Yüzeysel Temel | 2

Yüzeysel Temel

Yapıdan gelen yükü zeminde göçme olmadan izin verilebilir oturma sınırları içerinde taşıyan yapı elemanları temel olarak adlandırılmaktadır. Temeller, yüzeysel ve derin temeller olmak üzere iki farklı türde inşa edilirler. Yüzeysel temellerin (Şekil 1); temel derinliğinin, temel genişliğinin 4 katından büyük temel yapıları olduğu, yapıdan gelen yüke ve zemin koşullarına bağlı olarak; tekil, birleşik, sürekli ve radye olmak üzere dört farklı türde inşa edildiğine temel nedir yazımda ayrıntılı olarak değinmiştim. Yüzeysel temel türleri ve temel hakkında daha detaylı bilgi edinmek için “Temel Nedir?” yazımı okuyabilirsiniz.

Yüzeysel temel türleri
Şekil 1. Yüzeysel temel türleri

Temel tasarımında dikkat edilmesi gereken iki önemli durum bulunmaktadır. Bu durumlar temel taşıma gücü ve oturma miktarıdır. Temellerde taşıma gücü ve oturma miktarını ele alırken de temel türünü göz önünde bulundurmalı ve yüzeysel temeller ile derin temeller için ayrı ayrı ele almalıyız.

Bu yazı içeriğimde aşağıdaki sorularını cevaplayarak, örnekler yardımı ile yüzeysel temeller hakkında genel bilgilere değineceğim.

  • Yüzeysel temel taşıma gücünü nedir ve hangi eşitlikler yardımı ile bulunur?
  • Taşıma gücünü etkileyen faktörler nelerdir?
  • Yüzeysel temellerde taşıma gücü hangi arazi deneyleri yardımı ile bulunur?

Yüzeysel Temellerde Taşıma Gücü

Taşıma gücü, zeminde kayma dayanımı aşılmadan (göçme olmadan), izin verilebilir oturma sınırları içerisinde temelin taşıyabileceği maksimum yük olarak tanımlanmaktadır. Yüzeysel temellerde taşıma gücünü yorumlamadan önce taşıma gücünden kaynaklı oluşabilecek göçme mekanizmalarını bilmek ve bunların oluşmasını engellemek gerekmektedir.

Yüzeysel temellerde zeminin sıkılık derecesi ve kıvamına göre 3 farklı taşıma gücü göçme mekanizması (Şekil 2) gelişebilmektedir. Bunlar:

  • Genel göçme
  • Yerel göçme
  • Zımbalama göçmesi dir (Vesic, 1974).

Bu üç göçme mekanizması da temel aktarılan toplam yükün zemin taşıma gücünü aşmasından kaynaklı meydana gelir.

Yüzeysel temel göçme mekanizmaları
Şekil 2. Yüzeysel temel göçme mekanizmaları

A. Genel göçme: Sıkı zeminlerde (Dr>%65) ve sert zeminlerde (OCR>5) meydana gelen genel göçme mekanizmasına ait zemin yük oturma eğrisi Şekil 3 de gösterildiği gibidir. Grafikten de anlaşıldığı üzere zemin gerilmesi pik bir değere ulaştığında göçme meydana gelir ve oturma miktarı hızla artar.

Yüzeysel temel genel göçme mekanizması
Şekil 3. Genel göçme mekanizması

B. Yerel Göçme: Orta sıkı veya orta katı zeminlerde görülen yerel göçme yük oturma eğrisi Şekil 4 de görüldüğü gibidir. Şekil 4 de verilen yük oturma eğrisi incelendiğinde zeminde meydana gelen oturmaların belirli bir gerilme noktasına kadar doğrusal arttığı, bu gerilme değerinden sonra oturmaların hızlı artarak göçme yüküne ulaşıldığı görülmektedir.

Yüzeysel temel yerel göçme mekanizması
Şekil 4. Yerel göçme mekanizması

C. Zımbalama Göçmesi: Yüzeysel temellerde, yumuşak zeminde veya gevşek zeminde taşıma gücünün aşılması durumunda zımbalama göçmesi meydana gelmektedir. Zımbalama göçmesi görülen zeminlerde yük oturma eğrisi Şekil 5 de verilmiştir. Şekil 5 incelendiğinde temele yakın yüzeylerde çok daha küçük yük değerlerinde göçme gerçekleşmiş ve oturmalar hızla artmaya başlamıştır. Fakat daha derinlerde meydana gelen göçmenin daha yüksek bir gerilme değerinde ortaya çıktığı görülmektedir.

Yüzeysel temel zımbalama göçme mekanizması
Şekil 5. Zımbalama göçme mekanizması

Granüler zeminde temel taşıma gücüne bağlı olarak meydana gelen göçme mekanizmalarının oluşma durumu; zemin sıkılığı, temel derinliği ve genişliğine bağlı olarak Şekil 6 da (Vesic, 1974) verilmiştir. Şekil 6 yı incelediğimizde zemin sıkılık (Dr) değerinin yaklaşık %35 den küçük olduğu tüm derinlik/genişlik oranında zımbalama göçmesi meydana gelmektedir. Zemin sıkılığının artması ile derinlik/genişlik oranı göçme mekanizması üzerinde etkili olmaktadır.

