TÜRKİYE BİNA DEPREM YÖNETMELİĞİ 2018 IŞIĞINDA YÜZEYSEL VE DERİN TEMELLERİN TASARIMINA KRİTİK BAKIŞ Prof. Dr. K. Önder ÇETİN

Transkript

1 2018 MESLEK İÇİ EĞİTİM KURSU TÜRKİYE BİNA DEPREM YÖNETMELİĞİ 2018 IŞIĞINDA YÜZEYSEL VE DERİN TEMELLERİN TASARIMINA KRİTİK BAKIŞ Prof. Dr. K. Önder ÇETİN Ortadoğu Teknik Üniversitesi 8 Aralık 2018, İzmir

2 Sunum İçerİğİ Amaç ve Kapsam Genel Değerlendirmeler Yönetmelik Maddeleri ve Görüşler Yüzeysel Temeller Kazıklı Temeller Örnek Uygulama

3 Amaç ve Kapsam 18 Mart 2018 tarih ve sayılı (mükerrer) Resmi Gazete de yayımlandığı ve 1 Ocak 2019 tarihinde yürürlüğe girecek yeni yönetmeliğin 16. Bölümü geoteknik tasarıma ayrılmıştır. Sunumda, 16.7 Temellerin Tasarımı İçin Genel Kurallar başlıklı bölümünde yer alan maddeler tartışılacak ve yönetmeliğin kullanımına yönelik bir uygulamaya yer verilecektir.

4 GENEL DEĞERLENDİRMELER 1 Ocak 2019 tarihinde yürürlüğe girecek yeni Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, temel tasarımına yönelik bölümleri değerlendirilmiştir. Yönetmeliğin 16. Bölümü kapsamında ilk defa olarak bir zemin araştırma programının ne şekilde hazırlanacağına yönelik öneri ve hükümlere de yer verilmektedir. Bu tarz hükümlerin yer alması bir deprem şartnamesi için alışıldık bir durum olmasa da, geoteknik mühendisliği açısından son derece önemli bir konunun gündeme getirilmesi ve dahası yönlendirmede bulunulması son derece önemli bir eksikliğin kapatılması konusunda çok olumlu bir nokta olarak görülmektedir.

5 GENEL DEĞERLENDİRMELER Yönetmelik kapsamında, tasarım felsefesi olarak temel taşıma gücünün aşılmamasını ve zemin yerdeğiştirmelerinin izin verilebilir sınırlar altında kalmasını hedefleyen hibrit bir düşüncenin seçildiği görülmektedir. Tasarım açısından kritik olan kabul edilebilir oturma limitlerinin seçimi ya da gerçekleştirilmesi önerilen son derece girift deprem tepki analizlerine yönelik herhangi bir yönlendirme bulunmamaktadır. Bu gibi hususların yönetmeliğin sonraki sürümlerinde gözden geçirileceği düşünülmektedir.

6 GENEL DEĞERLENDİRMELER Bu yönetmelik uyarınca, temel mühendisliği dersleri başta olmak üzere müfredatın gözden geçirilmesi son derece faydalı olacaktır. Ülkemiz nüfusunun %98 inin deprem tehlikesi altında olan yerleşim birimlerinde yaşadığı dikkate alındığında, deprem zemin yapı etkileşimi analizlerine olan ihtiyacın artacağı da açıktır. Bu konuda yetişmiş mühendislere duyulan ihtiyacın karşılanması konusunda BİLENLERE büyük bir görev ve sorumluluk düşmektedir. Benzer şekilde, yapılması talep edilen girift analizler hakkında kamu ya da özel sektörde çalışan inşaat mühendislerinin bilgilendirilmesi ve genel bir farkındalık yaratılmasının gerekli olduğu düşünülmektedir.

7 Sunum İçerİğİ Amaç ve Kapsam Genel Değerlendirmeler Yönetmelik Maddeleri ve Görüşler Yüzeysel Temeller Kazıklı Temeller Örnek Uygulama

8 Yönetmeliğin geçerli olduğu durumlar Yeni yönetmelikte daha önce var olan yapı yükseklik sınırlandırması kaldırılmış ve tüm yükseklikteki yapılar (7 metreden küçük yapılardan başlayıp, 105 metreden yüksek yapılara kadar) kapsama dahil edilmiştir. Yönetmeliğin kapsamadığı durumlar

9 Tasarımda gözetim ve kontrol zorunlulukları getirilen durumlar

10 Tasarım felsefesi olarak temel taşıma gücünün aşılmamasını ve zemin yerdeğiştirmelerinin izin verilebilir sınırlar altında kalmasını hedefleyen hibrit bir düşünce seçilmiştir c c

11 Yönetmelik kapsamında statik yükler atındaki tasarıma yönelik ibareler de bulunmaktadır; ancak bu durumda geçerli olan yük faktörlerine yönetmeliğin ilgili kısımlarında yer verilmemiştir.

