Zemin Sıvılaşması Nedir? Sıvılaşma Çeşitleri Nelerdir?

Binaların deprem, sel gibi doğal afetlerde yıkımına sebep olan teknik faktörlerden birisi olan zemin sıvılaşması olayını bu içeriğimizde sizler için derledik.

Zemin Sıvılaşması Nedir?

Zemin sıvılaşması, deprem gibi hareketli yükler altında gevşek ve yüzeye yakın zeminlerde oluşan bir durumdur. Sismik kuvvet uygulandığı zaman, tanecikler arasındaki denge bozulur. Zeminde durağan ve dağınık halde bulunan su içeriği yüzeye doğru hareket eder. Bu olaya zemin sıvılaşması denir. Sıvılaşma olayında kum, su ile beraber hareket ederek sıvı gibi davranır. Bu olay oluştuğu vakit zemin üzerinde ki yapılarda yan yatma, devrilme ve batma kaçınılmaz hale gelir.

Zemin sıvılaşması olayı, çoğunlukla deniz kenarlarında, körfez bölgeleri ve kıyı düzlüklerinde, akarsuların taşkın ovalarında görülür. Bilinen en büyük örnekleri; 1964 Nigaata – Japonya, 1967 Mudurnu – Bolu, 1999 Gölcük – İzmit.

Yakın tarihte gerçeklesen ve ülkemiz için acı bir olay olan Gölcük depreminde şehir merkezinde hasarın daha büyük olmasının ana sebebi zemin Sıvılaşmasının sonucudur. Birçok binanın zemin katının içe gömülmüş ve pek çok yapıda ise yan yatma devrilme olmuştur.

Zemin Sıvılaşması Nedenleri

Yer Altı Zemin Suyu

Suya doygun olan kohezyonsuz zeminlerde görülen bu olay yer altı su seviyesinin yüzeye yakın olduğu durumlarda daha büyük tehlike oluşturmaktadır. Zemin içerisinde su bulunmayan, yer altı su seviyesinin üstünde kalan su, doygun olmayan zeminlerde ise sıvılaşma mümkün olmayacağından literatüre göre sıvılaşma hesaplaması yapılmaz.

Boşluk Suyu Basıncı (u)

Deprem dalgaları daneler arası yerleşimi değiştirirken boşluk suyu basıncını da arttırarak su seviyesinin yükselmesine neden olur. Bundan dolayı su yükselerek ortamdan uzaklaşmaya çalışır. Genellikle yer altı su seviyesinin yüksek olduğu yerlerde risk çok fazladır. Yer altı su seviyesinin yüzeyden 20m’den daha derinde ve sıkı zeminlerde olması riski büyük ölçüde azaltır. Özellikle deprem bölgelerinde kumlu-sitli gevşek zeminlerde sıvılaşma büyük bir risktir.

Efektif Gerilme (σ′)

Zemin kütlesi içinde taneden taneye aktarılan ve birim alana etkiyen dik kuvvettir. Efektif gerilme, gerçekte yer altında ortama etki eden gerilmedir. Toplam gerilmeden boşluk suyu basıncının çıkartılması ile bulunur. Zemin kütlesi içinde taneden taneye aktarılan kuvvetlerin yarattığı, doğrudan ölçülmeyen gerilemeyi temsil eder.

Sismik Geçmiş

Geçmişte deprem etkisi altında kalmış zeminlerde daneler arasında ki boşluklu yapının azalmış olması veya tam aksi durumda titreşim kuvvetinin az olduğu varsayılarak sıvılaşmaya uygun hale gelmişte olabileceği bilinmelidir.

Odak Uzaklığı ve Yüklemin Şiddeti

Deprem anında sıvılaşmayı tetikleyen depremin etkilerinin oluşamadığı uzaklığa , maksimum odak uzaklığı denir. Sıvılaşmayı etkileyen en önemli faktör depremdir.

Zemin Sıvılaşmasına Karşı Alınabilecek Bazı Önlemler

Zemin iyileştirme yöntemlerinde temel amaç, yer altı suyunun yüzeye yakın olduğunda oluşabilecek sorunların, önceden tespit edilip, belirli yöntemlerle bertaraf edilmesidir.

Zemin iyileştirme yöntemleri, statik yükler altında istenen performansı sağlamayan zeminlere sahip yapılarda sıklıkla tercih edilir. Bilinen bazı yöntemler şunlardır;

Enjeksiyon Yöntemi

Zemin taneleri arasındaki boşluğu doldurmak için bağlayıcı maddesi çimento olan malzemeler enjekte edilir.

Sıkıştırma Teknikleri

Kum ve çakıllar titreşim altında sıkışma eğilimi gösterdikleri bu yöntemlerle daneler arası boşluk oranı minimize edilebilir. Başlıca bilinen yöntemler ; vibro yöntemiyle sıkıştırma, dinamik kompaksiyon, kompaksiyon enjeksiyonu.

Zemin sıvılaşması ülkemizde ve dünyada yapısal alanda karşılaştığımız bir sorundur. İnşaata başlamadan önce her zaman iyi bir zemin testi/analizi yapılması gerekmektedir.