DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜZ YARIYILI

Transkript

1 DUMLUPINAR ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ GÜZ YARIYILI Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN

2 2 3 Genel anlamda temel mühendisliği, yapısal yükleri zemine izin verilebilir oturma sınırları içerisinde kalarak ve göçme olmaksızın ekonomik biçimde zemine aktarma sanatı olarak tanımlanabilir. Temeller iki kritere göre tasarlanmaktadır. 1. Temeli taşıyan zeminde GÖÇMEye karşı yeterli bir güvenlik sağlanmalı, 2. OTURMAlar, özellikle farklı oturmalar, izin verilebilir sınırlar içinde kalmalıdır. Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 1

3 4 5 TAŞIMA GÜCÜ KAYBI FARKLI OTURMA Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 2

4 YÜZEYSEL TEMEL TÜRLERİ : 1. Tekil 2. Birleşik 3. Sürekli 4. Şerit 5. Radye 6. Yüzen 7. Özel 2.2. DERİN TEMEL TÜRLERİ : 1. Kazık 2. Kuyu 3. Keson (Ayak) Tekil temeller (pabuç, sömel), kolonlardan uygulanan yapısal yükleri, zemine aktaran elemanlardır. Her kolon yüklerini kendi tekil temeli aracılığıyla zemine aktarır. Tekil temeller, düşük maliyetleri ve kolay imalatları sebebiyle yıllarca yaygın olarak kullanılmıştır. Orta ve iyi zemin koşullarına sahip arazilerde küçük boyutlu yapılarda, köprü ayakları gibi alanlarda uygulanmaktadır. Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 3

5 8 9 KARE DİKDÖRTGEN DAİRE Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 4

6 10 11 Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 5

7 12 13 Tekil temellerde farklı oturma problemi Bağ kirişi Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 6

8 14 15 EKSENEL YÜKLEME DURUMU P P Yapıdan zemine aktarılan taban basıncı σ = P A Temel zemininin emniyetli taşıma kapasitesi σ z,em P; kolon yükü A; temelin taban alanı Örnek: Temel boyutları 2 3 m boyutlarında olan tekil bir temel, 700 kn luk bir kolon yüküne maruz durumdadır. Bu temelin oturduğu zeminin emniyetli taşıma kapasitesi, 175 kpa olduğuna göre, temel bu yükü emniyetle taşıyabilir mi? σ z,em = 175 kpa Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 7

9 16 17 Temelin taban alanı; A = B L A = 2 3 = 6 m 2 Yapıdan zemine aktarılan taban basıncı; σ = P A σ = = kn/m2 [kpa] Temel zeminin emniyetli taşıma kapasitesi; σ z,em = 175 kpa Yapıdan zemine aktarılan taban basıncı; σ = kpa Temel zeminin emniyetli taşıma kapasitesi; σ z,em = 175 kpa σ < σ z,em olduğundan, temel, bu kolon yükünü emniyetli olarak zemine aktarabilir. Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 8

10 18 19 EKSANTRİK YÜKLEME DURUMU L B EKSANTRİK YÜKLEME DURUMU P M Normal kuvvetten kaynaklanan gerilme; σ = P A = P BL Eğilmeden kaynaklanan gerilme; σ = M W = M I x σ = 6M LB 2 P B çekme M basınç σ = 6M LB 2 L P; kolon yükü M; moment A; temelin taban alanı W; mukavemet momenti I; atalet momenti x; eksene uzaklık I = L. B3 12 x = ± B 2 σ = ± 6M LB 2 Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 9

11 20 21 EKSANTRİK YÜKLEME DURUMU P M Temel tabanındaki gerilme dağılımı: σ = P BL ± 6M LB 2 σ min σ max σ max = P BL + 6M LB 2 σ min = P BL 6M LB 2 Kolon yüklerinin emniyetli olarak taşınabilmesi için; σ max σ z,em σ min 0 Örnek: Temel boyutları 2 3 m boyutlarında olan tekil bir temel, 700 kn luk eksenel yük ve M y = 70 kn.m lik bir moment etkisindedir. Bu temelin oturduğu zeminin emniyetli taşıma kapasitesi, 175 kpa olduğuna göre, temel bu yükü emniyetle taşıyabilir mi? σ z,em = 175 kpa Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 10

