Dersnotu 3

TEMEL İNŞAATI
TAŞIMA GÜCÜ
Kaynak; Temel Mühendisliğine Giriş, Prof. Dr. Bayram Ali Uzuner
1
2
Tekil Temel tipleri
Bir Tekil Temel Sistemi
3
Sığ Temeller
4
Sığ Temeller
5
Sığ Temeller
6
Sığ Temeller
7
Sığ Temeller
8
Kazıklı Temeller
9
Temelin göçmesi veya temel zemininin kırılması;
Bir temeli sıfırdan başlayarak, gittikçe artan bir biçimde yükleyelim (Q, yük). Yükü temel tabanına
bölerek zemine uygulanan basıncı bulalım (q=Q/A). Bir yandan da temelin oturmasını ölçelim.
Göçme anında, temelin veya temel zemininin birim
alanının taşıyabileceği gerilme (basınç) değerine
sınır taşıma gücü denilir.
10
Qsınır , temelin göçmesine veya temel zemininin kırılmasına neden olan toplam yüktür (Toplam
sınır taşıma gücü veya sınır yük).
11
12
Temel zemininde göçme olması istenmez. Ve bu olaya karşı belli bir güvenlik olması gerekir.
Emin taşıma gücü / Zemin emniyet gerilmesi
Güvenlik sayısı
Taşıma gücü için 2-5
arasında değişir
Bazen emin taşıma gücü aşağıdaki gibi de tanımlanabilir;
Bir temel için toplam emin taşıma gücü veya güvenli yük aşağıdaki gibi yazılır;
13
Zeminde üç tür kırılma meydana gelebilir;
Genel kayma kırılması, sıkı veya sert zeminlerde
meydana gelir
Yerel kayma kırılması yumuşak veya gevşek
zeminlerde meydana gelir.
14
15
Terzaghi taşıma gücü Formülü, şerit temel (iki boyutlu koşullar) için aşağıdaki kabuller yapılarak
çıkarılmıştır;
 Zemin, homojen, izotrop ve yarım sonsuzdur.
 AB tabanı tam sürtünmelidir (Pürüzlü taban).
 Temel tabanı altında, ABC zemin üçgen kaması meydana gelir. Bu kama temelle birlikte, aşağı doğru
hareket eder ve CAB açısı=CBA açısı= ,zeminin içsel sürtünme açısıdır. ABC bölgesine aktif bölge denilir.
 CD, CF kırılma yüzey kısımları, logaritmik spiraldir. ACD ve BCF bölgeleri geçiş bölgeleri adını alır.
 BFG, ADE pasif bölgeler olup, FG, DE kırılma yüzey kısımları, düzlemdir ve FGB açısı=FBG açısı=45+/2 dir.
 Kırılma yüzeylerinin temel derinliği içindeki kısmı ihmal edilir ve bunun yerine, temel taban düzeyinde,
Po=.Df üniform yayılı yükün etkidiği düşünülür. Ayrıca, temel yan yüzleri ile zemin arasındaki sürtünmeler
ihmal edilir. Zeminin genel bir zemin (c-) olduğu düşünülür.
16
ABC kaması için düşey denge denklemi yazılır ve düzenlenirse
aşağıdaki bağıntı elde edilir;
Bu bağıntı, şerit temel için (iki boyutlu durum için) Terzaghi
Taşıma Gücü Formülüdür.
Bazı şekil katsayıları ile Terzaghi taşıma gücü formülü üç
boyutlu durumlar için aşağıdaki gibi genelleştirilmiştir.
17
Temel Şekil katsayıları;
18
Pürüzlü tabanlı temel için Terzaghi Taşıma Gücü Katsayıları (genel kayma kırılması için)
19
Taşıma gücü formülünde çeşitli YASS durumları;
Eğer YASS temel taban düzeyinde veya daha yukarıda ise (1-1 ve 3-3 durumları);
Taşıma gücü bağıntısındaki 3. terimde  yerine ’ batık birim ağırlık alınır.
Eğer YASS temel tabanından itibaren B kadar aşağıda veya daha derinde ise (2-2 ve 4-4 durumları);
Taşıma gücü bağıntısındaki 3. terimde  yerine n doğal birim ağırlık alınır.
Eğer YASS temel tabanı ile tabandan itibaren B derinliği arasında ise (5-5 durumu);
’ ile n arasında lineer interpolasyon yapılabilir veya basitlik için ’ batık birim ağırlık alınır.
20
Zeminde yerel kayma kırılmasının olacağı değerlendiriliyorsa (yumuşak veya yumuşağa yakın,
gevşek veya gevşeğe yakın zeminlerde), sınır taşıma gücünde azaltma yapılmalıdır.
