GEOTEKNİK BİLGİSİ 3 BİNA TEMELLERİ – Akın Önalp – Sedat Sert
ÖNSÖZ
Türkiye 1950’li yıllardan başlayarak konuta yönelik yoğun bir yapılaşma sürecine girmişti. Bunun nedeninin hızlı şehirleşme olduğu biliniyor. 1999’da Marmara Bölgesi’ni perişan eden deprem bina temelleri ve bunların üzerinde oturduğu zeminlerle etkileşiminin ne denli önemli olduğunu anîden ön plana çıkardı. Beklenen İstanbul depremi de gözönüne alındığında, konu hakkında en ufak kavram ve bilgiden yoksun olarak zemin incelemesi ve temel seçimi/boyutlandırması yapan yüzlece firmanın türediği görüldü. Bu sakıncalı durumun doğan talep yanında, piyasada işsiz yerbilimcilere bir geçim kapısı olmasından kaynaklandığı düşünülmektedir.
Yapı temelleri yaklaşık 5000 yıldır bir mühendislik etkinlik etkinliği olarak inşaat mühendisi ve mimarlarca imal ediliyor. Ancak, bugün Türkiye’de aynı konudaki çalışma ve raporlar incelendiğinde o günden bu yana çok da yol alınmadığı gibi bir kuşkuya düşülmektedir.
3u kitap Geoteknik Bilgisi serisinin üçüncüsü olarak teknik kamuoyunun kullanımına sunulmaktadır. Amacı, değişik dallardan gelen ve artık geoteknik dalı dışında tutulmalarına olanak kalmamış tüm mühendislerin kamu, onut ve endüstri binalarının temellerini doğru ve makul yollardan giderek boyutlandırma bilgisine sahip olmalarını sağlamaktır. Bu nedenle uluslararası pratik yerine Türkiye’deki uygulamalar esas alınmıştır. Ayrıca önceki iki kitabın tersine, uygulama bilgilerinin verilmesi bilimsel içeriğe yeğlenmiştir. Herhangi konuda ayrıntıya girmek isteyen okurlar' için de literatürden bolca kaynak sağlanmıştır. Kitap içeriğinin bağımsız olamayacağı düşünüldüğünde okurun I.Cilt içeriğine aşina olması yararlı, belki de zorunlu olmaktadır. Zemin ve kaya mekaniği silgisi yeterli olmayanların önceki iki kitaba danışmaları uygun olacaktır.
Kitapta, bilgisayarların günlük yaşama egemen olduğu XXl.Yüzyıl başında piyasayı kaplamakta olan yazılımlar. Hakkında bilgiler verilmekte, ancak okurun bunları kullanmadan önce temel konulara hakim olmasının hayati gerekliliği hatırlatılmadan geçilememektedir.
Birçok dil gibi Türkçe’de İngilizce’nin istilası tehlikesi ile karşı karşıyadır. Yazarlar bunu önlemenin bir Türkçe teknik terimlerden üzerinde henüz ortak görüş sağlanamamış olanları yanma İngilizcesini yazarak soteknik topluluğunun doğru seçimi yapacağı ve Türkçe sözcüklerin eğemenliğinin sağlanması inanış ve eklentisi içindedir.
Kitabın hazırlanması sırasında yardımlarını esirgemeyen arkadaşlarımız E.Arel, A.Özocak, E.Bol ve M.Apti’ye candan teşekkür ederiz.
İstanbul Eylül 2006
İKİNCİ BASKIYA ÖNSÖZ
Kitabin birinci baskısını izleyerek Türkiye geoteknik dalında önemli gelişmeler oldu. Bunlardan en önemlisi, bina iki katlı da olsa temel sisteminin artık yayılı olarak seçilmesidir. Hatta, “kazıklı radye” olarak bilinen tipin de birçok durumda hiç duraksamasız uygulandığına tanık olunmaktadır. Zira bu yaklaşımın yapının özellikle deprem performansını artırdığına inananlar çoğunluktadır.
Bunun sonucunda kitabın ağırlığını oluşturan 4. Yüzeyse! Temeller Bölümü birden önemini yitirdi, 5. ve 9. Bölümler öne çıktı. Anılan Bölümler de bu baskı için önemli değişiklik ve eklemelerle okuyucunun bilgisine sunuluyor.
Okurlardan gelen ikinci yakınma kitapta yeterince örnek problem çözülmemiş olması idi. Bu kez problem sayısı artırılmıştır. Yine, özellikle öğrencilerin gündeme getirdiği hataların bu baskıda giderilmesine gayret edilmiştir.
