temel tasarimi ve geoteknİk · pdf filetemel tasarımın etkileyen diĞer hususlar...
Post on 06-Feb-2018
233 Views
Preview:
TRANSCRIPT
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.
top related