Temellerde Oturma | 3

Temellerde Oturma

Yapıdan gelen yükü izin verilebilir oturma sınırları içerisinde, zeminde göçme olmadan taşıyan yapı elemanı temel olarak adlandırılmaktadır. Temel tasarımında dikkat edilmesi gereken iki önemli kural vardır. Bunlar taşıma gücü ve izin verilebilir oturma miktarıdır.

Yüzeysel temeller için taşıma gücünün hangi eşitlikler yardımı ile bulunduğuna, hangi durumların yüzeysel temel taşıma gücünü etkilediğine ve taşıma gücü hesaplanmasında kullanılan arazi deneylerine “Yüzeysel Temel” yazımda değinmiştim. Bu yazı içeriğimde yüzeysel temellerde meydana gelen oturma miktarına ve zemin özelliklerine bağlı olarak izin verilebilir oturmalara değinmeye çalışacağım.

Oturma, herhangi bir dış yük altında zeminde meydana gelen yer değiştirme olarak tanımlanabilmektedir. Zeminde meydana gelen bu yer değiştirme ; ani oturma (Se), konsolidasyon oturması (Sc) ve ikincil oturmanın (Ss) toplamından oluşmaktadır (Şekil 1).

Şekil 1. Yüzeysel temellerde toplam oturma denklemi

Radye temel, tekil temel ve sürekli temel için izin verilebilir maksimum oturma değerleri Şekil 2 de verilmiştir.

Şekil 2. İzin verilebilir oturma değerleri (Erol,1993; Uzuner, 1995)

Temel tasarımında dikkat edilmesi gereken en önemli durum oturmalardır. Yapılan tasarımlar ve hesaplamalar çok spesifik bir durum olmadıkça yapıdan gelen yükün zemin tarafından taşındığını göstermektedir. Fakat gelen bu yükler altında zeminde büyük yer değiştirmeler oluşması veya temelin farklı zemin tabakaları üzerinde olmasından kaynaklı farklı oturmalar meydana gelmesi yapı güvenliğini tehdit edecek bir durum oluşturmaktadır (Şekil 3).

Yüzeysel temellerde oturma gerilme ilişkisi (Das, 1941)
Şekil 3. Yüzeysel temellerde settlement/load ilişkisi (Das, 1941)

Ani oturma; gelen yük altında zeminin su değişiminden etkilenmeden (su muhtevası değerinde bir değişim yok) yapmış olduğu yer değiştirme miktarı olarak tanımlanmaktadır. Elastik oturma olarak da bilinmekte ve kuru zeminlerin yanı sıra doygun zeminlerde (saturated soils) de görülebilmektedir (Das, 1941).

Konsolidasyon oturması; gelen yük altında zamana bağlı olarak suya doygun zeminlerde su giriş çıkışına bağlı olarak meydana gelen yer değiştirme olarak tanımlanabilmektedir. Özellikle killi zeminlerde geçirimsizlikten kaynaklı olarak konsolidasyon oturmalarının tamamlanması uzun yıllar boyunca sürmektedir.

İkincil oturma; efektif gerilme altında zemin danelerinin yeniden yönlenmesine ve belirlenemeyene birçok dış etkene bağlı olarak meydana gelen yer değiştirmelerdir. Özellikle organik zeminlerde ve yüksek sıkışma potansiyeline sahip inorganik zeminlerde meydana gelir. Diğer yer değiştirme değerlerini göz önüne aldığımızda toplam yer değiştirme üzerinde etkisi çok küçük olduğundan genelde sayısal hesaplamalarda dikkate alınmaz.

Zeminlerin dane boyutu, sıkılık ve kıvamlarına göre farklı davranış gösterdiklerini daha önceki yazılarımda belirtmiştim. Zeminlerde meydana gelen oturmalarda zemin kohezyon ve içsel sürtünme açısına bağlı olarak farklı eşitlikler yardımı ile bulunur. Granüler zeminlerde meydana gelen toplam oturmanın büyük bir kısmı geçirgenliğin çok yüksek olmasından kaynaklı ani oturma olarak meydana gelir ve SPT, CPT ve Presiyometre arazi deney verileri kullanılarak toplam oturma hesaplanır. CPT deney sonuçlarına bağlı olarak geliştirilen ve granüler zeminlerde yaygın olarak kullanılan toplam oturma denklemi Eşitlik 1 de verilmiştir. Eşitlik 1 de verilen Iz gerinim faktörü için Schmertman (1970) in önerdiği dağılım Şekil 4 de gösterilmiştir.

Eşitlik 1. Granüler zeminde toplam oturma denklemi
Iz gerinim faktörü değerleri (Schmertman, 1970)
Şekil 4. Iz gerinim faktörü değerleri (Schmertman, 1970)

Eşitlik 1 de verilen delta p temel düzeyindeki efektif gerilme artışını, delta z tabaka kalınlıklarını, C ise düzeltme katsayıların ifade etmektedir. C düzeltme katsayıları denklemleri Eşitlik 2 de verilmiştir. Eşitlik 1 de verilen elastisite modülü Es için temelin kare olması durumunda 2.5*qc, şerit temel olması durumunda ise 3.5*qc alınması önerilmiştir (Das, 1941).