Adapazarı ve İstanbul Eylül,2009
İÇİNDEKİLER
GİRİŞ-ANA KAVRAMLAR
Temel Nedir?
Geçmişte Temeller
OsmanlI’da Temel İnşaatı
Cumhuriyet Döneminde Temel Mühendisliği
Temel Ortamı
Kaya Ortamı
Sert Zemin Ortamı
Yumuşak/Gevşek Zemin Ortamı
Özel Zeminlerde Temeller
Temel Türleri
Temel Ortamının Özellikleri
Kayaların Oluşumu
Ayrışma-Yıpranma Mekanizmaları
Tortul Kayaçlar
Başkalaşım Kayaçları
Zeminlerin Oluşumu
Su ile Taşjnarak Oluşmuş Topraklar
Kayaların Özellikleri
Özgül Ağırlık, Birim Hacım Ağırlık
Porozite
Geçirimlilik
Dayanıklılık
Dayanım
Zeminlerin Özellikleri
Zeminlerin Fiziksel Özellikleri
Zeminin Kıvamı
Zeminin Sınıflandırılması
Temellere Gelen Yükler
Güvenlik Kavramı
Klasik Yaklaşım
Yük ve Direnç Faktörü Yaklaşımı (LRFD)
Kısmi Güvenlik Sayıları
Olasılık Yaklaşımı
Projelendirme
ULS’ye göre Projelendirme
SLS’ye göre Projelendirme
Geoteknik Modelleme
Temel inşaatı Yönetmelikleri
Sigorta Uygulamaları
KAYNAKÇA
KAYA ve ZEMİNİN MEKANİĞİ
Mühendislik Ortamı Olarak Kaya
Kaya Temel Ortamı
Sağlam Kayanın Özellikleri
Kayanın Mekanik Parametrelerinin Ölçümü-
Tek Eksenli Basma Deneyi
Elastik Parametreler ve Sınıflandırma
Dayanımın Yarma Deneyinden Bulunması
Kayada Süreksizlikler
Süreksizliklerin Belirlenmesi
Karot Kazanım Yüzdesi
Kaya Kalite Katsayısı
Kaya Kitle Sınıflaması
Süreksizliğin Davranışı
Kaya Kitlesinin Davranışı
Zeminin Mekanik Davranışı
Suyun Etkisi
Ön Gerilmelerin Etkisi
Zeminin Temel Altında Davranışı
Normal Yüklenmiş Kilin Kayma Direnci
Aşırı Konsolide Kilin Kayma Direnci
Konsolidasyonsuz Drenajsız Kayma Direnci (UU)
Zeminin Gerilme Altında Davranışı
Modül Ölçümü
Doygun Olmayan Zeminin (DOZ) Kayma Direnci
Zeminde Elastik ve Plastik Denge
Aktif Yönde Plastik Denge
Kumda Pasif Yönde Plastik Denge
Genel Plastik Denge Denklemi
Zeminin Sismik/Dinamik Koşullarda Davranışı J...
Tekrarlı Kayma Gerilmesi Alan Zeminin Davranışı
Kayma Modülünün Bulunması
Sıvılaşma
Sıvılaşma Yeteneğinin Fiziksel Özelliklerden Kestirilmesi ..
Kumda Sıvılaşma Analizi
Sıvılaşmanın Yüzeye Etkisi
İnce Daneli Zeminlerde Sıvılaşma
Killerde Şişme Özellikleri
Şişmeyi Etkileyen Özellikler
Şişmenin Ölçümü
Şişen Killerin Dağılımı
KÇA
ZEMİN İNCELEMELERİ
Amaç
Büro Çalışmaları
Jeolojik/Jeomorfolojik Etüdler
Jeolojik İnceleme
Jeofizik Ölçümiemeler
Sismik Ölçümler
Çalışmaların Planlanması
Delgilerin Planlanması
Sondajlar
Kayada Sondaj
Zeminde Delgi
Zeminden Numune Alma
Laboratuvar Deneyleri
Arazi Deneyleri
Standart Penetrasyon Deneyi (SPT)
Örtü Yükü için Düzeltme
Kumlarda SPT-Kayma Direnci Bağıntısı
SPTN-Bağıl Birim Hacım Ağırlık/Kıvam İlişkisi
Çakılda Penetrasyon Direncinin ölçümü (BPT)
Presiyometre-Dilatometreler
Yassı Dilatometre (DMT)
Deliği Önceden Hazırlanan Presiyometre (PBP)
Zemine İtilen Presiyometre (PIP)
Kendi Delen Presiyometre (SBP/PAF)
Dilatometre (RDT)
Presiyometrede Hesaplamalar
Koni Penetrasyon Deneyi
Konik Sonda için Hesaplamalar
CPT-SPT Bağıntısı
Plaka Taşıma Deneyi (PLT)
PLT Deneyinin Yorumlanması .
