TEMEL TASARIMI VE GEOTEKNİK PARAMETRELER PROF. DR. MEHMET BERİLGEN

Transkript

1 TEMEL TASARIMI VE GEOTEKNİK PARAMETRELER PROF. DR. MEHMET BERİLGEN

2 İÇERİK 1. Giriş 2. Temel tipleri 3. Yüzeysel Temeller 4. Kazıklı Temeller 5. Depremde taşıma gücü kaybı 6. Depremde zemin yapı etkileşimi 7. Zemin Etüt Raporları

3 Sağlam Kaya TEMELLER Çok büyük konsantre ağırlık Küçük yük Büyük yayılı yük Yumuşak Kil Sıkı Kum

4 TEMELLER a. Yüzeysel Temeller Tekil Temeller Sürekli Temeller Birleşik Temeller Radye Temeller b. Derin Temeller Kazıklı Temeller Ayak Temeller Keson Temeller 4

5 TEMEL DAVRANıŞı VE TASARıMı Q q a q u q q q= Q BxL q q a B Oturma q a = q u F s F s =2.5~3

6 YATAK KATSAYISI KAVRAMI

7 TEMEL GÖÇME MEKANIZMALARı (VESIC,1973) Yük/birim alan, q Sıkı kum ve rijit kohezyonlu zemin Göçme yüzeyi Oturma Yük/birim alan, q Orta sıkı kum ve orta rijit kil Göçme yüzeyi Oturma Yük/birim alan, q Göçme yüzeyi Yüzey temeli Gevşek kum ve yumuşak zemin Oturma

8 NET TAŞıMA GÜCÜ KAVRAMı Q B L ( D D ) D z f c b c q u z z b alınırsa Q B L q u D z f D f = q olup q u q = q net net taşıma gücü diye adlandırılır. Üst yapı yüklerinin yarattığı zemin gerilmelerini net taşıma gücü ile karşılaştırmak yeterli olmaktadır

9 TAŞıMA GÜCÜNDE GÜVENLIK KAVRAMı Güvenlik sayısının uygulanmasında genelde iki yol izlenmektedir : Nihai taşıma gücü veya net taşıma gücününün bir güvenlik sayısına bölünmesi. Yapı temellerinde kohezyonsuz zeminlerde sıkılık ve olası göçmenin etkisine bağlı olarak 2 5, kohezyonlu zeminlerde 3 6 arasında değer uygulanmaktadır. Zemin parametrelerinin pik değerlerinin güvenlik sayıları ile azaltılarak taşıma gücü eşitliklerinde kullanılması tg d Arctg ( ) FS 2 c d c FS 1 Burada c ve pik, c d ve d güvenli kayma dayanımı parametreleri FS 1 ve FS 2 sırasıyla ve alınması önerilen güvenlik sayılarıdır.

10 TEMEL DERINLIĞINI BELIRLEYEN ETKENLER Don derinliği Büzülme şişme Komşu yapıların temelleri Köprü ve duvar temellerinde olası oyulma Kanalizasyon deşarj bölgeleri, çöp sahaları ve bataklık sularının suladığı alanlarda betonarme donatısında korozyon Kum zeminlerde su ve rüzgar erozyonu

11 TEMEL TASARıMıN ETKILEYEN DIĞER HUSUSLAR YASS nin yüksek olduğu gevşek kum-silt zeminlerde sıvılaşma potansiyeli, Yumuşak kil ve silt formasyonlarında düşük taşıma gücü ve yüksek oturma beklenir Aşırı konsolide killi zeminler çoğu kez büzülme çatlakları ve eklemleri içerdiğinden kayma direncinin saptanmasında dikkate edilmelidir. Yüzeysel temelin şevin içinde veya gerisinde olması durumunda düz zemin koşullarına göre daha az taşıma gücü olacağı unutulmamalıdır.

