1. Birim Hacim Ağırlığı (γ) Nedir?

Zeminin birim hacim ağırlığı (γ), birim hacimdeki zeminin ağırlığını ifade eder:

• W = zeminin ağırlığı
• V = hacim

Birim hacim ağırlığı, zeminin danelerinin yoğunluğu, boşluk oranı, su içeriği ve doygunluk derecesine bağlı olarak değişir. Bu nedenle aynı zemin sınıfı içinde bile değerler geniş aralık gösterebilir.

2. Türleri

a) Doğal birim hacim ağırlığı (γₙ veya γ)

Zeminin doğal su içeriği ve sıkılığı ile bulunduğu durumdaki birim hacim ağırlığıdır.
Genellikle sondaj loglarında ve jeoteknik raporlarda verilen değerdir.

b) Kuru birim hacim ağırlığı (γd)

Zeminin tamamen kuru duruma göre birim hacim ağırlığıdır.
Özellikle kompaksiyon, şev stabilitesi ve temel tasarımında kullanılır.

c) Doygun birim hacim ağırlığı (γsat)

Zeminin tüm boşluklarının su ile dolu olduğu durumdur.
Yer altı su seviyesi altında zemin ağırlığı bu değere göre hesaplanır.

d) Batık birim hacim ağırlığı (γ′)

Zemin su altında olduğunda oluşan efektif birim hacim ağırlığıdır:

Burada γw = 9.81 kN/m³ olup suyun birim hacim ağırlığıdır.

3. Zeminin Birim Hacim Ağırlığını Etkileyen Faktörler

• Tane yoğunluğu (Gs): Mineral yapısına göre 2.60–2.75 aralığında olur.
• Boşluk oranı (e): Artarsa γ azalır.
• Su içeriği (w): Kumlarda ağırlık çok değişmez, killerde belirgindir.
• Doygunluk (S): S=100% → γsat oluşur.
• Sıkılık / Konsolidasyon derecesi: Zemin sıkılaştıkça γ artar.
• Zemin sınıfı (kaba taneli, ince taneli, organik zemin vb.)

4. Yaklaşık Birim Hacim Ağırlığı Değerleri (γ, γd, γsat)

Aşağıdaki değerler genel mühendislik tasarımlarında başlangıç değerleri olarak kullanılabilir.

 

Kum ve Çakıllar – Kaba Taneli Zeminler

Zemin	γ (kN/m³) doğal	γd (kN/m³) kuru	γsat (kN/m³) doygun	Mühendislik Yorumu
Temiz çakıl	20–23	18–22	22–23	Yüksek sıkılık → yüksek γ
Temiz kum (orta – sıkı)	18–21	16–19	20–22	Doğal γ yüksekse sıkı zemin
Gevşek kum	16–18	14–16	19–20	Gevşek kumda γ düşüktür
Siltli kum	17–20	15–18	19–21	İnce tane arttıkça γ değişken

 

Siltler

Zemin	γ doğal	γd kuru	γsat doygun	Mühendislik Yorumu
Düşük plastisiteli silt (ML)	16–18	14–16	18–20	Su aldığında γ artar
Yüksek plastisiteli silt (MH)	17–19	14–16	19–21	Su ile ağırlaşır

 

Killer – İnce Taneli Zeminler

Zemin	γ doğal	γd kuru	γsat doygun	Mühendislik Yorumu
Çok yumuşak kil	14–17	12–14	17–19	Su içeriği çok yüksek → düşük γ
Yumuşak – orta kil	17–19	13–16	18–20	Normal aralık
Katı – çok katı kil	19–21	16–18	20–21	Konsolidasyon arttıkça γ ↑
Sert kil – marn	20–23	18–20	21–23	Zayıf kaya geçişi

 

Organik Zeminler ve Turbalar

Zemin	γ doğal	γd kuru	γsat doygun	Mühendislik Yorumu
Organik silt	12–15	10–13	15–17	Çok düşük γ → yüksek sıkışma
Turba	8–12	6–9	12–15	En hafif doğal zemin; yüksek oturma

5. Mühendislik Yorumu ve Tasarım İçin Notlar

1) γ yüksek ise:

• Zemin sıkı / konsolide / düşük boşluk oranlıdır.
• Şev stabilitesi analizinde ağır birim ağırlık → potansiyel olumsuzluk yaratabilir.
• Temel taşıma gücünde artırıcı etki yapabilir.

2) γ düşük ise:

• Zemin gevşek, yüksek boşluk oranlı veya yüksek su içeriklidir.
• Oturma riskleri daha fazladır.
• Deprem yüklerinde daha düşük kütle nedeniyle avantaj sağlar.

3) Doygun koşullar çok önemlidir

Tasarımda genellikle iki durum mutlaka değerlendirilir:

• Yeraltı suyu üstünde → doğal γ
• Yeraltı suyu altında → batık γ′

4) Kumlarda doğal γ ile γsat arasındaki fark sınırlıdır

Kum taneleri ağır olduğundan:

• γ çoğunlukla 18–21 kN/m³
• γsat çoğunlukla 20–22 kN/m³

5) Killerde su içeriği γ değerini çok etkiler

• w arttıkça γ düşebilir (yumuşak killer)
• Konsolidasyon arttıkça γ yükselir (çok katı killer)

6) Organik zeminlerde γ çok düşüktür

Bu nedenle:

• Taşıma gücü düşüktür
• Oturma potansiyeli yüksektir
• Havalandıkça veya sıkışınca γ artabilir