Diğer Arazi Deneyleri
Arazi Deneylerinin Değerlendirilmesi
YÜZEYSEL TEMELLER
Temel Sisteminin Seçimi
Yüzeysel Teme! Türleri
Kare/Dikdörtgen Temeller
Daire ve Halka Temeller
Birleşik Temel
Sürekli Temel
Şerit Temel
Yayılı Temel
Taşıma Gücü
Taşıma Gücünün Aşılması
Taşıma Gücünün Hesaplanması
Terzaghi Yöntemi
Genel Taşıma Gücü Katsayılarının Basit Olarak Çıkartılması
Meyerhof Taşıma Gücü Denklemi
Brinch Hansen Taşıma Gücü Denklemi
Vesic Taşıma Gücü Denklemi
Yere! Taşıma Gücü ve Zımbalama Hesabı için Katsayılar
Skempton Toplam Gerilme Analizi
Tabakalı Zeminde Taşıma Gücü
Yeraltı Suyunun Taşıma Gücüne Etkisi
Eksantrik Yük Alan Temeller
Eksantrik Yükleme
Alan Azaltma Yöntemi
Deprem Durumunda Taşıma Gücü Katsayıları
Taşıma Gücünün Arazi Deneylerinden Bulunması
Taşıma Gücünün Koni Penetrasyon Deneyi ile Bulunması
Taşıma Gücünün Standart Penetrasyon Deneyi ile Bulunması
Kumlarda Temel Taşıma Gücünün SPTN’den Hesaplanması
Taşıma Gücünün Presiyometre Deneyinden Bulunması
Taşıma Gücünün Plaka Taşıma Deneyi Sonuçlarından Bulunması ..
Çift Deneyli PLT
Kayada Taşıma Gücü
Kaya Ortamında Taşıma Gücünün Aşılması
Kabul Edilen Zemin Emniyet Gerilmesi
Taşıma Gücüne göre Özel Temellerin Boyutlandırılması
Tekil Temel Soyutlandırma
Birleşik Temel Boyutlandırma
Yamuk Temel Boyutlandırma
Temellerin Oturma Kriterine göre Boyutlandırılması
Temel Yüklemesinden Kaynaklanan Gerilme Artışları
Taban Basıncı
Zeminde Kitle Gerilmeleri Artışı
Kayada Gerilme Artışları
Temellerin Oturması
Ani Oturmalar
Deformasyon Modülünün Bulunması
Temelde Dönme
Plaka Taşıma Deneyi ,
Konsolidasyon Oturmaları
Konsolidasyon Sıkışmaları için Düzeltme
Konsolidasyonda Zaman
Yapım Süresinin Konsolidasyona Etkisi
Oturmaların Modül Yöntemi ile Hesaplanması
Kumda Oturmaların CPT Deneyinden Tahmini
Oturmaların Presiyometre Deneyi Sonuçlarıyla Hesaplanması .... Standart Penetrasyon Deneyinin Oturma Hesabında Kullanılması
Kumda Oturmanın SPTN Değerinden Hesaplanması
Kumda Oturmanın E Modülü ile Hesaplanması
Yüzeysel Temellerin Tasarım ve Yapımı
Donma Derinliği
Hacımsal Değişim Derinliği ve Şişme-Büzülme
Göçebilen Zeminde Temeller
Eski Atık Depolarında Temeller
Zararlı Yeraltı Sularının Etkisi
Boyutlandırma/Analize Yaklaşım
Güvenli Gerilme Yöntemi ile Hesaplama
Soyutlandırma Eğrileri ile Hesaplama
Mevcut Temellerin Güvenliğinin Sağlanması
KAYNAKÇA
BEŞİNCİ BÖLÜM: YAYILS TEMELLER
Tanımlar
Yayılı Temelin Uygulama Koşullan
Yayılı Temel Türleri
Temelin Yüzdürülmesi
Taşıma Gücüne göre Hesaplamalar
Yayılı Temel Altında Taban Basınçları
Yayılı Temelde Oturmalar
Yayılı Temel Analiz Yöntemleri
Temel Plağını Rijit Kabul Eden Yöntemler
Yayılı Temeli Rijit Kabul Etmeyen Yöntemler
Winkler Hipotezine Dayalı Yöntem
