prof.dr. ahmet tuncan anadolu Üniversitesi İnşaat...

Prof.Dr. Ahmet TUNCAN Anadolu Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Foundation Eng. I Ders Notları

1

YÜZEYSEL TEMELLER

Temellerin görevi yapının kendi ağırlığını ve faydalı yükünü almak ve zemine aktarmaktır. Temel o suretle dizayn edilmelidir ki, temel altındaki oturmalar üniform olsun. Ancak bu durumda yapı da çatlakların meydana gelmeyeceği beklenebilir.

Yüzeysel temeller iki şartı sağlaması gerekir. Bunlar, zemin emniyet gerilmesi ve oturma limitleridir. Özellikle sıvılaşma riski olan yerlerde sıvılaşma analizi yapılmalıdır. Taşıma kapasitesi, üst yapı yüklerin temel zemininde meydana getirdiği en yüksek gerilmeyi zeminde kayma göçmesi olmaksızın taşıyabilmesi için temel zemininin sahip olması gereken dirençtir. Taşıma kapasitesi aşılmaksızın yapılan yükleme ile zeminin oturma yapabileceği ve bu oturmanın yapının izin verebileceği oturma miktarını aşmaması gerekir.

Seçilecek temel tipi, yapı yüklerinin cinsine, büyüklüğüne ve temel zeminin özelliklerine bağlıdır. Taşıma kapasitesi yüksek olan zeminin yüzeyde veya yüzeye yakın yer alması durumunda yapı yükleri münferit (tekil), mütemadi (sürekli) ve radye (plak) temellerle zemine aktarılır. Münferit ve mütemadi temeller birbirlerinden bağımsız olarak oturabildiklerinden her hangi bir nedenle temellerden bir kısmının diğerine oranla daha fazla oturması halinde, “farklı oturmalar” ortaya çıkar ve yapıda “açısal dönme” meydana gelir. Bu nedenle münferit ve mütemadi temeller yapı yüklerinin az ve zeminin sıkışabilirliğinin az olması durumunda yapılırlar.

Münferit veya mütemadi temeller, yapı alanının %50 veya%60’ ından daha fazla bir alanı kaplıyorsa radye temel kullanılması araştırılmalıdır. Radye temellerle, yapı yüklerini geniş bir alana yaymak, taşıma kapasitesini artırmak, toptan ve farklı oturmaları minimuma indirmek amaçlanır. Radye temel farklı oturmaları minimuma indirir. Farklı oturmalara karşı radye temelleri “kirişli radye” veya “kutu radye” şeklinde inşa etmek gerekir. Bu ise radye temelin maliyetini artırır.

Taşıyıcı özelliği yüksek olan zeminin, zemin yüzeyinden daha derinde olması veya yapı yüklerinin büyüklüğü nedeniyle müsaade edilmeyen oturmaların meydana gelmesi olasılığının bulunması durumunda “derin temeller” inşa edilir.

Temeller, zeminin taşıma kapasitesinin aşılmaması ve oturmaların yapı güvenliğini tehdit eder büyüklüğe ulaşmaması için gerekli boyutlarda yapılması gerekir. Temeller; yüzeysel temeller ve derin temeller olmak üzere 2’ye ayrılır:

Yüzeysel (Sığ) Temeller ((Df/B) < 4) Df: temel derinliği, B: temel genişliği

Tekil, Ayrık (Münferit) Temeller Sürekli, Şerit (Mütemadi) Temeller Radye (Plak) Temeller

Derin Temeller ((Df/B) >4) Df: temel derinliği, B: temel genişliği

Kazıklı Temeller Ayak (Kuyu) Temeller Keson (Kutu) Temeller


2

Yüzeysel Temellerin Yapım ve Tasarımında Aşağıdaki Hususlara Dikkat Edilmelidir.

Temele etki edebilecek bütün yük ve yük grupları dikkate alınmalıdır.

Düşey Yükler: Ölü yükler (Kolon yükleri, duvar yükü ve temelin kendi ağırlığı, temelin zemini üstündeki zemin ağırlığı, zemine oturan döşemenin ağırlığı, kazık ağırlığı), hareketli yükler, yüzdürme kuvvetleri, negatif çevre sürtünmesi ve zeminde kabarma (don etkisinden, killerin şişmesinden)

Yanal Yükler: Rüzgar yükü, deprem yükü, yanal toprak basıncı, sıvı ve buz basınçları ve dalga yükü

Darbe Yükleri: Dinamik yükler, sıvılaşma, dinamik ve hareket eden yüklerin darbe eşdeğeri

Zemin etütlerinden hareketle arsaya ait zemin profili çıkarılır. Bu profiller üzerinde yer altı su seviyesi (Y.A.S.S.), standard penetrasyon direnci, su muhtevası, Atterberg kıvam limitleri ve diğer bilgiler belirtilmelidir. Tabaka kalınlıkları, tabakaların değişimi ve eğimleri ayrıntılı olarak belirtilmelidir.