Granüler zeminlerde göçme türleri
Şekil 6. Granüler zeminlerde göçme türleri

Yüzeysel temellerde meydana gelen bu göçme türlerinden genel göçme mekanizmasını göz önüne alarak taşıma gücü üzerine ilk çalışmalar Terzaghi tarafından yapılmıştır. Terzaghi şerit bir temel için genel göçmenin Şekil 7 de verilen şekilde olduğunu öne sürmüştür.

Terzaghi genel göçme mekanizması
Şekil 7. Terzaghi genel göçme mekanizması

Terzaghi geliştirmiş olduğu bu genel göçme mekanizmasında temel altında üçgen bir kama oluştuğunu ve oluşan bu kamanın temel ile birlikte hareket eden aktif bölge olduğunu kabul etmiştir. Göçme oluşmasında konsolidasyon oturmasının olmadığı, temelin zemine göre çok daha rijit bir yapıda olduğu, temel yan yüzeylerinde, temel derinliği boyunca var olan zeminin kayma mukavemetinin sıfır olduğu fakat temelde sürsaj etkisi yarattığı, yer altı suyunun çok derinlerde olduğu ve temel altındaki zeminin kohezyon ve içsel sürtünme açısına sahip olduğu kabulleri ile taşıma gücünün hesaplanmasında Eşitlik 1 de verilen denklemi önermiştir. Eşitlik 1 de verilen bu taşıma gücü denklemi şerit veya sürekli temellerde genel göçmenin oluşabilmesi durumunda kullanılmaktadır.

Eşitlik 1. Terzaghi taşıma gücü eşitliği

Terzaghi önermiş olduğu bu eşitlikle yüzeysel temellerde taşıma gücünün zemin kohezyon (c) değerine, sürsaj yüküne (q) ve temel düzeyi altındaki zeminin ağırlığı ile temel genişliğine bağlı olduğunu öne sürmüştür. Eşitlik 1 de verilen Nc, Nq ve N? değeri zemin içsel sürtünme açısına bağlı olarak belirlenen katsayılardır. Terzaghi belirlemiş olduğu bu taşıma gücü eşitliğinde, içsel sürtünme açısına bağlı olarak olarak belirlenen N değerleri Şekil 8 de verilmiştir.

Terzaghi taşıma gücü N değerleri
Şekil 8. Terzaghi taşıma gücü N değerleri

Terzaghi zamanla yüzeysel temellerde taşıma gücü için kare ve dairesel temelleri de hesaba katmış ve kare temel taşıma gücü için Eşitlik 2 yi, dairesel temel taşıma gücü için Eşitlik 3 ü önermiştir.

Eşitlik 2. Terzaghi kare temel taşıma gücü eşitliği
Eşitlik 3. Terzaghi dairesel temel taşıma gücü eşitliği

Yüzeysel temellerde taşıma gücü yazımın bu kısmına kadar verilen eşitlikler genel göçme oluşabilmesi durumunda geçerli eşitliklerdi. Zemin sıkılığı ve kıvamına bağlı olarak zeminde yerel göçme de oluşabilmektedir. Yerel göçmenin oluşması durumda zemin içsel sürtünme açısı ve kohezyon değeri 2/3 oranında küçültülür. Bu küçültme sonucunda elde edilen içsel sürtünme açısına göre N değerleri belirlenir. Küçültülmüş kohezyon, içsel sürtünme açısı ve N değerleri yukarıda belirttiğim eşitliklerde yerine konularak taşıma gücü belirlenir.

Yüzeysel temellerde taşıma gücü eşitlikleri Meyerhof, Vesic ve Hansen tarafından geliştirilmiş ve temel şekli, temel derinliği, temele gelen yük eğimi, temel tabanı eğikliği ve temel yüzü eğimini de göz önünde bulundurarak genel taşıma gücü eşitliğini (Eşitlik 4) önermişlerdir. Eşitlikte kullanılan katsayıları içeren eşitlikler için “Shallow Foundations Handbook” kitabını inceleyebilirler. (qult =qu değeri temelin birim alanı için taşıma gücünü ifade etmektedir.)

Eşitlik 4. Yüzeysel temellerde genel temel taşıma gücü eşitliği

TBDY 2018 de yer alan yüzeysel temeller taşıma gücü için geçen ibareler ve eşitlikler Şekil 9 da verilmiştir.

TBDY 2018 taşıma gücü
Şekil 9. TBDY 2018 taşıma gücü

Yüzeysel Temellerde Taşıma Gücünü Etkiyen Faktörler

Taşıma gücünü etkileyen en temel durum zemin özelliğidir. Temel altındaki zeminin kohezyon değeri ve birim hacim ağırlık değeri yüzeysel temellerde taşıma gücünü doğrudan etkilemektedir. Temel genişliği ve sürsaj yükü de taşıma gücünü doğrudan etkileyen durumlardandır. Bunların yanında arazi yeraltı suyu durumu, zemin rijitliği, temel şekli, temel derinliği, arazi jeolojik durumuda dolaylı olarak temel taşıma gücü üzerinde etkilidir.

Taşıma Gücünü Veren Arazi Deneyleri

Arazi deneyleri yazımda da belirttiğim gibi temel taşıma gücü;

Yüzeysel temellerde göçme mekanizmaları ve taşıma gücü eşitliklerini içeren yazımının sonuna gelmiş bulunmaktayız. Sonraki yazılarım temel oturmaları, derin temeller ve diğer geoteknik içeriklerinde 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.

No Comments

Add a Comment

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir