BETONARME KARKAS SİSTEMLER 2. BÖLÜM TEMELLER 1
BÖLÜM 2 TEMELLER Kolon ve perdeler vasıtası ile gelen yapı yüklerini zemine aktaran yapı elemanlarına TEMEL denir. Zeminin kazılıp, sıkıştırılmasından ve temel yatağı hazırlıkları yapıldıktan sonra, yapılan kalıplar içine demir donatı konularak beton dökülmesiyle elde edilir. Temel ölçülerinin belirlenmesinde, aldığı kolon yükü ile zeminin dayanım gücü (zemin emniyet gerilmesi) dikkate alınır. Temelin oturacağı zemin sağlam, homojen ve bitkisel topraktan arındırılmış olmalıdır. Kireç ve benzeri katmanlar, zemin altı suları ile eriyerek temel yatağında boşluklar oluşturabilir. Zemin etüdleri ile zeminin yapısı, katmanları, yer altı sularının derinliği incelenerek yapılacak temel sistemine karar verilir. Zemin yapısına göre farklı temel tarzları uygulanmalıdır. 2
2.1. ZEMİN YAPISININ İNCELENMESİ Zeminin şimdiki durumu ve zamanla meydana gelebilecek değişiklerin belirlenmesi için zemin etüdü yapılır. Zemin raporunda, zeminin çeşitli derinliklerdeki tabakalarının cinsi, buna göre taşıma gücü, yer altı su seviyesi, kimyasal ve organik maddelerin tesbiti yer alır. Buna göre, Temelin oturacağı derinlik, derin temel sistemi gerekiyor ise, kazık temel cinsi, kazık temelin oturduğu derinlik ve zemin yapısına göre taşıyabileceği en fazla yük belirtilir. İnşaat mühendisi rapordaki sonuç ve önerileri dikkate alarak temel hesaplarını yapar. Zeminler yapılarına göre başlıca dört grupta toplanabilir: - Sert Zeminler : Masif volkanik kayaçlar, çok sıkı kum, çakıl, sert kil. - Yarı Sert Zeminler : Gevşek volkanik kayaçlar, sıkı kum çakıl. - Yarı Gevşek Zeminler : Orta sıkı kum, çakıl. - Yumuşak Zeminler : Yer altı su seviyesinin yüksek olduğu yumuşak, kalın alüvyon tabakaları, gevşek kum, yumuşak kil. Zemin su seviyesine dikkat edilmelidir. Yaz aylarında kuru olan bir temel yatağında kış aylarında su seviyesi yükselebilir. Meteorolojik veriler dikkatle incelenerek, zeminde gerekli tedbirler alınmalıdır. 100 yıllık, varsa daha eski zamanlara ait su ve yağış rejimleri dikkate alınmalıdır. Zemin su seviyesi derinlerde ise, yağmur sızma sularının (basınçsız suların) yapıdan uzaklaşmasını sağlamak drenaj tedbirleri ile kolaylıkla çözümlenebilir. Basınçlı su söz konusu ise (zemin su seviyesi yüzeye yakın ise) temel betonunu su etkilerinden korumak için ilave tedbirler alınması gerekir. Temel organik oluşumlardan korunmalıdır. (Bitkisel topraktan arındırma) Zemin şartları, tasarlanan yapının deprem güvenliği ile bağdaşmıyor ise zemin iyileştirme çalışmaları yapılmalıdır. Zemin iyileştirilmesi fiziksel ve kimyasal, hidrolik, mekanik iyileştirme, ekleme-sınırlama türleri olmak üzere dört şekilde yapılır. İyileştirmede amaç, 3
yapıyı taşıyan zeminde farklı oturmaları önlemek, sıvılaşma ve toprak kaymalarını ortadan kaldırmaktır. Mekanik iyileştirme, zeminin mekanik güçlerle sıkıştırılarak yoğunluğunun artırılmasıdır. Kompresör, silindir gibi titreşimli ve darbeli aletler kullanılır. Yüzeyseldir. 4
Hidrolik iyileştirme, arazide açılan kuyu ve drenlerle yer altı su seviyesinin indirilmesidir. Fiziksel ve Kimyasal iyileştirmede çimento, endüstriyel atık veya kimyasal ürünler enjekte edilerek zeminin sertleşmesi hedef alınır. Ekleme ve Sınırlama yöntemi ise, çivi veya ankraj çubukları kullanılarak ve beton perde istinadlarla inşaat alanının sınırlandırılmasıdır. 5
6
Yumuşak zeminlerde rijitliği yüksek binalar, sert zeminlerde ise rijitliği düşük binalar yapılması uygun olur. Bu bina ve zemin peryodlarının farklı olması anlamına gelir. Peryodların çakışması halinde, rezonans oluşur ve bina yıkılır. 2.2. ZEMİN EMNİYET GERİLMESİ - ZEMİNİN DAYANIMI Zemin emniyet gerilmesi : s zem =..Kg/cm 2 olarak ifade edilir. 1Kg/cm 2 den daha düşük s zem değeri olan zeminler zayıf zemin olarak değerlendirilir. Yapı yükünü taşıyamayacak zemin yapısına sahip olan yerlerde, derin temeller (kazık temeller) yapılır. α s zem α = Birim alana gelen yapı yükü (Kg/cm 2 ) s zem = Zemin emniyet gerilmesi (Kg/cm 2 ) 7
