T E M E L L E R. q zemin q zemin emniyet q zemin 1.50 q zemin emniyet

Transkript

1 T E E L L E R 1 Temeller taşııcı sistemin üklerini zemine aktaran apı elemanlarıdır. Üst apı üklerinin ugun şekilde zemine aktarılması sırasında, taşııcı sistemde ek etkiler oluşabilecek çökmelerin ve dönmelerin, farklı oturmaların medana gelmemesi önemlidir. Bu koşulları sağlaan temel düzeninin belirlenmesinden sonra, betonarme temel elemanının iç kesit etkilerinin hesaplanması ve bunların ugun donatı düzeni ile karşılanması gerekir. Temel sistemine ve boutlarına üst apıdan gelen kesit tesirleri ve zeminin taşımagücü kapasitesi etkili olur. 1. Belirlenmiş vea verilmiş temel boutlarında zemin emniet gerilmesi kontrolünün apılması durumunda,. Üst apı üklerine göre temel boutlarının belirlenmesi durumunda, Düşe ükler altında, kullanma durumu, G + Q (elastik hesap ük kabulleri) ile belirlenen kesit tesirleri (üst apı etkileri) dikkate alınırken düşe ük ve deprem etkisinin birlikte olduğu G + Q + E üklemesi durumundaki kesit tesirleri kullanma durumuna göre oldukça ender olması ve kısa süre devam ettiği düşünülerek Deprem Yönetmeliği, zemin emniet gerilmesinin %5 artırılabileceğini öngörmüştür. Yani, G + Q üklemesi G + Q + E üklemesi zemin zemin emniet zemin 1.5 zemin emniet Zemin gerilmesinin ve temel sisteminin belirlenmesinde, temel kesitlerinin boutlandırılmasında; zeminin fiziksel özellikleri ile ük altındaki davranışındaki, mekanik özelliklerindeki belirsizlikler dikkate alınmalıdır. 1

2 Özellikleri belirsizlikler içeren zemin ile özellikleri daha belirgin olan apının etkileşim eri olan temellerin boutlandırılmasında matematiksel anlamda ekonomik bir çözüm elde edilmesine çalışılması ugun olmaabilir. İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi nden emekli Prof. Dr. İhsan İA hocanın meşhur sözü şöle; TEELLERDE TASARRUF EDİLEZ dir. Zemin gerilmelerinin bulunması ancak apılacak aklaşık mkabullerle mümkün olur. Bu kabullerin apılması sırasında aşağıdaki hususların değerlendirilmesi ugundur. 1. Yüzede temel altı zemini; Temel düzenlenmesinde ilk apılacak iş, temel altı zemininin fiziksel karakteristiklerinin belirlenmesidir. Özellikle rijit temellerin kenarlarında daneli olmaan zeminlerde gerilme artışları oluşurken daneli zeminlerde rijit temellerin kenarlarında gerilme azalmalrı görülür.. Derinde temel altı zemini; Sürekli ve plak temel durumunda derinde zemin tabakalarında uzun dönemde medana gelebilecek konsolidason gözönüne alınmalıdır. 3. Temelin büüklüğü ve şekli; Temel büüklüğü, zemin türüne, temel altında oluşan gerilme büüklüğüne ve aılışına baplı olarak değişir. Temel zemininin elastiklik (atak) katsaısının belirlenmesinde temel boutları hesaba katılmalıdır. 4. Temel ükünün dışmerkezliği: Üst apıdan gelen ükünün dışmerkez olarak etkimesi, zemin gerilmelerinin düzgün aılmamasına ve temel erdeğiştirmelerinin dönme de içermesine neden olabilir. 5. Temelin rijitliği: Temelin rijitliği zemin gerilmelerinin dağılışına, dolaısıla düşe erdeğiştirmelerin ve temel iç kuvvetlerinin oluşmasına etkili olur Üst apının rijitliği: Üst apının rijitliği arttıkça, temelin bağımsız şekil değiştirmesi sınırlanır. Rijit üst apı kendisinde oluşan zorlamalarla farklı oturmaları azaltır. 7. Temel atak katsaısı: Plak ve bazı sürekli temellerde an ana gelmiş elastik alarla zemini modellemek için önemli parametredir. Zemin gerilmelerinin oluşan çökme ile orantılı olduğu kabulü geçerlidir. TEEL SİSTELERİ Duvar/perde kolon Tekil temel ve bağ kirişi Tekil temel Duvar altı temel Plak temel Sürekli temel 4

3 Temeller, zemine ükü iletme türlerine bağlı olarak üzesel ve derin temel olarak ikie arılabilir. Derin temeller, apı ağırlığına göre zeminin eterli taşıma gücü kapasitesinin derinde bulunması durumlarında ugun temel türüdür. Yüzesel temellerin boutlandırılmasında dikkat edilecek hususlar aşağıdaki şekilde sıralanabilir. 1. Temel üst üzü ile kolon alt üzünün farklı zamanda dökülmesi betonda ve sürekliliğin sağlanamaması, temel beton üzeinin ii temizlenmemesi ve pürüzlendirilmemesi nedenile oluşan hasarlara en çok rastlanan hasarlardır.. Kolon filiz donatılarının temel içinde kıvrılarak kolon içinde kalacak bölümlerde kenetlenme bolarının sağlanması önemlidir. 3. Büük vea düzgün olmaan zemin gerilmelerinden medana gelen temel hareketleri üst apıda onarımı mümkün olmaan hasarlara neden olabilir. 4. Kesme kuvveti etkisi; bir doğrultuda kiriş kesme kuvveti etkisi ve iki doğrultuda zımbalama etkisi olarak, temel üksekliğinin belirlenmesinde önemli olur. 5. Kiriş kesitlerinde olduğu gibi, denge altı donatılı temel kesitlerinin düzenlenmesile, aşırı zorlanmalarda basınç göçmesi önlenmiş olur. 5 Bir apının temellerinin tümünün anı seviede apılması tavsie edilir. Farklı seviede temel bulunması durumunda üksekte bulunan temelin alt zemininin sıkıştırılmasına özen gösterilmesi ve zamanla gevşememesinin sağlanması önemlidir. Temel derinliğinin belirlenmesinde komşu apıların temel derinlikleri ve eraltı su seviesi de etkili olur. Temeli, iklim koşullarına bağlı olarak zemin üzünden.5m ~ 1.5m arasında değişen don derinliğinin altına indirmek gereklidir. Temel boutlarının belirlenmesinde etkili olacak kontrol da temelin zeminden arılmamasının sağlanmasıdır. Bu durum, genellikle G + Q + E vea.9g + E üklemelerinde temele etkien moment etkisinin büük olduğu durumlarında ortaa çıkabilir. DUVAR ALTI TEELLERİ Taşııcı ığma duvar vea perdelerin altında medana gelen ve bir doğrultuda uzanan temellerdir. Uzun doğrultuda eğilme oluşmadığı kabul edilerek, kısa doğrultuda birim bo için hesap edilir. Uzun doğrultuda üklemenin vea zemin özelliklerinin değişmesinden doğabilecek etkileri karşılamak üzere konstrüktif donatı erleştirilir. Ø8/3 En az 4Ø1 hl/ hmm l1mm b l1mm d 5mm 6 3

4 Dağıtma donatısı Ana donatı Boutlamaa esas olacak kesme kuvveti ve eğilme momenti; 1. Betonarme perde için duvar altı temellerinde, duvar üzündeki,. Yığma duvar temellerinde duvar eksenindeki kesit daha kritik olabilir. Temel üksekliğinin, kesme kuvveti donatısı gerektirmeecek şekilde Belirlenmesi tavsie edilir. 1 g 1g birimbo b netemniet güvenlik zemin emniet h temel V d g birimbo b netemniet d + etkisi durumunda g g 1, 6 birimbo b birimbo b zeminemniet 7 Duvar altı temellerinin beton kalitesi en az C16 olacaktır. Tablo 6.1 de tanımlanan zemin gruplarına göre, duvar altı temellerinin boutlarına ve donatılarına iliskin koşullar Tablo 6.4 te verilmistir. Duvar altı temellerine konulacak bouna donatıların hem üstte ve hem altta ata aralıkları.3 m i geçmeecek; köşelerde, kesişme noktalarında ve basamaklı temel durumlarında sürekliliği sağlaacak biçimde bindirme apılacaktır. 8 4

5 TEKİL TEELLER Tek bir kolon için düzenlenen temel türüdür. Plandaki şekli kare, dikdörtgen vea daire olabilir. Düşe kesitleri ise dikdörtgen vea amuk olarak ortaa çıkar. Tekil temellerde düşe ve deprem etkilerinden oluşan normal kuvvet ve deprem etkisi temele iletilir. Genellikle kolon kesitinin eğilme rijitliğinin büük olduğu eksende daha büük eğilme momenti ortaa çıkar. Bu eğilme momentinin de temelden zemine iletilmesi gerekeceğinden, ugun bir düzende kolon boutları ile temel boutlarının uuşumlu olması erinde olur. V V h V V 1 e a b a a b a b / b / 9 Artırılmamış düşe üklerle zemin emniet gerilmesi kontrolünde vea temel boutlandırması apılırken G + Q için = g + = g + + h 1 b b 1 b b 6 b b 6 b b zeminemniet V h G + Q + E ükleri altında, zemin emniet gerilmesi kontrolünde vea temel boutlandırması apılırken = g + + e = g + + e + h 1 b b 1 b b 6 b b 6 b b 1.5 zeminemniet V h 1 5

