Yüzeysel (Sığ) Temeller
“Üst yapı yükünü yüzeye yakın zemin tabakalarına
ileten yapı elemanları”
Tekil Temeller
Sürekli (Mütemadi) Temeller
Radye Temeller
Tekil Temeller
Kolon yada taşıyıcı duvarın tabanının genişletilmesi sonucu yapı yükünün geniş bir alana yayılması
Genelde her kolon yada taşıyıcı duvarın altında bir temel elemanı bulunmakta
En sık kullanılan temel tipi
Ucuz ve inşaatı kolay
Küçük-orta büyüklükteki binalarda
Orta-iyi zemin koşullarında kullanılmakta
Kare sömel- Planda BxB boyutlarında
- Zemin yüzeyi temel tabanı arası D
- Temel kalınlığı, T
- Merkezde tek kolon
Dikdörtgen sömel- Planda BxL boyutlarında
- Zemin yüzeyi temel tabanı arası D
- Temel kalınlığı, T
- Büyük moment kuvvetleri varsa
Dairesel sömel- Işıklandırma, bayrak direkleri, enerji
iletim hatları
- D/B >3 ise derin temel sınıfına
girmekte
Üst yapı yükü fazla, zemin koşulları kötü (Tekil yada sürekli temel yapı oturma alanının %50sinden fazlasını kaplıyorsa radye temel daha ekonomik)
Zeminde farklı oturma problemi, şişme problemi
Üst yapı yükü düzensiz dağılmış
Yanal yükler
Kaldırma kuvveti fazla (Temel ağırlığı ve üst yapı ne kadar fazla ise o kadar direnç gösterir)
Temel tabanı yer altı su seviyesinde
Taşıma basıncı
-Yüzeysel bir temel ile zemin arasındaki ilişkiyi tanımlayan temel bir
parametre
-Birim alana uygulanan kuvvet
Taşıma basıncının dağılımı
Dış merkezlik
Moment
Temelin yapısal rijitliği
Zeminin gerilme şekil değiştirme özellikleri
Temel tabanının yüzey şekli
Yüzeysel tekil temeller için taşıma basıncı hesabı
Df u
A
WPq
q= Taşıma basıncı
P=Düşey kolon yükü
Wf=Temelin ağırlığı (zemin dahil)
A=Temelin taban alanı
uD=Temel tabanındaki boşluk suyu basıncı
Yüzeysel sürekli temeller için taşıma basıncı hesabı
Df u
B
bWbPq
//
q= Taşıma basıncı
P=Düşey kolon yükü
Wf=Temelin ağırlığı (zemin dahil)
B=Temelin genişliği
b=Birim boy
uD=Temel tabanındaki boşluk suyu basıncı
Ekzantrik Yüklü Temeller
fWP
Pee
1
e: taşıma basıncının
ekzantristesi
P:uygulanan düşey
yük
e1: Düşey yük
ekzantristesi
Wf: Temel ağırlığı
bWbP
ebPe
f //
)/( 1
Tekil Temel Sürekli Temel
Moment Yüklü Temeller
fWP
Me
e: taşıma basıncının
ekzantristesi
P:uygulanan düşey
yük
M: Moment yükü
Wf: Temel ağırlığı
bWbP
bMe
f //
/
Tekil Temel Sürekli Temel
ÖRNEK
Şekilde görülen radye temel üzerine 4 adet silindir şeklinde silo inşaa
edilecektir. Her silonun boş ağırlığı 29 MN olup 110 MN yük
taşıyabilmektedir. Radye temelin ağırlığı 60 MN olup her silo birbirinden
bağımsız olarak yüklenebilmektedir. Farklı yükleme koşulları için
ekzantrik yükleme şartlarının sağlanıp sağlanmadığını kontrol edin. Eğer
şartlar sağlamıyorsa radye temel için gereken B genişliği ne olmalıdır?
ÖZET•Yüzeysel temeller üst yapı yüklerini yüzeye yakın zemin tabakalarına ileten yapı
elemanlarıdır
•Günümüzde bütün yüzeysel elemanlar betonarme olarak imal edilmektedir.