Azaltma iki türlü olabilir;
1. yaklaşımda; genel kayma kırılması için verilen Nc , Nq , N yerine, yerel kayma gerilmesi için
verilen N’c N’q , N’ katsayıları kullanılır ve bağıntıda c yerine azaltılmış değer olan c*=(2/3)c
kullanılır.
2. Yaklaşımda; İçsel sürtünme açısı aşağıdaki gibi azaltıldıktan sonra (*),
*’ ye karşılık gelen, genel kayma kırılması için verilen Nc , Nq , N değerleri ve c* kullanılır
21
Taşıma gücü bağıntısı incelendiğinde; üç terimden oluştuğu görülür. Bunlardan birincisi temel zemininin
kohezyonunun, ikincisi temel derinliğinin, üçüncüsü temel genişliği ve temel zemininin ağırlığının taşıma
gücüne katkısını gösteriyor. İçsel sürtünme açısı ise her üç terimde yer alarak taşıma gücüne katkı yapıyor.
Yani qsınır = f (c, , B, , Df , temel şekli vb.) dir.
Buradan anlaşılacağı üzere taşıma gücü sadece zeminin özelliklerine bağlı değildir, temel ile ilgili bilgilere
göre de değer almaktadır.
22
Arazi deneyleri ile emin taşıma gücünün belirlenmesi;
Terzaghi ve Peck (1967) grafiğinde, temelin
25 mm lik toplam oturması dikkate alınarak,
zeminin emin taşıma gücü, izin verilebilir
taşıma basıncı qa adıyla verilmiştir.
Taralı alan, eşdeğer
dikdörtgene
dönüştürülerek
ortalama SPT sayısı
bulunur.
Radye temeller için grafikten bulunan taşıma gücü 2 ile çarpılır. Çünkü radyelerde, izin verilebilir
mutlak oturma değeri, gene Terzaghi ve Peck’ e göre 50 mm olarak öneriliyor.
Eğer temel zemini, yer altı suyu altında ise, grafikten bulunan değerin yarısı alınır.
23
Meyerhof, emin taşıma gücü için aşağıdaki bağıntıyı vermiştir;
25 mm lik izin verilebilir
mutlak oturma için izin
verilebilir taşıma basıncı
Meyerhof Df  B olmasını belirtmiştir.
Günümüzde izin verilebilir oturma değerleri 25 mm’ den daha
büyüktür.
Bu nedenle gerek Terzaghi’ nin gerekse
Meyerhof’un verdiği izin verilebilir taşıma basınçları, izin
verilebilir oturma değerleri ile orantılı olarak artırılmalıdır.
24
Koni penetrasyon deneyi ile emin taşıma gücünün belirlenmesi için L’Hherminier (1953) şu basit
bağıntıyı vermiştir;
Meyerhof, qc ile N arasında şu ilişkiyi vererek qcort dan elde edilecek Nort ‘nın SPT deneyi için
kendisinin önerdiği bağıntıda kullanılabileceğini önermiştir.
N ile qc arasında, literatürde buna benzer ama farklı ilişkiler de vardır.
25
Presiyometre deneyi ile zeminin emin taşıma gücünün belirlenmesinde aşağıdaki basit bağıntı
verilebilir (Baguelin vd. 1978)
26
27
Deney temel taban düzeyinde, kare veya daire biçimli çelik bir plakanın, adım adım yüklenmesi ve
yükler altında plakanın oturmasının ölçülmesi olarak özetlenebilir.
Plakanın kenar uzunluğu veya çapı 0.3-0.7 m arasındadır. Kalınlığı en az 25 mm (Rijit) dir. Deney için
açılan çukurun genişliği, plaka genişliğinin en az 5 katı olması gerekir. Böylece çukur derinliğinin
deney sonuçları üzerine olan etkisi önlenmiş olur.
Plaka deney çukurunda zemin yüzüne yerleştirilir veya bazen
Bt / Df = Bp / Dp
oranı uygulanır.
28
Plaka çeşitli biçimlerde yüklenebilir.
Plakanın oturmaları iki deformasyon saati ile ölçülür.
29
Yükleme adım adım yapılır. Plakanın tahmin
edilen sınır taşıma gücü, 5-10 adıma
bölünerek uygulanır. Her adımda oturmalar
durana kadar beklenilir.
Oturma yük eğrisinde, kırılma noktası
belirgin değilse veya plaka sınır taşıma
gücüne kadar yüklenmemiş ise , ampirik bir
şekilde, örneğin 10 mm lik oturmaya karşılık
gelen plaka taban basınç değerinin yarısı
alınarak, plakanın emin taşıma gücü
belirlenir
Plakanın bir model temel olması nedeniyle, temel için zeminin emin taşıma gücü,
kohezyonlu zeminlerde;
Kohezyonsuz zeminlerde;
Bağıntısı ile belirlenir.
