DEPREME DAYANIKLITEMEL TASARIMI
Doç. Dr. Gürkan Özden
Dokuz Eylül Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Bölümü ve
Deprem Araştırma ve Uygulama Merkezi
Geoteknik Temel Tasarım Aşamaları
Zemin geometrisiZemin özellikleriZeminden kaynaklanan yükler
İdealize zemin profili
Üst yapı özellikleriMimariYüklerFonksiyonTaşıyıcı sistem
Afet durumu
Temel Sistemi Seçimive
Temel Boyutları
Zemin-Temel-Yapıilişkisinin kurulması
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
3
Deprem Yükleri Altında Temel Tasarımı
1. Adım
Deprem Yükünün Belirlenmesi(Vt, Md, G+Q)
Deprem yüklemesi normal ve yüksek katlı bina projelerinin önemli kısmında tasarım tepki spektrumu ile tanımlanır. Yerel zemin koşullarının deprem yükleri üzerindeki etkisi zemin sınıfı yoluyla dikkate alınır.Deprem Yönetmeliği Bölüm 2.4’e göre:
A(T)=A0 ⋅ I ⋅ S(T)Sae(T) = A(T) ⋅ g
{%5 sönüm oranına için elastik spektral ivme}
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
4
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
5
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
6
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
7
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
8
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
9
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
10
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
0.01 0.1 1 10
Period (s)
Spec
tral
Acc
eler
atio
n (g
)
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
11
Deprem Yönetmeliği’nde yer alan elastik tasarım tepki spektrumunun bilhassa yumuşak zemin koşullarında aşılma olasılığı vardır. Bilhassa yüksek yapısınıfına giren yapıların güvensiz tarafta çözülme riski mevcuttur. Bu tür bir durumda yapı temeline etkiyen yükler gerekenden daha düşük hesaplanmışolacaktır.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
12
2. Adım
Zemin Özelliklerinin Araştırılması(zemin etüt çalışması ve idealize zemin profilinin
oluşturulması, zemin sınıfının seçilmesi)
Deprem riski yüksek bölgelerde zemin etüt çalışması ve takip eden analizlerin kapsamı daha geniş tutulur. Jeofizik arazi deneyleri (MASW, mikrotremör, v.b.) zemin profilinin dinamik özelliklerini (doğal periyot – T=4H/Vs ; kayma dalgası hızı) belirlemek açısından önem kazanır. Ayrıca laboratuvardadinamik üç eksenli basınç deneyi vasıtasıyla kumlu zeminlerde sıvılaşma direnci, killi zeminlerde ise yumuşama potansiyelinin araştırılması gerekebilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
13
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
14
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
15
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
16
Zemin Dinamiği Analizleri(sıvılaşma, deprem sonrası oturma, dinamik zemin davranışı, tasarım tepki spektrumu)
3. Adım
Temel sistemi seçilmeden önce sıvılaşma ve deprem sonrası olası oturma analizlerinin yapılması gerekir. Yaygın sıvılaşma ve oturma beklendiği takdirde zemin iyileştirmesi ve/veya derin temel seçenekleri kaçınılmaz hale gelebilir. Ayrıca parsel bazında dinamik zemin davranışıanalizleri yapılarak tasarım tepki spektrumu veya zaman tanım düzleminde deprem yer hareketi elde edilebilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
17
SIVILAŞMA
Sıvılaşma, tekrarlı yükler altında suya doygun ve gevşekten orta sıkıya granüler zeminlerin boşluklarındaki su basıncının tedricen yükselerek deprem öncesi efektif düşey gerilmeye eşit olması ve zeminin dayanımınıkaybederek viskoz bir sıvı davranışıgöstermesidir. Granüler bir zemin tabakasının sıvılaşma riski üzerinde deprem enerjisinin, zemin dane dağılımının, zemindeki ince dane yüzdesinin, ince dane plastisitesinin, zemin sıkılık oranının etkisi vardır.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
18
Aşırı boşluk suyu basıncı oranı: ru=∆ue/σ′v = 1.0 ⇒sıvılaşma
Sıvılaşan zeminlerde temel taşıma kapasitesi kaybı, yanal yayılma, aşırı toplam ve farklıoturma, yataklanma kaybı belli başlı temel problemleri olarak ortaya çıkar.
Bu tür olumsuzlukları gidermek için ya zemin iyileştirilmeli veya derin temel uygulamasına gidilmelidir. Belirli durumlarda her iki seçenek birden uygulanmalıdır. Zira kazıklı temeller tek başlarına sıvılaşmaya çözüm olmayabilirler.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
19
Sıvılaşma kendini genellikle yüzeyde kum kraterleri ile gösterir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
20
Sıvılaşan zeminlerde temel taşıma kapasitesi kaybı ve oturma gözlenebilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
21
Sıvılaşan zeminlerde yalnız sığ temeller değil kazıklı temeller dehasar görebilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
22
SPT-N
Kazık No.1∼50 cm
∼70 cmKazık No.2
sıvılaşanzemintabakası
Y.A.S.S
Kazık No.1
Kazık No.2
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
23
Sıvılaşan zemin eğimli arazilerdeönemli deplasmanlar yapabilir ve kalıcı şekil değiştirmeler görülebilir(yanal yayılma).
Deprem öncesi
sonrası
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
24
Deprem Yönetmeliği’ne göre sıvılaşma potansiyeli arz eden zeminlerde arazi ve laboratuvar verilerine dayanan sıvılaşma analizlerinin yapılması zorunludur.
