TEMELLER YÜZEYSEL TEMELLER

Transkript

1 TEMELLER YÜZEYSEL TEMELLER

2 Temel Nedir? Üst yapı yüklerini zemine aktaran yapı elemanlarına Temel denir. Temel tasarımı şu iki kriteri sağlamalıdır : Temeli taşıyan zeminde göçmeye karşı yeterli bir güvenlik sağlanmalıdır. Taşıma gücü kriteri Oturmalar, özellikle farklı oturmalar, izin verilebilir sınırlar içerisinde kalmalıdır. Oturma kriteri Bu iki koşulun yanısıra, temele iletilen yükler altında temel malzemesinde yaratılan gerilmelerin malzemenin dayanımı aşmaması gerekir.

3 Yüzeysel ve Derin Temel Temeller, yükü zemine iletmelerine göre başlıca iki grup altında toplanabilirler: Yüzeysel temeller ve Derin temeller. Koşullar uygunsa yüzeysel temeller daha ekonomik oldukları için tercih edilirler.

4 Yüzeysel temel : Derinlikleri genişliklerinin yaklaşık dört katından daha derin olmayan temel Derin temel: Derinlikleri genişliklerinin yaklaşık dört katından daha derin temel olarak tanımlanabilir. D<4B Derin temeller yapı altındaki zemin tabakasının yeterli taşıma gücü değerine sahip olmadığı ve/veya yapıda oluşabilecek oturmaların öngörülen sınırların üzerinde olması durumunda tercih edilirler.

5 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

6 Sıralanan bu etkenlerin yanı sıra Yapım güçlükleri Maliyet ile taşınacak yükün doğrultusu, büyüklüğü ve Yükleri taşıyabilecek iyi özellikleri olan zemin tabakası derinliği temel derinliğinin belirlenmesinde etkilidirler. Diğer yandan eski bir temel yanında oluşturulacak yeni bir temelin kazı nedeniyle eski temelin güvenliğini tehlikeye düşürmemek için ya özel destekleyici önlemler almak ya da temel zemini özelliğine göre belirlenecek bir kritik bölge dışında kalmak için düzenlemeler yapmak gerektiği açıktır.

7 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.

8 TEMEL TİPLERİ a. Yüzeysel Temeller Tekil Temeller Sürekli Temeller Birleşik Temeller Radye Temeller b. Derin Temeller Kazıklı Temeller Ayak Temeller Keson Temeller

9 Tekil temel Birleşik temel Radye temel Sürekli(şerit) temel

10

11 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

12 Transcosna Buğday Silosu, Kanada (18 Ekim 1913) Temelin batı kenarı 7.32 m batmış

13 Yüzeysel Temellerin Taşıma Gücü Terzaghi Taşıma Gücü Teoremi Sürşarj H F A Aktif zon D C Radyal zon Pasif zon E G Terzaghi Taşıma Gücü Teorisi Göçme Modeli

14 Analitik çözümde varsayımlar Şerit temel (düzlem şekil değiştirme durumu) Plastik denge (limit denge) ACD üçgen zonu elastiktir. AD ve CD yatayla açısı yapar. ADF ve CDE radyal kırılma zonlarıdır. DF ve DE logaritmik spiral olarak alınabilir. AFH ve CEG Rankine pasif zonudur. Temel tabanı üzerinde kayma dayanımı ihmal edilerek bu bölgedeki (D f derinliğince) zemin etkisi sürşarj olarak gözönüne alınmıştır. Temel derinliği genişliğinden fazla değildir. Zemin c, zemini olup yeraltı suyu çok derindedir. Temel eksenel ve dikey yönde yüklüdür.

15 Terzaghi Taşıma Gücü Denklemi q u = c N c + q N q B N q u : Temelin birim alanı için son taşıma gücüdür. c : Zeminin kohezyonu N c, N q, N : İçsel sürtünme açısı ye bağlı taşıma gücü faktörleri : Zeminin birim hacim ağırlığı B : Temel genişliği q : temel düzeyindeki sürşarj gerilmesidir.

16 Terzaghi Taşıma Gücü Faktörleri cos tg q e N Cot N N q c Cos K N p K p tg

17 Terzaghi Taşıma Gücü Faktörleri N c N q N K p Nq

18 Kare ve dairesel temel Kare Temel : q u = 1.3 c N c + q N q B N Dairesel temel : q u = 1.3 c N c + q N q B N Terzaghi taşıma gücü eşitliklerinde Terimin kohezyon, Sürşarj yükü, Üçüncüsünün temel düzeyi altındaki zeminin ağırlığından kaynaklanan bileşenler olduğu düşünülürse yeraltı suyu düzeyi konumuna göre aşağıda belirtilen değişiklikler yapılabilir.