30
Zemin özelliklerinin derinlikle değişmediği durumda plaka yükleme deneyi uygun bir deneydir. Ancak
böyle bir duruma nadiren rastlanılır. Zeminin düşey kesiti derinlikle genellikle değişir, sıkça da
tabakalanma görülür.
Zemin özelliklerinin derinlikle değiştiği durumlarda plaka yükleme deney sonuçları yanıltıcı olur.
31
Emin taşıma gücü tabloları;
Not; Yer altı suyu varsa tablodaki değerlerin yarısı alınır.
32
EKSANTRİK YÜKLÜ TEMELLER
Temeller düşey merkezi yükün yanında, eğilme momentinin de etkisinde kalabilirler.
Sadece bir yönde eğilmeye maruz kalmış bir temel
33
Hem merkezi normal kuvvet, hem de eğilme momenti etkisindeki temel, eksantrik olarak etkiyen tek
bir yükle yüklenmiş duruma dönüştürülebilir.
Bu durumda eksantrite, (dış merkezlilik, merkez dışlılık, teorik eksantrite);
olur.
My-y =ilgili eksene göre momentlerin toplamı
∑N= temel tabanına gelen tüm düşey yüklerin toplamı
34
Temeller çok çeşitli eksantrikliklere maruz kalabilir.
Temellerde çeşitli eksantriteler
35
Temellerde çeşitli eksantriteler
36
Eksantrik yüklü temel, aynı koşullarda, merkezi yüklü temele göre daha az yük taşır.
Merkezi yüklü temelin (şerit) her iki yanında kırılma yüzeyleri meydana gelirken, eksantrik yüklü
temelin sadece bir tarafında (eksantrikliğin yer aldığı tarafta veya karşı tarafta) kırılma yüzeyi
meydana gelir.
Temel daima eksantrite tarafına doğru döner.
Taşıma gücü, kabaca kırılma yüzeyleri boyunca, zeminin kayma direncinin yenilmesi gibi
düşünülürse, kırılma yüzeyleri daha az olan eksantrik yüklü temelin, daha az yük taşıdığı
söylenebilir. Eksantrite arttıkça temelin toplam taşıma gücü azalır.
37
EKSANTRİK YÜKLÜ TEMELLERİN TAŞIMA GÜCÜNÜ BELİRLEMEK İÇİN BİRKAÇ YÖNTEM VARDIR.
Öncelikle;
Temel altındaki taban basınç dağılışı, bazı kabullerle belirlenir;
Temeller, eğilmeye karşı dirençleri açısından esnek ve rijit temel diye ikiye ayrılabilir. Esnek temel
daha kolay eğilebilen ince temeldir. Rijit temel, eğilmeye karşı göreli olarak büyük direnci olan temel
olup, kalın temeldir. Esnek temel eğilirken, rijit temel eğilmez, tabanı düzlem kalır. Pratikte ince
radyeler esnek temel, betonarme tekil temeller vb. rijit temel kabul edilirler.
Esnek ve rijit temellerin yükleme altındaki oturma, deformasyon ve taban basınç dağılışları farklıdır.
Bu davranışlar, kohezyonlu ve kohezyonsuz zeminlerde ayrıca farklılıklar gösterir.
38
Merkezi yüklü rijit temellerde, taban basınçlarının eğrisel dağılışları yerine, basitlik sağladığı için,
üniform taban basınç dağılışı kullanılır.
İri taneli zeminlere oturan eksantrik yüklü rijit temellerde, taban basınç dağılışı örneğin kum çakıldaki
özelliklerini korumakta, ancak dağılışın ağırlık merkezi, eksantrik olarak etkiyen yükün altına doğru
kaymaktadır.
39
Geleneksel yöntemde; eksantrik yüklü rijit bir temel altındaki basınç dağılışlarını belirlemek için şu
kabuller yapılmaktadır;
Taban basıncının dağılış biçimi doğrusal (lineer) dir.
Dağılışın bileşkesi, eksantrik olarak etkiyen yüke eşittir (∑Y=0).
Dağılışın bileşkesi ile eksantrik yük, aynı düşey doğrultudadır (∑M=0).
Zemin ile temel arasında çekme gerilmesi oluşamaz. Çekme gerilmesi meydana gelen alanda, temel
ile zemin teması kaybolur.
Geleneksel yöntemin bu kabullerinin geçerliliği, deneysel çalışmalarla gösterilmiştir.
