TEMEL TASARIMI VE GEOTEKNİK PARAMETRELER

PROF. DR. MEHMET BERİLGEN

İÇERİK

1. Giriş

2. Temel tipleri

3. Yüzeysel Temeller

4. Kazıklı Temeller

5. Depremde taşıma gücü kaybı

6. Depremde zemin yapı etkileşimi

7. Zemin Etüt Raporları

Küçük yük

Yumuşak

Kil

Büyük yayılı yük

Çok büyük konsantre ağırlık

Sıkı Kum

Sağlam Kaya

TEMELLER

4

TEMELLER

a. Yüzeysel Temeller

Tekil Temeller

Sürekli Temeller

Birleşik Temeller

Radye Temeller

b. Derin Temeller

Kazıklı Temeller

Ayak Temeller

Keson Temeller

Otu

rma

q qu

qa Q

q=𝑄

𝐵𝑥𝐿

q≤qa

TEMEL DAVRANıŞı VE TASARıMı

qa=𝑞𝑢

𝐹𝑠

𝐹𝑠=2.5~3

q

B

YATAK KATSAYISI KAVRAMI

TEMEL GÖÇME MEKANIZMALARı

(VESIC,1973)

Sıkı kum ve rijit kohezyonlu zemin

Göçme

yüzeyi

Göçme yüzeyi

Göçme yüzeyi

Orta sıkı kum ve orta rijit kil

Gevşek kum ve yumuşak zemin

Yük/birim alan, q

Oturma

Yük/birim alan, q

Oturma

Yük/birim alan, q

Oturma

Yüzey temeli

NET TAŞıMA GÜCÜ KAVRAMı

Df = q olup qu – q = qnet net taşıma gücü diye adlandırılır.

Üst yapı yüklerinin yarattığı zemin gerilmelerini net taşıma

gücü ile karşılaştırmak yeterli olmaktadır

ucbcfz qDDDLB

Q

)(

z z b alınırsa

fzu DqLB

Q

TAŞıMA GÜCÜNDE GÜVENLIK KAVRAMı

Güvenlik sayısının uygulanmasında genelde iki yol izlenmektedir :

Nihai taşıma gücü veya net taşıma gücününün bir güvenlik sayısına bölünmesi.

Yapı temellerinde kohezyonsuz zeminlerde sıkılık ve olası göçmenin etkisine bağlı olarak 2 – 5, kohezyonlu zeminlerde 3 – 6 arasında değer uygulanmaktadır.

Zemin parametrelerinin pik değerlerinin güvenlik sayıları ile azaltılarak taşıma gücü eşitliklerinde kullanılması

Burada c ve pik, cd ve d güvenli kayma dayanımı parametreleri FS1 ve FS2 sırasıyla 1.2 – 1.3 ve 1.5 – 2.5 alınması önerilen güvenlik sayılarıdır.

)(2FS

tgArctgd

1FS

ccd

TEMEL DERINLIĞINI BELIRLEYEN ETKENLER

Don derinliği

Büzülme şişme

Komşu yapıların temelleri

Köprü ve duvar temellerinde olası oyulma

Kanalizasyon deşarj bölgeleri, çöp

sahaları ve bataklık sularının suladığı

alanlarda betonarme donatısında

korozyon

Kum zeminlerde su ve rüzgar erozyonu

TEMEL TASARıMıN ETKILEYEN DIĞER HUSUSLAR

YASS’nin yüksek olduğu gevşek kum-silt zeminlerde sıvılaşma potansiyeli,

Yumuşak kil ve silt formasyonlarında düşük taşıma gücü ve yüksek oturma beklenir

Aşırı konsolide killi zeminler çoğu kez büzülme çatlakları ve eklemleri içerdiğinden kayma direncinin saptanmasında dikkate edilmelidir.

Yüzeysel temelin şevin içinde veya gerisinde olması durumunda düz zemin koşullarına göre daha az taşıma gücü olacağı unutulmamalıdır.