Yarı Bağlantılı Yöntem
Yatak Katsayısının Ölçümü
Yayılı Temelin Şerit Olarak İncelenmesinin Etkisi
Sayısal Analiz
Modellemede Dikkat Edilecek Hususlar ve Çözüm
Zemin Özelliklerinin Sonuçlara Etkisi
Yayılı Temel Analizi için Yazılımlar
ELPLA
pcaMATS
SAF E
MAT3D
AFES
ADAPT-MAT
STAAD.foundation
Üst Yapının Temel Davranışına Etkisi
Uygulamalar
İmalat ve Teknik Sorunlar
KAYNAKÇA
TEMEL ZEMİNİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ
Amaç '
Tanımlar
Uygulamaya Gereksinim
İyileştirme/Stabilizasyon Yöntemlerine Yaklaşım
Yüzeysel İşlemlerle İyileştirme
Önceden Islatma
Vurmalı Sıkıştırma
Hızlı Darbeli Sıkıştırma
Titreşimli Yöntemlerle İyileştirme
Titreşimli Sıkıştırma
İttirmeli Sıkıştırma
Taş Kazığının Mekaniği
Taş Kolonunun Sıvılaşmayı Önlemede Kullanılması
Dinamik Konsolidasyon
Önceden Yükleme ile İyileştirme
Basit Yükleme
Aşırı Yükleme (Sürşarj)
Aşırı Yükleme Düzeyinin Hesaplanması
Konsolidasyonun Düşey Drenlerle (Akaçlama) Hızlandırılması
Kum Drenleri
Yapay Drenler
Sıvaşma ve Kuyu Direnci
Dolgu Altı Şiltesi
Uygulamalar
Çalışmaların Planlaması ve Denetimi
Konsolidasyonun Emme Uygulaması ile Hızlandırılması
İçitim (Enjeksiyon) ile İyileştirme
Sızdırma Enjeksiyonu
Telafi Enjeksiyonu
Kayada Enjeksiyon
GIN Kavramı
Çatlatma Enjeksiyonu
Doldurma Enjeksiyonu
Enjeksiyon Yöntemi
Jet Enjeksiyonu
Süper Jet Enjeksiyonu
Derin Karıştırma Yöntemleri (DMM)
Biyolojik İyileştirme
Deprem Bölgelerinde Zemin İyileştirme Çalışmaları
Elektro-Kinetik Enjeksiyon
Geotekstil “Çoraplar”
iyileştirme Yöntemlerinin Değerlendirilmesi
İyileştirme İşleminin Denetlenmesi
KAYNAKÇA
DERİN TEMELLER-KAZIKLAR
Tarihçe
Kazıkların İşlevi
Kazık Kullanımına Yaklaşım
Sınıflandırma
Kazığın Düşey Yük Taşıma İşlevi
Tekil Kazık Kapasitesinin Hesaplanması-Toplam Gerilmeler
Larnbda Yöntemi
Tekil Kazık Kapasitesinin Hesaplanması-Efektif Gerilmeler
Kazık Kapasitesinin Standart Penetrasyon Deneyinden Bulunması Kazık Kapasitesinin Koni Penetrasyon Deneyinden Bulunması
Schmertmann Yöntemi
Tümay ve Fakhroo Yöntemi
Kazık Kapasitesinin LCPC Yöntemi ile Bulunması
Tabakalı Zeminde Uç Direnci
Yansız Düzlem
Negatif Çevre Sürtünmesi
Kazık Yükleme Deneyi
Yükleme Deneyinin Yorumlanması
Kazık Dinamiği
Dalga Denklemi ile Kazık Dinamik Analizi
Büyük Ötelenmeli Dinamik Deneyler
Çakma Kazıklar
Kazıkların Çakılması
Gurup Etkisi
Gurup Veriminin Geometriden Bulunması
Terzaghi Blok Yaklaşımı
Verim Katsayılarının Deneyime Dayalı Değerleri
Kazık ve Kazık Guruplarında Oturma
Tekil Kazığın Oturması
Kazık Guruplarının Oturması
Girişim Faktörü Yöntemi
Gurup Oturmasının Eşdeğer Yayılı Temel Yöntemiyle Hesaplanması
Eşdeğer Kuyu Temel Yöntemi
Altta Bulunan Yumuşak Katmanın Etkisi
Momentlerin Guruba Etkisi
Temellerin Desteklenmesi
