İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ. Geoteknik

Transkript

1 İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Geoteknik

2 Bütün mühendislik yapıları yapıldıkları zeminle yakından ilgilidir. Taşıyıcı sistemlerin temelleri, yollardaki yarmalar, istinad duvarları, barajlar, tüneller hep zeminin özellikleri dikkate alınarak tasarlanır. İnşaat mühendisliğinde bu konuyla Geoteknik bilim dalı ilgilenmektedir.

3 1920 de Karl Terzaghi adlı bir makine mühendisi İstanbul da görevli bulunduğu sırada Boğaz daki yamaçlarda sıkça oluşan heyelanlar ve Haliç te eskiden yapılmış çeşme, cami gibi benzeri ağır yapıların önemli oturma problemleri getirdiğini fark ederek bunlara sayısal bir çözüm getirme olanaklarını araştırmıştır te yayınladığı Erdbaumechanik adlı kitabı modern zemin mekaniğinin temel taşı sayılmaktadır. Kendisinden önce Fransa ve İsveç te de benzer zemin problemlerinin çözümü için başarılı çalışmalar yapmışsa da Terzaghi bunları rasyonel bir yaklaşım ve sayısal yöntemlerle çözen ilk mühendis olarak anılmaktadır. Karl von Terzaghi (2 Ekim 1883, Prag, Avusturya- 25 Ekim 1963, ABD) zemin mekaniğinin babası olarak kabul edilen Avusturyalı inşaat mühendisidir.

4

5 Zeminlerin kabaca sınıflandırılması İri taneli zeminler İnce taneli zeminler (kohezyonsuz zeminler ) (kohezyonlu zeminler) (ayrık taneli zeminler) * Çakıl * Silt * Kum * Kil

6 Pisa Kulesi Bu devrin kuşkusuz en ilginç olayı ise İtalya nın Pisa kentindeki bir kulenin büyük farklı oturmalar göstermesidir. Günümüze kadar devrilmeden kalması çağın harikalarından biri olarak adlandırılmasına neden olmuştur. 1173'te yapılmıştır. Kule üst üste bindirilmiş yuvarlak 6 sütun dizisinden meydana gelmiştir. 56 metre yüksekliktedir. Üzerine 294 basamaklı bir merdivenle çıkılır. En üstteki çanların bulunduğu 8. kat silindir biçimindedir.

7 Pisa Kulesi bitirildiği tarihten itibaren güneye doğru eğilmeye başlamıştır. Bunun sebebi temeldeki yumuşak zemindeki bir çökmedir. Günümüzde, kulenin tepesinden güney yönünde aşağı sarkıtılan bir çekül 4,3 metre açığa inmektedir. Ancak yapının ağırlık merkezinin izdüşümü kendi temel dairesinin içinde kaldığı için kule devrilmemektedir. Kule her yıl milimetrenin onda yedisi kadar (100 yılda 7 cm) eğilmektedir. Kulenin şu andaki eğimi 5,5 kadardır.

8 TEMELLER Temeller bir yapıya gelen yükleri güvenli bir şekilde zemine aktaran yapı elemanlarıdır. Kolon ve perde kesitleri kendi yüklerini güvenle taşıyacak şekilde seçilir. Ancak kolon ve perdelerin dayanımı zemin dayanımına göre çok daha yüksektir. Bu nedenle zemine doğrudan oturdukları taktirde zeminde, zemin dayanımının çok üstünde olan gerilmeler oluşur ve kolon zemini zımbalayarak saplanır. Zemindeki gerilmeyi düşürebilmek için, kolonların altucuilezeminarasına kesit alanı kolonun kesit alanından çok daha büyük olan plak, kiriş gibi betonarme elemanlar yapılır. İşte bu elemanlara temel adı verilmektedir.

9 Temel sisteminin tasarımında hem zemin açısından hem de yapısal açıdan sağlanması gereken koşullar vardır. Her iki açıdan gerekli koşulları dikkate alarak temel sistemini tasarlamak gerekir. Zemin açısından temel sisteminin, (1) taşıma gücü (2) oturma yapısal açıdan da, (3) yeterli dayanım (4) yeterli süneklik koşulları sağlanmalıdır. Bunlara ilave olarak tüm yapısal elemanlarda olduğu gibi, (5) ekonomik olma koşulu da sağlanmalıdır.