Seed –Idriss YöntemiYöntemde SPT direncine bağlı olarak belirlenen sıvılaşma direnci ile deprem sırasında oluşan tekrarlıkayma gerilmesi karşılaştırılır. Zeminin direnci tekrarlıkayma gerilmesinden büyükse sıvılaşma söz konusu değildir. Eşit veya düşükse sıvılaşma riski vardır.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
25
amaks
γmaksmaks a
gh
AF
⋅==γτ h
τmaks
depremdeki en yüksektekrarlı kayma gerilmesi
τmaks zeminin rijit davranış yaptığı kabulüne göre hesaplanmıştır. Gerçekte zemin deforme olarak kayma gerilmesinin rijit kabule nazaran daha düşük gerçekleşmesine neden olur. Bu durumu dikkate almak üzere rd düzeltme faktörü tanımlanmıştır.
z < 9.15m ⇒ rd = 1.0-0.00765z9,15m ≤ z < 23.0m ⇒ rd = 1.174-0.0267z23,0m ≤ z < 30.0m ⇒ rd = 0.774-0.008z
z > 30.0m ⇒ rd = 0.5
Derinlik faktörünün bulunuşuna alternatif olarak aşağıdaki amprik bağıntı da kullanılabilir. Bu bağıntıyukarıdaki değerlerle aynı noktaya varır ve bilgisayar programlama amaçlarına daha uygundur.
z: derinlik (m)
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
27
Derinlik düzeltme faktörü, rd, için yandaki şekilden de yararlanılabilir.
Sıvılaşma analizlerinde en yüksek yüzey ivmesi, amaks, önemli bir parametredir. Deprem sırasında zemin yüzeyinde oluşan bu ivmeye genelde yalnızca bir kere ulaşılır. Analizleri bu parametreye dayanarak yapmak aşırı güvenli tarafta bir yaklaşım olur ve ekonomik olmayan mühendislik uygulamalarına yol açar. Böyle bir yaklaşım yerine ortalama bir ivme değer ile çalışılmasıtercih edilir:
-0.04-0.02
00.020.04
0 5 10 15Time (sec)
Acc
eler
atio
n (g
)
amaks
⎬τort= rb·τmaks
rb: ortalama kayma gerilmesi faktörü
r b = 0.1( M – 1) ; M=7.5 için r b = 0.65M: Deprem büyüklüğüDepremde zeminde oluşan tekrarlı kayma gerilmesi, τdeprem, yukarıdaki denklemlerin ışığında aşağıdaki şekilde yazılabilir:
dmaksbdeprem rxaxghxr γτ =
Sıvılaşmaya karşı güvenlik faktörü tekrarlı gerilme dirençoranının, CRR, tekrarlı gerilme oranına, CSR, bölümüşeklinde ifade edilir:
'' ;v
direnç
v
deprem CRRCSRσ
τ
σ
τ== σ´v: efektif düşey gerilme
⇒⟩= 0,1CSRCRRFs Sıvılaşma riski mevcut değil.
Tekrarlı gerilme oranı, CSR, aşağıdaki denklem ile ifade edilir:
dv
maksb rh
ga
rCSR ⋅⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅= 'σ
γ
CRR oranı ise bu amaçla geliştirilmiş SPT korelasyonlarıkullanılarak bulunur. Korelasyonlar öncelikle M=7.5 büyüklüğündeki depremde temiz kumlara (ince malzeme oranı, FC, %5’den az) göre CRR sağlar. Daha sonra projeye esas deprem büyüklüğü ve ince malzeme özellikleri gözönüne alınarak düzeltme yapılır.
CRR için abaklar bulunduğu gibi korelatif denklemler de kullanılabilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
31
İnce malzeme oranının, FC, dikkate alındığıSPT-CRR ilişkisi
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
32
CRR7.5 abaktan okunmuş ve ince malzeme düzeltmesi yapılmış uygun bir eğri kullanılmış ise düzeltilmiş CRR´değeri
CRR′ = KM ⋅ CRR7.5 denklemi ile ifade edilebilir.
Burada KM deprem büyüklüğü için düzeltme faktörüdür.
KM faktörü deprem büyüklüğüne bağlı olarak izleyen çizelgeden okunabilir:
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
33
Deprem büyüklüğü düzeltme faktörü
M KM=CRRM/CRR7.5
5.25 1.50
6 1.32
6.75 1.13
7.5 1.00
8.5 0.89
Ara değerler için enterpolasyonyapılabilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
34
Temiz kumlar için CRR7.5 değeri aşağıdaki fonksiyon yoluyla da hesaplanabilir:
432
32
5.7 1 hxfxdxbxgxexcxaCRR++++
+++=
a = 4.844·10-2 ; b = -1.284·10-3 ; c = -4.721·10-3 ; d = 9.578·10-3
f = 6.136·10-4 ; f = -3.285·10-4 ; g = -1.673·10-5 ; h = 3.714·10-6
x = N60 (Bu fonksiyon 3 < N60< 30 olduğunda geçerlidir.)
İnce malzeme yüzdesi düzeltmesi aşağıdaki şekil ve denklem yardımıyla yapılır:
Ks = 1 + [ (0.75/30)(FC-5)] (IP ≤ %5 için)
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
35
1.00
1.25
1.50
1.75
2.00
0 5 10 15 20 25 30 35İnce dane yüzdesi, FC (%)
İnce
mal
zem
e dü
zeltm
e fa
ktör
ü, K
s
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
36
Deprem Sonrası Oturma TahminiDeprem sonrası oturmalar gevşek ve orta-sıkı kumlu zeminlerde ön plana çıkar. Bu tür oturmaları tahmin etmek için izlenilen yöntemlerden birisi Ishihara-Yoshimine yöntemidir (temiz kumlar için).