12

13 Bu tesirlerin karşılanması ile ilgili hususlara ise geoteknik tasarımla ilgili olan Madde ve ile değinilmiştir Dayanım katsayıları Avrupa şartnameleri (Eurocode) ile uyumlu olarak seçilmiş olup temel tipine ve ilgilenilen dayanım bileşenine bağlı olarak değişmektedir

14 Ancak bu kısımlarda tariflenen analiz ve yöntemlerin aşağıda anılan koşul ve/veya durumların varlığında geçerli olmayacağı ve ilave etkileşim analizlerinin gerçekleştirilmesinin beklendiği unutulmamalıdır.

15 Yüzeysel Temellerin Tasarımı - Genel İlkeler Deprem sırasında ortaya çıkabilecek örselenme, boşluk suyu basıncı artışı gibi nedenlerle zemin mukavemetindeki değişikliklerin ele alınması konusundaki değerlendirmeye atıfta bulunulması son derece kritik bir hususun altını çizmektedir. Ancak son derece zor ve karmaşık olan bu değerlendirmenin ne şekilde yapılacağına yönelik herhangi bir yönlendirme, Yönetmelik kapsamında yer almamaktadır.

16 Yüzeysel Temellerin Tasarımı Taşıma Gücü Hesabı Mevcut pratikle uyumlu olarak Terzaghi tarafından geliştirilmiş ana bağıntının kullanımını önerilmiştir. İlgili düzeltme katsayılarının seçiminde literatürde yer alması ve genel kabul görmüş olması koşulu ile geoteknik mühendisine insiyatif verilmiştir.

17 Yüzeysel Temellerin Tasarımı Dayanım Katsayıları Yerinde bir hatırlatma ile hesaplara esas mukavemet parametrelerinin belirlenmesinde, sadece temelin oturduğu tek bir birime ait parametrelerin değil, temel ebatlarına da bağlı olarak profil boyunca rastlanan farklı nitelikteki birimlere ait özelliklere de dikkate edilmesine işaret edilmektedir.

18 Yüzeysel Temellerin Tasarımı Oturma Hesapları Statik yükleme durumu için bir öneri ya da kabul edilebilir oturma limitlerine ilişkin bir yönlendirme bulunmamaktadır. Zeminlerin deprem sırasındaki rijitlik kaybına yönelik çalışmalar bulunmaktadır; ancak bunlar birim deformasyona bağlı olarak tanımlanmış olup, kendi içerisinde döngüsel (iteratif) bir hesap süreci barındırmaktadır. Bu amaçla kullanılacak genel kabul gören geoteknik mühendisliği yaklaşımlarının neler olduğunun açık şekilde ifade edilmediği görülmektedir.

19 Yüzeysel Temellerin Tasarımı Deprem Kaynaklı Deformasyonlar Burada yer alan doğrusal olmayan zemin davranış hesabı ile belirlenecek kalıcı şekildeğiştirmeler e yönelik açıklayıcı bilgi de bulunmamaktadır.

20 Yüzeysel Temellerin Tasarımı Yatayda Kayma

21 Yüzeysel Temellerin Tasarımı Yatayda Kayma Hesap İlkeleri Kohezyonsuz zeminlerde eşdeğer drenajsız kayma dayanımının ne şekilde hesaplanacağına yönelik yönlendirici bilgi olmadığı görülmektedir.

22 Kazıklı Temellerin Tasarımı Genel İlkeler

23 Kazıklı Temellerin Tasarımı Basınç Kapasite Hesabı

24 Kazıklı Temellerin Tasarımı Dayanım Katsayıları Kazık yükleme deneylerinin tasarımda daha etkin şekilde kullanılmasını teşvik etmek amacıyla bu tip deneylerin gerçekleştirilmesi durumunda daha düşük dayanım katsayılarının kullanılabileceği ifade edilmiştir.

25 Kazıklı Temellerin Tasarımı Grup Davranışı ve Deprem Durumu

26 Kazıklı Temellerin Tasarımı Yanal Taşıma Gücü Her ne kadar belirtilmemiş olsa da kazık yatay kapasitesinin hesaplanmasında da literatürde yer alan ve genel kabul görmüş bağıntılardan faydalanılmasının uygun olacağı varsayılabilir.

27 Kazıklı Temellerin Tasarımı Deprem Zemin Kazıklı Temel Etkileşimi

28 Kazıklı Temel Tasarımı Özel Koşullar

29 Sunum İçerİğİ Amaç ve Kapsam Yönetmelik Maddeleri ve Görüşler Yüzeysel Temeller Kazıklı Temeller Örnek Uygulama Genel Değerlendirmeler

30 ÖRNEK UYGULAMA Örnek vaka Katı kil birimi üzerine inşa edilecek 15 katlı bir bina Bu vakaya ait zemin profili, hesap yöntemlerini tartışmak üzere basitleştirilerek geliştirilmiştir.

