Hafta_6. INM 405 Temeller. Eksantrik Yüklü Temeller. Yrd.Doç.Dr. İnan KESKİN.

Transkript

1 Hafta_6 INM 405 Temeller Eksantrik Yüklü Temeller Yrd.Doç.Dr. İnan KESKİN

2 TEMELLER Hafta Konular 1 Ders Amacı-İçeriği, Zemin İnceleme Yöntemleri 2 Arazi Deneyleri 3 Yüzeysel Temeller; Kare/Dikdörtgen Temeller, Daire ve Halka Temeller, Birleşik Temel, Sürekli Temel, Şerit Temel 4 Yüzeysel Temellerde Taşıma Gücü; Taşıma Gücü Teorileri 5 Yüzeysel Temellerde Taşıma Gücü; Arazi Deneyleri ile Taşıma Gücü Hesaplamaları 6 Eksantrik Yüklü Temeller 7 Derin Temeller; Kazıklar 8 Kazıkların Taşıma Gücü; Problem Çözümü 9 Derin Temeller; Ayak ve Keson Temeller 10 Temellerin Oturması; Oturmanın Tanımı, Mekanizması 11 Temellerin Oturması; Problem Çözümleri 12 Temel Zemini İyileştirmeleri 13 Temel Çukuru Güvenliği; Destekli Kazıların Tasarımı 14 Ankarajlar

3 EKSANTRİK YÜKLÜ TEMELLER Şekilde gösterildiği gibi bir temel kolonlardan eksenel olmayan yüklerde alır. Genel kurala uyarak kare temel seçildiğinde statik ve dinamik/sismik yüklemelerden doğan taban basınçları istenildiği gibi uniform olmayacaktır. Moment yönünde taban basınçları daha büyük değeri (σ max ), ters tarafta ise en küçük değeri değeri (σ max ) taşıyacaktır. Temel altındaki basınç dağılımları

4 EKSANTRİK YÜKLÜ TEMELLER Eksantrik yüklü temel, aynı koşullarda, merkezi yüklü temele göre daha az yük taşır. Merkezi yüklü temelin (şerit) her iki yanında kırılma yüzeyleri meydana gelirken, eksantrik yüklü temelin sadece bir tarafında (eksantrikliğin yer aldığı tarafta veya karşı tarafta) kırılma yüzeyi meydana gelir. Temel daima eksantrite tarafına doğru döner. Merkezi yüklü temellerde kayma yüzeyi temelin her iki yanında görülürken eksantrik yük alan temellerin yalnız bir tarafında eksantrisitenin olduğu yerin karşı tarafında oluşur. veya Q e < Q m (eeeeeeeeeeeeeeeeee yyyyyyyy tttttttttttttt ssssssssss yyyyyy < mmmmmmmmmmmmmm yyyyyyyy aaaaaaaa tttttttttttttt ssssssssss yyyyyy)

5 EKSANTRİK YÜKLÜ TEMELLER Hem merkezi normal kuvvet, hem de eğilme momenti etkisindeki temel, eksantrik olarak etkiyen tek bir yükle yüklenmiş duruma dönüştürülebilir. Q M y-y Q e x y y x M y-y Q x B x Q ex x y L y Eksantrite (e), tabana etkiyen kuvvetlerin bileşkesi R nin etkime noktası ile temelin ağırlık merkezi arasındaki uzaklık olarak tanımlanır. ee = MMMMMMMMMMMM YYYYY ΔMy-y =ilgilieksene göre momentlerin toplamı ΣQ= temel tabanına gelen tüm düşey yüklerin toplamı Uzunluk yönündeki eksatisite; ee xx = MM yy yy QQ = MM yy yy QQ

6 EKSANTRİK YÜKLÜ TEMELLER Temellerde çeşitli eksantriteler (a) Bir doğrultuda eksantrik yüklü diktörtgen alan (e x 0) L y (b) Bir doğrultuda eksantrik yüklü diktörtgen alan (e y 0) L y (c) Enine eksantrik yüklü duvar şerit temel (e B 0) (enkesit) B x e x x B x e y x e B O y Uzunlu yönünde; e x =M y-y /ΣN (d) iki doğrultuda eksantrik yüklü diktörtgen alan (e x 0, e y 0) L y y Genişlik yönünde; e y =M x-x /ΣN (e) Kolon altı şerit temelde eksantrisite (e L 0 e B B B x e x e y x y e x =M y-y /ΣN, e y =M x-x /ΣN e L =ΔM O /ΣN B Plan