40
Bir yönde eksantrikliğe maruz bir dikdörtgen temelde, taban basınç dağılışları geleneksel yönteme
göre şöyledir;
41
42
43
Temel–zemin temasının kaybolduğu
(gerilme olmayan) kısmının uzunluğu;
44
Bu bağıntılar; eksantritenin genişlik üzerinde etkili olduğu, duvar altı şerit temelin birim uzunluğu için
(L=1) aşağıdaki şekli alırlar;
45
İki yönde eksantrikliğe maruz bir dikdörtgen taban alanlı rijit bir temelde; eksantritenin çekirdek
içinde kalması durumunda gerilmeler aşağıdaki bağıntı ile hesaplanır.
46
İki yönde eksantrikliğe maruz bir dikdörtgen taban alanlı rijit bir temelde; eksantritenin çekirdek
dışında olması durumunda taban basınç dağılışında kopma meydana gelir. Bu durumda taban
basınç dağılışını ve kopmuş bölgeyi belirlemek için grafik yöntem+uzun formüller burada
açıklanmamaktadır.
Bileşke eksantrikliğin çekirdek dışında kalıp kalmadığı, şekil ölçekli çizilerek, noktanın yeri kontrol
edilir. Ayrıca bu kontrol analitik olarak yapılabilir. Dahası, en küçük gerilmenin negatif çıkıp
çıkmadığı hesapla anlaşılır.
Geleneksel yönteme göre, eksantrik yüklü bir temelin taşıyabileceği yük şu kabule göre belirlenir;
Taban basınç dağılışının maksimum değeri (max ), zeminin emin taşıma gücünü (qemin) veya başka
bir deyişle, merkezi yüklü aynı koşullardaki temelin emin taşıma gücünü aşmamalıdır.
max  qemin
47
Örneğin; Eksantritenin genişlik üzerinde olduğu bir duvar altı şerit temeli, merkezi yüklü aynı
temele göre şekildeki taralı alanlar kadar daha az yük taşır.
48
Meyerhof (1953), eksantrik yüklü bir temelin taşıyabileceği yükün, eksantritenin üzerinde yer aldığı
boyutunun 2e kadar azaltılması ile elde edilen azaltılmış boyutlu temelin, merkezi yüklü olarak
taşıyabileceği yüke eşit olduğunu ortaya atmıştır. Kenarlardaki azaltmalar sonucu, yeni durumda
kısa kenar, önceki durumdaki eski kısa kenar olmayabilir.
N1 = N2
N1 =BL boyutlu temelin eksantrik olarak taşıyabileceği yük
N2 =B’L boyutlu temelin merkezi olarak taşıyabileceği yük
49
Dikkat edilirse; azaltılmış boyut yöntemi, temelin taban basınç dağılımı ile ilgilenmeyip,
yüklerle ilgileniyor. Bu yöntem azaltılmış boyutlu temelin taban basınç dağılışını üniform
kabul ediyor, eksantrik yüklü olanın taban basınç dağılışı ile ilgilenmiyor.
İki yönde eksantriklik olması durumunda, her iki boyutta da azaltma yapılır.
50
Bu yöntemde, eksantrik yüklü bir temelin taşıyabileceği yükü (Ne) belirlemek için;
Aynı temelin merkezi yüklenmesi durumunda bulunacak yük (Nm) , bir azaltma katsayısı () ile
çarpılır.
Ne =  Nm
 azaltma katsayısı eksantrite ve derinliğe
bağlı olarak deneysel olarak belirlenir
Uzuner (1975) tarafından, orta sıkı kumda, model şerit temeller üzerinde yapılan deneyler
sonucu önerilen azaltma katsayıları grafiği ve tablosu
51
Depremler ve Zeminlerin (Temellerin) Taşıma Gücü
52
Geosentetikler; sentetik hammaddelerden üretilen,
geçirimli dokuma (geotekstil), geçirimsiz örtü
(membran) veya ağ (geonet veya geoağ) vb. türde olan
ürünlere verilen genel addır.
Tek bir geotekstil tabaka kullanarak sıkı kuma oturan merkezi yüklü model yüzey şerit temelle
yapılan bir deneysel çalışmada, sınır taşıma gücünün, donatısız aynı zemine göre % 50 den fazla
arttığı belirtilmiştir.
53
Problem 2.1
Problem 2.2
Problem 2.3
Problem 2.4
Problem 2.5
Problem 2.6
Problem 2.7
Problem 2.8
Problem 2.9
Problem 2.10
Problem 2.11
Problem 2.12
Problem 2.13
Problem 2.14
Problem 2.15