6 Temel kesit hesapları için zemin gerilmeleri taşıma gücü ük kabullerine göre hesaplanılan iç kuvvetlere göre Hesaplanılacak ve bu şekilde hesaplanılan zemin gerilmeleri temel kesit hesaplarına esas olacak zemin itkileri (aılı ükleri) olarak değerlendirilecektir. Bu zemin itkileri zemin emniet gerilmelerinden büük olabilir. Zemin itkileri için; Düşe ükler etkisinde: 1.4G + 1.6Q ve Deprem etkisinde: 1. G + 1. Q + 1. E Zımbalama Etkisi 45 F çatlak d Beton kemerlenmesi Kolon donatısı Kolon filizi Temel donatısı Zımbalama çevresi h c +d b c h c b c +d b çember donatısı Ø çember donatı Ø temel donatı +mm b 11 Tekil Temellerde Konstrüktif Kurallar Tekil temelin plandaki en küçük boutu.7m den ve alanı 1.m den ve temel üksekliği.5m ve konsol bounun ¼ ünden küçük olmamalı, beton örtüsü de 5m den az olmamalıdır. h.5m ma(a /4 vea a /4) Her iki doğrultudaki donatı aralığı 5mm den daha büük olamaz. A s. b d A s. b d Tekil temelin dış kenarına konulacak bir çember donatısı, gergi çubuğu gibi çalışarak temelin güç a b.7m tükenmesine akın durumdaki davranışına olumlu etkiler. Tekil temellerin birbirlerine göre ata erdeğiştirmelerini önlemek amacıla konstrüktif olarak donatılan bağ ki- a b a Çember donatısı rişleri ile birbirine bağlanırlar. 1 6

7 SÜREKLİ TEELLER Kolon üklerinin artmasıla vea zeminin taşıma gücünün azalmasıla, planda temel boutları büür ve temeller birbirne aklaşır. Bu durumda sürekli temeller ortaa çıkar. Arsa sınırı A B A B P A =P B P B >P A Arsa sınırı A B A B P B >P A Arsa sınırı P A >P B 13 BİR DOĞRULTUDA SÜREKLİ TEELLER Kolon üklerinin bileşkesini temel alanının ağırlık merkezine taşınması sonucu temel tabanında düzgün vea trapez zemin gerilmesi aılışına akın bir gerilme aılışı elde edilir. Özellikle arsa sınırına akın bir kolona düzenlenecek tekil temel, dışmerkez olarak ortaa çıkar. Bu ise zemin gerilmelerinin düzgün olmamasına ve bunun sonucu olarak temel dönmeleri ortaa çıkmasına sebep olur. Bunu önleebilmek için, bu temelin, akın bir temel ile birleştirilerek sürekli temel haline dönüştürülmesi erinde olur. Boutlama; Sürekli temellerin çözümünde en önemli husus, kabul edilebilir aklaşıklıkla zemin gerilmelerinin belirlenmesidir. İki kolon için düzenelenen sürekli temel eterli rijitliğe sahip ise, zemin gerilmeleri tekil temellerde olduğu gibi hesapalanabilir. Artırılmamış düşe üklerle zemin emniet gerilmesi kontrolünde vea temel boutlandırması apılırken 1, 6 bl bl zemin emniet G + Q için = 1(g+) (g+) 1(g+) l 1 (g+) l = 1(g+) + (g+) + h G + Q + E ükleri altında, zemin emniet gerilmesi kontrolünde vea temel boutlandırması apılırken 1, 6 bl bl 1.5 zemin emniet = 1(g++e) + (g++e) + h = 1(g++e) (g++e) 1(g++e) l 1 (g++e) l 14 7

8 1 l 1 l b l/ l/ Elastik kiriş Rijit kiriş b V d d Temel kirişinin rijit vea elastik olarak sınıflandırılması zemiminin şekil değiştirebilme özelliğine bağlıdır. Çok açıklıklı bir temel kirişinin rijit kabul edilme aklaşıklığı açıklık saısı arttıkça azalır. Arıca ikiden fazla kolon durumunda sistem hiperstatik olacağı için zemin gerilmelerinden bulunacak mesnet tepkileri kolon üklerinden farklı olarak ortaa çıkar a 1 L 1 / L 1 / L / L / a b ; ; 3 b( a1.5l1 ) b(.5l1.5l ) b(.5l a)