12 22 23 Yapıdan zemine aktarılan taban basınçları; σ = P BL ± 6M LB 2 σ max = P BL + 6M LB 2 σ max = = kpa 3 22 σ min = P BL 6M = kpa LB2 Yapıdan zemine aktarılan taban basınçları; σ max = kpa σ z,em = 175 kpa σ min = kpa 0 Emniyetli taşıma için gerekli olan iki koşul da sağlandığı için, temel yükleri emniyetle taşıyabilir. Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 11

13 24 25 EKSANTRİK YÜKLEME DURUMU P M Normal kuvvetten kaynaklanan gerilme; σ = P A = P BL Eğilmeden kaynaklanan gerilme; L M P B σ = 6M BL 2 σ = 6M BL 2 σ = M W = M I y P; kolon yükü M; moment A; temelin taban alanı W; mukavemet momenti I; atalet momenti y; eksene uzaklık I = B. L3 12 y = ± L 2 σ = ± 6M BL 2 EKSANTRİK YÜKLEME DURUMU P M Temel tabanındaki gerilme dağılımı: σ = P BL ± 6M BL 2 M σ max σ max = P BL + 6M BL 2 L P σ min = P BL 6M BL 2 B σ min Kolon yüklerinin emniyetli olarak taşınabilmesi için; σ max σ z,em σ min 0 Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 12

14 26 27 Örnek: 700 kn luk eksenel yük ve M X = 100 kn.m lik bir momentin etkisi altındaki tekil bir temelin emniyetli taşıma kapasitesi, 175 kpa dır. Bu temelin genişliğinin B = 2 m olarak seçilmesi durumunda, en ekonomik çözüm için L uzunluğunun en az kaç m seçilmesi gerekir. M L P B = 2 Yapıdan zemine aktarılan en büyük taban basınçları; σ max = P BL ± 6M BL 2 σ z,em = 175 kpa σ max = 700 2L L L L L 2 350L L m Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 13

15 28 29 Yapıdan zemine aktarılan en küçük taban basıncı kontrolü; σ min 0 σ min = kpa 0 L m SEÇİLEN: L = 2.65 m Kolondan temele aktarılan yüklerin verildiği 2x3 m boyutlarındaki temel, bu kuvvetleri emniyetle taşıyabilecek midir? em = 175 kpa N = 700 kn ; M x = 100 kn.m ; M y = 70 kn.m N M x M y y L = 3 m B = 2 m x Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 14

16 BİRLEŞİK TEMEL Birbirine oldukça yakın iki kolon altına konulacak olan tekil temellerin boyutlarının büyük olması durumunda, iki kolonun temelleri birbirlerinin üstüne gelecektir. Bu durumda, genellikle dikdörtgen biçimli birleşik temeller kullanılır. Özel durumlarda, 3 kolon yükü de birleşik temele taşıtılabilir. Birleşik temel tarifinde uzun kenar uzunluğu (L), kısa kenar uzunluğundan (B) çok fazla büyük olmamalıdır. L 5B BİRLEŞİK TEMEL BİRLEŞİK TEMEL Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 15

17 BİRLEŞİK TEMEL BİRLEŞİK TEMEL TRAPEZ BİRLEŞİK TEMEL SÜREKLİ TEMEL Kolon veya perde yükleri bir veya iki yönde aynı temele taşıtılıyorsa ve L > 5B ise bu tür temellere sürekli temel adı verilmektedir. Sürekli temeller kare temellerin kararlı olarak birbirine yakın oldukları durumlarda, öncelikle de deprem bölgelerinde kullanılırlar. Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 16

18 SÜREKLİ TEMEL Tek yönde sürekli temel Çift yönde sürekli temel ŞERİT TEMEL Bu temel türü, duvar temellerinde veya eşit aralıklı birçok kolon yükleri taşıyan temellerde olduğu gibi L>>B durumlarında temelin sonsuz uzunlukta olduğu kabul edilerek hesaplamalar sonlu boyuttaki temellerden farklı biçimde yürütülür. duvar Şerit Temel Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 17