12 TRANSCONA BUĞDAY SILOSU, KANADA (18 EKIM 1913) 12 Temelin batı kenarı 7.32 m batmış

13 YÜZEYSEL TEMELLERIN TAŞıMA GÜCÜ Sürşarj Aktif zon Radyal zon Pasif zon Terzaghi Taşıma Gücü Teorisi Göçme Modeli Kasım 14 13

14 GENEL TAŞıMA GÜCÜ DENKLEMI q u c N c F cs F cd F ci q N q F qs F qd F qi 1 2 B N F s F d F i F cs, F qs, F s = Şekil Faktörleri F cd, F qd, F d = Derinlik faktörleri F ci, F qi, F i = Yük Eğim Faktörleri N c, N q, N = Taşıma Gücü faktörleri B = Temel Genişliği q = Df= Temel Taban Seviyesinde Sürşarj Yükü Zeminin Birim Hacim Ağırlığı (YASS altında ) A 14

15 ŞEKIL FAKTÖRLERI (DE BEER, 1970) F cs F qs 1 1 ( 0.4( B L B L ) ) tan 1 ( B L )( N N q c ) 15

16 DERINLIK FAKTÖRLERI Df / B 1 için Df / B>1 için F cd F cd F qd F qd F d F d 16

17 EĞIM FAKTÖRLERI Hanna ve Meyerhof, (1983) : F ci F qi ( 1 o 90 2 ) F i 2 17

18 Tablo 1. Taşıma Gücü Faktörleri ( Vesic 1973 ) 18

19 KOHEZYONLU ZEMINLERDE TEMEL TAŞıMA GÜCÜ Kil zeminlerde uzun dönemde drenajlı davranışın geçerli olduğu hallerde kilin efektif kohezyon ve kayma direnci açıları kullanılarak Denklem 1 yardımı ile hesaplanmaktadır. Kısa dönem-drenajsız davranış ( =0) durumunda N q = 1.0 ve N =0 olacağından kilde net taşıma gücü q un : q u =c u N c (1) veya q u = c u N c F cs F cd F ci (2) Denklem (1) kullanıldığında N c faktörünün Skempton (1951) tarafından önerilen Şekil 2 den alınması, Denklem (2) de ise Tablo 1 de verilen N c =5.14 değerinin kullanılması gerekmektedir 19

20 Şekil 2 Skempton N c Taşıma Gücü Faktörü (Craig 1988) 20

21 KOHEZYONSUZ ZEMINLERDE TAŞıMA GÜCÜ Kohezyonsuz zeminlere oturan sığ temellerin projelendirilmesinde iki koşul aranmaktadır: Toplam göçmeye karşı emniyetin en az GS= 2.0 olması Oturmaların 25 mm değerini aşmaması Çeşitli boyuttaki temeller üzerinde yapılan ölçümlerden temel genişliği B<1.0 m olması halinde taşıma gücünün kritik olduğu; B> 1.0 m durumunda projelendirmeyi oturmaların kontrol ettiği anlaşılmıştır (Berry ve Reid 1987). Uygulamada temel genişliğinin genellikle 1.0 m nin üzerinde olduğu dikkate alındığında sığ temellerin kum zeminde oturma kriterine göre projelendirilmesi esas alınmalıdır (Peck vd.1974). 21

22 YERALTı SU SEVIYESININ ETKISI 1 o Durumda ikinci terimde q = n D 1 + A D 2, üçüncü terimde = A 2 o 1 Durumda ikinci terimde d A B d q = n D f, ort = A +( n - A ) B 3 o Durumda suyun etkisi gözetilmeyecektir. Eşitliklerde n su düzeyinin üzerinde, A su altındaki birim hacim ağırlığını göstermektedir.

23 İZIN VERILEBILIR YAPı OTURMALARı Kavram olarak bir yapıdaki temellerin yapabileceği farklı oturmaların ve yapının bunun hangi derecesine dayanabileceğinin bilinmesi gerekse de çoğu kez bunu hesaplamak çok zordur, zira yapı elemanlarının birbirine etkisi, yapı oturdukça yüklerin yeniden dağılımı ve zamanın bundaki etkisini kestirmek olanağı yoktur. Terzaghi Peck e göre birçok yapı kolonlar arasında 20 mm farklı oturmaya uyum gösterebilir ve farklı oturmalar toplam oturmanın granüler zeminlerde mertebesinde olduğundan maksimum oturmayı 25 mm ile sınırlamak ayrık temeller için iyi bir uygulamadır. Oturmalar yavaş geliştikçe yapının zarar görmeksizin karşı kalabileceği oturma büyüklüğü de artmış olacağından kohezyonlu zeminlerde daha fazla oturmaya izin verilebilir.

24 YAPıDA OTURMA BIÇIMLERI max min Açısal çarpılma(distorsiyon) l l max min Açısal çarpılma(distorsiyon) l l (a) Ünform oturma, (b) Farklı oturma (çarpılma=distorsiyon), (c) Eğilmeli oturma

25 DERİN TEMELLER Yüzeye yakın tabakaların yeterli taşıma gücüne sahip olmaması ve/veya oturmaların izin verilebilir sınırların üstünde olacağının beklenilmesi durumunda, düşey yüklerin daha derinlerdeki sağlam tabakalara aktarılması için kullanılan düşey veya az eğimli yapısal elemanlarla taşıtılan temeller. 25

26 KAZıKLı TEMELLER Kazık malzemesine göre sınıflandırma : Çelik Beton Betonarme Ahşap Zemine yer değiştirme durumuna göre sınıflandırma Zemine yer değiştirtmeyen Fore kazık Zemine yer değiştiren Çakma kazık 26

27 DÜŞEY YÜKLÜ KAZıKTA YÜK AKTARMA MEKANIZMASı Kazığa uygulanan yükün zemine aktarılması iki farklı şekilde olur : Çevre sürtünmesi (direnci) Uç direnci 27

28 DÜŞEY YÜKLÜ KAZıK TAŞıMA GÜCÜ Düşey yük altındaki bir kazığın tasarımında taşıma gücü tayini için aşağıdaki yaklaşımlar kullanılır : 1. Statik Eşitlikler (Zemin parametreleri kullanılarak bütün kazık türleri için) 2. Arazi Deneyleri Sonuçlarını Kullanan Ampirik Yaklaşımlar 3. Dinamik Eşitlikler (Çakma kazıklar için) 4. Kazık Yükleme Deneyleri (Statik ve dinamik eşitliklerle hesaplanan değerlerin tahkiki için) 28

29 STATIK EŞITLIKLER ILE DÜŞEY KAZıK TAŞıMA GÜCÜ Niahi Kazık Taşıma Gücü Q u =Q s +Q p Q u = bir kazığın taşıyabileceği maksimum yük Q s = bir kazığın çevresinde taşıyabileceği maksimum yük Q p = bir kazığın ucunda taşıyabileceği yük Güvenli Kazık Taşıma Gücü Q a Q u FS FS= göçmeye karşı güvenlik sayısı 29

30 Kazık Uç Taşıma Gücünün Tahmini q p =cn c* +qn q* +γbn γ * Granüler Zeminlerde Uç Taşıma Gücü Granüler zeminlerde c =0 olduğu düşünülürse bir kazığın ucunda taşınabilecek maksimum kuvvet Q p =q p A p =σ vp N q * A p 30

31 KAZıK UÇ TAŞıMA GÜCÜ q p =cn c* +qn q* +γbn γ * N c*, N q*, N * = Taşıma Gücü faktörleri B = Kazık Taban Genişliği q = Kazık Tabanı Seviyesinde düşey efektif gerilme = Zeminin Birim Hacim Ağırlığı (YASS altında ) 31

32 UÇ TAŞıMA GÜCÜ FAKTÖRLERI Tablo: N q için NAVFAC Önerileri º * N qçakma N qfore ** * kazık yerleştirilmesinde su jeti kullanılıyorsa =28º alınmalıdır ** YASS altında taban temizliği, yakalama kovası veya bailer ile yapılıyorsa =28º alınmalıdır. 32

33 KOHEZYONLU ZEMINLERDE KAZıK UÇ TAŞıMA GÜCÜ Kohezyonlu zeminlerde inşaat sonrası durum taşıma gücü yönünden daha kritik olduğundan drenajsız durumda u =0 olup Q p =N c *c u A p = 9c u A p =0 durumu için kazıklarda temel derinliği/temel genişliği oranı dörtten büyük olduğu için N=9 kabul edilmektedir (Şekil 2). Büyük çaplı kazıklarda AASHTO (1992) de N c L 6.0(1 0.2 ) D 9 33

34 KAZıK ÇEVRE TAŞıMA GÜCÜNÜN TAHMINI Kazıkların yanal yüzeylerinde taşıyabilecekleri maksimum yük genel bir ifade ile Q s =ΣpΔL.f 34

35 KOHEZYONSUZ ZEMINLERDE KAZıK ÇEVRE TAŞıMA GÜCÜ f=k.σ v.tanδ. K=Yanal toprak basıncı katsayısı, δ=zemin-kazık sürtünme açısı Meyerhof (1976) K için aşağıdaki değerleri önermektedir. Fore kazıklar ve su jeti ile yerleştirilen hazır kazıklarda 0.5 Zemine az yer değiştirten kazıklarda 0.5~1.0 Zemini çok yer değiştirten kazıklarda 1.0~2.0 35

36 Ktanδ POULOS-DAVIS ÖNERISI 36

37 KAZıK-ZEMIN SÜRTÜNMESI ÖNERILERI Kazık-zemin sürtünme açısı için diğer iki öneri aşağıda verilmektedir. Kazık Cinsi NAVFAC (1986) ASCE (1993) Çelik 20º (0.67~0.83) Beton 3/4 (0.90~1.00) Ahşap 3/4 (0.80~1.00) 37

38 KOHEZYONLU ZEMINLERDE KAZıK ÇEVRE TAŞıMA GÜCÜ Killi zeminlerde birim çevre sürtünmesi için değişik öneriler 3 grup altında toplanabilir: λ Yöntemi β Yöntemi α Yöntemi 38

39 λ YÖNTEMI, VIJAYVERGIA VE FOCHT (1972) Kazık çakılmasının neden olduğu yer değiştirmenin pasif itkinin doğması için yeterli olduğu varsayılarak f av =λ(σ v +2c u ) λ Yöntemi için Değerler (Mc Cleland, 1974) 39

40 YÖNTEMI Birim sürtünme: f= σ v β β=ktan r ile tahmin edilebilir. Burada r, artık-residüel-içsel sürtünme açısı olup, K yanal itki katsayısı ise güvenli bir şekilde Normal konsolide killerde Aşırı konsolide killerde ile tahmin edilebilir. K=1-sin r K=(1-sin r ) Kasım 14 40

41 α YÖNTEMI f =.C u α için ASCE Önerisi 41

42 KAZıK GRUBU TAŞıMA GÜCÜ Zeminle temas halinde veya açık deniz yapılarında olduğu gibi zeminin üzerinde bir kazık başlığı teşkil edilerek kazıkların birlikte yük taşıması sağlanır. Kazık gruplarının taşıma gücü oldukça karmaşık bir konudur. Kazıkların sık olması halinde zemine aktarılan gerilmelerin çakışacağı ve bu nedenle taşıma gücünün azalacağı söylenebilir. Kazıkların ideal olarak kazık başlıklarının ekonomik olarak çözülebileceği kadar yakın, birbirlerini etkiyip taşıma gücünün düşmeyeceği kadar uzakta olmasına çalışılmalıdır. Ayrıca, killi zeminlerde kazık grupları blok göçmesine karşı tahkik edilmelidir. Bir grup içerisinde tek bir kazığın davranışı komşu kazıkların davranışı ve grubun geometrisinden etkilenmektedir. Bu etkileşime grup etkisi adı vermektedir. Kazık-zemin-kazık etkileşiminin genelde iki bileşeni olduğu düşünülebilir. Yerleştirme etkisi veya mekanik yükleme etkisi. Kasım 14 42

43 GRANÜLER ZEMINDE KAZıK GRUPLARı Gevşek kumlarda yapılan model deneyler bir çakma kazık grubun taşıma gücünün, tek kazıklar taşıma kapasiteleri toplamına oranı olarak tarif edilecek grup etkinliğinin, daima η g >1 olduğunu ve maksimum değerin s/d (s kazık merkezleri arasındaki uzaklık) oranının 2 için elde edildiğini göstermektedir. Gruptaki kazık sayısı arttıkça grup etkinliğinin arttığı da gözlenmiştir. Sıkı kumlarda ise genel eğilim η g >1 olmakla birlikte O Neill e göre dilatans nedeni ile η g <1 durumu doğabilir. Aynı sonuç fore kazıklar ve su jeti ile yerleştirilen hazır kazıklar için de söz konusudur. Günümüzde alışılagelmiş uygulama kumda çakma kazıklarda güvenli bir varsayımla üst sınır için η g =1 almak, fore kazıklar için η g =0.67 kabul etmek yönündedir. Kasım 14 43

44 KOHEZYONLU ZEMINLERDE KAZıK GRUPLARı Killi zeminlerde yapılan model deneyler ise grup etkinliğinin <1 olduğunu ve kare gruplarda s/d<2 oldukça blok göçme eğilimini göstermektedir. Günümüzde blok göçme olmadıkça ve çakma sonucu doğan boşluk basıncının sönümlenmesi için yük uygulamasından önce yeterli süre bırakılan hallerde η g =1 almak eğilimi vardır. Vesic (1980), günümüz pratiğinin grup kapasitesini fazla tahmin ettiğini, blok göçmesi olmaksızın kazıkların tek tek zemine gömülmelerini gözlemlediğini belirtmektedir. Tomlinson (1969), blok göçme olasılığının kontrol edilmesi yanı sıra s/d=2 için η g =0.7 alıp s/d=8 için η g =1 e artırılmasını önermektedir. 44

45 GRUP KAZıKLARıN OTURMASı Bir büyük kazık grubunun aynı kazık yüklerinde küçük bir gruba göre, büyük ya da küçük kazık grubunun da tek bir kazığa göre oturmasının daha fazla olduğu pratikte gözlenmektedir. Bu gözlem elastik oturmalar için de konsolidasyon oturmaları için de doğrudur. Killi zeminlerde bir grubun oturmasının zaman, zemin örselenmesi ve ölçek farklılıkları nedeni ile tek kazığın oturmasından hareketle bulunamayacağı açıktır. Bu nedenle kazık grubunun yükü zemine nasıl aktardığı konusunda varsayım yapılmakta ve bu transferin gerçekleştiği yerde fiktif bir temel varsayılarak oturması hesaplanmaktadır. Literatürde aşağıdaki varsayımların kullanıldığı görülmektedir. Kasım 14 45

46 GRUP KAZıKLARDA OTURMA TAHMINI 1º Kazık boyunun 2/3L aşağısında kazıklarca çevrelenen fiktif bir temel 2º Yüzeyden itibaren 4 düşey 1 yatay açıyla genişleyen ve yine 2/3L de bir fiktif temel 3º Kazıkların ucunda kazıkların çevrelediği fiktif bir temel 4º Kazık ucunda daha geniş alanlı fiktif bir temel Simson ve Menzies (1976), zemine yer değiştirici kazıklarda 1º ve 2º nin daha uygun bir çözüm olacağını zira 3º e göre daha fazla oturma vereceğini belirtmekte ve bunun kazık çakımı ile ilgili örselenmeyi de göz önüne alacağını söylemektedirler. Fore kazıklar özellikle yakın aralıklı ise 3º varsayımı daha gerçekçidir. Granüler zeminlerde killerdekine benzer bir yöntemle oturmaları hesaplamak olanaklı ise de genellikle bu yol izlenmeyip grup oturması tek kazık oturma sonucuna göre belirlenmektedir. Kasım 14 46

47 DEPREMDE TAŞıMA GÜCÜ KAYBı Bina temelleri taşıma gücüne göre boyutlandırılır. Taşıma gücü azalması(kaybı) temel boyutlarını yetersiz duruma getirerek, yapının yatmasına, dönmesine, göçmesine yol açabilir. Temellerin taşıma gücü zeminin kayma mukavemeti ile doğrudan ilişkilidir. Depremler sırasında killi zeminlerde meydana gelecek drenajsız kayma mukavemetinde azalma, kumlu zeminlerdeki sıvılaşma taşıma gücü kaybına neden olabilir. Kasım 14 47