Çizilen bu profilden hareketle ve yapıda bodrum yapılıp yapılmayacağına bağlı olarak temel taban kotu seçilir. Temel altında dolgu malzemesi veya sıkışabilen bir tabaka olmaması önemlidir. Temel altında dolgu bulunması veya sıkışabilen bir zemin tabakası bulunması halinde bu zeminin iyileştirilmesi yoluna gidilebilir. Normal olarak temel alt seviyesi don derinliğinin altında seçilmelidir.

Yapının temellerinin komşu temellerden daha derinde olması veya yapıya ait temellerin farklı taban kotuna oturması halinde aşağıdaki şekilde verilen ölçütler kullanılabilir.

Temellerin oturacağı zeminin taşıma kapasitesi ve zemin emniyet gerilmesi Terzaghi’ nin taşıma kapasitesi denklemleri (q = K1 c Nc + q Nq + K2 γ2 B Nγ ) ve arazi deneyleri (SPT, CPT, Plaka yükleme deneyi ve presiyometre deneyi) ile belirlenmelidir. Temel tabanından itibaren B veya (1.5-2) B derinlik boyunca ortalama SPT değerleri alınabilir. Güvenlik sayısı 3 alınarak zemin emniyet gerilmesi bulunabilir.

Yapıda çatlakların oluşmasında en büyük neden farklı oturmaların olmasıdır. Genelde, münferit temellerin maksimum oturması 2.5 cm ve müsaade edilebilir oturması 1.25 cm, mütemadi temellerin maksimum oturması 5.0 cm ve müsaade edilebilir oturması 2.5 cm ve radye temellerin maksimum oturması 10 cm ve müsaade edilebilir oturması 5.0 cm olarak alınabilir.


3

TEMEL TABAN BASINCI VE TEMEL ZEMİNİ REAKSİYONU

Genel olarak üniform yüklü bir temel yükünü zemine üniform olarak aktaracağı ve temel zeminin üniform bir gerilme alacağı kabul edilir. Temel projelerinin hazırlanması için yapılan bu kabul her zaman doğru değildir. Üniform yüklü bir temelin taban basıncı dağılışı, temel zeminin cinsine ve temelin rijitliğine bağlıdır.

Pratik sonuçlar elde edilebilmesi için, temel altında meydana gelen taban basınçlarının dağılış şekli, deneylerle veya elastik, izotrop bir yarı sonsuz ortama oturan plaka veya kirişin tabanında doğan gerilmelerin dağılışına benzetilerek tahmin edilmektedir.

Aşağıda kohezyonsuz (kum, çakıl) zemine oturan üniform yüklü bükülebilir (flexible) bir temel verilmiştir.

Temel bükülebilir yani flexible olduğundan üniform yük aynen tabana aktarılacaktır. Temel kenarının hemen dışında bulunan taneler, basınç altında olmadıklarından kayma mukavemetleri bulunmayacak ve yanlara kaçacaktır. Temelin iç kısmında ise, taneler üzerindeki normal gerilme sebebiyle kayma dirençleri doğacak ve yanlara kaçma olmayacaktır. Sonuç olarak, temelin kenarları daha fazla oturacaktır. Şekildeki kesik çizgiler temelin oturmadan sonraki durumunu göstermektedir.

Aşağıda kohezyonsuz (kum, çakıl) zemine oturan üniform yüklü rijit bir temel verilmiştir.

Eğer kohezyonsuz zemin üzerine oturan temel rijit ise, yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi, üniform veya eksenel yüklü temel rijitliği nedeniyle üniform oturacaktır. Temelin orta kısmının, yanlardaki oturma değerine eşit olabilmesi ancak taban basıncının ortada fazla olması ile mümkündür. Bu durumda taban basıncı dağılışı yaklaşık olarak parabolik kabul edilir.


4

Aşağıda kohezyonsuz (kum, çakıl) zemine oturan üniform yüklü geniş rijit bir temel verilmiştir.

Temel genişliği fazla ve temel yükü az ise, taban basıncı dağılışı elipse daha yakındır.

Aşağıda kohezyonsuz (kum, çakıl) zemine oturan üniform yüklü derin rijit bir temel verilmiştir. Kohezyonsuz zemine oturan rijit temelin tabanı derinde ise yanlardaki taneler kolayca kaçamayacaktır. Dolayısıyla, basınç sıfır değildir.

Aşağıda kohezyonlu (kil) zemine oturan üniform yüklü bükülebilir (flexible) bir temel verilmiştir. Kohezyonsuz zeminlerde olduğu gibi kenarlarda tanelerin yanlara kaçması söz konusu değildir. Üniform taban basıncı, temel ekseni düşeyinde bir gerilme birikimine sebep olur. Dolayısıyla, temelin merkezinin oturması kenarlara oranla fazla olur.


5

Aşağıda kohezyonlu (kil) zemine oturan üniform yüklü rijit bir temel verilmiştir.