•Küçük-orta boyutlu binalarda ve orta-iyi zemin koşullarında tekil ve sürekli temeller
kullanılmaktadır. Radye temeller daha büyük üst yapı yüklerinde yada farklı oturma
problemi olabilecek yerlerde yada yer altı su seviyesinin altında ise kullanılmalıdır.
•Taşıma basıncı sığ temel tabanı ile altındaki zemine temasından meydana gelen
basınçtır.
•Bir temelde ekzantrik bir yükleme yada moment yükleri mevcutsa meydana gelen
taşıma basıncı dağılımı da ekzantrik olacaktır. Bu gibi durumlarda:
Tek yönlü ekzantrisite için: Taşıma basıncının ortasında ve 1/3 lük bölüm
içinde kalmalı
İki yönlü ekzantrisite için: orta da dikdörtgen çekirdek içersinde kalmalıdır.
Böylece temel tabanında tamamen basınç oluşacak ve kaldırma kuvvetlerinin önüne
geçilecektir.
Yüzeysel TemellerTaşıma Kapasitesi
Geoteknik mukavemet kriteri
Yüzeysel temeller üst yapı yüklerini zemin tabakalarına
iletirken zeminde hem basınç hem de kayma gerilmeleri
meydana gelmekte
GÖÇME
1- Genel kayma
2- Bölgesel kayma
3- Zımbalama
Genel Kayma
En çok karşılaşılan göçme biçimi
Sağlam zemin ve kayalarda, hızlı yüklenen suya
doygun normal konsolide killerde meydana gelmekte
Bölgesel kayma
Genel kayma göçmesinin tam tersi bir yapıda
Gevşek kumlarda, altında zayıf zemin olan sağlam zemin
tabakalarında, yavaş yüklenen zayıf killerde
Sıkışabilir zemin profillerinde büyük oturmalar meydana
gelebilir.
Vesic (1973)
Kum zemin üzerinde
dairesel temellerde
yükleme deneyleri sonucu
relatif yoğunluğa bağlı
olarak üç farklı göçme
modu
D/B<2 yüzeysel
Kriterler:
Sağlam zemin, kaya ve ani yüklenen kil zeminlerde
genel kayma
Sıkı kum zeminlerde (Dr>%67) genel kayma
Gevşek-orta sıkı kumlarda (%30<Dr<%67) bölgesel
kayma
Çok gevşek kumlarda (Dr<%30) zımbalama
Yüzeysel temel tasarımında pratik uygulamada
sadece genel göçme durumu kontrol edilir ve temel için
oturma analizi yapılarak oturma miktarı hesaplanır. Yapılan
oturma analizi sonucu zaten bölgesel kayma ve zımbalama
için kontroller yapılmış olur…
Taşıma Kapasitesi AnaliziGenel Kayma Durumu
Taşıma Kapasitesi Analiz Yöntemleri
Tam ölçekli yükleme deneyleri
Model elemanlar üzerinde yükleme deneyleri
Limit denge analizleri
Detaylı gerilme analizleri (Sonlu Elemanlar)
Tam ölçekli yükleme deneyleri
• Gerçek temel elemanları kullanılarak göçme meydana gelene kadar
yükleme yapılmakta
• Pahalı, az kullanıla bir yöntem
Model Deneyler
• Tam ölçekli deneylerden daha ucuz, yaygın olarak kullanılmakta
• Özellikle kum zeminlerde uygun ölçeklendirmedeki belirsizlikler nedeniyle
sınırlı uygulamalar. Ancak santrifüj deneyleri ile bu problemin üstesinden
gelinebilmekte.
Limit Denge Yöntemi
• Yüzeysel temellerin tasarımında en çok kullanılan yöntem
• Yöntemde kayma yüzeyi yarım daire şeklinde tanımlanmış olup bu yüzey
boyunca oluşan gerilme değerleri hesaplanmakta
• Model deneyler sonucu elde edilmiş amprik bağıntılar mevcut
Yapılan kabuller
Göçme daire yüzeyi boyunca meydana gelmekte
Drenajsız koşullarda kil zemin, suya doygun
D temel derinliği ve temel yüzeyi arasındaki kayma
mukavemeti ihmal edilmekte
Basitleştirilmiş yöntem sadece sürekli temeller ve
drenajsız koşullar (=0) ve göçme oluşurken
temelin de döndüğü kabul edilmekte!!
Terzaghi Taşıma Gücü Eşitlikleri (1943)
Temel derinliği genişliğine küçük yada eşittir, D≤B
Temel tabanı ve zemin arasında kayma meydana gelmez
Temel altındaki zemin homojen ve yarı sonsuz bir kütledir
Zeminin kayma mukavemeti s=c’+’tan bağıntısı ile tanımlanmıştır
Genel kayma sonucu göçme oluşur
Zeminde konsolidasyon meydana gelmez
Temel zemin ile karşılaştırıldığında rijittir
D derinliğindeki zeminin bir mukavemeti yoktur sadece sürşarj etkisi vardır
Uygulanan yük temelin tam merkezinden uygulanmaktadır ve moment yoktur
Terzaghi taşıma gücü formülleri efektif gerilmeler cinsinden
verilmiştir. Ancak toplam gerilme analizi yapılırken c’, ’, ’D
yerine c, , kullanılmalıdır. Eğer suya doygun ve
drenajsız koşullar mevcutsa toplam kayma mukavemeti
hesaplanırken c=su ve =0 alınmalıdır. Bu durumda
Nc=5.7, Nq=1 ve N=0 olur!!!!
DİKKAT!!!
Kare temeller:
qult=1.3c’Nc+’ZDNq+0.4’BN
Sürekli temeller:
qult=c’Nc+’ZDNq+0.5’BN
Dairesel temeller:
qult=1.3c’Nc+’ZDNq+0.3’BN
qult=Nihai taşıma gücü
c’= efektif kohezyon değeri
(Temel altındaki zemin için)
’=Efektif kayma mukavemeti
açısı (Temel altındaki zemin
için)
’zD=Düşey efektif gerilme D
derinliğinde
’=Zeminin efektif birim hacim
ağırlığı
D=Zemin yüzeyinden temel
temel derinliği
B=temelin genişliği, çapı
Nc,Nq,N=Terzaghi taşıma gücü
katsayıları
ÖRNEK
Şekilde verilen temel kesiti bir binanın
dış taşıyıcı duvarına desteklemek
üzere inşaa edilecektir. Zemin kil olup
yeraltı su seviyesi temelin hemen
altında yer almaktadır. Nihai taşıma
gücünü ve göçmeye neden olacak
duvar yükünü hesaplayınız
Vesic Taşıma Gücü Eşitlikleri (1973,1975)
-Terzaghi taşıma gücü eşitliklerine göre daha doğru
sonuçlar vermekte, daha geniş yükleme geometrileri ve
temel tipleri için geçerli
qult=c’Ncscdcicbcgc+’zDNqsqdqiqbqgq+0.5’BNsdibg
sc, sq, s= Boyut faktörleri
dc, dq,d=Derinlik faktörleri
ic, iq, i= Yük eğimi faktörleri
bc, bq, b= Taban eğimi faktörleri
gc, qs, g= Zemin eğimi faktörleri
Boyut faktörleri
c
q
cN
N
L
Bs 1
L
Bsq 4.01
'tan1
L
Bs
Derinlik faktörler
kdc 4.01
1d
2)'sin1('tan21 kdq
Yük eğim faktörleri
0'
1 c
cNAc
mVi
0
'tan
'1
m
q AcP
Vi
0
'tan
'1
1
m
AcP
Vi
V=uygulanan kayma yükü
P=uygulanan normal yük
A=Temel taban alanı
c’=efektif kohezyon
’=efektif kayma mukavemeti açısı
B=Temel genişliği
L=Temel boyu
Yükleme temel tabanına
paralelse i=1
Taban eğim faktörleri
ocb147
1
oq bb57
'tan1
Zemin eğimi faktörleri
ocg147
1
2tan1 ggq
Taban eğimi 0 ise b=1 Zemin eğimi 0 ise g=1
ÖRNEK
1.2x1.2 boyutlarında ve derinliği 0.4 m kare bir temel için
a)Terzaghi yöntemini kullanarak nihai taşıma kapasitesini
hesaplayınız
b) Vesic yöntemini kullanarak nihai taşıma kapasitesini
hesaplayınız
Zemin için:=19.2 kN/m3, c’=5 kPa, ’=30o
DfB
Q
Şekilde görülen kare bir temel tek yönlü ekzantrik yüklenmiş
olup e=0.15 m dir. Nihai düşey yük değerini hesaplayınız.
ÖRNEK
Df=1.50 m
BxB=1.5x1.5
=15 kN/m3
=30o
c=0
qult=?
Yeraltı Suyunun Etkisi
-Görünür kohezyon azalır
-Boşluk suyu basıncı artar
3 farklı yass seviyesi için analiz yapılmalı
Dw≤D
D<Dw<D+B
D+B≤Dw
Dw≤D ise ’=b=-w
D<Dw<D+B ise
B
DDww 1'
D+B≤Dw ise yass düzeltmesine gerek yok
Eğer toplam gerilme analizi ile hesap yapılacaksa yass
düzeltmesine gerek yok!!
ÖRNEK
Şekildeki 30x50 m’lik radye
temel için nihai taşıma
kapasitesini Vesic yöntemi
ile hesaplayınız.
Skempton Taşıma Gücü Eşitliği (1951)
Toplam gerilme analizine dayanan kil zemin üzerinde kare ve
dikdörtgen temeller için geliştirdiği taşıma gücü eşitliği:
L
B
B
Dsq fuult 2.012.015 Df/B≤2.5
Meyerhof Taşıma Gücü Eşitliği (1963)
Terzaghi’nin yaklaşımı kullanılmakta, ancak tanımlanan kayma
yüzeyi zemin yüzeyine kadar devem etmekte
Düşey yük:
TGA: qult=5.14suscdc
EGA: qult=Df(Nq-1)sqdq+0.5BNsd
Eğik yük:
TGA: qult=5.14sudcic
EGA: qult=Df(Nq-1)dqiq+0.5BNdi
Taşıma gücü eşitliklerinden hangisi kullanılmalı?
Taşıma gücü eşitlikleri arasındaki temel fark:
- N değerleri
- Geometrik faktörler (şekil, derinlik ve yük eğimi)
’<35 için N değerleri arasındaki fark fazla belirgin değil
’>35 için fark belirgin
Zeminlerde genelde ’<35
Sonuç: Farklı yöntemlerin kullanılmasında pratikte fazla farklılıklar meydana
gelmez.
Müsaade edilebilir taşıma kapasitesi
F
qq ulta
qa=müsaade edilebilir taşıma gücü
qult=Nihai taşıma gücü
F=Güvenlik faktörü
Güvenli bir tasarım için kullanılacak taşıma gücü değeri müsaade
edilebilir taşıma gücü değerinden küçük yada eşit olmalıdır!!!
q≤qa
Güvenlik faktörü değerine karar verirken dikkat!!
Faktörler
Zemin cinsi: Killi zeminlerin kayma mukavemet değerileri kum zeminlere göre daha
az güvenilir. Kil zeminlerde çalışırken daha büyük güvenlik faktörü kullanılmalı
Zemin etüdü verileri: Arazi ve zemin tabakası ile ilgili veri sayısı az ise zemin
parametrelerinde belirsizlikte yüksektir. Güvenlik faktörü bu gibi durumlarda yüksek
alınmalı
Zeminin değişkenliği: Farklı zemin profillerine sahip arazilerde tasarım için yüksek
güvenlik faktörü kullanılmalı
Yapının önemi: Temelde meydana gelebilecek bir göçmenin çok tehlikeli olabileceği
hastane, okul gibi yapılarda yüksek değerler kullanılmalı
Yapı tasarım yükü: Maksimum tasarım yüklerine kadar yük taşıması gereken
yapılarda yüksek güvenlik faktörü kullanılmalı
Zemin cinsi Kum Kil
Zemin etüd verileri Yeterli Yetersiz
Zeminin değişkenliği Uniform Düzensiz
Yapı önemi Düşük Yüksek
Tasarım yükü Düşük Yüksek
Sınır değerler 2.0 4.0
Tasarım F
Tipik aralık 2.5 3.5
Gerçek güvenlik faktörü değeri tasarım güvenlik faktörü
değerinden çok daha büyüktür:
- Hesaplanan kayma mukavemeti parametrelerinde de güvenlik faktörü
-Servis yükleri tasarım yüklerinden daha küçük
-Nihai tasarımı kontrol eden temelin oturması dolayısıyla temel boyutları
gerekenden daha fazla
-Genelde yüzeysel temeller bina alanından daha büyük inşaa edilmekte
Mukavemet Parametrelerinin Seçimi
Doygunluk derecesi ve yeraltı su seviyesi
Yapı ömrü süresinde kuru bir zemin tabakasının su etkisine
maruz kalması söz konusu, dolayısıyla en kötü duruma göre tasarım
yapılmalı. En kötü durum da c’ ve ’ kullanılmalı
Yer altı su seviyesi zeminin taşıma kapasitesini
etkileyeceğinden iyi tespit edilmeli
Drenajlı ve Drenajsız Mukavemet
Suya doygun kil zeminler yüklendikleri zaman boşluk suyu
basınçlarında artış olur, göçme tehlikesi riski bu anda çok fazladır.
Tasarımlarda bu nedenle su değeri kullanılır.
Kum ve çakıl zeminlerde ise efektif değerler kullanılmalıdır.
Tabakalı Zeminlerin Taşıma Kapasitesi
Temel altındaki zemin profili farklı tabakalardan meydana gelmiş
olabilir. Derinlikle değişen mühendislik parametrelerine göre taşıma
kapasitesi üç farklı şekilde hesaplanabilir.
1. Zeminde B derinliğindeki bölgede en düşük kayma mukavemeti
parametreleri, c’,’,’ hesaplanıp kullanılabilir. (Fazla güvenli ve maliyetli)
2. B derinliğinde elde edilen kayma mukavemeti parametrelerinin ağırlıklı
ortalamaları hesaplanıp kullanılabilir.
3. Temel altında meydana gelebilecek farklı göçme yüzeyleri belirlenip en
düşük qult değeri veren yüzey kritik göçme yüzeyi olarak tanımlanır. Bu
yöntem en güvenilir yöntem olmakla beraber uygulama safhası zahmetlidir.
Ancak kritik projelerde tercih edilmelidir.
ÖRNEK
Ağırlıklı ortalama değerleri kullanarak şekilde verilen temel için göçmeye
karşı güvenlik faktörünü hesaplayınız.
ÖZET
Taşıma kapasitesinin aşılması göçme olarak tanımlanır. Üç farklı göçme türü vardır:
Genel kayma, bölgesel kayma, zımbalama
Yüzeysel temeller için genelde genel kayma durumu söz konusudur
Nihai taşıma gücü ile ilgili çeşitli zemin, temel ve yük koşulları için formüller
geliştirilmiştir (Terzaghi, Vesic, Meyerhof, Skempton)
Yer altı su seviyesi taşıma gücünü etkilemekte, dolayısıyla düzeltme gerekmekte
Müsaade edilebilir taşıma kapasites, nihai taşıma kapasitesinin belirli bri güvenlik
sayısına bölünmesiyle elde edilmekte
Taşıma kapasitesi analizleri yapı ömrü boyunca karşılaşılabilecek en kötü durum
için yapılmalı
Farklı zemin tabalarında taşıma kapasitesi analizleri her tabaka için farklı
mukavemet parametreleri gerektirdiğinden daha karmaşık
Yüzeysel Temellerde Oturma Analizi
1. Toplam oturma müsaade edilebilir toplam
oturmadan,
2. Farklı oturmalar müsaade edilebilir farklı
oturmalardan,
AZ OLMALI!!
Arazi Deneyleri
Plaka yükleme deneyi en çok kullanılan yöntemlerden
30 cm’lik kare çelik plakalar 1 cm’lik oturma yapacak şekilde yüklenir ve taşıma
gücü hesaplanır.
SPT
CPT
Yüzeysel Temeller Altında Oluşan Gerilmeler
Yüzeysel temeller alttaki zemin tabakaları üzerinde düşey basınç gerilmeleri
oluşturur.
)'( zDz qI
z=Düşey gerilme artışı
I=Tesir katsayısı
q=Temel tabanında oluşan taşıma basıncı (yapı yükü)
’zD=Zemin yüzeyinden D derinliğinde düşey efektif gerilme
yf=Temelin merkezinden
yatay uzaklık
zf=Temel tabanından
itibaren derinlik
B=Temel genişliği
I=Tesir katsayısı
Newmark Yöntemi
Z derinliğindeki düşey efektif gerilme için tesir katsayısı
Eğer B2+L2+zf2<B2L2/zf
2:
222222
222
1
222
222
222222
222
)(
2sin
2
)(
2
4
1
LBzLBz
zLBBLz
zLB
zLB
LBzLBz
zLBBLzI
ff
ff
f
f
ff
ff
222222
222
1
222
222
222222
222
)(
2sin
2
)(
2
4
1
LBzLBz
zLBBLz
zLB
zLB
LBzLBz
zLBBLzI
ff
ff
f
f
ff
ff
Değilse:
Not: Sin-1 radyan cinsinden
ÖRNEK
1.2x1.2 m boyutlarında kare bir temel 250 kN luk bir kolon yükü taşımaktadır.
Temel tabanı zeminden 0.3 m derinde, yer altı su seviyesi ise 10 m ve zeminin
birim hacim ağırlığı 19 kN/m3 tür.
Temel köşesinden 1.5 m derinlikte oluşan gerilme artışını hesaplayınız
Temel merkezinden 1.5 m derinlikteki gerilme artışını hesaplayınız.
Basitleştirilmiş Yöntem
Dairesel Temeller
zD
f
z q
z
B'
21
11
50.1
2
Kare Temeller
zD
f
z q
z
B'
21
11
76.1
2
Genişliği B olan sürekli temelller
zD
f
z q
z
B'
21
11
60.2
2
Genişliği B ve uzunluğu L olan dikdörtgen temeller
zD
LB
LB
f
z q
z
B'
21
11
/84.060.2
/62.038.1
Toplam Oturma Analizi
Klasik yöntem
Terzaghi konsolidasyon teorisini esas alır. Oturma bir boyutlu ve
bütün şekil değiştirmeler düşey yönde meydana gelir.
zzzf 0''
Oturma hesapları temel altındaki her zemin tabakası için ayrı ayrı yapılmalıdır.
Birim şekil değiştirme derinlikle lineer değişmediğinden tabaka kalınlıkları ne
kadar küçük alınırsa sonuç o kadar doğru olur.
Normal konsolide zeminler (’z0=’c)
Aşırı konsolide zeminler (’z0<’c<’zf)
00 '
'log
1 z
zfccc H
e
Cs
Aşırı konsolide zeminler (’c<’zf)
00 '
'log
1 z
zfrcc H
e
Cs
c
zf
z
crcc H
e
CcH
e
Cs
'
'log
1'
'log
1 000
Sc=Nihai oturma
Cc=Sıkışma indeksi
Cr=Yeniden sıkışma indeksi
e0=Başlangıç boşluk oranı
H= Zemin tabakasının kalınlığı
’z0= Zemin tabakasının orta noktasındaki jeolojik düşey
efektif gerilme
’zf= Zemin tabakasının orta noktasındaki nihai efektif
gerilme
’c= Zemin tabakasının orta noktasındaki ön konsolidasyon
basınç değeri
ÖRNEK
Şekilde verilen temel için izin verilen toplam
oturma miktarı 25 mm dir. Klasik yöntemi
kullanarak temelin oturma miktarının verilen
kriteri sağlayıp sağlamadığını kontrol edin
Skempton ve Bjerrum Yöntemi (1957)
Oturma iki bileşenden meydana gelmekte
1- Ani oturma: Temel altındaki zeminin yanal yer değiştirmesi ile meydana gelen
oturma, si
2- Konsolidasyon oturması, (Birincil konsolidasyon oturması): Efektif
gerilmedeki değişimden ötürü zeminin hacminde meydana gelen azalma, sc
st=si+sc
Top Related