48 Kasım 14 48

49 Kasım 14 49

50 DINAMIK YÜKLER ALTıNDA OTURMA Depremler sırasında ve sonrasında bina temelleri altında ilave oturmalar meydana gelebilir. Rijitlik azalması ani oturmalara yol açabilir. Gevşek kumlarda titreşimler hacimsel şekil değiştirmelere yol açabilir. Titreşimlerin etkisi ile meydana gelen boşluk suyu basınçları ilave konsolidasyon oturmalarına yol açabilir. Kasım 14 50

51 Kasım 14 51

52 Adapazarı, 17 Ağustos 1999 Kasım 14 52

53 BETONARME YAPILARIN DEPREM PERFORMANSI ÜZERİNDE TEMELLERİN ETKİLERİ Temellerin deformasyonu ve hareketi, yapının deprem performansını önemli ölçüde etkileyebilir. Doğrusal olmayan yapısal analiz tekniklerinde, yapı elemanlarının nonlineer yük-deplasman bağıntıları ile modellenmesi durumunda, yapı temellerinin etkilerinin de benzer şekilde dikkate alınması gerekir. Temel elemanlarının davranış parametreleri yapısal ve geoteknik elemanlarının özelliklerine bağımlıdır. Geoteknik elemanlarının modellenmesi yapısal elemanların modellenmesi ile bir çok bakımdan benzerlik gösterir. Geoteknik elemanlar için yük-deplasman ilişkilerinde zeminlerin mukavemet ve rijitlik özelliklerini dikkate almak gerekir; bu bağlamda bazı belirsizlikler ve yaklaşık değerlerin kullanılması söz konusu olabilir Kasım 14 53

54 DEPREMDE ZEMIN-YAPı ETKILEŞIMI Analiz metodolojisi ve sadeleştirmeler: Esas olarak bir sonlu elemanlar analizinde, sürekli malzeme özellikleri ve yükler noktasal olarak dikkate alınır. Histeretik davranış tekil sonlu elemanların elastik olmayan davranışı içinde dikkate alınabilir. Zemindeki viskoz sönümlenme ihmal edilir Zemin-yapı etkileşiminde kinematik etkiler dikkate alınmaz Bu sınırlayıcı varsayımların yapıların çoğunluğu için güvenli tarafta sonuçlar verdiği yönünde genel bir kanaat vardır. Kasım 14 54

55 TEMEL SISTEMI VE GLOBAL YAPıSAL MODEL Yapısal model temelleri içerecek şekilde oluşturulabilir. Temel rijitliği ve mukavemeti yapının sismik performansını etkiler. Temelin rijit kuvvetli olması her zaman esnek-zayıf olmasından daha iyi olmayabilir-zemin için yumuşak/zayıf özellikler kabulü her zaman yapı için güvenli yönde olmayabilir ( en iyisi belirli bir aralık içinde değerlerin göz önüne alınmasıdır). Şekil 1 Basitleştirilmiş parametrik analizler, yapı ve temel özelliklerinin etkileri konusunda karar vermek için yol gösterici olabilir. Kasım 14 55

56 TEMELLERIN RIJITLIĞI VE MUKAVEMETININ FARKLı YAPıSAL ELEMANLARDA ETKISI Şekil 1 Kasım 14 56

57 GEOTEKNIK KOŞULLAR Yumuşak/zayıf zeminlerin sismik etkileri büyütmesi (özellikle aşırı deplasmanların ortaya çıkması durumunda) belirlenebilir. Fakat, sert zeminlere sahip sahalarda temel etkilerinin hiçbir zaman problem olmayacağı sonucu çıkarılmamalıdır; örneğin yüksek rijit yatay yük elemanları altında temelin bir ucunun yukarı kalkması ve sallanması (rocking etkisi) engellenemez. Taşıdıkları sabit ve hareketli yük toplamı nihai taşıma gücüne yakın temellerin yapısal davranışı daha çok etkilemesi beklenilir (Eğer mevcut yükler kapasitenin %50-%67 i arasında ise, büyük sismik kuvvetler temelde önemli kalıcı deplasmanlara yol açabilir). Temeller arasında toplam yük/ taşıma gücü oranı arasında önemli farklılıklar olması durumunda, elastik ötesi bölgede yüklerin önemli ölçüde yeniden dağılımı söz konusu olabilir. Aşırı yüklenmiş bir temelin diğerlerinden önce akmaya ulaşması durumunda, yüklerin yeniden dağılımı sonucu yapıda burulma etkileri ortaya çıkabilir. Kasım 14 57