Kohezyonlu zemine oturan rijit temel halinde oturma üniform olacağından, bu üniform oturmayı

sağlamak için temel kenarlarına daha fazla taban basıncının aktarılması gerekir. Zemin böyle bir

gerilmeyi taşıyamayacağı için plastik bir akma olur ve kenar gerilmeleri belirli bir değere iner.

Temellerin eksantrik yüklenmesi halinde aşağıdaki durumlar elde edilir.

Yukarıda kohezyonsuz (Kum, Çakıl) zemin altındaki gerilme dağılımı verilmiştir.

Yukarıda kohezyonlu (Kil) zemin altındaki gerilme dağılımı verilmiştir.


6

ÖZET OLARAK;

1- Kohezyonsuz zeminlerde, genel olarak taban basıncı ortasına doğru artar. Kohezyonlu

zeminlerde ise, ortaya doğru azalır.

2- Temel derinliği artarsa taban basıncı dağılışı üniforma yaklaşır.

3- Taban basıncı dağılışının üniform kabul edilmesi durumunda, yapılan hata dağılışın parabolik

veya elips kabul edilmesine göre emniyetli taraftadır. Bu nedenle, taban alanı çok fazla

olmayan temellerin hesabında taban basıncı yükün eksenel olarak etkimesi halinde üniform,

eksantrik etkimesi durumunda ise, trapez dağılış şekli kabul edilmesi uygundur.

4- Taban basıncı dağılışı ne şekilde seçilirse seçilsin ∑X =0, ∑Y = 0 ve ∑M = 0 denge

denklemleri sağlanmalıdır.

YAPI YÜKÜNDEN DOLAYI MEYDANA GELEN GERİLME ARTIŞI


7

BİR ZEMİN KİTLESİNDE GERİLME DAĞILIMI

Zemin daima kendi ağırlığı altında bulunur. Zeminlere herhangi bir yük etkidiği zaman zemin içindeki gerilmelerde yükün etkidiği alandan fazla olmak üzere değişmeler meydana gelir. Bu değişmelerin büyüklüğünün ve değişiminin belirlenmesi temellerin projelendirilmesi bakımından gereklidir. Ayrıca, bir yapının veya temelin oturma miktarının hesaplanabilmesi için temel veya yapı yükünden dolayı zeminde meydana gelebilecek gerilme dağılımının bilinmesi gerekir.

Zaman içinde sıkışabilir tabakalarda meydana gelen gerilme artışı, çok defa yapı ağırlığının sebep olduğu temel taban basınçlarından meydana gelir. Zemin içindeki noktalarda basınç artışları hesaplanırken temele etkiyen tesirlerden oluşan taban basıncının üniform ve lineer olarak değiştiği kabul edilir. Gerilme artışının hesaplanmasında kullanılan denklemler ve grafikler elastisite teorisi prensiplerine bağlıdır. Fakat, bu teori zemine uygulandığında bazı kısıtlamalar getirir. Zemin tabakaları genellikle homojen, ideal elastik ve izotrop değildir. Dolayısıyla, teorik hesaplamaların sonuçlarının araziye uygulanmasında bazı sapmalar ve doğru olmayan sonuçlar oluşabilir. Teorik hesaplama sonuçları ile arazi deney sonuçları arasında %20-%30 arasında farklılıklar olabilir.

Üniform Yüklü Daire Kesitli Bir Alanın Merkezi Altındaki Düşey Gerilme:

Dikdörtgen Yüklü Bir Alandan Dolayı Meydana Gelen Düşey Gerilme (Boussinesq Çözümü):


8

Üniform yüklü flexible dikdörtgen bir alanın bir köşesi altındaki düşey basıncın derinlikle değişimi verilmiştir. Gerilmeler elastik, izotrop ve yarı sonsuz bir uzayda çıkarılmıştır. Bu yöntemde, gerilmelerin hesaplandığı ortamda gerilmelerle orantılı olarak şekil değişimi olabilir.

Dikdörtgen yükten dolayı gerilme artışı: ΔP =q Ip

q : diktörtgen alanın zemine aktardığı üniform gerilme

Ip : tesir sayısı

Pratik amaçlar için α = 30o alınabilir.

ΔP = ΔP =


9

TEKİL (MÜNFERİT, AYRIK) TEMELLER

Temel zeminin orta sertlikte ve bina ağırlığının az olması durumunda tekil temeller uygulanır. Taş, tuğla, beton ve betonarmeden yapılan bu temeller, yükleri taşıyan kolonların altına düz, kademeli (ampatmanlı) veya eğimli olarak yapılır. Genellikle betonarme yapılan tekil temeller kare ya da dikdörtgen boyutlu olarak tasarlanır. Zeminde birbirinden farklı çalışmalarını ve kaymalarını önlemek için bağ kirişleriyle birbirlerine bağlanmaları gerekir.

dmin : 25 cm’den az olamaz. Df : 1-3 m arasında olabilir (en az 1 m olmalıdır, don derinliğinin altında olmalıdır). B, L : 1-3 m arasında olabilir.

