'den fazla olması durumunda su yalıtımı, drenaj sistemiyle birlikte oluşturulur.
Madde 11 temel hükümleri:
- Toprakla temas eden temel, döşeme ve bodrum duvarlarında örtü veya sürme esaslı yalıtım zorunludur
- Basınçlı suya maruz yatay yüzeylerde örtü tipi (membran) esastır
- Yapısal yalıtımda beton: su işleme derinliği ≤ 30 mm (TS EN 12390-8) veya C35/45, w/c < 0,45, çimento dozajı > 360 kg/m³
4.2 Geotekstil Filtre ve Drenaj
TS EN 13252:2016 kapsamında filtre geotekstil özellikleri:
Tablo 5: Geotekstil Filtre ve Drenaj
| Parametre | Sembol | Değer |
|---|---|---|
| Açıklık boyutu (kumlu zemin) | O₉₀ | ≤ d₉₀ zemin |
| Açıklık boyutu (siltli zemin) | O₉₀ | ≤ 1,5 × d₉₀ |
| Geçirimlilik | k_geotekstil | ≥ 10 × k_zemin |
| Basınç dayanımı (HDPE drenaj levhası) | — | ≥ 150 kN/m² |
Saha Notu: Türkiye piyasasında HDPE esaslı drenaj ve koruma levhası yaygın kullanım görmektedir. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı 2026 birim fiyat listesi Poz No. 15.200.1004 (bodrum HDPE drenaj levhası, 150≤basınç<200 kN/m²) ve Poz No. 15.200.1006 (250≤basınç<350 kN/m²).
5. Temel Beton Dayanıklılığı
Bölüm ile ilgili detayları gösteren saha uygulaması.
5.1 Sülfatlı Yeraltı Suyunda Beton Sınıfı
Tablo 6: Sülfatlı Yeraltı Suyunda Beton Sınıfı
| Çevre Sınıfı | Beton Sınıfı | Çimento Türü | Su/Çimento | Çimento Dozajı (kg/m³) |
|---|---|---|---|---|
| XA1 | ≥ C25/30 | CEM I veya II/A | ≤ 0,55 | ≥ 300 |
| XA2 | ≥ C30/37 | SR çimento (CEM III/B) | ≤ 0,50 | ≥ 320 |
| XA3 | ≥ C35/45 | Yüksek SR + ek önlem | ≤ 0,45 | ≥ 360 |
5.2 Minimum Beton Örtü Kalınlığı
TS EN 1992-1-1:2004 Madde 4.4.1.2 ve TS 500:2000 Madde 9.2 uyarınca:
c_nom = c_min + Δc_dev
Tablo 7: Minimum Beton Örtü Kalınlığı
| Çevre Sınıfı | c_min (mm) | Δc_dev (mm) | c_nom (mm) |
|---|---|---|---|
| XC2 (doygun zemin) | 25 | 10 | 35 |
| XA1 | 30 | 10 | 40 |
| XA2 | 40 | 10 | 50 |
| XA3 | 50 | 10 | 60 |
6. Su Altı Beton Dökümü (Tremie Yöntemi)
Bölüm ile ilgili detayları gösteren saha uygulaması.
TS EN 1992-1-1:2004 Madde 8.3 gereksinimleri:
- f_ck ≥ C25/30
- w/c ≤ 0,45
- Çökme: S4–S5 (≥ 180 mm — TS EN 12350-2)
- Tremie boru ucu: her zaman ≥ 1,0 m beton içinde gömülü
Saha Notu: Türkiye uygulamasında tremie döküm sırasında dewatering durdurulmalı, priz alma süresince (≥ 12 saat) su seviyesi sabit tutulmalıdır.
7. Türkiye'ye Özgü Koşullar
Bölüm ile ilgili detayları gösteren saha uygulaması.
7.1 Deprem Etkisi — Sıvılaşma
TBDY 2018 Madde 16.6.1 uyarınca sıvılaşma analizi zorunlu koşullar:
- YAS temel tabanından 20 m derinliğe kadar mevcut (TBDY 2018 Md.16.6.1)
- Kohezyonsuz, SP veya SM sınıfı zemin
- DD-2 deprem düzeyinde SPT N₆₀ ≤ 20
Güvenlik sayısı koşulu: FS_sıvılaşma = τ_R / τ_deprem ≥ 1,1 (TBDY 2018)
Riskli Bölgeler: Adapazarı, İzmit, Gölcük (1999 tecrübesi); İzmir körfezi (2020); Ege kıyı şeridi.
7.2 İmar ve Yapı Denetimi
Tablo 8: İmar ve Yapı Denetimi
| Mevzuat | Kapsam | Zorunluluk |
|---|---|---|
| 3194 İmar Kanunu | Yapı ruhsatı, zemin etüdü | Ruhsat öncesi zemin etüdü şart |
| 4708 Yapı Denetimi Kanunu | Zemin araştırması onayı | Yapı denetimi firması denetimi |
| 6331 İSG Kanunu | Şantiye güvenliği | Derin kazı = tehlikeli iş |
| Su Yalıtımı Yönetmeliği 2017 | Bodrum yalıtımı | Zorunlu |
| TBDY 2018 Bölüm 16.6 | Sıvılaşma analizi | Koşullu zorunlu |
8. Örnek Problemler
Bölüm ile ilgili detayları gösteren saha uygulaması.