S = Temel taban alanı (cm 2 ) P = Kolon yükü (Kg) α = P / S s zem s zem = 1,5 Kg/cm 2 ile ifade ediliyor ise, 100 x 100cm ölçüsündeki temelin zemine aktaracağı yük max. 1,5Kg/cm 2 x 100cm x 100cm = 15 ton olacaktır. Kolondan temele aktarılan yük 30ton ise, temel alanı büyütülecek demektir. S = P / s zem α S = 30.000Kg / 1,5Kg/cm 2 = 20.000cm 2 = 2m 2 Temel taban alanı olması gerekecektir. Temel tabanı bulunduğu yörenin donma seviyesinin altında olmalıdır. 2.3. DONMA SEVİYELERİ Min. Sıcaklık Don Derinliği (min) -7 0 C 60cm -7 0 C ~ -18 0 C 80cm -18 0 C ~ -27 0 C 120cm < -27 0 C 150cm 8
Zemin homojen olmalıdır. Farklı yapıda (sağlamlıkta) olan zeminlerde yükün homojen olarak dağıtılmasını sağlayacak tedbirler alınmalıdır. Sağlam olmayan bölgelerin hafriyat ile alınması, yerine grobeton dolgu yapılması vs. gibi. Ancak, yapılan iyileştirme diğer tarafın zemin özelliklerine uygun olmalıdır. Eğimli zeminlerde kademeli uygulamalar yapılabilir, ancak kot farkı olduğunda temel alt kenarları arasındaki eğim toprak zeminlerde 30 0 den, kaya zeminlerde 45 0 den fazla olamaz. Temeller bina yüklerini zemine dik açı ile aktarmalıdır. Temel betonu, iyi sıkıştırılmalı (vibrasyon) boşluklu olmamalıdır. Betonun suyunu zamanından önce kaybetmesi, buharlaşmadan kaynaklandığı gibi, zemine oturan betonlarda beton altı yastık tabakasının su emmesi ile de olabilir. Temel altına grobeton yastık yapılması, temel altı su yalıtımı yapılması, naylon serilmesi (polyetilen), zeminin ıslatılarak suya doyurulması gibi tedbirler alınabilir. Yapı etrafında yapılacak drenaj ile çevre sızma sularının bina temeline zarar vermesi, inşaat sırasında kolay iken, sonradan bu tedbirleri almak çok pahalıdır, hatta bazen mümkün olamayabilir. Gerekli yerlerde dilatasyonlarla yapının farklı gerilmeler almasının önüne geçilmelidir. Çelik ve ahşap yapıların altında da betonarme temel yapılabilir. 2.4. TEMEL TÜRLERİ : YÜZEYSEL TEMELLER Zeminin bitkisel katmanı alındığında, yapı yüklerini taşıyabilecek dayanıklılıkta zemin yapısı ile karşılaşılması halinde yapılacak temel yüzeysel temeldir. Temel betonu, sağlam zemin seviyesi daha yukarıda 9
bile olsa, en az don derinliği altına kadar kazılarak hazırlanan temel tabanı kotunda dökülür. Tekil ve şerit temeller birbirine bağ kirişleri ile bağlanır. Bağ kirişleri, temel alt kotunda yapılabildiği gibi, hafriyatı azaltmak için temelin üst kotunda da yapılabilir. Bağ kirişlerinin minimum kesit ölçüsü 25x25cm olmak kaydı ile kiriş açıklığının 1/30 undan az olamaz. 10
Tekil (Münferit) Temeller Bina yükü, her kolon altına bir temel betonu konulmak suretiyle zemine aktarılır. Yüklerin simetrik olarak aktarılmasına dikkat edilir. Temel geometrisi, kare ya da dikdörtgen prizma şeklinde olabildiği gibi, yükün kolondan zemine yayılması 45 0 lik bir açı ile olacağından, prizmanın üst köşeleri açılı olarak kesilebilir. Dikdörtgen kenarlar ölçüleri oluştururken, kararlı ölçü oranları dikkate alınmalıdır. 100x100cm, 100x150cm gibi ölçüler kararlı ölçülerdir. (3m 2 temel alanı gerekiyor ise 100x300cm lik dikdörtgen prizma yapılması özel durumlar hariç- doğru olmayacaktır.) 11
Tekil temellerin minimum kenar ölçüsü 70cm, temel kalınlığı 25cm den az olamaz. Paspayı 5cm.dir. Grobeton üzerine oturan temellerde 2.5cm olabilir. Tekil temel tipleri : Sürekli (=Mütemadi=Şerit) Temeller Aynı aks üzerinde sıralanmış birden fazla kolon altına yapılan şerit temele sürekli (mütemadi) temel denir. Temel ölçüleri birbirine çok yaklaştığı zaman, aradaki kalıpları yapmak ve sökmek zorlaşır, maliyeti aradaki beton maliyetini geçer. Bu durumda temel tek tek yerine sürekli yapılır. Aynı aks üzerinde olmayan 3 veya daha fazla kolonu taşıyan temellere Birleştirilmiş Temel denir. 12
Tek yönde sürekli temel (Aynı aks üzerindeki kolonları taşıyan mütemadi temele denir X-X istikameti) İki yönde sürekli temel (Birbirine dik akslar üzerindeki kolonları taşıyan mütemadi temellere denir) X-X ve Y-Y istikameti aksları. Minimum pabuç yüksekliği 30cm, pabuç genişliği 70cm olacaktır. İKİ YÖNDE MÜTEMADİ TEMEL / KAFES ÖRGÜ 13
Yüzey Temeller (Radye jeneral temel) Temellerin her iki istikamette birbirine çok yakın olduğu zamanlarda, ya da kullanılan bodrum katı altında basınçlı zemin suyu söz konusu olduğu durumlarda temel altı su yalıtımının kolaylaştırılması amacıyla bina altının tamamının beton temel ile kaplanmasına radye jeneral temel denir. Radye jeneral temeller Düz plak, ters kirişli plak ya da mantar plak şeklinde olabilir. Minimum plak kalınlığı 30cm dir. 14
15
2.5. TEMEL ÇÖZÜMLERİ Dolgu Temeller Taşıma gücü az olan zeminlerde, temel yatağının zayıf tabakaları alınır, kum, çakıl, taş veya grobeton ile dolgu yapılmak suretiyle temel alt kotu yeniden düzenlenir. Su yatağı üzerine yapılan yapılarda taş veya blok beton dolgu yapılır. 16
17
Derin Temeller Sağlam zemin katmanlarının derinlerde olduğu durumlarda temel sağlam zemine kadar indirilir. Kazık Temeller 18
Kazık projesi ile, boyları ve adedi hesaplandıktan sonra sağlam zemine indirilir. Ahşap, prefabrike beton, yerinde dökülen prefabrike beton kazıklar, çelik profil kazıklar gibi çeşitleri vardır. Hazır kazıklar Yerinde dökülen kazıklar 19
20
2.6. APLİKASYON Zemin etütleri yapılan ve temel türü tespit edilen yapının mimari ve statik projeleri yapıldıktan sonra binanın zemin üzerine aplikasyonuna gelir. Arsa, bitkisel toprak ve organik oluşumlardan temizlenir. Gerekirse greyder, dozer vb. makinelerle zemin düzeltmesi yapılır. Hafriyat planı yapıldıktan sonra, bu plana göre bina etrafına ahşap kazıklar çakılır. Bu kazıklar, yatay olarak tahta çakılmak suretiyle temel alanı etrafında ahşap çit elde edilir. Buna ip iskelesi denir. İp iskelesi üzerine binanın aksları ve temel ölçüleri işaretlenir. İpler çekilerek kazı alanı belirlenir. Bu işleme aplikasyon adı verilir. 2.7. TEMEL HAFRİYATI Temel zemini üzerindeki arızalı alanları düzeltmek için fazla toprağın kazılarak alınması işlerine tesviye adı verilir. Yüksek yerlerden kazılarak alınan toprak 21
çukur yerlere tabakalar halinde serilir. Tesviye kazma, kürek ile yapılabildiği gibi iş makineleri ile de yapılabilir. Tesviye işleminden sonra temel papuçlarının yerleri işaretlenerek temel alt kotuna kadar hafriyat (kazı) yapılır. Temel kazısı, kazma, kürek ile yapılabildiği gibi, iş makineleri kullanılarak da yapılır. Kazıdan çıkarılan toprağın bir bölümü geri dolgu yapılacak alanlar için şantiyede alıkonur, kalanı kamyonlarla yapı yerinden uzaklaştırılır. Temel kazısı, temel kalıbı ve takviyeleri yapılabilecek kadar mesafe bırakılarak yapılır. Temel derinliği fazla ise, kazı, kazılmamış toprağın çökmemesi için şevli olarak yapılır. Kazı sırasında ya da beton dökülürken toprak çökmelerini ya da bitişik yapı duvarlarındaki oturmaları önlemek için iksa yapılır. İksa, kalıp iskelesine benzer. Ahşap kaplama ve destek elemanları kullanılarak yapılır. 22
23
KAYNAKÇA : - DEPREM YÖNETMELİĞİ - 2007 - TS 500 BETONARME YAPILARIN TASARIM VE YAPIM KURALLARI - DEPREM İLE YAŞAMAK Barış Çokcan, Sigrid Brell Çokcan - YAPI BİLGİSİ A. YÜKSEL, M.S. GÜNER - İnş.Müh. YÜKSEL SOYALAN 24