31 ÖRNEK UYGULAMA Adım 1: Taşıma Gücü Hesabı Zemin/Temel Özellikleri Meyerhof (1951) Taşıma Gücü Katsayıları c, kohezyon (kpa) = 150 N c 5.1 N q 1.0 N 0.0,içsel sürtünme açısı ( o ) = 0.0 s c 1.2 s q 1.0 s 1.0 D, temel derinliği (m) = d c 1.3 d q 1.0 d 1.0 B, temel eni (m) = 15.0 i c 1.0 i q 1.0 i 1.0 L, temel boyu (m) = 20.0 Meyerhof (1951) Taşıma Gücü Formülü i, temel yük eğimi ( o ) = 0.0 q maks (kpa) = c N c s c d c + d N s d B N s d = 1303, zemin birim ağırlığı (kn/m 3 ) = 18.0 q maks,net (kpa) = q maks - D = 1123 Rv, dayanım katsayısı = 1.4 q emn,net (kpa) = q maks / Rv - D= 751 Meyerhof tarafından önerilen taşıma gücü katsayıları kullanılmak üzere emniyetli net taşıma gücü 750 kpa mertebelerinde hesaplanmıştır, buna göre Yönetmelik Denklem 16.6 sağlanmaktadır.

32 ÖRNEK UYGULAMA Adım 2: Oturma Hesapları Her ne kadar C c, C r ve OCR değerleri ile daha hassas hesaplar yapılabilse de hesap kolaylığı bakımından m v değeri kullanılmıştır. Temel seviyesinde uygulanan gerilmenin derinlikle değişimini hesaplamak için ise basitçe 2:1 kuralından faydalanılmıştır. Bina temeli altında kalan 23 m kalınlığındaki kil tabakasının bütünüyle sıkışabilir olduğu varsayılmış ve burası tek bir tabaka olarak ele alınmıştır. Yapı için öngörülen oturma, konvansiyonel yapılar için literatürde yer alan genel kriterleri (örneğin 6.5 cm toplam oturma) aşmaktadır.

33 ÖRNEK UYGULAMA Adım 3: Yatayda Kayma Tahkiki Hesaplanan yatay direnç, 54,600 kn/m mertebesindedir, buna göre Yönetmelik Denklem 16.9 sağlanmaktadır.

34 ÖRNEK UYGULAMA Adım 4: Kazık Kapasite Hesapları AASHTO önerileri uyarınca Yeterli sayıda yükleme deneyi bulunmadığı kabulü ile Yapılacak hesaplarda güvenli bir yaklaşım ile tüm yükün kazıklar tarafından taşınacağı kabul edilmiştir. 20 m uzunluğundaki kazıkların kare örgü ile farklı karelajlarla uygulanması durumu ele alınmış ve optimum tasarıma 3.6 m x 3.6 m (kazık çapı cinsinden ifade edilirse 4.5D x 4.5D) örgü ile ulaşılacağı saptanmıştır. AASHTO teknik şartnamesinin grup etkisi konusundaki önerileri dikkate alındığında, seçilen paternle uygulama yapılması durumunda tasarım kapasitesinin 2640 kn mertebesinde olması öngörülmektedir. Bu seçimin teyidi de aşağıdaki gibi yapılmıştır.

35 ÖRNEK UYGULAMA Adım 4: Kazık Kapasite Hesapları Kazık Bloğu Taşıma Gücü Yönetmelik Kısım : Madde uyarınca uygulama sonrası ortaya çıkan kazık bloğunun taşıma gücü de hesaplanmalıdır. Bunun için AASHTO şartname önerileri kullanılırsa: Bu değer blok içerisinde yer alan toplam kazık sayısına bölünürse tek bir kazığın dayanımı kn (= kn / 36) olarak hesaplanabilir. Grup verimlilik hesapları uyarınca belirlenen değer olan 2640 kn bu değerden daha düşük olup daha kritiktir.

36 ÖRNEK UYGULAMA Adım 4: Kazık Kapasite Hesapları - Yatay Yük Taşıma Kapasitesi Bu hesaplara bütünlük adına yer verilmiştir. Önce kazık davranış tipini belirlemek üzere L/R oranı belirlenir. L/R = 20 /2.75 = 7.3 Uzun Kazık Kazığın ankastre başlı olduğu kabul edilmiştir. Moment taşıma kapasitesi, %1 boyuna donatı kullanacağı varsayımı ile M y = 560 knm olacaktır. c u =150, b=0.8 m değerleri için x-eksenindeki girdi değeri 7.3 (=560/(0.83x150)) olarak hesaplanabilir, Buna göre y-eksenindeki değer 7.5 olacaktır. Yatay yük taşıma kapasitesi 720 kn (=7.5 x 150 x 0.82) mertebesinde olarak hesaplanabilir.

37 Gülelim...Düşünelim!!!

38 TEŞEKKÜRLER