9 Kolon saısının fazla olduğu durumda temel kirişinin elastik davranışını zemin gerilmelerinin hesaplanmasında gözönüne almak ugun olur. Böle bir durum için aklaşık bir hesap öntemi izlenebilir. Buna göre, her kolon ükü, açıklıklar ortasından sınırlanarak elde edilen, kolon etki alanına bölünerek ortalama zemin gerilmeleri bulunabilir. Bu gerilmelere temel kirişlerinden gelen gerilmeler de eklenerek, sonuç zemin emniet gerilmesi ile karşılaştırılır. Kesit hesaplarında ise, ilgili 1.4G + 1.6Q vea G + Q + E ükleme durumlarına ait kolon ükleri alındıktan sonra benzer öntem ugulanabilir. Hesap kolalığı bakımından aklaşımda bir adım daha ilerlenerek, açıklık arılarındaki zemin gerilmelerinin ortalamaları ile kesit hesabına esas olacak kesme kuvveti ve eğilme momenti diagramları çizilebilir. Ancak, hiperstatik olan bu sistemde, zemin gerilmelerinin bulunmasında sadece denge koşulları sağlandığı ve şekil değiştirmeler sözkonusu edilmediği için, temel kirişinin sürekli kiriş olarak apılan çözümünde bulunacak mesnet tepkileri kolon üklerinden farklı olabilir. Konstrüktif Kurallar Sürekli temellerde, tekil temellerde ve sürekli kirişlerde verilen konstrüktif kurallara uulması tavsie edilir. Bir doğrultuda sürekli uzanan temel kirişleri, kolonla birleştiği bölümlerden, ikinci doğrultuda bağ kirişlerile birbirlerine bağlanır. Genişliği.4m den büük olan temel kirişlerinde dört kollu etrie kullanılması tavsie edilir. Temel kirişi üksekliği serbest açıklığın 1/1 undan ve temel plağı mm den küçük olmamalıdır. Zemin gerilmelerinden oluşan belirsizliklerden dolaı kesitlerde çekme donatısının en az 1/3 ü kadar basınç 17 donatısı bulundurulmalıdır. TEEL BAĞ KİRİŞLERİ Bağ kirişi 18 9

10 (*) Bağ kirişinin bağlandığı kolon vea perdelerdeki en büük eksenel kuvvetin üzdesi olarak (**) inimum enkesit boutu, bağ kirişinin serbest açıklığının 1/3 undan az olamaz. Kesit hesabında bağ kirişlerinin hem basınç, hem de çekme kuvvetlerine çalışacağı gözönünde tutulacaktır. Zemin a da taban betonu tarafından sarılan bağ kirişlerinin basınca çalısması durumunda, burkulma etkisi gözönüne alınmaabilir. Çekme durumunda ise, çekme kuvvetinin sadece donatı tarafından taşındığı varsaılacaktır. Bağ kirişlerinin etrie çapı 8 mm den az ve etrie aralığı mm den fazla olmaacaktır. 19 PLAK TEELLER Temel kirişi Kirişli plak temel Kirişsiz plak temel Rijit temel Elastik temel 1

11 Düzenleme Yapı ağırlığı büük vea zeminin taşıma gücü çok düşükse, bütün apının altına tek bir plak apılması ugun olabilir. İnşa bakımından en basit olan kolonların doğrudan düz plak üzerine mesnetlenmesidir. Kirişsiz plak temel olarak isimlendirilen bu durum ters çevrilmiş kirişsiz döşemee benzemektedir. Kolon tabanı civarında zımbalama önemli bir zorlama olarak ortaa çıkar. Temel plağındaki etkileri azaltmak amacıla kolonlar temel kirişlerile bağlanarak arada plak temel apılır. Bu kirişli plak temel de ters dönmüş kirişli plak döşemelere benzemektedir. Bu durum kesit etkileri bakımından daha ugun olmasına karşılık kalıp ve beton dökümü açısından her zaman ekonomik olmaabilir. Arıca, bodrum katın kullanımı sırasında kirişlerin düz bodrum döşeme sistemini bozması da sözkonusudur. Zemin gerilmelerinin düzgün aılı olarak ortaa çıkmasını sağlamak için temel plağının ağırlık merkezini düşe üklerin bileşkesine aklaştırmak ugundur. Üst apının plandaki bazı küçük girinti çıkıntılarına bakmadan temeli olabildiğince basit dikdörtgen biçiminde düzenlemek fadalıdır. Plak temeller, binada bulunan perdelerin altlarında vea komşu kolonları da birleştirilerek de apılabilir. 1 Boutlama: Boutlama için en önemli husus zemin gerilmelerinin hesap edilmesidir. Çok katlı düzgün çerçeve sisteminde eğer düşe üklerin ağırlık merkezi temel plağının ağırlık merkezine akın oluşuorsa ve özellikle temel plağı kalın ise, zemin gerilmelerini, kolon momentlerine bakılmaksızın, sadece düşe kuvvetlerden hesaplamak ugun olur. temel alanı Temel alanı ağırlık merkezi ile düşe üklerin bileşkesi arasındaki dışmerkezlik hesaba katılarak iki doğrultuda değişen zemin gerilmeleri bulunur. 11