DÜZ KESİTLİ TEKİL TEMEL

TRAPEZ KESİTLİ TEKİL TEMEL


10

DEĞİŞKEN KESİTLİ TEKİL TEMEL

TEKİL (MÜNFERİT, AYRIK) TEMELLERİN TABAN BASINCI HESABI

B: Temelin Dar Kenarı L: Temelin Uzun Kenarı

Lx, Ly : Kolon Ara Mesafeleri


11

< Ly2 = Ly1 <Lx1 < Lx2

Yukarıdaki eşitliklerin sağlanması durumunda durumunda 1, 2 ve 3 temelleri ile 1,4 ve 7 temel alanları yatay düzlem içinde kesişmezler. Bu gibi durumlarda elde edilen temellere Tekil veya münferit temel denir. Aynı koşullar (4,5,6), (7,8,9), (2,5,8) ve (3,6,9) temelleri arasında sağlanırsa şekilde gösterildiği gibi kolon altında tekil bir temel düzenlemek mümkün olur. Böylece, temel zeminin taşıma kapasitesi yeter derecede fazla ve yapı yüklerinin az olması durumunda, her kolon için ayrı bir temel yapmak yeterli olur. Bu tür bir çözüm aynı zamanda ekonomi sağlar.

Betonarme kolonların oturduğu tekil temeller genellikle betonarme olarak yapılır. Betonarme temeller zemin cinsine ve yapı yükünün büyüklüğüne göre, sabit kesitli veya değişken kesitli (trapez) şeklinde olabilir. Tekil temellerin planları genellikle kare veya dikdörtgen olabilir.

Kolon yükü etkisi yalnız eksenel bir yük ise, tekil temelin ağırlık merkezi, kolonun ağırlık merkezi ile çakışacak şekilde düzenlenir. Bu tip temellere “simetrik tekil temel” denir.

EKSENEL YÜK ETKİSİNDE SİMETRİK DİKDÖRTGEN KESİTLİ TEKİL TEMELİN

TABAN BASINCI HESABI


12

Q : Düşey Bileşke Kuvvet Temel Tabanında Meydana Gelir.

Wf : Temel Ağırlığı

Ws : Temel Üstü Zemin Dolgusu Ağırlığı

L : Temelin Uzun Kenarı

B : Temelin Kısa Kenarı

P : Kolon Yükü

Df : Temel Derinliği

Temele etkiyen kolon yükü, P, altında temel tabanında meydana gelen Q düşey bileşke kuvveti;

Q = P + W (Temele gelen toplam yük)

W = γ Df B L (Temel, Wf, ve temel üstü zemin ağırlıkları, Ws, toplamıdır)

γ: 2.0 – 2.2 t/m3 alınabilir. (Temel ve zeminin birim hacim ağırlığını ifade eden ortalama bir değerdir)

q em > q= = + = + γ Df

qnet = q- γ Df = em


13

EKSENEL YÜK, EĞİLME MOMENTİ, YATAY KUVVET ETKİSİNDEKİ DİKDÖRTGEN

KESİTLİ TEKİL TEMELİN TABAN BASINCI HESABI

Bu tip temellerde, temel ağırlık merkezi e = Mtaban / Q kadar kaydırılarak eksenel yükün (e)

uzaklığında eksantrik etkidiği düşünülür. Bu şekilde düzenlenmiş bir temel asimetrik olur. Bu tür

temellerde temel planı kolon eksenine göre genellikle eksantrik olarak düzenlenir. Temel ağırlığı ile

temel üstündeki zemin ağırlığının toplamı (W=Wf + Ws)’ nın temel ağırlık merkezine etkidiği kabul

edilir.

P yükü temel ağırlık merkezine göre (c) kadar eksantrik olduğuna göre, temel tabanı ağırlık merkezine

indirgenmiş kuvvetler;

Düşey Yük : Q = P + W

Temel Tabanına göre Moment :Mtaban = M+ H (h) – P (c)

Merkezi kuvvetlerin temel tabanına göre eksantrikliği : e = Mtaban / Q


14

Temel ağırlık merkezi, kolon ağırlık merkezinden (e) kadar (M) momentine ters yönde

zeminde bir tepki momenti meydana gelecek şekilde sağa doğru kaydırılır. Bu şekilde eksantrik (dış

merkezlik) tekil temel elde edilir. Bu şekilde bir düzenleme ile temel basıncının düzgün olarak dağılışı

sağlanmış olur. Böylece temel düzlemi altında her bir noktada aynı gerilmenin oluşması durumunda

oturmalar aynı olacağından yapıda bir zorlanma olmaz.

e L/6 ise;

qmax = + qmin = -

qmax = + qmin = -

e L/6 ise;

qmax = (1+ ) < qem qmin = (1- ) 0

e = L/6 ise, qmin = 0

e > L/6 ise,

Çekme tarafında taban bir miktar aralık kalır, ve burada basınç gerilmesi oluşmaz. Demekki bu

bölgede taban basınç gerilmesi sıfırdır. Bu durumda, Q bileşke kuvveti gerilme üçgeninin 1/3

noktasından etki edeceğinden, gerilme üçgeninin x taban uzunluğu Q bileşkesinin basınç kenarına

olan r uzaklığının 3 katıdır. Bu nedenle, L temel uzunluğunun adı geçen x uzunluğundan büyük

seçmenin bir faydası yoktur.