Yöntemde zeminde depremi takiben oluşacak hacimsel deformasyon, εv, SPT korelasyonuna bağlı olarak izleyen şekil yardımıyla tahmin edilir. Korelasyondaki SPT darbe sayılarının %90 enerji seviyesine karşı geldiği unutulmamalıdır.
Zemindeki düşey sıkışma ∆H = H. εv ile hesaplanır. “H”tabaka kalınlığıdır.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
37
Temiz kumlardan oluşan zemin tabakalarında deprem sonrası oturma hesabıiçin Ishihara-Yoshimine abağı
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
38
Temel altında dolgu yapılması gibi palyetifuygulamalar derinlik boyunca mevcut sıvılaşma potansiyelini bertaraf etmek için kesinlikleyeterli değildir.
?Sıvılaşma derindeki tabakalarda meydana geliyor! Yüzeyde alınacak dolgu önleminin yararıgörülmez!
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
39
Sıvılaşmaya karşı yurdumuzda uygulanabilecek zemin iyileştirme önlemleri:
Çimento enjeksiyonu: zemine kohezyon kazandırmak amacıyla uygulanır.Jet-grout kolon: zemine kohezyon kazandırmak için ve zeminde yüksek dayanımlı kolonlar oluşturarak deprem sırasında zemine düşen kayma gerilmesini düşürmek için uygulanır.Taş kolon: sıvılaşma potansiyeli yüksek zeminde geçirimliliği yüksek ve daha sıkıdüşey kolonlar oluşturmak için uygulanır.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
40
Jet-grout kolon uygulama tekniği
Vibroflotile taşkolon uygulama tekniği
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
41
Sıvılaşma potansiyeli olan zeminlerde yapılacak kazıklı temel uygulamasında mümkünse vibreks veya çakma kazık tercih edilmelidir. Bu sayede zeminde ortaya çıkacak deplasman etkisi ile sıvılaşabilecek kumlu zeminlerin sıkıştırılması mümkün olabilir.Sondaj kazığı uygulamalarında ise sıvılaşabilen zeminden kaynaklanabilecek yataklanma kaybıdonatı ile karşılanmaya çalışılmalı veya sondaj kazıkları ile birlikte zemin iyileştirmesi (taşkolon / jet-grout kolon) yapılmalıdır.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
42
Çakma kazık
Çakma-yerinde dökme –vibreks-kazık
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
43
Yapı Özellikleri ve Dinamik Zemin Davranışı Dikkate AlınarakTemel Sistemi Seçilmesi
4. Adım
Z3 ve Z4 sınıfına giren zeminlere oturan yapıların çoğunluğunda radye temelZ2 ve Z1 sınıfındaki zeminlerde çift yönlü sürekli veya radye temelHafif yapılarda birbirine bağ kirişleri ile bağlanarak bütünlüğü sağlanan tekil temelSanayi yapılarında çoğunlukla tekil temel Oturma, farklı oturma, net hidrostatik kaldırma basıncı, yetersiz temel taşıma kapasitesi veya sıvılaşma olan zeminlerde kazıklı temel (kazıklıtemelden önce yüzer temel uygulaması ve zemin iyileştirme seçeneklerinin uygulanabilirliği araştırılmalıdır).
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
44
radye temel seçenekleri
Bodrum kazısıile zeminde önyükleme etkisioluşturulur.
yüzer temel seçeneği
Yüzer temel seçeneği yapının deprem performansıüzerinde olumlu etkide bulunur. Bunlar temel taşıma kapasitesinin artması ve kinematik zemin-yapıetkileşimi yoluyla üst yapının aldığı deprem enerjisinin etkin bir şekilde sönümlenmesidir. Literatürde kinematik etkileşimin azaldığı veya engellendiği temel sistemlerinde yapı deprem performansının %30-40 kadar olumsuz etkilendiği belirtilmektedir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
46
SeçilenTemel Sisteminin Geoteknik Analizi
5. Adım
Seçilen temel sisteminin geoteknik analizleri yapılır:
- Güvenilir temel taban basıncı hesabı- Toplam ve farklı oturma hesapları- Zemin-yapı ilişkisinin kurulması için yatak katsayısının belirlenmesi- Kazıklı temel uygulamalarında yatay yük analizleri
TEMEL TAŞIMA KAPASİTESİ
γ: zemin birim hacim ağırlığı
c: kohezyonϕ: içsel sürtünme açısı
qfcf NDNcNBq ⋅⋅+⋅+⋅⋅⋅= γγ γ21
Zemin taşıma kapasitesine ulaşıldığı durumda göçme mekanizması
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
48
Dış merkez yükler temel taşıma kapasitesinde azalmaya yol açar:
B´: etkili genişlike: dış merkezlik
faktörleriderinlik
NBNDNcq
dqdcd
dqdqfcdcf
,,21
=
⋅⋅′⋅+⋅⋅⋅+⋅⋅=
γ
γγ
λλλ
λγλγλ
AqQ fu ′⋅=
Düşey yükün etkili genişliğin ortasındaolduğu kabul edilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
49
Dikdörtgen temellerde dış merkezlik için taşıma kapasitesi denklemi
(a) Düşey yükten doğan dış merkezlik
(b) Devirici moment kaynaklı dış merkezlik
eB=MB/Q
eL=ML/Q
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
50
L
B
uu
dqdcd
sqscs
dsqdqsqfcdcscu
eLLeBB
LxBAalanetkiliA
AqQ
faktörleriderinlik
faktörlerişekil
NBNDNcq
22
,,
,,21
−=′−=′′′=′
=′′⋅=
=
=
⋅⋅⋅′⋅+⋅⋅⋅⋅+⋅⋅⋅=
γ
γ
γγγ
λλλ
λλλ
λλγλλγλλ
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