Kazık Uygulaması ile Temel Güçlendirme
Mini- ve Mikro Kazıklar
Kazıkların Yanal Yükler Altında Davranışı
Kazık Boyu ve Başlık Rijitliğini Gözönüne Alan Yöntem
Yanal Ötelenmelerin Bulunması
Yatak Katsayısı Yaklaşımı
Lineer Olmayan Çözümler
Gurup Kazıklarının Yanal Yüklemede Davranışı
Kazıkların Sismik Koşullarda Davranışı
Enerji Kazıkları
Kazıkta Kalite Kontrolü
Sismik Test
Titreşim Deneyi
KAYNAKÇA
DERİN TEMELLER- KUYU ve KUTU TEMELLER
Kuyu ve Kutu Temelin Ayırımı
Kuyu Temel Kullanımı
Kuyu Temel Türleri
Kuyu Temel Yapımı
Kuyunun Betonlanması
Kuyunun Hizmet Yükünün Hesaplanması
Kumda Eksenel Yüklü Kuyu Temel
Kumda Kuyunun Uç Direnci
Kapasitenin Osterberg Yükleme Sistemi ile Bulunması
Sert Zemin/Yumuşak Kayada Kuyu Temel
Kuyu ve Kazık Temellerde Tipik Değerler
Sağlam Kayada Kuyu Temel
Kutu Temeller
Açık Kutu Temel
Açık Kutuda Beton Tıkacı
Kapalı Kutu Temel
Kutunun Batırılması
Hava Basınçlı Kutu Temel
KAZIKLI YAYILI TEMELLER
Kazıklı Yayılı Temellerin Uygulanma Gerekçeleri
Kazıklı Yayılı Temel Sistemlerine Yaklaşım
Kazıklı Yayılı Temellerde Yapı-Zemin Etkileşimi
Kazıkların Oturma Azaltıcı Eleman Olarak Kullanılması
Temel Sisteminin Seçimi
Kazıklı Yayılı Temellerin Uygulanabilirliği
Kazıklı Yayılı Temellerin Elverişsiz Durumlarda Kullanılışı
Davranışı Etkileyen Faktörler ve Tasarım Gereksinimleri
Tasarıma Yaklaşımda Seçenekler
Yayılı Temel ve Kazıklı Yayılı Temel Sistemlerinde Yük-Oturma Eğrileri
Alternatif Tasarım Yaklaşımları Örnekleri
Tasarım Süreci
Analiz Yöntemlerinin Sınıflandırılması
Basitleştirilmiş Hesap Yöntemleri
Poulos ve Davis Yöntemi
Randolph Yöntemi
Poulos-Davis-Randolph (PDR) Yöntemi
Yaklaşık Sayısal Analiz Yöntemleri
Yaylar Üstündeki Şerit Yaklaşımı
Yaylar Üstündeki Plak Yaklaşımı
Gelişmiş Sayısal Analiz Yöntemleri
Sınır Eleman Yöntemi
Sınır ve Sonlu Eleman Yöntemlerinin Birlikte Kullanıldığı Yöntemler
Basitleştirilmiş Sonlu Eleman Yöntemleri
İki Boyutlu (Düzlem Zorlanma) Sonlu Eleman Çözümü
Eksenel Simetrik Sonlu Eleman Çözümü
Üç Boyutlu Sonlu Eleman Yöntemi
Kazık-Zemin Ara Yüzeyinin Modellenmesi
Analiz Yöntemlerinin Karşılaştırması
Model Değişkenlerinin Sonuçlara Etkisi
Sonlu Eleman Yöntemiyle Parametrik Çalışma
Kazık, Yayılı Temel, Zemin ve Ara Yüzey Özellikleri
Analiz Sonuçlan
Sadece Yayılı Temelin Olduğu Durum
Kazıklı Yayılı Temelde Oturmalar
İki ve Üç Boyutlu Çözümler
Kazıklı Yayılı Temelde Sonuçların Değerlendirmesi
Kazıklı Yayılı Temelli Yüksek Binalar
Burj Khalifa Binası
Messeturm (Frankfurt/Almanya) Binasında Ölçümler
VVestend 1 Tower Binasında Analiz Sonuçları
Torhaus der Messe Binası
Kazıklı Yayılı Temellerin Kullanımında Kısıtlar
KAYNAKÇA
YAZAR DİZİNİ
SÖZCÜK DİZİNİ
YAZILIM LİSTESİ
DEĞİNİLEN İNGİLİZCE TERİMLER