15

e > L/6 ise, qmin = negatif olacaktır.

Dolayısıyla, çekme gerilmesi meydana gelecektir. Zemin çekme gerilmesi almaz. Temel ve zemin

arasında bir ayrılma olacaktır.

X = 3r =3 (L/2 – e) = 3/2 (L-2e)

Q = qmax A = qmax BX/2

qmax = = /

=

Temelin efektif boyutları; L’ = L-2e B’ = B alınmalıdır.


16

Tahkikler

Zımbalama Tahkiki: Zımbalama temel ile kolon birleşim yerinde kolonun temeli yırtması olayıdır.

Zımbalama çevresi olarak kolon kenarından d/2 mesafesi alınabilir. d: temel kalınlığı, Zımbalama

çevresi (Zç) olarak, kolon yüzünden d/2 mesafesi alınabilir: Zç: 2(b+l+2d), Zımbalama alanı: ZA: Zç

(d)

Eğilme tahkiki: Eğilmeye karşı temelin altına donatı konulur. Eğilme için kritik kesitler olarak kolon

dış yüzeyinden geçen kesitler alınır. Çekme bölgesinde çubuklar yetersiz ise, aderans gerilmelerinden

dolayı kırılma meydana gelebilir.

Kayma Tahkiki: Kaymaya karşı kayma donatısı gerekmeyecek şekilde, temele uygun kalınlık

verilir.


17

MÜTEMADİ (SÜREKLİ) TEMELLER

Tekil (münferit) temeller ekonomik ve basittir. Bununla beraber, kolon yüklerinin veya zemin

emniyet gerilmesinin düşük olması halinde tekil temel alanları çok büyük olur. Böylece, yan yana yer

alan temel kenarları birbirlerine çok yaklaşır. Bu gibi durumlarda temelin sürekli yapılması daha

ekonomik ve güvenli olur. Mütemadi temellerin yapılmasında temele gelen kuvvetlerin bileşkesi ile

temel tabanının ağırlık merkezinin çakıştırılmasına dikkat edilmelidir. Bu durumda zemin

gerilmelerinin üniform olduğu kabul edilir. Mütemadi (sürekli) temeller kare, dikdörtgen veya trapez

kesitli olarak inşa edilebilir. Mütemadi temel uzunluğu genişliğinin birkaç katı kadar olan şerit

biçiminde bir temeldir. Bu temeller zemin özelliklerine göre tek ya da çift yönde sürekli yapılırlar.

Deprem yönetmeliğine göre her iki durumda da bağ kirişi kullanmak zorunludur. Sürekli temellerin

hesabında en önemli sorun temel tabanı boyunca zemin reaksiyonlarının belirlenmesidir. Zemin

gerilmelerinin yayılışı temelin boyuna, rijitliğine, kolonlar arası uzaklığa ve zemin cinsine bağlı

olması çözümü zorlaştırmaktadır. Uygulamada çoğu kere zemin gerilmesi yayılışının doğrusal

alınması yönünde bir yaklaşım hesabına gidilmektedir.

Çıkmasız sabit genişlikli tek yönlü şerit temel

Köşegen doğrultusundaki kayma gerilmesi

Zımbalama ile meydana gelen kayma gerilmesi


18

Çıkmalı sabit genişlikli tek yönlü şerit temel

Çıkmasız, değişken (trapez) kesitli şerit temel.

RİJİT METOD

Temelin sonsuz rijit olduğu ve zemin basıncı dağılışının lineer olduğu kabulü yapılır.

ΣQ

Q1 Q2

Q4e

M2 M3

L/2 L/2

L

l1 l4

l2 l3

qmax qmin

Zemin basıncı dağılımı

dikdörtgen

kesitli

temel Q3


19

Bileşke Kuvvet = ΣQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

Eksantrisite = e = (Q1l1 + Q2 l2 - Q3 l3 - Q4 l4 –M2 - M4 )

Zemin Basınçları : qmax = (1+ ) <qem qmin = (1- ) 0

Eğer bileşke kuvvetin etkime yeri değişmiyorsa ve üniform zemin basıncı dağılışı

isteniyorsa, temel sağa veya sola uzatılarak temel ağırlık merkezi bileşke kuvvetin

uygulama noktası ile çakıştırılır.

ΣQ

q =

L’=L+2e

l1 l4

qmin

L/2 L/2

qmax

Üniform Zemin basıncı dağılımı

Q1 Q2

Q4e

M2 M3

l2 l3

dikdörtgen

kesitli

temel Q3

2e


20

Eğer üniform bir basınç dağılımı isteniyor temel sağa veya sola uzatılamıyor ise, trapez

kesitli temel yapmak uygun olur. Ağırlık merkezini bileşke kuvvetin etkime noktasına

taşıyoruz.

X = = – e A = (B1 + B2)

B1 = ( - 1) B2 = – B1

e XΣQ

B2 ΣQ

Bileşke kuvvetin (ΣQ ) etkime yeri

Üniform Zemin basıncı dağılımı

L/2 L/2

L

q =

Ağırlık merkezi


21

RADYE TEMELLER

Radye temel, üst yapı yüklerini bütün yapı alanından taşıyıcı zemin tabakasına aktaran bir plak

döşemedir. Bu tip temelde bütün alan temeldir. Zeminin taşıma kapasitesinin düşük veya ağır yapı

yükleri durumunda kullanılır. Taban basıncı dağılımı gerçek durumu temsil etmez. Bu nedenle gerek

rijit yöntem ve gerekse flexible yöntem ile yapılan hesaplar yaklaşık olmaktadır.

Zemin taşıma kapasitesinin yeterli olmadığı münferit temel alanının yapı alanının yarısından fazlasını

kapladığı durumlarda kullanılır. Zeminin homojen olmadığı dolayısı ile, farklı oturmaların

beklenildiği durumlarda radye temel kullanılır. Yüzeysel temellerin bina oturma alanının %50’den

fazlasını kaplaması durumunda, radye temel daha ekonomik olur.

Radye temel tipleri aşağıda verilmiştir.

Düz Döşeme (Kirişsiz) Radye Temel: Kolon aralıklarının nispeten eşit ve kolon yüklerinin çok fazla

olmadığı durumlarda düşünülebilir. Düz radye de radye kalınlığı tipik olarak 0.5-1.5 m arasında

değişebilir.

ÜNİFORM KALINLIKTA DÜZ DÖŞEME


22

Kolon yüklerinin fazla olması halinde kolon altlarında radye temel üstten veya alttan

kalınlaştırılabilir.

Alçaltma ile kalınlaştırılmış düz döşeme

KOLON ALTLARINDA KALINLAŞTIRILMIŞ DÜZ DÖŞEME


23

Düz Kirişli Radye Temel: Bu tip radye temelde radye kalınlığı 1.0 m ile 1.5 m arasında alınabilir.

Bu sistem kirişli radye temeller için en çok uygulanan sistemdir. Homojen olmayan zeminler ve ağır

kolon yükleri için çok emniyetlidir. Buna karşılık kalıp işçiliği pahalıdır ve bodrumda kullanılacak

yükseklik azalır.


24

Perde Duvarlı Radye Temel (kutu radye): Kiriş yüksekliğinin fazla çıkması halinde, bodrum

duvarı ğerde olarak yapılır ve giriş katı döşemesiyle bağlanır. Böylece çok rijit bir sistem elde edilir.


25

RADYE TEMELLERİN TABAN BASINÇLARININ HESABI

RİJİT METOD

Şekilde BxL boyutunda bir radye temel görülmektedir. Q1, Q2, Q3, Q4………..Q12

kolon yükleridir.

Toplam kolon yükü: ΣQ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5+Q6+Q7+Q8+Q9+ Q11 + Q12

Kolon altlarında zemin basıncının belirlenmesi

q = ±

±

qmax qem qmin>0

A = BxL (radye temelin alanı)


26

Ix = BL3 (x ekseni boyunca temelin atalet momenti)

Iy = LB3 (y ekseni boyunca temelin atalet momenti)

Mx= Qey (x ekseni boyunca kolon yüklerinin momenti)

My=Qex (y ekseni boyunca kolon yüklerinin momenti)

ex (x yönünde eksantrisite)

ey (y yönünde eksantrisite)

X’ = ⋯

ex =X’ – B/2

Y’ = ⋯

ey =Y’ – L/2

Radye temelin rijit metodla çözülüp çözülmeyeceği aşağıda verilen eşitlikle

belirlenebilir.

β =

(uzunluk)-1

Eğer kolonlar arası mesafe .

değerinden az ise rijit metod kullanılabilir.

Eğer kolonlar arası mesafe .

değerinden büyük ise flexible metod kullanılabilir.


27

FLEXIBLE METOD

Flexible metot da temel altında sonsuz sayıda yay olduğu kabul edilir. Bu bazen

“winkler temel” olarak bilinir. Olduğu varsayılan yayların elastik sabiti “yatak

katsayısı, k” olarak bilinir.

Eğer B genişliğinde bir temel q basıncına maruz kalırsa z oturmasını yapar.