51
Dönme ve farklı oturma yapı taşıyıcı elemanlarında ve temelinde ikinci mertebe momenti oluşturur. Farklıoturmaya bağlı yapısal çatlaklar binanın süneklikarz kapasitesinde azalmaya yol açar. Bu iki unsur da binanın deprem performansını düşürücüyönde etki yapar.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
52
Yapılar için izin verilen oturma sınır değerleri:en yüksek farklı oturma, ∆ST(maks)
kum zeminlerde 32 mmkil zeminlerde 45 mm
en yüksek oturma, ST(maks)
kum zeminlerde tekil veya şerit temel 51 mmkil zeminlerde tekil veya şerit temel 76 mmkum zeminlerde radye temel 51-76 mmkil zeminlerde radye temel 76-127 mm
en yüksek açısal distorsiyon, βmaks 1/300AB Yönetmeliği Eurocode 7’de bir çok yapı temeli için oturma sınırı 50
mm olarak tavsiye edilmektedir. Benzer şekilde bir çok yapı için β=1/500 önerilmektedir. Açısal distorsiyonda göçme sınırı içinse muhtemel değer olarak 1/150 verilmektedir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
53
Bjerrum tarafından tanımlanan açısal distorsiyon (β) sınırları
Beklenen hasar türü βmaks
_______________________________________________________________________
Tuğla duvarlar için göçme sınırı (L/H>4) 1/150Bir çok bina türü için yapısal hasar sınırı 1/150Panel ve tuğla duvarlarda çatlak oluşumu 1/150Yüksek ve rijit yapılarda gözle görülebilen dönme 1/250Panel duvarlarda ilk çatlak oluşumu 1/300Yapılarda hiç çatlak oluşmaması için sınır 1/500Diyagonal elemanları olan çerçeve sistemlerdetehlike sınırı 1/600
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
54
Yatak katsayısının belirlenmesi hususu özellikle radyetemellerde ve yüksek yapılarda ön plana çıkar:
Yapı yüklerinin zemine radye temel ile aktarıldığı bina çözümlerinde zemin-yapıetkileşimi genelde belirleyici faktördür.Zemin-yapı ilişkisinin kurulma tarzı temel ve üst yapıdaki yük dağılımını etkiler.Sayısal çözümün kabul edilebilir sürede yapılabilmesi için sürekli bir ortam olan zeminde bir takım basitleştirici kabuller yapılması gerekir. Proje bürolarında halen en yaygın kullanılan zemin-yay ilişkisi modeli yatak katsayısı yöntemidir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
55
Yatak katsayısı kesinlikle bir zemin sabiti değildir. Bu parametrenin belirlenmesinde belirsizliğe neden olan bir çok unsur mevcuttur. Bu unsurlar aşağıdaki şekilde sıralanabilir:
Zemin tepkisini ve zemin elastik parametrelerini tahmin etmedeki büyük güçlük,Tabakalı zemin profili durumu ve zemin özelliklerinin düşeyde ve yatayda değişkenlik göstermesi,Radye temelin şekli,Üstyapı yük dağılımı için yapılan kabuller,Üstyapı rijitliğinin temel üzerindeki etkileri veTemel taban basıncının oturma alanı içinde değişimiolarak sıralanabilir.Tüm bu unsurlar akılda tutularak zemin tepkisi için gerçekçi tahmin yapmak ve uygun güvenlik faktörü ile çalışmak gerekir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
56
Yatak Katsayısı Yaklaşımı:
Yatak katsayısı yaklaşımı, sürekli bir ortam olan zemin için kurulmuş matematik bir modeldir. Zemin bu modelde yaylar ile temsil edilir. Yaylar, temel taban basıncı ve zemin deformasyonu arasında ilişki sağlar.
Rijit olmayan yöntemlerde hem zeminin hem de temelin deformasyon özellikleri dikkate alınır.
Bunlar doğrusal veya doğrusal olmayan bir tarzda ele alınabilirler.
Zemin-yapı ikilisinin deformasyon karakteri, elastisite modülüne benzer bir yaklaşım kullanılarak, “yatak katsayısı” adı verilen bu sayısal değerle gösterilebilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
57
Yatak katsayısı temel elastik eğrisinin gerçeğe yakın bir şekilde hesaplanmasına, temel taban basıncının doğru hesaplanmasına, farklıoturmanın taşıyıcı sisteme etkilerinin araştırılmasına ve zemin-yapı etkileşiminin üst yapı davranışı üzerindeki tesirinin görülmesine fırsat verecek şekilde bilinçli kullanılmalıdır.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
58
Temel taban (değme) basıncı dağılımı;
Zeminin fiziksel özelliklerineZemin profili geometrisineTemel rijitliğineÜst yapı rijitliğineÜst yapı yük dağılımınabağlıdır.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
59
Kohezyonsuz zeminler
Köşe gerilmelerin büyüklüğütemel derinliğine bağlıdır.
Köşe gerilmeleri çok büyükdeğerlere çıkabilir.
Üniform gerilme dağılımı kabulüKohezyonlu zeminler
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
60
Zemin ve temel arasındaki ilişkiyi tariflemek için “yaylar”, ilk kez 1867’de Winkler tarafından kullanılmışve bu ilk yaklaşım “Winkler Yöntemi” olarak adlandırılmıştır.
Winkler yönteminde zemin, birbirinden bağımsız hareket eden düşey yönde ve sürekli yaylar ile gösterilir.