10 Taşıma Gücü Göçmesi 3 şekilde meydana gelir Kısmi Kayma Göçmesi Genel Kayma Göçmesi Zımbalama Göçmesi

11 Temellerin Sınıflandırılması Temeller sınıflandırılırken, üzerlerine etkiyen yükün büyüklüğü ve çeşidi, temele mesnetlenen elemanın çeşidi (kolon, perde vb), zeminin özellikleri ve yapım teknolojisi gibi parametreler etkili olmaktadır. Temeller çok farklı geometrik biçimlere sahip olmalarına rağmen genellikle yüzeysel (sığ) ve derin temeller olarak iki ana sınıfa ayrılmaktadır. Sığ Temeller Sağlam zemin Düşük maliyet Duvar altı temeli Tekil temel Sürekli temel Radye temel Derin Temeller Kazık temel Keson temel Çürük zemin Yüksek maliyet

12 Duvar Altı Temeli Taşıyıcı duvar yükünü zemine güvenli biçimde aktarmak üzere oluşturulan betonarme elemanlar betonarme duvar altı temelleri olarak adlandırılmaktadır. Yığma yapıların temellerinde, taşıyıcı duvarların altına betonarme duvar altı temel yapımı Deprem Yönetmeliği gereği zorunludur. Duvar altı temellerin düşey kesiti dikdörtgen ya da yamuk şeklinde olabilir. 150 mm (A ve B grubu zeminler için) 200 mm (C grubu zeminler için) 250 mm (D grubu zeminler için) H 300 mm (A ve B grubu zeminler için) 400 mm (C ve D grubu zeminler için) Konsol açıklığının yarısından L 3Ø12 (A ve B grubu zeminler için) 3Ø14 mm (C grubu zeminler için) 4Ø14 mm (D grubu zeminler için) B 500 mm (A ve B grubu zeminler için) 600 mm (C grubu zeminler için) 700 mm (D grubu zeminler için) açıklığının yarısından

13 Tekil Temeller Her bir kolon yükünü, zeminde daha geniş bir alana yaymak düşüncesiyle tasarlanan betonarme elemanlar tekil temel olarak adlandırılmaktadır. Bu temel türü için münferit temel, münferit sömel gibi tanımlarda kullanılmaktadır.

14

15 Tekil temel türleri

16 Bir tekil temel sistemi Tekil temeller Deprem baðlantý kiriþleri

17 Sürekli Temeller İkiden fazla kolon ve perde duvar gibi düşey taşıyıcı elemanların yüklerini bir bütün olarak yeterli rijitlikte zemine aktarabilen temeller sürekli temel olarak adlandırılmaktadır. Bir doğrultudaki sürekli temellere şerit temel, ikidoğrultudaki sürekli temellere ızgara temel adı da verilmektedir. Sürekli temel hesapları kiriş gibi yapılmaktadır. Ancak unutulmamalıdır ki sürekli temel ters kiriş gibi çalışır. Düşey taşıyıcı eleman yükleri kirişe, kirişten papuca ve oradan da zemine aktarılır.

18 Şerit temel sistem türleri Þerit temeller Deprem baðlantý kiriþleri A A Df Kolon Temel A-A kesiti

19 Radye Temeller Yapının ve zeminin özelliklerine bağlı olarak bazen tekil ve sürekli temeller uygun olmayabilir. Bu durumda radye temel tercih edilebilir. Radye temeller radye jeneral olarakta adladırılmaktadır.

20 Radye veya radye temel

21 Kazıklı Temeller Çok zayıf zeminlerde sağlam zeminlere ulaşıncaya kadar çakılan ve delip yerinde dökülen kazıkların üstüne zemin seviyesinde bir platform oluşturulup üst yapının bu platforma oturtulduğu temel sistemleridir. Maliyeti diğerlerine göre çok yüksektir.

22 Kazıklı temel

23

24

25 Keson Temeller Çok zayıf temellerde veya su içinde temel yapımında kullanılan sistemlerdir. Et kalınlığı az, çapı büyük halka vaya iç boş prizma betonarme elemanlar kendi ağırlığı ile zemine veya suya batırılır. Sağlam zemine ulaşıncaya kadar üzerine yeni elemanlar konur. İçi malzeme ile doldurulur ve temel platform betonu dökülür. Betonarme elemanlar yerinde dökülüp batırma yoluyla da yapılmaktadır. Maliyeti çok yüksektir.

26

27 Sıvılaşma Sıvılaşma, deprem sarsıntısı veya benzeri diğer hızlı yüklemeler sonucunda, yer dayanımının ve sertliğinin, sıkılığının azalması olgusudur. Sıvılaşma için gerekli koşullar; Daneli yapıların olması Daneler arası boşlukta su olması Daneler arası bağın kuvvetli olmaması Deprem dalgası

28 Liman

29 yol

30 Alaska da Sıvılaşma

31 Lower San Fernando barajı

32 Sıvılaşma

33 1964 Niiagata depremi

34 Sıvılaşma, Adapazarı

35 Sıvılaşma, Adapazarı

36