7 EKSANTRİK YÜKLÜ TEMELLER Temellerde fiziksel eksantrisite (e f ) de olabilir. Fiziksel eksantrisite, temel ortası ile temel veya duvar ortası arasındaki mesafedir. Normalde temeller simetrik olarak düzenlenmektedir. Ancak bazen temel basıncı dağılışını düzeltmek vb. amaçlarla temeller simetrik olarak düzenlenebilmektedir. Böyle temellere asimetrik temel denmektedir. Kolon Duvar e f O temel ortası Düşey kesitler e f O temel ortası e f Planlar e f

8 Eksantrik yüklü temellerin taşıma gücünü belirlemek için birkaç yöntem vardır. Esnek Temel Temeller, eğilmeye karşı dirençleri açısından daha kolay eğilebilen ince temel (esnek) ve eğilmeye karşı göreli büyük dirençili, kalın (rijit) olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Esnek temel eğilirken, rijit temel eğilmez, tabanı düzlem kalır. Pratikte ince radyeler esnek temel, betonarme tekil temeller vb. rijit temel kabul edilirler. RijitTemel Esnek ve rijit temellerin yükleme altındaki oturma, deformasyon ve taban basınç dağılışları farklıdır. Bu davranışlar, kohezyonlu ve kohezyonsuz zeminlerde ayrıca farklılıklar gösterir.

9 Geleneksel yöntem Merkezi yüklü rijit temellerde, taban basınçlarının eğrisel dağılışları yerine, basitlik sağladığı için, üniform taban basınç dağılışı kullanılır. qq oooooo = TTTTTTTTTTTT YYYYY AAAAAAAA = PP + WWWW AA = qq tt İri taneli zeminlere (kum çakıl) oturan eksantrik yüklü rijit temellerde, taban basınç dağılışı özelliklerini korumakta, ancak dağılışın ağırlık merkezi, eksantrik olarak etkiyen yükün altına doğru kaymaktadır. Q Q Küçük eksantrisite durumu Büyük eksantrisite durumu

10 Geleneksel yöntem Geleneksel yöntemde; eksantrik yüklü rijit bir temel altındaki basınç dağılışlarını belirlemek için şu kabuller yapılmaktadır; Taban basıncının dağılış biçimi doğrusal (lineer) dir. Dağılışın bileşkesi, eksantrik olarak etkiyen yüke eşittir (ΣY=0). Dağılışın bileşkesi ile eksantrik yük, aynı düşey doğrultudadır (ΣM=0). Zemin ile temel arasında çekme gerilmesi oluşamaz. Çekme gerilmesi meydana gelen alanda, temel ile zemin teması kaybolur. Geleneksel yöntemin bu kabullerinin geçerliliği, deneysel çalışmalarla gösterilmiştir. Küçük eksantrisite durumu Büyük eksantrisite durumu

11 Geleneksel yöntem Bir yönde eksantrikliğe maruz bir dikdörtgen temelde, taban basınç dağılışları L L L e x e x e x Q e Q e O O O Q e σ max G σ min q max G q min =0 Basınç + çekme Geçerli değil B x B/6 R=Q e çekirdek B/3 R=Q e B/3 L/6 B/3 R=Q e L/3 L/3 L/3 s=3(l/2-e x ) L-s Çekirdek içinde e x <L/6 Çekirdek üzerinde e x =L/6 Çekirdek dışında e x >L/6 Bir eksantrik yüklü bir dikdörtgen alan altında taban basınç dağılışları s/3=l/2-e x 2s/3 σ max G Kopmuş (temassız bölge)