Çubuk elemanlar için tek doğrultuda uzanan yay gösterimi çoğunlukla “Elastik zeminler üzerine oturan kirişler yöntemi” olarak adlandırılır.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
61
deplasman
Winkler Temeli
Gerçek durum
Zemin reaksiyonu
Yatak katsayısı[F/L3]
Elastik zemine oturan kiriş veya plak probleminin analitik çözümü için Hetenyiformülasyonlarıkullanılabilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
62
δ, deplasman
M, Moment
T, Kesme kuvveti
Yatak Katsayısının Belirlenmesi
Elastik bölge
Gerilme, q
Oturma, δ
Oturma, δ
Yatak Katsayısı
Yatak katsayısı geçmişte plaka yükleme deneyi ile belirlenirdi. Ancak deney gerçek temel-zemin davranışını temsil etmekten oldukça uzak kaldığı için günümüzde standart bir yöntem olarak takip edilmemektedir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
64
Yatak katsayısının deformasyonladeğişimi genellikle eğriseldir.
Yük bloğu
Yükleme plakları (rijit)
Plak rijitdeğilse⎨
Doğrusal Doğrusal olmayan
Kil zeminlerde
Kum zeminlerde(B/B1 <3 için)
Katı kil ve orta-sıkıkum zeminlerde(m=L/B)
Vesic bağıntısı
Bir çok araştırmacı veUygulamacı tarafından önerilmez.
⎨
Es : Zemin Elastisite Modülü(Presiyometre deneyi, Ödometre deneyi, Üç eksenli basınç deneyi)
µ : Zemin Poisson oranı
Ef If :Kiriş eğilme rijitliği
B: Kiriş genişliği
[F/L2]
[F/L3]
Sürekli temellerin analizinde kullanılabilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
66
Yatak Katsayısı Değişim Aralıkları
Zemin Türü
Gevşek kumOrta-sıkı kumSıkı kumOrta-sıkı killi kumOrta-sıkı siltli kumKilli zeminler
qa: temel taban basıncıÇok yumuşak/yumuşak killerde yukarıdaki çizelgede verilenlerdendaha düşük yatak katsayıları çıkabilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
67
Yatak katsayısı için zemin elastisite modülünün belirlenmesi
Elastisite modülü, Es, laboratuvar veya arazi deneylerinden belirlenebilir. Laboratuvar deney bulguları üzerinde numune örselenmesi çok etkili olabilir. Ayrıca serbest basınç deneyinde arazi efektif gerilme koşulları tam temsil edilemediği için bu deneyden Es değeri bulunmamalıdır.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
68
Arazi deneyleri Es değerinin gerçekçi tahmini için daha yararlıdır. Es arazide eğer yanal yönde elde edildiyse düşey yöndeki deformasyon modülünü bulmak için düzeltme katsayıları kullanılmalıdır.
En sık kullanılan korelatif ilişkiler SPT ve CPT deney sonuçlarına dayananlardır. Bunlardan SPT deneyi daha çok tercih edilir.
Kumlu ve Killi Zeminlerde Es
Normal konsolidekumlar
Suya doygun kumlar
Normal konsolidekumlar (genel)
Ön yüklemeli kumlar
Çakıllı kumlar
Killi kumlar
Siltler, kumlu siltlerveya killi siltler
Yumuşak killer veya killi siltler
Zemin
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
70
Kumlu ve Killi Zeminlerde Es (devam)
Zemin
cu=su=drenajsız kayma mukavemeti
Kil ve silt veya organikveya katıSilt veya kumlu kil
Killerde Es için genel korelasyon:
Ip: plastisite indeksi (%) ; 20 ≤ Ip ≤ 100 ; K değeri en yakın 10 katına yuvarlanır.
Es için bir diğer genel korelasyon denklemi ise aşağıdadır:
P
nLLc I
wwI −=
Çok tabakalı zemin profilinin eşdeğer elastisite modülünün hesaplanması için ağırlıklı ortalama yöntemi kullanılabilir:Boussinesq gerilme etki faktörü:
Ağırlıklı ortalama:
0,00
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00
0,40 0,60 0,80 1,00 1,20
Iod
(m)
yayılı yük
2222222
222
))((
)2(21
zBLzBzL
zBLzBLIi++++
++=
π 2221tan
zBLz
BL
+++ −
∑=
=′n
iiij III
1/
'∑= jjeş IEE
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
72
Yöntemin uygulanabilmesi için her bir zemin tabakasının orta noktasında hesaplanan, I′(j), eşdeğer Boussinesq gerilme etki faktörü değerlerine ihtiyaçvardır.
Bossinesq gerilme etki faktörü, eşit yüklüdikdörtgen bir alanın bir köşesi altındaki düşey gerilme artışını ifade eder.
Ağırlıklı ortalama yöntemi, yükleme yapılan noktanın hemen altındaki zemin özelliklerinin, gerilme artışının daha düşük olduğu derinliklerde yer alan zeminlere oranla daha etkin olduğu düşünülerek geliştirilmiştir.
z
L
B
σv′(z)= σ0′(z) + I(z)*q
q
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
73
Karakteristik nokta metoduKarakteristik nokta temelin ortalama oturmasına karşıgelen gerilme dağılımı hesabı için önerilmektedir:
Eşdeğer elastisite modülünün karakteristik nokta için belirlenmesi ile temel alanıiçinde ortalama bir Es
bulunmuş olur.
Dikdörgen temel alanı içerisindeki karakteristik noktanın etki faktörü hesabında, alanı K noktasından geçen eksenler ile dört adet dikdörtgene ayırıp ortak köşe olan “K” için etki faktörleri toplanır.