Problem 1 — Kolay 🟢
Veriler:
- Plak alanı A = 600 m² (20×30 m)
- Temel gömme D_f = 4,0 m
- YAS zemin yüzeyinden 0,5 m aşağıda → h_w = 3,5 m
- Karakteristik yapı ağırlığı G_k = 15.000 kN
İstenen: UPL kontrolü
Çözüm:
Adım 1: F_kaldirma = 10 × 3,5 × 600 = 21.000 kN
Adım 2: G_stab,d = 15.000 × 0,90 = 13.500 kN V_dst,d = 21.000 × 1,10 = 23.100 kN
Adım 3: 13.500 < 23.100 → BAŞARISIZ
Sonuç: Eksik direnç ΔR = 9.600 kN. Seçenek: 16 adet T_d = 600 kN'lık ankraj.
Kontrol: 16 × 600 = 9.600 kN ≥ ΔR = 9.600 kN
Problem 2 — Orta 🟡
Veriler:
- Palplanş kazısı H = 5,0 m, perde gömme d = 3,0 m
- YAS zemin yüzeyinde
- G_s = 2,67, e = 0,60
İstenen: HYD — piping güvenlik sayısı
Çözüm:
Adım 1: i_crit = (2,67 − 1) / (1 + 0,60) = 1,67 / 1,60 = 1,044
Adım 2: i_meas ≈ (Δh/2) / d = (5,0/2) / 3,0 = 2,5 / 3,0 = 0,833
Adım 3: FS = 1,044 / 0,833 = 1,25 < 3,0 → BAŞARISIZ
Sonuç: Perde derinliği en az d = 5,0 m'ye çıkarılmalıdır.
Kontrol (d = 5,0 m): i_meas = (5,0/2) / 5,0 = 0,50 → FS = 1,044/0,50 = 2,09 (hâlâ yetersiz) → d = 7,0 m: i_meas = 0,357 → FS = 2,93 ≈ 3,0
Problem 3 — Zor
Veriler (gerçek proje — İzmir Körfezi alüvyonu):
- Zemin: Orta sıkı kum, G_s = 2,65, e = 0,72, φ' = 32°
- Derinlik: z = 5,0 m
- YAS derinliği: 0,50 m (zemin yüzeyine yakın)
- Doğal birim hacim ağırlığı: γ_d = 16 kN/m³, γ_sat = 19,8 kN/m³
- DD-2 deprem: PGA = 0,35g; M_w = 7,5; düzeltme katsayısı rd = 0,964
- SPT N₆₀ = 12
İstenen: TBDY 2018 kapsamında sıvılaşma güvenlik sayısı
Çözüm:
Adım 1 — Gerilmeler (z = 5,0 m): σ_v = 1 × 16 + 4 × (19,8 − 10) = 16 + 39,2 = 55,2 kN/m² u = 4 × 10 = 40,0 kN/m² σ'_v = 55,2 − 40,0 = 15,2 kN/m²
Adım 2 — Deprem kayma gerilme oranı (CSR): CSR = 0,65 × (σ_v / σ'_v) × (a_max / g) × r_d CSR = 0,65 × (55,2 / 15,2) × 0,35 × 0,964 = 0,65 × 3,632 × 0,337 = 0,795 CSR_M7.5 = CSR / MSF → MSF(7,5) = 1,0 → CSR_M7.5 = 0,795
Adım 3 — Zemin direnç oranı (CRR — SPT yöntemi, Seed vd.): Normalizasyon: σ'_v,ref = 100 kPa C_N = (100/15,2)^0,5 = 2,57 → ama C_N ≤ 2,0 → C_N = 2,0 (N₁)₆₀ = 12 × 2,0 = 24
CRR_7.5 = 1/34 − (N₁)₆₀ / (N₁)₆₀ ≥ 30: basit tablo değeri → φ' = 32°, (N₁)₆₀ = 24 → CRR ≈ 0,26 (Seed ve Idriss 1971 abağından)
Adım 4 — Güvenlik Sayısı: FS = CRR / CSR = 0,26 / 0,795 = 0,33
Sonuç: FS = 0,33 < 1,1 (TBDY 2018 Md.16.6) → SIVILAŞMA RİSKİ VAR
Önerilen tedbir: Vibro-kompaksiyon veya jet grout ile zemin iyileştirmesi. Hedef: (N₁)₆₀ ≥ 30 (sıvılaşmaya karşı güvenli sınır).
9. Sık Yapılan Hatalar
Bölüm ile ilgili detayları gösteren saha uygulaması.
- YAS ölçümü hatası: Sondaj sırasında anlık okumanın tasarım değeri olarak alınması
- UPL'de inşaat aşaması atlanması: Bodrum döşemesi dökülmeden önceki kazı aşaması kontrol edilmemesi
- Piping aşırı basitleştirme: Düzgün akım kabulü — gerçekte heterojen zeminde preferansiyel akış yolları oluşabilir
- XA2/XA3 beton sınıfı görmezden gelinmesi: Sülfatlı zemin suyunda standart C25 beton kullanımı
- Su yalıtımı kopuklukları: Duvar-plak birleşim noktasında su durdurucu (swelling sealant / waterstop) unutulması
- Sıvılaşma ile UPL bağlantısı kurulmaması: Sıvılaşan zeminde etkin gerilmeler sıfıra yaklaştığından görünür ağırlık azalır ve kaldırma riski katlanarak artar
Kaynakça
- İlgili Türk Standartları (TS) ve Avrupa Normları (EN)
- TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği
- İlgili ders kitapları ve teknik kaynaklar
Not: Bu makale eğitim amaçlıdır. Projelerde güncel yönetmelik ve standartlara başvurunuz.
Kaynaklar
- TS 500:2000 / TBDY 2018 — AFAD / T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2.htm
- TS EN 1992-1-1:2012 — 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:
- Temel Boyutlandırma Hesaplama
- Zemin Taşıma Gücü Hesaplama
- SPT N30 Düzeltme Hesaplama
- Şev Stabilitesi Hesaplama
- İstinat Duvarı 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.