Bu durumda, yatak katsayısı, k= (kN/m3), olur.

Varsayılan yaylar aralarında sürtünme olmadığı kabul edilen bağımsız yaylardır. Böyle bir varsayım zemin içindeki kayma gerilmesini tamamen ihmal eder. Bu varsayım hatalı ve gelişi güzel bir varsayımdır. Yatak katsayısı varsayımı suni bir kabul olup gerçek zemin-yapı etkileşimini yansıtmaz. Yatak katsayısı, k, sabit olup temel zeminin fiziksel özelliklerine ve temelin genişliğine, uzunluğuna ve derinliğine bağlıdır. Zeminin elastisite modülü ve temel derinliği artarsa yatak katsayısı artar.


28

Zemin Cinsi Yatak Katsayısı, k, (t/m3)

Gevşek Kum 800-2500

Orta Sıkı Kum 2500-12500

Sıkı Kum 12500-37500

Suya Doygun Gevşek Kum 1000-1500

Suya Doygun Orta Sıkı Kum 3500-4000

Suya Doygun Sıkı Kum 13000-15000

Katı Kil (qu=1-2 kg/cm2) 1200-2500

Çok Katı Kil (qu=2-4 kg/cm2) 2500-5000

Sert Kil (qu>4 kg/cm2) > 5000

ARAZİ DENEYLERİ İLE YÜZEYSEL TEMEL DİZAYNI

Taşıma Kapasitesi

Taşıma kapasitesinin, taşıma kapasitesi eşitlikleri ile bulabilmek için kayma mukavemeti parametrelerinin (c, Ø) laboratuvarda deneysel (üç eksenli, serbest basınç ve kesme kutusu vb.) olarak belirlenmesi gerekir. Laboratuvar deneylerinin olmaması durumunda arazi deney sonuçları kullanılabilir.

Standart Penetrasyon Deneylerine (SPT) göre Taşıma Kapasitesi

Standart penetrasyon direnci (N) ile serbest basınç ve kıvam arasındaki ilişki aşağıda verilmiştir.

SPT Sayısı (N) Kıvamı Serbest Basınç Direnci, qu, (kN/m2)

0-2 çok yumuşak 0-25

2-5 yumuşak 25-50

5-10 orta katı 50-100

10-20 katı 100-200

20-30 çok katı 200-400

>30 sert >400


29

SPT Sayısı (N) Relatif Yoğunluk (Dr %) İçsel sürtünme açısı, Øo

0-5 0-5 26-30

5-10 5-30 28-35

10-30 30-60 35-42

30-50 60-95 38-46

Df < B için qu = 30 N (kPa) Parry (1977)

qem = (MPa) sualtında Tassias (1983)

Øo = 25+28 [ ]1/2

Konik Penetrasyon Deneylerine (CPT) göre:

Kuru kumlu bir zeminde en çok 2.54 cm oturmaya müsaade edilen bir temelin taşıma kapasitesi aşağıdaki gibi bulunabilir. Temel altından itibaren temel genişliğine eşit bir mesafede su bulunması halinde önerilen değerin yarısı alınabilir. Radye temelde ise önerilen değerin 42 katına kadar alınması uygun olabilir.

B< 1.2 için qem = (kPa) qc (kPa) Meyerhof (1956)

B> 1.2 için qem = [.

. ]2

Kum Şerit Temel qu = 28-0.0052 (300-qc)1.5

Kum Kare Temel qu = 48-0.0052 (300-qc)1.5

Kum Şerit Temel qu = 2+0.28 qc

Kil Kare Temel qu = 5+0.34 qc

qc : (kg/cm2) temel seviyesinden (0.5B) yukarısında ve (1.1B) aşağısında bir bölgenin ortalama

değeri olarak kullanılabilir.


30

Granüler zeminler için izin verilebilir amprik taşıma kapasitesi (kPa)

Zemin cinsi SPT (N) B=1m B=2m B=4m

Çok sıkı kum ve çakıl >50 600 500 400

Sıkı kum ve çakıl 30-50 350-600 300-500 250-400

Orta sıkı kum ve çakıl 10-30 150-350 100-300 100-250

Gevşek kum ve çakıl 5-10 50-150 50-100 50-100

Kohezyonlu zeminler için izin verilebilir amprik taşıma kapasitesi (kPa)

Zemin cinsi SPT (N) B=1m B=2m B=4m

Sert Kil >300 800 600 400

Çok katı kil 150-300 400-800 300-500 150-250

Katı Kil 75-150 200-400 150-250 75-125

Orta Katı Kil 40-75 100-200 75-100 50-75

Yumuşak Kil 20-40 50-100 25-50 -------

Arazi Yükleme Deneyi ile

Temellerin taşıma kapasitesi arazi yükleme deneyleri ile belirlenebilir. Bu deney için dairesel kesitli (15.24 cm – 76.2 cm çapları arasında) ve kare kesitli (30.48 cm x 30.48 cm) çelik plakalar kullanılabilir. Deney çukuru derinliği gerçek temel derinliğinde kazılır. Deney çukurunun genişliği deney plakası genişliğinin en az 4 katı kadar olmalıdır. Deney plakası temel çukuru tabanına yerleştirilerek plakaya yük uygulanır. Her yük uygulamasında beşirli bir süre beklenerek plakanın oturma miktarı belirlenir. Plakanın oturma miktarı ihmal edilebilecek seviyeye geldiğinde, diğer bir yük kademesine geçilir. Bu bilgilerle yük-oturma eğrisi çizilir. Yükleme deneyi sonuçları kullanılarak zeminin taşıma kapasitesi yaklaşık olarak belirlenebilir.

Kil zeminler için; qu(temel) = qu(plaka)

Kum zeminler için; qu(temel) = qu(plaka)


31

Housel (1929) da kil zemin üzerine yapılan bir temele ait taşıma kapasitesini yükleme deneyi sonuçlarına göre veren bir eşitlik vermiştir.

Q = Aq + Ps

Q: temele etkiyen toplam yük

A: temel alanı P: temel çevresi

q: temel altındaki sıkışma gerilmesi

s: temel çevresindeki birim kayma gerilmesi

q ve s belirlenmesi gerekli iki bilinmeyendir. Bu bilinmeyenler iki farklı boyutta plaka kullanılarak belirlenebilir. Aşağıda verilen iki eşitlikten q ve s belirlenebilir.

Q1 = A1 q + P1 s Q2 = A2 q + P2 s

Q1 : bir nolu plakaya uygulanan yük

Q2 : iki nolu plakaya uygulanan yük

Kum zemine ait Elastisite Modülü Es (kN/m2) = 766 N

E = 2qc (Kum) (Schmertmann, 1970)

E = 3qc (Kum) (Trofimenkov, 1974)

E = 7qc (Kil) (Trofimenkov, 1974)

N: SPT Sayısı qc : statik koni penetrasyon direnci

Normal Konsolide Kil Zeminler için Elastisite Modülü:

Es = 250 cu ile 500 cu arasında değişebilir.

Aşırı Konsolide Kil Zeminler için:

Es = 750 cu ile 1000 cu arasında değişebilir.

cu: drenajsız kohezyon

Kum zeminler için: = 400-600 qc: (kN/m2)

Çakıl zeminler için: = 800-1000 qc: (kN/m2)


32

Oturma Miktarı

Plaka yükleme deneyi ile oturma miktarının belirlenmesi:

Kil zeminler için; S(temel) = S(plaka)

Kum zeminler için; S(temel) = S(plaka) [ ]2

Skempton ve Mac Donalds (1956) yapılarda temel ve zemin türüne bağlı olarak aşağıdaki tabloyu vermiştir.

Zemin Tipi Temel Tipi Maksimum Toplam Oturma (cm)

Kohezyonlu Tekil 6.5

Kohezyonlu Radye 6.5-10

Granüler Tekil 4.0

Granüler Radye 4.0-6.5


33

KAYNAKLAR

Acun, N., Temel İnşaatı I ve II, İTÜ Matbaası, Gümüşsuyu, İstanbul 1978.

Coduto, D.P., Temel Tasarımı, İlkeler ve Uygulamalar, 2. Baskı, Gazi Kitabevi, Ankara, 2001.

Dadaşbilge, B. Yapı Temelleri, Kazı Çukurları, Şevler, Proje ve Hesap Esasları, Temel Araştırma Yayınları No:3, Matbaa Teknisyenleri Basımevi, İstanbul, 1976.

Das, B.M. , Principals of Foundation Engineering, Brooks/Cole Engineering Divison, California, 1984.

Das, B. M. Principals of Geotechnical Engineering,, PWS-KENT Publishing Company, 1990.

Evirgen, B., Geoteknik Bitirme Tezi, Anadolu Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Eskişehir, 2009.

Görgün, B., “Suya Doygun Kil Ve Gevşek Kum Zeminlerde Oluşturulan Kazıklı Temellere Etki Eden Dinamik Yüklerin Statik Yükler Cinsinden Uygulanabilirliğinin Araştırılması”Anadolu Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir, 2014.

Ordemir, İ., Foundation Engineering, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, 1984.

Önalp, A., İnşaat Mühendislerine Geoteknik Bilgisi I ve II, Karadeniz Üniversitesi, Yayın No: 3, Trabzon, 1983.

Toğrol, E. ve Tan O., Kazıklı Temeller, Birsen Yayınevi, İstanbul, 2003.

Uzuner, B.A., Temel Mühendisliğine Giriş, KTÜ, Derya Kitabevi, Trabzon, 1995.

Yıldırım, S., Zemin İncelemesi ve Temel Tasarımı, Birsen Yayınevi, İstanbul, 2002.

prof.dr. ahmet tuncan anadolu Üniversitesi İnşaat...

Documents