TEMELLERİN OTURMA HESAPLAMALARI

Binalar zemin hareketlerine aşırı duyarlı olduklarından temellerinin oturması konusu taşıma gücüne oranla daha kapsamlı bir problem olarak algılanmalıdır.

Bir yüzeysel temelin yükler altında göstereceği düşey hareketlerin genelde üç öğeden oluştuğu kabul edilmektedir:

• Ani veya zeminin drenajsız koşullarda oluşan hareketi (Si)• Konsolidasyondan doğan drenajlı oturmalar (S)• Uzun vadede killerin sünmesinden kaynaklanan oturma (ikincil konsolidasyon) (Ss )

S = Si +(S + Ss)

Bağıntıda birinci terim zamandan bağımsız, parantez içindeki terimler ise zamana bağlı, süreçlerdir.

S = Si +(S + Ss)Ss ile gösterilen ikincil konsolidasyon oturmaları birincil konsolidasyon sırasında ve onu izleyerek organik ve olağanüstü yüksek plastisite ve sıvılık indisine sahip killerde kil pulcuklarının yer değiştirmesi (creep) sonucu belirir.

Bu güne kadar Türkiye’de killerde dikkate değer ikincil konsolidasyon oturmalarının oluştuğu bildirilmemiştir. Bunun nedeni organik zeminlerin yaygın olmaması ve doğal su muhtevalarının %100’ün altında kalması olarak gösterilebilir.

Bir başka önemli konu zeminin türüdür. Edinilen deneyim iri ve ince daneli zeminlerde oturma süreçlerinin dikkati çekecek denli farklı olduğunu göstermiştir. Bu nedenle önemli projelerde kum ve killer arasında bir ayırım yapmanın uygun olacağı düşünülmektedir.

Konsolidasyon oturmasının hesabını normal konsolide zeminler için yapacak isek Cc indisi ile hesap yapmalıyız.Bu değere göre konsolidasyon oturması ; Sc = den hesaplanır. Konsolidasyon oturmasının hesabını aşırı konsolide zeminler için yapacak isek Cr indisi ile hesap yapmalıyız.Bu değere göre ; konsolidasyon oturması ; Sc= 

σp = Ön konsolidasyon basıncıσ0 = Düşey efektif gerilmeΔσ = Yapıdan gelen gerilme

1

2

0

0 log1

e

HCc

pc

pr e

HC

e

HC

0

0

0

00

0 log1

log1

Oturmaların bazen sadece onu oluşturan yapıya değil, oturma çanağı içinde kalan komşu yapılara zarar verebilmesi bir diğer sorunu oluşturabilir. Örneğin, çelik taşıyıcı sistemli fabrika binası altında oluşan oturmalar kendisinde farkedilir bir hasar oluşturmazken bu binanın oturma çanağı içinde kalan yandaki baca tehlikeli biçimde eğilmektedir.

Benzer şekilde Trabzon’da 1970’li yıllarda yumuşak kil üzerine yapılan 5 katlı bir betonarme yapı, yanında bulunan 2. derecede eski eser olan bir evde 200 mm’ye varan oturmalar ve hasara neden olmuş, kendisi farkedilir bir etki almamıştır.

Ani OturmalarAni oturma literatürde birincil, drenajsız, genelde de distorsiyon oturması olarak anılır ve temelin altındaki zeminin yüklenmeyi izleyerek en çok bir hafta içinde beliren yanal ötelenmesinin bir sonucudur. Bu tür oturmanın tüm iri daneli zeminlerde ve doygunluk derecesi %90’dan düşük silt ve killerde öncelikle hesaplanması gerekmektedir.

Bu oturma; elastisite teorisinden yararlanılarak elastik, izotrop ve homojen ortam kabulüyle çıkartılmış formüllerle hesaplanabilmektedir. Ani oturma hesabı için en kısa yol Skempton-Bjerrum yaklaşımını kullanmaktır. Bu yönteme göre temelden q düzeyinde ortalama taban basıncı alan bir zeminde

gibi

bir “elastik” oturma beklenecektir. Eu

Burada ’Df , temel gömme derinliğindeki efektif gerilme, Eu zeminin drenajsız modülü, I1, ve I2 etki katsayılarıdır.

Skempton-Bjerrum

Örnek: Şekilde gösterilen kare temelin ani (drenajsız) oturmasını

Skempton-Bjerrum teoremine göre hasaplayınız.

Cevap:

Timoshenko ve Goodier,1951

Sonsuz kalınlıktaki tabakalardaki ani oturma hesaplamalarında oturma değeri, Elastisite Teorisine göre, killi zeminlerde

Örnek:

Cevap:

Janbu, et. al. 1956

Sert tabaka üzerinde veya arasında KALINLIĞI AZ killi ortamlarda Timoshenko ve Goodier,1951 kullanıldığında, gerçek degerler elde edilmez. Böyle ortamlarda çözümler için, ince tabaka kalınlığın 2B den az olma şartına göre çözüm yapılmalı;

Örnek:

Cevap:

ELASTISITE MODULUeğrisinin değişik evrelerdeki eğimleri elastisite modülü olarak

Hooke yasasından

ile hesaplanır.

De

via

tör

Ge

rilm

e,

ELASTİSİTE MODULU

Ej rijitliğin en yüksek olduğu küçük ez’ ler bölgesini,

Et eğriye herhangi bir noktada çizilen teğetin,

Es ise genellikle son dayanımın %50’sine karşılık olan

kirişin modülünü temsil eder.

Günümüzde kullanımı giderek artan sayısal analize dayalı çözümler zemin tabakalarının “elastik” katsayılarına gereksinme duymaktadır.

Geleneksel laboratuvar ölçümleri hızlı, ancak gerçekçiliği sorgulanabilir sonuçlar verdiğinden bu katsayıların arazi deneyleri ile ölçülmesinin zor ve yüksek maliyetli, ancak çok daha doğru olacağı görüşü güç kazanmaktadır.

Ani ya da elastik oturmanın hesaplamasında en önemli işlem drenajsız modül Eu' nun gerçekçi ölçümüdür.

E modülü arazide presiyometre (PMT) / dilatometre (DMT) ve plaka taşıma deneyi (PLT) ile doğrudan, jeofizik (sismik) yöntemler, CPT, SPT deneyleri ile de dolaylı olarak ölçülebilir.

http://www.youtube.com/watch?v=rjvPy77GHNohttp://www.youtube.com/watch?v=dBNGtuTm3Mohttp://www.youtube.com/watch?v=OnvFYhhlcXAhttp://www.youtube.com/watch?v=-bzw4pXzrbMhttp://www.youtube.com/watch?v=Fml7LWA809U

SPT-N ile oturma hesabı

H=

Zemin fiziksel parametreleri ile zemin yatak katsayıları arasındaki bağlantı

Yatak katsayısı kavramı ilk önce Winkler (1867) tarafından öne sürülmüştür. Bu teorinin temel noktası, zeminin elastik olduğu ve birbirine bitişik sonsuz sayıda bağımsız yaydan oluştuğu kabulüne dayanmaktadır. Yatak katsayısı, ks; zeminin herhangi bir noktasındaki basınç (q) ile, aynı noktanın oturması (ΔH) arasındaki oran olarak tanımlanır. Bu orantı Winkler tarafından doğrusal olarak tarif edilmiş ve zeminin elastik davranış biçimi gösterdiği yükleme sınırları içerisinde Hooke kanunlarına uygun olarak değiştiği çeşitli araştırmacılar tarafından yapılmış yükleme deneyleri ile gösterilmiştir.

2. SCG

)1(2

EG

)21(3

EK