12 Geleneksel yöntem Bir yönde eksantrikliğe maruz bir dikdörtgen temelde, taban basınç dağılışları Bir eksantrik yüklü bir dikdörtgen alan altında taban basınç dağılışlarının üç boyutlu görüntüsü Q e Q e Q e Çekirdek içinde e x <L/6 Çekirdek üzerinde e x =L/6 Çekirdek dışında e x >L/6

13 Geleneksel yöntem Bir yönde..temelde, taban basınçdağılışları Yük Çekirdek İçinde e<b/6 Bu durumda taban basıncı yamuk şekilli qq mmmmmm = QQ BBBB + 6MM LLLL 2) qq mmmmmm = QQ BBBB 6MM LLLL 2) Q e Q e B e O Q= toplam düşey yük; M= Temele Gelen Moment σ max G σ min ee = MM QQ iiiiii eeeeeeeeeeeeeeeeeee ddddddddddddddddddddddd; R=Q e qq mmmmmm = QQ BBBB ( BB ) qq mmmmmm = QQ BBBB ( BB ) B x B/6 L/6 çekirdek B/3 B/3 B/3 L/3 L/3 L/3 Çekirdek içinde e x <B/6

14 Geleneksel yöntem Bir yönde..temelde, taban basınçdağılışları Yük Çekirdek Üzerinde e=b/6 Yük çekirdek sınırı üzerindeyken, basınç dağılışı üçgen biçimlidir. B Q min =0 olur. e x Q e YY = 0, σσ mmmmmmllll 2 = QQ ee σσ xx = 2QQ BBBB

15 Geleneksel yöntem Bir yönde..temelde, taban basınçdağılışları Yük Çekirdek Dışında e>b/6 Q min =negatif değer alır ve ortamda gerilme oluşması anlamı çıkar. Zemin gerilme alamayacağından temel atabanı ve zemin arasında ayrılmalar oluşur. Q e e B O qq mmmmmm = 2QQ ssss = 2QQ 3 BB 2 ee LL = Temel zemin temasının kaybolduğu (gerilme olmayan) kısmının uzunluğu; BB ss = BB 3( BB 2 ee) 4QQ 3LL(BB 2ee) Basınç + G R=Q e s=3(b/2-e) 2s/3 B-s Çekirdek dışında e x >B/6 çekme Kopmuş (temassız bölge) Geçerli değil

16 Q e Q e Q e EKSANTRİK YÜKLÜ TEMELLERİN TAŞIMA GÜCÜ Geleneksel yöntem Enine eksantrik yüklü duvar altı şerit temelde taban basıncı dağılışı Bu bağıntılar; eksantritenin genişlik üzerinde etkili olduğu, duvar altı şerit temelin birim uzunluğu için (L=1) aşağıdaki gibi ifade edilmektedir. Q e Q e Q qq mmmmmm, mmmmmm = QQ BB (11 ± 6666 BB ) qq mmmmmm, mmmmmm = 2222 BB qq mmmmmm = 2222 ss = ( BB 22 ee) = (BB 2222)

17 Geleneksel yöntem Enine eksantrik yüklü duvar altı şerit temelde taban basıncı dağılışı Eksantritenin genişlik (B) üzerinde olduğu bir duvar altı şerit temeli, merkezi yüklü aynı temele göre şekildeki taralı alanlar kadar daha az yük taşır. Eksantrik yüklü bir temelin taşıyabileceği yük emin taşıma gücü aşılmamalıdır. σσ mmmmmm < qq mmiiii Duvaraltı şerit eksantrik yüklü temelin güvenli yükü σσ mmmmmm = ff(nnnn, BB, LL, ee) qq eeeeeeee NNNN

18 Geleneksel yöntem Genel olarak eksantrisite arttıkça, sınır yük (veya güvenli yük) azalır. Yük, N e (kn) Eksantrisite (e)

19 Geleneksel yöntem Çift Yönlü Eksantrik Temeller İki yönde eksantrikliğe maruz bir dikdörtgen taban alanlı rijit bir temelde; eksantritenin çekirdek içinde kalması durumunda gerilmeler aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır.

20 Geleneksel yöntem Çift Yönlü Eksantrik Temeller İki yönde eksantrikliğe maruz bir dikdörtgen taban alanlı rijit bir temelde; eksantritenin çekirdek dışında olması durumunda taban basınç dağılışında kopma meydana gelir. Bileşke eksantrikliğin çekirdek dışında kalıp kalmadığı, şekil ölçekli çizilerek, noktanın yeri kontrol edilir. Ayrıca bu kontrol analitik olarak yapılabilir. Dahası, en küçük gerilmenin negatif çıkıp çıkmadığı hesapla anlaşılır. Geleneksel yönteme göre, eksantrik yüklü bir temelin taşıyabileceği yük; Taban basınç dağılışının maksimum değeri (σ max ), zeminin emin taşıma gücünü (q emin ) veya başka bir deyişle, merkezi yüklü aynı koşullardaki temelin emin taşıma gücünü aşmayacak şekilde hesaplanmalıdır. σ max q emin

21 Azaltımış Genişlik (Boyut) Yöntemi, (Mayerhof Yöntemi) Meyerhof (1953), eksantrik yüklü bir temelin taşıyabileceği yükün, eksantritenin üzerinde yer aldığı boyutunun 2e kadar azaltılması ile elde edilen azaltılmış boyutlu temelin, merkezi yüklü olarak taşıyabileceği yüke eşit olduğunu ortaya atmıştır. Q M e B e<b/6 için B*L D f B B*L q min q max e e>b/6 için L =L-2e q max 2e B =B-2e

22 Azaltımış Genişlik (Boyut) Yöntemi, (Mayerhof Yöntemi) Azaltılmış boyut yöntemi temelin basınç dağılımı ile ilgilenmeyip yüklerle ilgilenmektedir. Bu yöntem azaltılmış boyutlu temelin taban basınç dağılışını uniform (merkezi yüklü) kabul etmekte olup, Eksantrik yüklü olanın taban basınç dağılışı ilgilenmemektedir. qq ssssssssss = kk 11 cccnn cc + PP oo NNN qq + kk 22 γγγγγγnn γγ N m = QQ eeeeeeee = qqqqqqqqqqqqqnn γγ Gerçek temel Hayali (eşdeğer) temel Ne =BL boyutlu temelin eksantrik olarak taşıyabileceği yük Nm =B L boyutlu temelin merkezi olarak taşıyabileceği yük

23 Azaltımış Genişlik (Boyut) Yöntemi, (Mayerhof Yöntemi) Kenarlardaki azaltmalar sonucu, yeni durumda kısa kenar, önceki durumdaki eski kısa kenar olmayabilir. Yeni durumdaki bağıntılar aşağıdaki gibi özetlenmektedir. qq ssssssssss = ff BB vvvvvvvvll kk 11, kk 22 = ff BB, LL NN mm = QQ eeeeeeee = qq eeeeeeeebb LLL İki yönde eksantrik yüklü temel (azaltılmış eşitlik yöntemi)

24 Azaltma Katsayıları Yöntemi Bu yöntemde, eksantrik yüklü bir temelin taşıyabileceği yükü (N e ) belirlemek için; Aynı temelin merkezi yüklenmesi durumunda bulunacak yük (N m ), bir azaltma katsayısı (α) ile çarpılır. NN ee = αα NNNN Azaltma katsayıları Uzuner 1975

25 BİRLEŞİK TEMEL BOYUTLANDIRMA Aynı temel iki yada üç kolon yükünü taşıyorsa bu temele birleşik temel denir. Kolon yüklerinden biri dengesiz derecede yüksek ise temeli büyütmenin yanı sıra aynı yatay eksene başka kolon yerleştirmek yoluyla taban basınçlarının Üniform a yönetilmesi sağlanır. Yamuk yada trapez biçimli temel komşu iki parsel sınırında ağır yük taşıyan kolon bulunması durumunda taban basıncını üniform olması için kullanılır. B 2 nin 0 olması üçgen B 1 =B 2 koşu diktörtgen temel gerektirir. Alan ve basınç mekezinin B 1 den uzunluğu x x xxx = LL 3 2BB 2 + BB 1 BB 2 + BB 1 AA = 1 2 BB 1 + BB 2 LL Yamuk için LL 33 < xx < LL 22

26 EKSANTRİK YÜKLÜ TEMELLER