19 Yeraltı Su Seviyesinin Etkisi 1- Durumda ikinci terimde q = n D 1 + A D 2, üçüncü terimde = A 2- Durumda ikinci terimde q = n D f, ort = A +d/b( n - A ) 3- Durumda suyun etkisi gözetilmeyecektir. Eşitliklerde n su düzeyinin üzerinde, A su altındaki birim hacim ağırlığını göstermektedir. q u = c N c + q N q B N

20 Genel Taşıma Gücü Eşitlikleri Terzaghi taşıma gücü eşitliklerinde gerek varsayımlar için, gerekse göz önüne alınmayan diğer durumlar için örneğin Eğik ve eksantrik yükleme, Dikdörtgen biçimli temeller gibi yapılan çalışmalar sonunda türetilen daha geniş kapsamlı eşitlikler temel mühendisliğinde Genel Taşıma Gücü Eşitlikleri adı ile anılmaktadır YÜZEYSEL VE DERİN TEMELLER 20

21 Genel Taşıma Gücü Denklemi 1 qu c Nc Fcs Fcd Fci q Nq Fqs Fqd Fqi B N F s F d F i 2 Genel taşıma gücü eşitliklerinde her üç terimde çarpan olarak görülen faktörlerden F cs, F qs, F s Temel şekline bağlı faktörler F cd, F qd, F d Temel derinliğine bağlı faktörler F ci, F qi, F i Temele gelen yükün eğikliği ile ilgili faktörler B = Temel Genişliği q = Df= Temel Taban Seviyesinde Sürşarj Yükü Zeminin Birim Hacim Ağırlığı (YASS altında ) A

22 Şekil Faktörleri (De Beer, 1970) F cs 1 B 0.4( ) L F qs 1 ( B L ) tan F s B N 1 ( )( L N q c )

23 Derinlik Faktörleri Df / B 1 için Df / B>1 için F cd F cd F qd F qd F d F d

24 Eğim Faktörleri Hanna ve Meyerhof, (1983) : F ci F qi ( 1 o 90 2 ) F i 2

25 Genel göçme durumu için Taşıma Gücü Katsayıları

26 Net Taşıma Gücü Kavramı Q B L ( D D ) z f c D 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

27 Taşıma Gücünde Güvenlik Kavramı Güvenlik sayısının uygulanmasında genelde iki yol izlenmektedir : 1. 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. 2. Zemin parametrelerinin pik değerlerinin güvenlik sayıları ile azaltılarak taşıma gücü eşitliklerinde kullanılması c d c FS 1 d tg Arctg ( ) FS 2 Burada c ve pik, c d ve d güvenli kayma dayanımı parametreleri FS 1 ve FS 2 sırasıyla ve alınması önerilen güvenlik sayılarıdır.

28 Güvenli taşıma gücü q a qu FS q u =Nihai taşıma gücü q a =Güvenli taşıma gücü FS=güvenlik sayısı

29 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 un =c u N c (1) veya q un = 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.

30 Skempton N c Taşıma Gücü Faktörü (Craig 1988)

31 Kohezyonlu Zeminde SPT Deneyinden Taşıma Gücü Serbest Basınç Mukavemeti ve Standart Penetrasyon N değeri Arasındaki İlişki (NAVFAC 1982)

32 Kohezyonlu Zeminde CPT Deneyinden Taşıma Gücü c u q c N k p o N k Değerinin Plastisite İndisi Değerine Göre Değişimi (Lunne ve Eide 1976)

33 Kohezyonsuz Zeminlerde Taşıma Gücü Kohezyonsuz zeminlere oturan yüzeysel 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).

34 Kohezyonsuz Zeminlerde SPT ve CPT Deneylerinden Taşıma Gücü Tayini SPT N Değeri ile o Arasındaki İlişki Koni Uç Direnci ile o Açısı Arasındaki İlişki

35 Yer altı Suyunun Etkisi Yeraltı suyu seviyesinin temel altından B veya daha derin olması halinde net emniyetli taşıma gücü q nem : q nem = 11 N (kpa) Yeraltı suyu seviyesi zemin yüzeyinde olması halinde : q nem =0.5x11N (kpa) Yeraltı suyu seviyesinin zemin yüzeyinden D w derinliğinin 0D w D f +B olması halinde ise: q nem = 11 N (kpa)

36 İzin Verilebilir Yapı Oturmaları Aşırı oturmaların yapısal olumsuzlukların yanı sıra yapı kullanımında aksamalara yol açması beklenebilir. Yapılar için izin verilebilir oturmalar bu nedenle yapı türü, yüksekliği, yeri ve kullanım amacına bağlı olduğu gibi oturmaların dağılımı, hızı ve büyüklüğü de önemli etkendir. 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.

37 Terzaghi Peck e göre birçok yapı kolonlar arasında 20 mm farklı oturmaya uyum gösterebilir ve farklı oturmalar toplam oturmanın granüler zeminlerde ¾ 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. Uygulamada yapı altında yer alan tabakaların kalınlık ve sıkışma özelliklerini tam olarak kestirmek hemen hemen olanaksız olduğundan doğması olası olumsuzlukların giderilebilmesi amacıyla izin verilebilir oturma sınırları genellikle gözlemlere dayandırılmaktadır.

38 Yapıda oturma biçimleri max min Açısal çarpılma(distorsiyon) l l max min Açısal çarpılma(distorsiyon) l l (a) Üniform oturma, (b) Farklı oturma (çarpılma=distorsiyon), (c) Eğilmeli oturma