12

TRANSCONA BUĞDAY SILOSU,

KANADA (18 EKIM 1913)

Temelin batı kenarı 7.32 m batmış

Kasım 14 13

YÜZEYSEL TEMELLERIN TAŞıMA GÜCÜ

Terzaghi Taşıma Gücü Teorisi Göçme Modeli

Radyal

zon

Pasif

zon Aktif

zon

Sürşarj

14

Fcs, Fqs, Fs = Şekil Faktörleri

Fcd, Fqd, Fd = Derinlik faktörleri

Fci, Fqi, Fi = Yük Eğim Faktörleri

Nc, Nq, N = Taşıma Gücü faktörleri

B = Temel Genişliği

q = Df= Temel Taban Seviyesinde Sürşarj Yükü

Zeminin Birim Hacim Ağırlığı (YASS altında )

A

idsqiqdqsqcicdcscu FFFNBFFFNqFFFNcq 2

1

GENEL TAŞıMA GÜCÜ DENKLEMI

15

)(4.01L

BFcs

ŞEKIL FAKTÖRLERI (DE BEER, 1970)

tan)(1L

BFqs

))((1c

q

N

N

L

B

16

DERINLIK FAKTÖRLERI

Df / B 1 için Df / B>1 için

Fcd

Fqd

Fd

Fqd

Fcd

Fd

17

EĞIM FAKTÖRLERI

2)90

1(oqici FF

2

iF

Hanna ve Meyerhof, (1983) :

18

Tablo 1. Taşıma Gücü Faktörleri ( Vesic 1973 )

19

KOHEZYONLU ZEMINLERDE TEMEL TAŞıMA

GÜCÜ

Kil zeminlerde uzun dönemde drenajlı davranışın geçerli olduğu hallerde kilin efektif kohezyon ve kayma direnci açıları kullanılarak Denklem 1 yardımı ile hesaplanmaktadır. Kısa dönem-drenajsız davranış (=0) durumunda Nq= 1.0 ve N=0 olacağından kilde net taşıma gücü qun:

qu=cuNc (1)

veya

qu = cuNc FcsFcdFci (2)

Denklem (1) kullanıldığında Nc faktörünün Skempton (1951) tarafından önerilen Şekil 2’ den alınması, Denklem (2) de ise Tablo 1’ de verilen Nc=5.14 değerinin kullanılması gerekmektedir

20

Şekil 2 Skempton Nc Taşıma Gücü Faktörü (Craig 1988)

21

KOHEZYONSUZ ZEMINLERDE TAŞıMA GÜCÜ

Kohezyonsuz zeminlere oturan sığ temellerin projelendirilmesinde iki koşul aranmaktadır:

Toplam göçmeye karşı emniyetin en az GS= 2.0 olması

Oturmaların 25 mm değerini aşmaması

Çeşitli boyuttaki temeller üzerinde yapılan ölçümlerden

temel genişliği B<1.0 m olması halinde taşıma gücünün kritik olduğu;

B> 1.0 m durumunda projelendirmeyi oturmaların kontrol ettiği anlaşılmıştır (Berry ve Reid 1987).

Uygulamada temel genişliğinin genellikle 1.0 m’ nin üzerinde olduğu dikkate alındığında sığ temellerin kum zeminde oturma kriterine göre projelendirilmesi esas alınmalıdır (Peck vd.1974).

YERALTı SU SEVIYESININ ETKISI

1o Durumda ikinci terimde

q = n D1 + A D2, üçüncü terimde = A

2o Durumda ikinci terimde

q = n Df , ort= A +(n - A )

3o Durumda suyun etkisi gözetilmeyecektir. Eşitliklerde n su düzeyinin üzerinde, A su altındaki birim hacim ağırlığını göstermektedir.

dBdB

A 1

İZIN VERILEBILIR YAPı OTURMALARı Kavram olarak bir yapıdaki temellerin yapabileceği farklı oturmaların ve

yapının bunun hangi derecesine dayanabileceğinin bilinmesi gerekse de çoğu kez bunu hesaplamak çok zordur, zira yapı elemanlarının birbirine etkisi, yapı oturdukça yüklerin yeniden dağılımı ve zamanın bundaki etkisini kestirmek olanağı yoktur.

Terzaghi – Peck’e göre birçok yapı kolonlar arasında 20 mm farklı oturmaya uyum gösterebilir ve farklı oturmalar toplam oturmanın granüler zeminlerde mertebesinde olduğundan maksimum oturmayı 25 mm ile sınırlamak ayrık temeller için iyi bir uygulamadır.

Oturmalar yavaş geliştikçe yapının zarar görmeksizin karşı kalabileceği oturma büyüklüğü de artmış olacağından kohezyonlu zeminlerde daha fazla oturmaya izin verilebilir.

YAPıDA OTURMA BIÇIMLERI

(a) Ünform oturma, (b) Farklı oturma

(çarpılma=distorsiyon), (c) Eğilmeli oturma

ll

)istorsiyonçarpılma(d Açısal

minmax

ll

)istorsiyonçarpılma(d Açısal

minmax

25

DERİN TEMELLER

Yüzeye yakın tabakaların yeterli taşıma gücüne

sahip olmaması ve/veya oturmaların izin verilebilir

sınırların üstünde olacağının beklenilmesi

durumunda, düşey yüklerin daha derinlerdeki

sağlam tabakalara aktarılması için kullanılan düşey

veya az eğimli yapısal elemanlarla taşıtılan temeller.

26

KAZıKLı TEMELLER

Kazık malzemesine göre sınıflandırma :

Çelik

Beton

Betonarme

Ahşap

Zemine yer değiştirme durumuna göre sınıflandırma

Zemine yer değiştirtmeyen → Fore kazık

Zemine yer değiştiren → Çakma kazık

27

DÜŞEY YÜKLÜ KAZıKTA YÜK AKTARMA MEKANIZMASı

Kazığa uygulanan yükün zemine aktarılması iki farklı şekilde olur :

Çevre sürtünmesi (direnci)

Uç direnci

28

DÜŞEY YÜKLÜ KAZıK TAŞıMA GÜCÜ

Düşey yük altındaki bir kazığın tasarımında taşıma gücü tayini için aşağıdaki yaklaşımlar kullanılır :

1. Statik Eşitlikler (Zemin parametreleri kullanılarak bütün kazık türleri

için)

2. Arazi Deneyleri Sonuçlarını Kullanan Ampirik Yaklaşımlar

3. Dinamik Eşitlikler (Çakma kazıklar için)

4. Kazık Yükleme Deneyleri (Statik ve dinamik eşitliklerle hesaplanan

değerlerin tahkiki için)

29

STATIK EŞITLIKLER ILE DÜŞEY KAZıK TAŞıMA GÜCÜ

Niahi Kazık Taşıma Gücü

Qu=Qs+Qp

Qu= bir kazığın taşıyabileceği maksimum yük

Qs= bir kazığın çevresinde taşıyabileceği maksimum yük

Qp= bir kazığın ucunda taşıyabileceği yük

Güvenli Kazık Taşıma Gücü

FS

QQ u

a

FS= göçmeye karşı güvenlik sayısı

30

Kazık Uç Taşıma Gücünün Tahmini

qp=cNc*+qNq

*+γBNγ*

Granüler Zeminlerde Uç Taşıma Gücü

Granüler zeminlerde c΄=0 olduğu düşünülürse bir kazığın ucunda

taşınabilecek maksimum kuvvet

Qp=qpAp=σvp΄ Nq*Ap

31

KAZıK UÇ TAŞıMA GÜCÜ

qp=cNc*+qNq

*+γBNγ*

Nc*, Nq

*, N* = Taşıma Gücü faktörleri

B = Kazık Taban Genişliği

q = Kazık Tabanı Seviyesinde düşey efektif gerilme

= Zeminin Birim Hacim Ağırlığı (YASS altında )

32

Tablo: Nq için NAVFAC Önerileri

º* 26 28 30 32 34 36 38 40

Nqçakma 10 15 21 29 42 62 86 145

Nqfore** 5 8 10 14 21 30 43 72

* kazık yerleştirilmesinde su jeti kullanılıyorsa =28º alınmalıdır

** YASS altında taban temizliği, yakalama kovası veya bailer ile

yapılıyorsa

=28º alınmalıdır.

UÇ TAŞıMA GÜCÜ FAKTÖRLERI

33

KOHEZYONLU ZEMINLERDE KAZıK UÇ TAŞıMA GÜCÜ

Kohezyonlu zeminlerde inşaat sonrası durum taşıma gücü yönünden

daha kritik olduğundan drenajsız durumda u=0 olup

Qp=Nc*cuAp= 9cuAp

=0 durumu için kazıklarda temel derinliği/temel genişliği oranı dörtten

büyük olduğu için N=9 kabul edilmektedir (Şekil 2). Büyük çaplı

kazıklarda AASHTO (1992) de

9)2.01(0.6 D

LNc

34

KAZıK ÇEVRE TAŞıMA GÜCÜNÜN TAHMINI

Kazıkların yanal yüzeylerinde taşıyabilecekleri maksimum yük

genel bir ifade ile

Qs=ΣpΔL.f

35

.

f=K.σv΄.tanδ

K=Yanal toprak basıncı katsayısı,

δ=Zemin-kazık sürtünme açısı

Meyerhof (1976) K için aşağıdaki değerleri önermektedir.

Fore kazıklar ve su jeti ile yerleştirilen hazır kazıklarda 0.5

Zemine az yer değiştirten kazıklarda 0.5~1.0

Zemini çok yer değiştirten kazıklarda 1.0~2.0

KOHEZYONSUZ ZEMINLERDE KAZıK ÇEVRE TAŞıMA

GÜCÜ

36

Ktanδ POULOS-DAVIS ÖNERISI

37

KAZıK-ZEMIN SÜRTÜNMESI ÖNERILERI

Kazık-zemin sürtünme açısı için diğer iki öneri aşağıda

verilmektedir.

Kazık Cinsi NAVFAC (1986) ASCE (1993)

Çelik 20º (0.67~0.83)

Beton 3/4 (0.90~1.00)

Ahşap 3/4 (0.80~1.00)

38

KOHEZYONLU ZEMINLERDE KAZıK ÇEVRE TAŞıMA

GÜCÜ

Killi zeminlerde birim çevre sürtünmesi için değişik öneriler

3 grup altında toplanabilir:

λ Yöntemi

β Yöntemi

α Yöntemi

39

Kazık çakılmasının neden olduğu yer değiştirmenin pasif itkinin doğması için yeterli

olduğu varsayılarak

fav=λ(σv΄+2cu)

λ Yöntemi için Değerler (Mc Cleland, 1974)

λ YÖNTEMI, VIJAYVERGIA VE FOCHT (1972)

Kasım 14 40

YÖNTEMI

Birim sürtünme:

f= σv΄β β=Ktanr΄

ile tahmin edilebilir. Burada r΄, artık-residüel-içsel sürtünme açısı olup, K yanal itki katsayısı ise güvenli bir şekilde

Normal konsolide killerde K=1-sinr΄

Aşırı konsolide killerde K=(1-sinr΄)

ile tahmin edilebilir.

41

α için ASCE Önerisi

f = .Cu

α YÖNTEMI

Kasım 14 42

KAZıK GRUBU TAŞıMA GÜCÜ Zeminle temas halinde veya açık deniz yapılarında olduğu gibi zeminin

üzerinde bir kazık başlığı teşkil edilerek kazıkların birlikte yük taşıması sağlanır.

Kazık gruplarının taşıma gücü oldukça karmaşık bir konudur.

Kazıkların sık olması halinde zemine aktarılan gerilmelerin çakışacağı ve bu nedenle taşıma gücünün azalacağı söylenebilir.

Kazıkların ideal olarak kazık başlıklarının ekonomik olarak çözülebileceği kadar yakın, birbirlerini etkiyip taşıma gücünün düşmeyeceği kadar uzakta olmasına çalışılmalıdır.

Ayrıca, killi zeminlerde kazık grupları blok göçmesine karşı tahkik edilmelidir.

Bir grup içerisinde tek bir kazığın davranışı komşu kazıkların davranışı ve grubun geometrisinden etkilenmektedir. Bu etkileşime grup etkisi adı vermektedir. Kazık-zemin-kazık etkileşiminin genelde iki bileşeni olduğu düşünülebilir. Yerleştirme etkisi veya mekanik yükleme etkisi.

Kasım 14 43

GRANÜLER ZEMINDE KAZıK GRUPLARı Gevşek kumlarda yapılan model deneyler bir çakma kazık grubun

taşıma gücünün, tek kazıklar taşıma kapasiteleri toplamına oranı

olarak tarif edilecek grup etkinliğinin, daima ηg>1 olduğunu ve

maksimum değerin s/D (s kazık merkezleri arasındaki uzaklık)

oranının 2 için elde edildiğini göstermektedir.

Gruptaki kazık sayısı arttıkça grup etkinliğinin arttığı da

gözlenmiştir.

Sıkı kumlarda ise genel eğilim ηg>1 olmakla birlikte O’Neill’e göre

dilatans nedeni ile ηg<1 durumu doğabilir.

Aynı sonuç fore kazıklar ve su jeti ile yerleştirilen hazır kazıklar için

de söz konusudur.

Günümüzde alışılagelmiş uygulama kumda çakma kazıklarda

güvenli bir varsayımla üst sınır için ηg=1 almak, fore kazıklar için

ηg=0.67 kabul etmek yönündedir.

44

KOHEZYONLU ZEMINLERDE KAZıK GRUPLARı

Killi zeminlerde yapılan model deneyler ise grup etkinliğinin <1 olduğunu ve kare

gruplarda s/D<2 oldukça blok göçme eğilimini göstermektedir.

Günümüzde blok göçme olmadıkça ve çakma sonucu doğan boşluk basıncının

sönümlenmesi için yük uygulamasından önce yeterli süre bırakılan hallerde ηg=1

almak eğilimi vardır.

Vesic (1980), günümüz pratiğinin grup kapasitesini fazla tahmin ettiğini, blok

göçmesi olmaksızın kazıkların tek tek zemine gömülmelerini gözlemlediğini

belirtmektedir.

Tomlinson (1969), blok göçme olasılığının kontrol edilmesi yanı sıra s/D=2 için

ηg=0.7 alıp s/D=8 için ηg=1’e artırılmasını önermektedir.

Kasım 14 45

GRUP KAZıKLARıN OTURMASı

Bir büyük kazık grubunun aynı kazık yüklerinde küçük bir gruba göre, büyük ya da küçük kazık grubunun da tek bir kazığa göre oturmasının daha fazla olduğu pratikte gözlenmektedir.

Bu gözlem elastik oturmalar için de konsolidasyon oturmaları için de doğrudur.

Killi zeminlerde bir grubun oturmasının zaman, zemin örselenmesi ve ölçek farklılıkları nedeni ile tek kazığın oturmasından hareketle bulunamayacağı açıktır.

Bu nedenle kazık grubunun yükü zemine nasıl aktardığı konusunda varsayım yapılmakta ve bu transferin gerçekleştiği yerde fiktif bir temel varsayılarak oturması hesaplanmaktadır.

Literatürde aşağıdaki varsayımların kullanıldığı görülmektedir.

Kasım 14 46

GRUP KAZıKLARDA OTURMA TAHMINI

1º Kazık boyunun 2/3L aşağısında kazıklarca çevrelenen fiktif bir temel

2º Yüzeyden itibaren 4 düşey 1 yatay açıyla genişleyen ve yine 2/3L de bir fiktif temel

3º Kazıkların ucunda kazıkların çevrelediği fiktif bir temel

4º Kazık ucunda daha geniş alanlı fiktif bir temel

Simson ve Menzies (1976), zemine yer değiştirici kazıklarda 1º ve 2º’nin daha uygun bir çözüm olacağını zira 3º’e göre daha fazla oturma vereceğini belirtmekte ve bunun kazık çakımı ile ilgili örselenmeyi de göz önüne alacağını söylemektedirler. Fore kazıklar özellikle yakın aralıklı ise 3º varsayımı daha gerçekçidir.

Granüler zeminlerde killerdekine benzer bir yöntemle oturmaları hesaplamak olanaklı ise de genellikle bu yol izlenmeyip grup oturması tek kazık oturma sonucuna göre belirlenmektedir.

Kasım 14 47

DEPREMDE TAŞıMA GÜCÜ KAYBı

Bina temelleri taşıma gücüne göre boyutlandırılır.

Taşıma gücü azalması(kaybı) temel boyutlarını yetersiz duruma

getirerek, yapının yatmasına, dönmesine, göçmesine yol açabilir.

Temellerin taşıma gücü zeminin kayma mukavemeti ile doğrudan

ilişkilidir.

Depremler sırasında killi zeminlerde meydana gelecek drenajsız kayma mukavemetinde azalma, kumlu zeminlerdeki sıvılaşma

taşıma gücü kaybına neden olabilir.

Kasım 14 48

Kasım 14 49

Kasım 14 50

DINAMIK YÜKLER ALTıNDA OTURMA

Depremler sırasında ve sonrasında bina temelleri altında ilave

oturmalar meydana gelebilir.

Rijitlik azalması ani oturmalara yol açabilir.

Gevşek kumlarda titreşimler hacimsel şekil değiştirmelere yol açabilir.

Titreşimlerin etkisi ile meydana gelen boşluk suyu basınçları ilave

konsolidasyon oturmalarına yol açabilir.

Kasım 14 51

Kasım 14 52

Adapazarı, 17 Ağustos 1999

Kasım 14 53

BETONARME YAPILARIN DEPREM PERFORMANSI ÜZERİNDE

TEMELLERİN ETKİLERİ Temellerin deformasyonu ve hareketi, yapının deprem

performansını önemli ölçüde etkileyebilir.

Doğrusal olmayan yapısal analiz tekniklerinde, yapı elemanlarının nonlineer yük-deplasman bağıntıları ile modellenmesi durumunda, yapı temellerinin etkilerinin de benzer şekilde dikkate alınması gerekir.

Temel elemanlarının davranış parametreleri yapısal ve geoteknik elemanlarının özelliklerine bağımlıdır.

Geoteknik elemanlarının modellenmesi yapısal elemanların modellenmesi ile bir çok bakımdan benzerlik gösterir.

Geoteknik elemanlar için yük-deplasman ilişkilerinde zeminlerin mukavemet ve rijitlik özelliklerini dikkate almak gerekir; bu bağlamda bazı belirsizlikler ve yaklaşık değerlerin kullanılması söz konusu olabilir

Kasım 14 54

DEPREMDE ZEMIN-YAPı ETKILEŞIMI

Analiz metodolojisi ve sadeleştirmeler:

Esas olarak bir sonlu elemanlar analizinde, sürekli malzeme özellikleri ve yükler noktasal olarak dikkate alınır.

Histeretik davranış tekil sonlu elemanların elastik olmayan davranışı içinde dikkate alınabilir.

Zemindeki viskoz sönümlenme ihmal edilir

Zemin-yapı etkileşiminde kinematik etkiler dikkate alınmaz

Bu sınırlayıcı varsayımların yapıların çoğunluğu için güvenli tarafta sonuçlar verdiği yönünde genel bir kanaat vardır.

Kasım 14 55

TEMEL SISTEMI VE GLOBAL YAPıSAL MODEL

Yapısal model temelleri içerecek şekilde oluşturulabilir.

Temel rijitliği ve mukavemeti yapının sismik performansını etkiler.

Temelin “rijit – kuvvetli” olması her zaman “esnek-zayıf” olmasından daha iyi olmayabilir-zemin için yumuşak/zayıf özellikler kabulü her zaman yapı için güvenli yönde olmayabilir ( en iyisi belirli bir aralık içinde değerlerin göz önüne alınmasıdır). Şekil 1

Basitleştirilmiş parametrik analizler, yapı ve temel özelliklerinin etkileri konusunda karar vermek için yol gösterici olabilir.

Kasım 14 56

TEMELLERIN RIJITLIĞI VE

MUKAVEMETININ FARKLı YAPıSAL

ELEMANLARDA ETKISI

Şekil 1

Kasım 14 57

GEOTEKNIK KOŞULLAR

Yumuşak/zayıf zeminlerin sismik etkileri büyütmesi (özellikle aşırı deplasmanların ortaya çıkması durumunda) belirlenebilir.

Fakat, sert zeminlere sahip sahalarda temel etkilerinin hiçbir zaman problem olmayacağı sonucu çıkarılmamalıdır; örneğin yüksek rijit yatay yük elemanları altında temelin bir ucunun yukarı kalkması ve sallanması (rocking etkisi) engellenemez.

Taşıdıkları sabit ve hareketli yük toplamı nihai taşıma gücüne yakın temellerin yapısal davranışı daha çok etkilemesi beklenilir (Eğer mevcut yükler kapasitenin %50-%67’i arasında ise, büyük sismik kuvvetler temelde önemli kalıcı deplasmanlara yol açabilir).

Temeller arasında toplam yük/ taşıma gücü oranı arasında önemli farklılıklar olması durumunda, elastik ötesi bölgede yüklerin önemli ölçüde yeniden dağılımı söz konusu olabilir. Aşırı yüklenmiş bir temelin diğerlerinden önce akmaya ulaşması durumunda, yüklerin yeniden dağılımı sonucu yapıda burulma etkileri ortaya çıkabilir.

Kasım 14 58

GLOBAL YAPıSAL MODELIN OLUŞTURULMASı

Yapı mühendisi uygun malzeme özellikleri kullanarak temel sistemini geometrik olarak modelleyebilir.

Temelleri global yapısal model içine alırken temeller ile yapı elemanları arasındaki uyuma (koordinasyona) dikkat etmek gerekir. Bu şekilde yapının deprem performansı için önemli davranış özellikleri dikkate alınabilir.

Şekil 2’ de perde- çerçeveli basit bir yapı için temeller ile birlikte modelleme alternatifleri gösterilmiştir.

Kasım 14 59

GLOBAL YAPıSAL MODEL ALTERNATIFLERI Gerçek Yapı

BA Perde BA Çerçeve Yüzeysel Temeller

Model A

Perdelerin sınırlarında

eksenel bağlantılı kayma panelleri

Kolonlar tabanda mafsallı

Taban döşemesi ile temeller eksenel bağlantılı fakat eğilme bağlantısız

Model B

Perdeler çubuk olarak modellenmiş

Çerçeve kolonları tabanda temele

ankastre

Taban kirişleri temeller arasında eksenel ve eğilme bağlantısı sağlıyor

Model C

Perdeler çubuk olarak modellenmiş

Çerçeve kolonları tabanda temele ankastre

Temeller arası eksenel ve eğilme

Şekil 2.

Kasım 14 60

AÇıKLAMALAR

Değişik iki boyutlu modeller, sistemin elemanlarını ve yapısal kısımların ( temeller dahil) davranışını modellemek için farklı modellere dayanmaktadır.

Bütün modellerde zemin davranışı yay katsayısı ile dikkate alınmıştır.

Zemin katsayıları düşey ve dönme rijitliklerini temsil etmektedir.

Bazı durumlarda taban döşemeleri ve bağ kirişleri temeller arasında rijit ve kuvvetli yatay bağlantı sağlamaktadır. Bu durumda temelin yatay mukavemeti ve rijitliği (Kh) yoğunlaştırılmış olarak belirli noktalarda dikkate alınabilir. ( Model A ve B’ de olduğu gibi)

Yatay rijitlikleri ve kapasiteleri bağlantı elemanlarınınkini çok aşan temeller için durumu Model C daha iyi temsil etmektedir.

Çerçeveli sistemlerde bazen kolonlar temel elemanlarının dönme direncini tam olarak mobilize edecek kadar kuvvetli olmayabilir. Model A’ da kolon tabanındaki mafsal, bu durumu modellemek için kullanılmıştır.

Kasım 14 61

TEMEL MODELLERI

Model temel elemanlarının nonlineer özellikleri, zeminin akmaya

ulaşması, temelin kayması veya yukarı kalkması olasılıkları yanında,

yapısal davranışı da dikkate alabilmeli.

Model bir temel elemanının maruz kaldığı etkiler altında yük-deplasman

davranışını yansıtabilmeli (Şekil 3).

Kasım 14 62

Şekil (3b) Sx, Sy, S Zeminin ötelenmeye ve dönmeye karşı

rijitliğini ve mukavemetini temsil etmekte

Şekil (3c) Winkler Modeli : Plastik kapasiteyi modellemek ve

esnek yapısal elemanlarda zemin/yapı etkileşimini dikkate

almak için daha uygun olabilir.

a. Etkiler b. Bağlantısız Eleman Modeli c. Winkler Eleman modeli

GENEL TEMEL ELEMAN MODELLERI

Şekil 3

Kasım 14 63

BIR PERDE ALTıNDA ELASTO-PLASTIK TEMEL

DAVRANıŞı

Yatay hareket düşey ve dönel

hareket ile bağlantısız olduğu için

gösterilmemiştir.

Maksimum dönel direnç ve

nonlineer dönel rijitliği temel

üzerindeki düşey yükün bir

fonksiyonudur.

Gözönüne alınan teorik elasto-

plastik taban basıncı dağılımı ve

zeminin nihai taşıma gücü ile ilişkisi

görülmektedir.

Kasım 14 64

YÜZEYSEL TEMEL MODELI

Kasım 14 65

BASIT DERIN TEMEL MODELI

Kasım 14 66

GELIŞMIŞ DERIN TEMEL MODELI

Kasım 14 67

ZEMİN ETÜT RAPORLARI (GEOTEKNİK RAPOR)

Arazi zemin koşullarını temel zemini

niteliği ve yapıların tasarımı ile inşası

açısından değerlendirilen raporlar

Geoteknik Rapor olarak isimlendirilir.

Kasım 14 68

GEOTEKNIK RAPORLARıN İÇERIĞI

1. Zemin Etüdünün Amacı ve Kapsamı

2. Arazi Durumu

Konumu, Topoğrafik durumu, Yüzey bitki örtüsü, Civardaki yapıların durumu

3. Jeolojik Koşullar

Genel jeolojik yapı, İnşaat alanının jeolojik durumu

4. Arazi Araştırmaları

Sondajların sayısı ve derinlikleri, Araştırma çukurları, Jeofizik araştırmalar, Arazi deneyleri ( SPT, CPT, Presyometre,

Yerinde permeabilite ..vb)

5. Arazi Zemin Profili ve Yeraltı Suyu Durumu

6. Laboratuvar Deneyleri

7. Zemin Koşullarının Değerlendirilmesi

Zemin Modeli ( Geoteknik Modelleme ), Basitleştirilmiş zemin profili ve başlıca tabakalar, Arazi ve laboratuvar

deneyleri sonuçlarına göre tabakaların geoteknik özellikleri, Mukavemet parametreleri , Birim hacim ağırlıkları,

Oturma parametreleri, Deformasyon parametreleri, Olası Bir Deprem Sırasında Zemin Tabakalarının Davranışı,

Sıvılaşma olasılığı, Mukavemet ve rijitlik kaybı olasılığı

8. İnşa Edilecek Yapının Özellikleri

Taşıyıcı sistemi ve açıklıkları, Bodrum ve kat sayıları

9. Temellerin Tasarımına İlişkin Öneriler ve Parametreler

Alternatif temel sistemleri, Tavsiye edilen temel sistemi, Güvenli taşıma gücü (Zemin emniyet gerilmesi ),

Beklenebilecek oturmalar, Kazıklı sistem önerilmesi durumunda, Önerilen kazık çap ve boyları, Kazık taşıma gücü

parametreleri, Yanal yataklanma katsayısı, Statik ve deprem durumu için güvenli taşıma gücü, (Sıvılaşma dikkate

alınarak), Deprem yönetmenliğine uygun yerel zemin sınıfı ve TA , TB değerleri

10. İnşaat İle İlgili Tavsiyeler

Kazı ve iksa sistemi ile ilgili tavsiyeler, Kazıdan çıkan malzemenin dolguda kullanabilirliği, Drenaj ve yalıtım ile ilgili

tavsiyeler

GEOTEKNİK RAPOR

Kasım 14 69

SON SÖZ

Kasım 14 70

Kaynaklar

1) “ Zemin Mekaniği” Kutay ÖZAYDIN, Birsen Yayınevi

2) “Yüzeysel Temeller” Orhan EROL, Zemin Mekaniği ve Temel

Mühendisliği 5.Ulusal Kongresi, Cilt 3, Sayfa 620-683, ODTÜ, 1994

3) “Derin Temeller” Sönmez YILDIRIM ve Kutay ÖZAYDIN, Zemin

Mekaniği ve Temel Mühendisliği 5.Ulusal Kongresi, Cilt 3, Sayfa 684-

758, ODTÜ, 1994

4) “ Yerel Zemin Koşullarının Deprem Hasarına Etkisi” Kutay ÖZAYDIN,

İMO İstanbul Şubesi Seminer Notları, 2000.

5) ATC-40 Seismic Evaluation and Retrofit of Concrete Buildings, Vol 1,

Applied Technology Council, California, A.B.D., 1996.