58 GLOBAL YAPıSAL MODELIN OLUŞTURULMASı Yapı mühendisi uygun malzeme özellikleri kullanarak temel sistemini geometrik olarak modelleyebilir. Temelleri global yapısal model içine alırken temeller ile yapı elemanları arasındaki uyuma (koordinasyona) dikkat etmek gerekir. Bu şekilde yapının deprem performansı için önemli davranış özellikleri dikkate alınabilir. Şekil 2 de perde- çerçeveli basit bir yapı için temeller ile birlikte modelleme alternatifleri gösterilmiştir. Kasım 14 58

59 GLOBAL YAPıSAL MODEL ALTERNATIFLERI Gerçek Yapı Şekil 2. BA Perde BA Çerçeve Yüzeysel Temeller Model A Perdelerin sınırlarında eksenel bağlantılı kayma panelleri Kolonlar tabanda mafsallı Taban döşemesi ile temeller eksenel bağlantılı fakat eğilme bağlantısız Model B Perdeler çubuk olarak modellenmiş Çerçeve kolonları tabanda temele ankastre Taban kirişleri temeller arasında eksenel ve eğilme bağlantısı sağlıyor Model C Perdeler çubuk olarak modellenmiş Çerçeve kolonları tabanda temele ankastre Temeller arası eksenel ve eğilme Kasım 14 59

60 AÇıKLAMALAR Değişik iki boyutlu modeller, sistemin elemanlarını ve yapısal kısımların ( temeller dahil) davranışını modellemek için farklı modellere dayanmaktadır. Bütün modellerde zemin davranışı yay katsayısı ile dikkate alınmıştır. Zemin katsayıları düşey ve dönme rijitliklerini temsil etmektedir. Bazı durumlarda taban döşemeleri ve bağ kirişleri temeller arasında rijit ve kuvvetli yatay bağlantı sağlamaktadır. Bu durumda temelin yatay mukavemeti ve rijitliği (K h ) yoğunlaştırılmış olarak belirli noktalarda dikkate alınabilir. ( Model A ve B de olduğu gibi) Yatay rijitlikleri ve kapasiteleri bağlantı elemanlarınınkini çok aşan temeller için durumu Model C daha iyi temsil etmektedir. Çerçeveli sistemlerde bazen kolonlar temel elemanlarının dönme direncini tam olarak mobilize edecek kadar kuvvetli olmayabilir. Model A da kolon tabanındaki mafsal, bu durumu modellemek için kullanılmıştır. Kasım 14 60

61 TEMEL MODELLERI Model temel elemanlarının nonlineer özellikleri, zeminin akmaya ulaşması, temelin kayması veya yukarı kalkması olasılıkları yanında, yapısal davranışı da dikkate alabilmeli. Model bir temel elemanının maruz kaldığı etkiler altında yük-deplasman davranışını yansıtabilmeli (Şekil 3). Kasım 14 61

62 GENEL TEMEL ELEMAN MODELLERI a. Etkiler b. Bağlantısız Eleman Modeli c. Winkler Eleman modeli Şekil 3 Şekil (3b) Sx, Sy, S Zeminin ötelenmeye ve dönmeye karşı rijitliğini ve mukavemetini temsil etmekte Şekil (3c) Winkler Modeli : Plastik kapasiteyi modellemek ve esnek yapısal elemanlarda zemin/yapı etkileşimini dikkate almak için daha uygun olabilir. Kasım 14 62

63 BIR PERDE ALTıNDA ELASTO-PLASTIK TEMEL DAVRANıŞı Yatay hareket düşey ve dönel hareket ile bağlantısız olduğu için gösterilmemiştir. Maksimum dönel direnç ve nonlineer dönel rijitliği temel üzerindeki düşey yükün bir fonksiyonudur. Gözönüne alınan teorik elastoplastik taban basıncı dağılımı ve zeminin nihai taşıma gücü ile ilişkisi görülmektedir. Kasım 14 63

64 YÜZEYSEL TEMEL MODELI Kasım 14 64

65 BASIT DERIN TEMEL MODELI Kasım 14 65

66 GELIŞMIŞ DERIN TEMEL MODELI Kasım 14 66

67 ZEMİN ETÜT RAPORLARI (GEOTEKNİK RAPOR) Arazi zemin koşullarını temel zemini niteliği ve yapıların tasarımı ile inşası açısından değerlendirilen raporlar Geoteknik Rapor olarak isimlendirilir. Kasım 14 67

68 2. Arazi Durumu Konumu, Topoğrafik durumu, Yüzey bitki örtüsü, Civardaki yapıların durumu 3. Jeolojik Koşullar Genel jeolojik yapı, İnşaat alanının jeolojik durumu GEOTEKNIK RAPORLARıN İÇERIĞI 4. Arazi Araştırmaları Sondajların sayısı ve derinlikleri, Araştırma çukurları, Jeofizik araştırmalar, Arazi deneyleri ( SPT, CPT, Presyometre, Yerinde permeabilite..vb) 5. Arazi Zemin Profili ve Yeraltı Suyu Durumu 6. Laboratuvar Deneyleri 7. Zemin Koşullarının Değerlendirilmesi Zemin Modeli ( Geoteknik Modelleme ), Basitleştirilmiş zemin profili ve başlıca tabakalar, Arazi ve laboratuvar deneyleri sonuçlarına göre tabakaların geoteknik özellikleri, Mukavemet parametreleri, Birim hacim ağırlıkları, Oturma parametreleri, Deformasyon parametreleri, Olası Bir Deprem Sırasında Zemin Tabakalarının Davranışı, Sıvılaşma olasılığı, Mukavemet ve rijitlik kaybı olasılığı 8. İnşa Edilecek Yapının Özellikleri Taşıyıcı sistemi ve açıklıkları, Bodrum ve kat sayıları 9. Temellerin Tasarımına İlişkin Öneriler ve Parametreler Alternatif temel sistemleri, Tavsiye edilen temel sistemi, Güvenli taşıma gücü (Zemin emniyet gerilmesi ), Beklenebilecek oturmalar, Kazıklı sistem önerilmesi durumunda, Önerilen kazık çap ve boyları, Kazık taşıma gücü parametreleri, Yanal yataklanma katsayısı, Statik ve deprem durumu için güvenli taşıma gücü, (Sıvılaşma dikkate alınarak), Deprem yönetmenliğine uygun yerel zemin sınıfı ve T A, T B değerleri 10. İnşaat İle İlgili Tavsiyeler GEOTEKNİK RAPOR Kasım Kazı ve iksa sistemi ile ilgili tavsiyeler, Kazıdan çıkan malzemenin dolguda kullanabilirliği, Drenaj ve yalıtım ile ilgili

69 SON SÖZ Kasım 14 69

70 Kaynaklar 1) Zemin Mekaniği Kutay ÖZAYDIN, Birsen Yayınevi 2) Yüzeysel Temeller Orhan EROL, Zemin Mekaniği ve Temel Mühendisliği 5.Ulusal Kongresi, Cilt 3, Sayfa , ODTÜ, ) Derin Temeller Sönmez YILDIRIM ve Kutay ÖZAYDIN, Zemin Mekaniği ve Temel Mühendisliği 5.Ulusal Kongresi, Cilt 3, Sayfa , ODTÜ, ) Yerel Zemin Koşullarının Deprem Hasarına Etkisi Kutay ÖZAYDIN, İMO İstanbul Şubesi Seminer Notları, ) ATC-40 Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings, Vol 1, Applied Technology Council, California, A.B.D., Kasım 14 70