B
L
0.5 L
x
0.37 L
0.37 B
0.5 B
y
K
Elastik Zemine Oturan Kiriş (Winkler) Yöntemi’nin Sınırları
Yük deplasman eğrisi doğrusal değildir, Winkler yöntemini kullanmak için doğrusal yaklaşım yapmak zorunda kalırız.Winkler yöntemi, üniform elastik bir zemin üzerine oturan üniform yüklenmiş bir alan temelinin, üniform oturma yapacağını kabul eder,Gerçekte ise böyle bir zemin-temel ikilisi ortada en fazla kenarlarda ise en az deplasman yapacak şekilde davranır.Bu durum, oturma hesaplarında başka yöntemlerin kullanılmasının önemli bir sebebidir.
Winkler yöntemi Gerçek davranış
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
75
Zemin yayları bağımsız hareket etmezler, alan temelinin bir kısmı üzerindeki basınç, hem tam altındaki hem de etrafındaki yayları etkiler,
Zemin-temel ilişkisini tam olarak tariflemek için tek bir ks yatak katsayısı verilemez,
Bağımsız yay yaklaşımı, Winkler yönteminin en büyük sorunudur.
Radye temelde üzerinde bulunduğu zeminin cinsine ve üst yapıdaki yük dağılımına bağlıolarak bir oturma kalıbı oluşturur (Winklerkabulleri geçerli değildir). Eğer söz konusu olan kohezyonlu bir zeminse bu durumda oturma, kenarlarda en az ortalarda ise en fazla olacak şekilde gerçekleşir.Zemin daneli yapıda ise oturma kalıbı tam ters şekilde gerçekleşebilir (temel derinliği arttıkça bu etki azalır).Amaç, arazide bu davranışı gösteren temelin, yapısal modeline de aynı davranışıyansıtabilmektir.
Alan temellerinin analizinde yatak katsayısının alansal dağılımı gerçekçi bir analiz için gereklidir. Üniform yatak katsayısı ile temel plağı elastik eğrisi doğru bir şekilde elde edilemez.
Tek parametreli bünye denklemi (Winkler kabülü):
004 =+∇⋅ wkwD
İki parametreli bünye denklemi:
0024 =+∇⋅−∇⋅ wkwSwD
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
78
Yukarıda değinilen nedenlerden dolayı alan temellerinin analizinde, yatak katsayısı değeri oturma alanıboyunca değişken kabul edilmelidir. Bu amaca yönelik literatürde çeşitli yöntemler önerilmiştir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
79
Zonlama Yöntemi
Kullanımı:Alan temeli, iki veya daha fazla sayıda iç içe bölgelere ayrılır,
En iç bölgenin kenar uzunlukları, alan temeli boyutlarının yarısı seçilir,
Ortalama yatak katsayısı (ks ort) değeri hesaplanır/seçilir ve bu değer farklı ağırlıklarla bölgelere dağıtılır.Herbir bölgeye farklı ks değeri atanır.
Merkezden kenarlara doğru tedrici olarak artırılır.En dıştaki bölgenin ks değeri, en içteki bölgenin ksdeğerinin iki katı olarak alınmalıdır,
Winkler yöntemine göre iç tesirler ve oturmalar hesaplanır.
Zonlama Yöntemi – örnek gösterim
1 nolu bölge ks = 1000 t/m3
3 nolu bölge ks = 2000 t/m3
2 nolu bölge ks = 1500 t/m3
Dikdörtgen olmayan alan temelleri için de kullanılabilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
81
Zonlama yöntemi için örnek uygulama
Bir yapı 30m genişliğinde 50m uzunluğunda bir alan temeli üzerindedir.Net yük 120 kPa olarak hesaplanmıştır,Oturma analizi yöntemiyle ortalama oturma δ=30 mm olarak hesaplanmıştır,
Zonlama yöntemi ile yatak katsayısının dizayn değerini bulunuz.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
82
Mevcut alan temeli için ortalama ks değeri (Oturma analizinden alınabilir.)
ks ort = 120 kPa / 0.030 m = 4000 kN/m3
50 m
37.5 m25 m
15 m 22.5 m 30 m
(ks)1
(ks)2=1.5 (ks)1
(ks)3= 2.0 (ks)1
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
83
Her bir bölgenin alanı hesaplanır:
50 m
37.5 m25 m
15 m 22.5 m 30 m
A1 = 15 * 25 = 375 m2
A2 = 22.5 * 37.5 – 375 = 469 m2
A3 = 30 * 50 – 469 – 375 = 656 m2
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
84
Dizayn ks değerinin hesabı:
A1 (ks)1 + A2 (ks)2 + A3 (ks)3 = (A1+A2+A3)(ks)ort375 (ks)1 + 469 (1.5) (ks)1 + 656 (2) (ks)1 =1500 (ks)ort
2390 (ks)1 = 1500 (ks)ort
(ks)1 =0.627 (ks)ort = 0.627 (4000) = 2510 kN/m3
(ks)2 =0.627 (1.5 )(4000) = 3765 kN/m3
(ks)3 =0.627 (2) (4000) = 5020 kN/m3
50 m
37.5 m25 m
15 m 22.5 m 30 m
(ks)1= 2510 kN/m3
(ks)2=1.5 (ks)1 = 3765 kN/m3
(ks)3= 2.0 (ks)1= 5020 kN/m3
ACI, hesaplanan ks değerinin belirli bir aralıkta değiştirilerek yapı analizlerinin tekrarlanmasını ve en olumsuz durumun alınmasını önermektedir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
86
Yatak katsayısının alansal değişimi daha ayrıntılı olarak da elde edilebilir. Literatürde bu hususta bir çok yöntem mevcuttur.Bunlardan biri Daloğlu – Vallabhan Yöntemi olarak bilinir:
İki parametreli bünye denkleminin eşdeğer basitleştirilmiş çözümleri bu yöntemle sayısal olarak elde edilebilir.
4rDKk nw=4
sEHDr =
)1(12 2
3
p
p hED
ν−=
D: Plak eğilme rijitliği, (Kirişli radye için eşdeğer eğilme rijitliği)
Ep, νp: Beton Elastisite Modülü ve Poisson oranı
H: Etkili zemin derinliği
Es: Zemin elastisite modülü (Eşdeğer Elastisite Modülü)
r: Karakteristik Uzunluk
Knw: Boyutsuz Yatak Katsayısı Değeri (Grafikten okunur.)
k: Yatak katsayısı değeri [F/L3]
Daloğlu-Vallabhan yönteminde boyutsuz yatak katsayısı grafiği
H / r = 6 değeri için Knw izohipsi
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50
x / L
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
y / B
Boyutsuz temel koordinatları için Knwdeğerlerinin okunması
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
90
Dal.-Val. Yönt. Knw değerlerinin oturma alanı içinde değişimi
X / Ly / B
Knw
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
91
Zeminin Sonlu Elemanlar ile Modellenmesi
Temel ve zeminin üç boyutlu olarak modellenmesidir.Teorik olarak en gerçekçi çözüm yöntemidir,Yöntem şu an için pratik değildir,
Büyük miktarda işlem gücü gerektirir,Özellikle zemin parametrelerinin çok değişkenlik gösterdiği durumlarda hesap hassasiyetini sağlamak için zemin özelliklerinin doğru tanımlanması gerekir.
Bu problemler aşıldığında muhtemelen en sık kullanılan yöntem olacaktır.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
92
Yapı zemin etkileşimini canlandırmak için, belirli bir zemin bölgesinin de sonlu elemanlar modeline eklenmesi mümkündür.
Fakat bu yaklaşım pratik mühendislik uygulamaları için her zaman uygun olmamaktadır. Bunun yerine yatak katsayısıyaklaşımı takip edilebilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
93
YATAK KATSAYISI MODELİNİN YAPI DAVRANIŞINA ETKİSİ
4 Katlı Betonarme Çerçeve Sistem
Kat yüksekliği : 2.95m
Döşemeler :12cm ve 14cm plakBina y-y doğr. 3.00m betonarme perde duvar
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
94
Temel Boyutları
Yapı temeli : 21mx12.5m kirişli radye plakPlak kalınlığı : 30 cm Temel kirişleri : 0.6m x 0.8 m
Etkili zemin derinliği : 8.4 m Zemine iletilen net yük (qnet) : 61.02 kN/m2
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
95
Binanın perspektif görünümü
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
96
Bina normal kat kalıp planı
yx
100 / 20
100 / 20
20 / 100
20/10020 / 300
50 / 30
20 / 50
12.5 m
21.5 m
Yapı modelinin oluşturulması
Perde duvar, kabuk eleman ile modellenmiştir.
Bina, kayma çerçevesi olarak modellenmiştir.
Temel plağı düğüm noktalarının
Ux , Uy yatay ötelenme ve
Rz dönme serbestlikleri mesnetlenmiş,
Uz düşey ötelenme serbestliği düğüm noktalarına atanan nokta yayları [FL-1] ile tutulmuştur.
Zemin Modelinin Oluşturulması
Tabakalı zemin profili:
0.0-2.0m SC (Killi Kum)
2.0-3.6m CL (Düşük plastisiteli kil)
3.6-4.0m SM (Siltli kum)
4.0-8.4m ML (Plastik olmayan silt)
Yer altı su seviyesi yüzeyden 0.5 m derindedir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
99
Göz önüne alınan yük koşullarında konsolidasyon süresi 6 yıl olarak hesaplanmıştır
Konsolidasyon sürecini canlandırabilmek için bir yapı imalat programı kabul edilmiş ve bu süre boyunca zemine aktarılan net yükün değişimi elde edilmiştir.
0,010,020,030,040,050,060,070,0
0 2 4 6t (yıl)
q (k
N/m
2 )Yapı imalat senaryosu grafiği
(zemine iletilen net yük, qnet=61.02 kN/m2)
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
101
Önyükleme etkileri
y
x
Zemini ön yükleyen 2 katlı karkas yapı (solda) vebu karkas yapının, oturma alanı üzerindeki kısmı
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
102
Efektif gerilmelerin zamana bağlı değişimi
Karakteristik noktanın düşeyi boyunca efektif gerilmenin zamana bağlı değişimi (kN/m2)
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
103
İzmir –Bostanlı Binası Sonuçlarının İncelenmesi
Temel plağı sonlu elemanlar ağı
4
6
A
C C
A2
3
5
1
B B
y
x
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
104
Temel A-A aksı üzerinde yer alan noktaların zamana bağlı oturması
Zaman(Yıl)
0
5
10
15
20
25
30
35
21,5818,4815,8814,8011,337,523,230,00D
üşey
dep
lasm
an (c
m) 0,41
0,83
1,25
1,66
2,08
3,08
4,08
5,08
6,08
X ekseni (m)
-35-30-25-20-15-10-505
1,2 5,8 9,63 11,13 16,08 18,68 20,38C-C Aksı (m)
Düş
ey D
epla
sman
(cm
)
Gerçek yapı k,değişkenk=300 kN/m³ k=2000 kN/m³k=10000 kN/m³
C-C aksı üzerinde nihai oturma grafiği
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
106
X-ekseni boyunca hesaplanan ve ölçülenfarklı oturma değerleri
A-A B-B C-C
Nokta No 1 2 3 4 5 6
X [m] 0.0 21.58 0.85 20.68 0.0 21.58
Y [m] -6.35 -6.35 -1.20 -1.20 -1.20 -1.20
Z [cm] -20.04 -29.70 -20.79 -29.31 -20.39 -29.90
Hesaplanan [cm] -9.66 -8.52 -9.51
Ölçülen [cm] -8.50 7.60 -9.00
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
107
Bina doğal periyotları [sn] ve Taban kesme kuvvetleri [kN]
X ve Y doğrultusu Doğal Periyot Vt
Ty = 0.584 sn. 2420Tx = 0.539 sn 2420
Ty = 1.434 sn 1667
Tx = 0.898 sn 2420
Ty = 1.629 sn 1510Tx = 1.015 sn 2197Ty = 0.760 sn 2420
Tx = 0.555 sn 2420
Ty = 0.581 sn 2420
Tx = 0.512 sn 2420ksabit=10000 kN/m3
ksabit=2000 kN/m3
ksabit=300 kN/m3
kdeğişken
Rijit Yapı-Zeminbağlantısı
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
108
Kolon ve perdelerde gelişen taban kesme kuvvetleri G+Q+DEPY (+0,05 ek dış merkezlik)
Y doğrultusu KolonkN
PerdekN
ToplamKesme
kN
KolonYük
Oranı
PerdeYük
Oranı
Rijit Yapı-Zemin bağlantısı 806.4 1613.7 2420.1 0.33 0.67
kdeğişken 1219.4 448.3 1667.7 0.73 0.27
ksabit=300 kN/m3 1105.6 416.9 1520.6 0.73 0.27
ksabit=2000 kN/m3 1758.9 661.2 2420.1 0.73 0.27
ksabit=10000 kN/m3 1702.0 718.1 2420.1 0.70 0.30
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
109
SONUÇLAR
Farklı oturmanın taşıyıcı sisteme etkilerini dikkate
alabilmek için yapı analizinde yatak katsayısı
gerçekçi bir tarzda kullanılmalıdır.
Yatak katsayısı, zemin fiziksel özelliklerinin,
tabakalanmasının, yükleme koşullarının, temel
rijitliği ve üst yapı rijitliğinin bir fonksiyonudur.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
110
Yatak katsayısının belirlenmesi bir yapı-zemin etkileşimi problemidir ve her projenin kendine özgübir yatak katsayısı tanımının olması beklenmelidir.
Yatak katsayısı seçiminin yapı kesit tesirlerini değiştirmediği hükmü geçerli değildir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
111
Yapı-zemin etkileşimi yapı periyodunu artırmakta
ve taban kesme kuvvetini azaltmaktadır. Fakat
farklı türdeki yapı elemanları arasındaki yük
paylaşımını olumsuz yönde değiştirebilmektedir.
Yapı-zemin etkileşimi her zaman yapının lehine
çalışmayabilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
112
Kazıklı Temellerin Yatay Yük Analizleri
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
113
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
114
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
115
Yatay YYatay Yüük Altk Altıında Kaznda Kazıık Davrank Davranışıışı
HEğilme momenti
Zemin direnci
Momentkapasitesi
d
3 - 5d
Zemin kapasitesi
5 - 15 d
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
116
Zemin-kazık ilişkisi doğrusal olmayan yük-deformasyon eğrileri (p-y) yoluyla kurulur.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
117
Sonuçlar ve ÖnerilerDepreme dayanıklı temel tasarımı öncelikle dinamik yükleme koşullarının doğru tanımlanması ile başlar. Tasarım tepki spektrumu yerel zemin koşullarını yeterli bir şekilde yansıtmalıdır.Üst yapı ile uyumlu, yapısal bütünlüğüsağlarken beklenen binadan beklenen davranışıdeğiştirmeyecek temel sistemi seçilmelidir.Zemin-yapı etkileşimi her zaman yapı lehine çalışmayabilir. Bilhassa suya doygun gevşekten orta sıkıya kumlar ve yumuşaktan orta katıya killerde deprem sırasında aşırı boşluk suyu basıncı gelişimiyle yapıya etkiyen yükler artabilir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
118
Sıvılaşma analizlerinin arazi ve laboratuvardeneylerine dayanılarak yapılması Deprem Yönetmeliği’ne göre zorunludur.Temel seviyesinde zemin plastikleşmesine ve dönmesine izin verilmesi yapının lehine çalışabilir. Ancak bu durumda yapı taşıyıcısistemindeki yük dağılımı değişimlerine dikkat edilmelidir.Radye temellerin analizinde yatak katsayısının gerçekçi belirlenmesi yapı-temel davranışının doğru bir şekilde ele alınması için önemlidir.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
119
Yüksek yapıların analizinde zemin kat kolonlarının temelden bağımsız çözümünden bilhassa D grubu zeminlerde sakınılmalıdır.Kazıklı temellerin çok rijit olmamasına özen gösterilmelidir.Kazıkların sıvılaşmayı tek başlarına önlemeyeceği göz önüne alınmalıdır.Kazıkların zemin yüzeyinden 1/3L derinliğinden daha aşağıda pekala zorlanabileceği dikkate alınmalıdır.
18 Mart 2010 Doç. Dr. Gürkan Özden / İnşaat Mühendisleri Odası İzmir Şubesi
120
Bilhassa yüksek yapılarda çift radyeuygulamasına gidilerek temel kazıklarının bina ile yapısal bağlantısının olmaması etkin bir sönümleyici görevi üstlenecektir. Bu sayede ayrıca kazıkların daha düşük atalet yüklerine maruz kalması sağlanır.Bodrum kat uygulaması ile yapının dinamik davranışına olumlu katkıda bulunur. Ayrıca temel taşıma kapasitesi artırılmış olur.Yüksek yapılarda izolatör kullanımı yapıya aktarılacak deprem kuvvetlerini önemli oranda azaltacaktır.