19 RADYE TEMEL Radye temel, yapının zeminle olan tüm temas yüzeyini kuşatan büyük bir yüzeysel temeldir. Radye jeneral, yayılı temel olarak da adlandırılmaktadır. Maliyeti diğer yüzeysel temellerden daha yüksektir. Farklı türlerde inşaası yapılmaktadır RADYE TEMEL Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 18

20 RADYE TEMEL KİRİŞSİZ TAKVİYELİ ALTTAN KİRİŞLİ ÜSTTEN TAKVİYELİ KUTU RADYE TEMEL Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 19

21 RADYE TEMEL Radye temel uygulama nedenleri: Zemin özelliklerinin bina yüklerini tekil veya birleşik/sürekli temellerle taşıyamayacak kadar kötü olması Yapı yükünün yüksekliği nedeniyle ayrık temel boyutlarının bir diğeri ile kesişecek denli aşırı büyümesi Alandaki zeminin değişken özelliklerine bağlı olarak binanın ayrık kolon temelleri yükleri altında farklı oturma gösterme olasılığı Bina yüklerinin değişken ve belirsiz olması Yanal yüklerin değişkenliği Y.A.S.S. nden kaynaklanan kaldırma kuvvetlerinin büyüklüğü Su yalıtma gereksinimleri RADYE TEMEL Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 20

22 RADYE TEMEL YÜZEN TEMEL Bina yüksekliği ve ağırlığı arttıkça zemin yukarıda görülen yayılı temel tipleri ile aktarılan yükleri karşılayamayacak duruma gelebilmektedir. Böyle durumlarda zemin iyileştirmesi ya da derin temel çözümlerini düşünmeden önce temelin yüzdürülmesi seçeneği de değerlendirilmelidir. Yüzdürme terimi temeli yeterince derine indirerek kazılan zemin ağırlığını net taşıma gücüne ekleme amacına yöneliktir. Böylece temel taşıma gücü kazılan toprak derinliği eşdeğeri bir artış gösterecektir. Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 21

23 YÜZEN TEMEL KAZIK TEMEL Çapı 0.25 m den 1.5 m ye; Boyu 5 m den 45 m ye değişen, Gömülme oranı D f /B > 10 olan, Ve yapı yüklerini derinlerdeki zemin tabakalarına aktaran Yapı elemanlarına KAZIK adı verilmektedir. Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 22

24 KAZIK TEMEL Kazıklar, bina inşaatında zeminin yüzeysel temeller için elverişli olmadığı, yüklerin aşırı yüksekliği ve yüzeysel iyileştirmenin yeterli olmadığı durumlarda sıkça tercih edilmektedir. Yüzeysel temellerin taşıma gücü, oturma ve ekonomiklik açısından yeterli olmadığı durumlarda derin temeller düşünülmektedir KAZIK TEMEL - SINIFLANDIRMA A) YÜK ALMA ŞEKLİNE GÖRE : 1. Düşey yük alan 2. Yatay yük alan B) YAPILDIĞI MALZEMEYE GÖRE : 1. Çelik 2. Ahşap 3. Beton 4. Betonarme Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 23

25 KAZIK TEMEL - SINIFLANDIRMA C) YAPIM YÖNTEMİNE GÖRE : 1. Çakma (Hazır) 2. Delme (Yerinde dökme) D) YÜK TAŞIMA ÖZELLİĞİNE GÖRE: 1. Uç direnci 2. Çevre sürtünmesi + Uç direnci KAZIK TEMEL Çakma Kazık Delme (Fore) Kazık Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 24

26 KAZIK TEMEL Zayıf Zemin Zayıf Zemin Zayıf Zemin Kaya Uç Taşımalı Kazık Uç + Sürtünme Kazığı Sürtünme Kazığı Yrd. Doç. Dr. Uğur DAĞDEVİREN 25