Üst yapı yüklerinin bir bölümü ya da tümünü zemin yüzünden daha derinlerdeki tabakalara aktaran temel derinliği/temel genişliği oranı genellikle 4'den büyük olan temel sistemleri derin temeller olarak adlandırılmaktadır. Derin temeller olarak kazıklı temeller, ayak/keson temeller ve derin kazı içine yerleştirilen yapı temelleri düşünülebilir.
Sağlam Kaya Büyük yayılı yük Çok büyük konsantre ağırlık Küçük yük Yumuşak Kil Sıkı Kum
Üsteki zemin tabakalarının üst yapı yükleri için yeterli taşıma güçlerinin olmayışı veya çok sıkışabilir nitelikleri nedeniyle yüklerin daha sağlam zemin veya kayaca aktarılma zorunluluğu doğabilir. Sağlam tabakanın çok derinde olması durumunda yükün büyük kesimi kazık çevresinden zemine aktarılacak şekilde düzenleme yapılabilir. Dayanma yapıları veya yüksek yapı temellerinde zemin, rüzgar ve deprem yükü gibi yanal etkilerinin karşılanması amacı ile düzenlenebilirler. Suyla ilişkiye geçtiğinde kabaran veya birden çökme gösteren zeminlerde üst yapı yüklerinin aktif zon diye tanımlanacak bir bölgenin dışına aktarmak gerekebilir. Kuleler, deniz platformları ve yeraltı suyu altındaki radyeler kaldırma kuvvetleri etkisindedirler. Bu kuvvetlerin karşılanmasında kazıklı temeller düzenlenebilir. Köprü kenar ve orta ayakları erozyon nedeniyle temel altının oyulmasına karşı kazıklı olarak düzenlenebilirler. Kazıklar bazı durumlarda zemin hareketini kontrol amacıyla kullanılabilir. Gevşek granüler zeminlerin sıkı hale getirilerek iyileştirilmesi amacıyla kullanılabilir.
Malzemesine göre: Ahşap, beton, betonarme, öngermeli beton, çelik Yerleştirme biçimine göre Çakma kazık, delme kazık (fore kazık), vibrasyonlu, su jeti ile yerleştirilen kazık Yük aktarma biçimine göre Sürtünme kazıkları, uç kazıkları Zeminde yer değiştirme biçimine göre Çok yer değiştirenler : Ucu kapalı çakma boru Az yer değiştirenler: Ucu açık çakma boru, H Yer değiştirtmeyenler: Delme kazık
En elverişli kazık tasarımında en elverişli çözüm için yapının yeri ve türü, zemin ve yeraltı suyu durumu, dayanıklılık ve genel maliyet göz önüne alınmalıdır. Bir kazık türünün birim fiyatının en ucuz olması, onun tüm tasarım için en ekonomik çözüm olacağı anlamına gelmeyebilir. Zira belirli koşullarda belirli bir deneyim kazanmış bir yapımcının deneyimsiz bir yapımcıya göre sonuçta daha az maliyet getireceği unutulmamalıdır. Malzeme seçimi yapılırken ahşap kazıkların özellikle yeraltı su seviyesi üzerinde çürüyebilecekleri, betonun tuz ve asitin olumsuz etkisinde olabileceği ve çelik kazıkların paslanabilecekleri düşünülmeli, gerekiyorsa önlem alınmalıdır.
Hazır beton çakma kazıklar belirlenmiş bir düzende çakılabilirler. Yumuşak kil, silt ve turbalık zeminde boğulma tehlikesi olmaksızın yerleştirilebilirler. Yeraltı suyunun varlığı kazık yapım işini etkilemezken, kazık malzemesinin kalitesi önceden denetlenebilir. Uzun boylarda çakılabilirler; deniz yapılarında su derinliğinin geçilmesi daha kolaydır.
Fore kazık diye de anılan zeminin kazıldıktan sonra betonlanması ile oluşturulan kazıklarda zeminde kabarma olmayışı, kazık boyunun koşullara göre kolayca ayarlanabilmesi, kazı sırasında zemin verilerinin doğrulanma olanağı olumlu yönleridir.
Şekil 3. Düşey yüklü bir kazıkta yük aktarma mekanizması Bir kazıktan zemine yük aktarılması oldukça karmaşıktır. Yükün zemine aktarılışı Şekil3 de şematik olarak gösterilmektedir. Kazığa etkiyen Q yükü çevrede Q 1 ve uçta taşınan Q 2 ile paylaşılacaktır. Kazık yükü artırılırsa kazığın çevre zeminine karşı göreceli olarak hareketi 5 10 mm'yi bulduğunda çevrede taşınabilecek yükün maksimumu mobilize olmuş olacaktır. Buna karşın tabanda taşınabilecek yükün maksimum değerine ulaşabilmesi için kazık tabanının, çakma kazıklarda çapın %10'u, fore kazıklarda %30'u kadar hareket etmesi gerekecektir (Şekil 4). Kazığa etkiyen düşey yükün göçme yükü Q u değerine ulaşması durumunda hem çevrede, hem uçta taşınabilecek maksimum yüklere ulaşılmış olacaktır. Daha büyük yüklerde zeminde kesme göçmesi meydana gelir.
Yük 2 5mm 10 20% çap Toplam Uç Çevre Oturma
Q u = Q s + Q p Q u = Kazık nihai taşıma gücü Q s = Kazık çevre direnci Q p =Kazık uç direnci
Limit dengeyi esas alan statik formüller Amprik bağıntılar Dinamik çakma direnci formülleri Kazık yükleme deneyine dayanan analiz
Q a Q F u S Qa =güvenli (izin verilebilir) kazık taşıma gücü Fs=Güvenlik sayısı Kazık Taşıma Güçleri için Güvenlik Sayıları (AASHTO,1992) Kontrol ve Tahmin Artan Yapım Kontrolu Zemin İncelemesi Statik Analiz Çakma Eşitlikleri Dalga Yayılma Analizi Dinamik Ölçüm Yükleme Deneyi FS 3.50 2.75 2.25 2.00 1.90
q p = c N * c + q N * q N c *, N q *, N γ * şekil ve derinlik faktörlerini içeren taşıma gücü katsayıları Granüler Zeminde Q q. A q. N. A p p p * q p =z c A p kazık ucu kesit alanı, q kazık ucu seviyesinde efektif düşey gerilme
Kohezyonlu zeminler : Q p = N * c c u A p = 9 c u A p CFEM Önerisi : B (m) Nc <0.5 9 0.51 7 1 > 6 AASHTO,(1992) : N c L 6.0(1 0.2 ) 9 B Ap=kazık ucunda enkesit alanı
Q s = p. L. f p kazık çevresi, f birim sürtünme direnci, L ise f ve p nin sabit alınabileceği kazık uzunluğu Granüler Zemin Birim sürtünme için : K yanal itki katsayısı, s v ' herhangi bir derinlikte düşey efektif gerilme, ise kazıkzemin arasındaki sürtünme açısı f Ks tan v
Yöntemi f =.c u