Granüler zeminlerde toplam oturma düzeltme katsayıları
Eşitlik 2. Granüler zeminlerde C düzeltme katsayıları

Eştlik 2 de verilen po başlangıçta var olan düşey jeolojik efektif gerilme değerini, t ise yıl olarak süreyi ifade etmektedir.

Granüler zeminler de CPT deneyine bağlı önerilen bu eşitlikler dışında diğer eşitlikler için “Shallow Foundations Handbook” kitabını inceleyebilirsiniz.

Kohezyonlu zeminlerde ise toplam oturma değeri, ani oturma ve konsolidasyon oturma değerlerinin ayrı ayrı belirlenmesi ile elde edilmektedir. Kohezyonlu zeminlerde ani oturma değeri için Janbu, Bjerrum ve Kjaenersi (1956) tarafından önerilen denklem yaygın olarak kullanılmaktadır ve Şekil 5 de verilen kesit üzerinde gösterilmiştir. Şekil 4 de verilen A katsayıları temel şekline, sıkışan tabaka kalınlığına ve temel derinliğine bağlı olarak belirlenen katsayıları ifade etmektedir. A katsayılarının elde edildiği grafik Şekil 6 da verilmiştir.

Şekil 5. Kohezyonlu zeminlerde ani oturma
Şekil 6. Kohezyonlu zeminlerde A katsayıları (Yıldırım, 2009)

Killerde Şekil 5 de verilen Eu değeri drenajsız elastisite modülünü ifade etmekte olup, Şekil 7 de verilen tablo kullanılarak, drenajsız kayma mukavemetine (cu=su) ve aşırı konsolidasyon oranına (O.C.R) bağlı olarak bulunabilir.

Şekil 7. Drenajsız elastisite modülü (Yıldırım, 2009)

Kohezyonlu zeminlerde toplam oturmayı büyük ölçüde etkileyen bir diğer durum ise konsolidasyondur. Konsolidasyona bağlı meydana gelen oturma için gerekli eşitlikler bu yazıda verilecek fakat konsolidasyona dair daha detaylı açıklamalar sonraki zemin mekaniği yazılarımda ele alınacaktır.

Kohezyonlu zeminlerde meydana gelen konsolidasyon oturması hesaplanırken belirlenmesi gereken ilk durum zeminin normal konsolide mi yoksa aşırı konsolide mi olduğudur. Aşırı konsolide ve normal konsolide zeminlerde konsolidasyon oturması için kullanılan denklemler Eşitlik 3 de verilmiştir (Şekil 8).

Eşitlik 3. Konsolidasyona bağlı oturma denklemleri (a) normal konsolide, (b) aşırı konsolide

Eşitlik 3 de kullanılan değerlerin tanımlamaları aşağıda verilmiştir.

Şekil 8. Konsolidasyon oturma eğrileri

H: Konsolidasyon oturmasının hesaplandığı tabaka kalınlığı
eo: konsolidasyon oturmasının hesaplandığı zeminin başlangıç boşluk oranı
Cs: aşırı konsolide zeminler için ödometre deneyi sonucunda elde edilen tekrar sıkışma indisi (Şişme ve tekrar sıkışma eğrisinin eğimi bu Cs değerini verir)
Cc: Normal konsolide zeminler için hesaplanan sıkışma indeksi (literatürde önerilen çeşitli denklemler yardımı ile hesaplanabildiği (Şekil 9) gibi sıkışma eğrisinin eğimi alınarak da bulunabilir)
Sigma’ vo: Başlangıç düşey efektif gerilme değeri
Delta sigma’ : Efektif gerilme değişim değeri
Sigma’ p: ön konsolidasyon basıncı

Şekil 9. Cc değeri eşitlikleri

Yüzeysel temellerde toplam oturmaya dair bilgi verdiğim yazımı okuduğunuz için teşekkür ederim. Diğer yazılarda görüşmek dileklerimle..

Sevgiyle kalın 🙂

Kaynaklar:

  • Vesic, A.S., 1974. “Bearing capacity of shallow foundation, Chapter 3, handbook of foundation engineering” Von Nostrand, New York.
  • Çinicioğlu, F.,2005. “Zeminlerde statik ve dinamik yükler altında taşıma gücü anlayışı” İmo semineri, İstanbul.
  • Yıldırım, S., 2009. “Zemin incelemesi ve temel tasarımı” Birsen yayınevi, İstanbul.
  • Das, B. M. (2009). “Shallow Foundation Bearing Capacity and Settlement, Second Edition” CRC Press.
  • Çimen, Ö. (2013). “Az katlı bir binadaki farklı oturma problemine ait vaka analizi”

No Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir