[S030]
Yüzeysel Temellerin Yatak Katsayısı ile Tasarımı
Burhan Avci1, Ayhan Gürbüz22Gazi Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği, Ankara
1. GİRİŞ
Yapı temel projelendirilmesinde, yapı-zemin arasındaki etkileşimin dikkate alınması, yapıdan gelen yüklerin zemin tabakalarında meydana getireceği deformasyonların ve yapı eleman sistemindeki iç kuvvetlerin hesaplanmasında büyük önem taşımaktadır. Mühendislik uygulamalarında, yapı ve zemin arasındaki ilişkiyi sabit yatak katsayısı ile kuran Winkler (1967) yöntemi kullanılarak yapılmaktadır.
Genellikle ülkemizde ve dünyada yapı-zemin etkileşimi sabit yatak katsayıları kullanılarak yapılmaktadır. Hâlbuki yatak katsayısı deformasyonun bir fonksiyonu olarak sabit bir değere sahip değildir. Ayrıca, zemin türü, temel derinliği ve temel boyutu yatak katsayısını etkileyen başlıca parametrelerdir. Ülkemizde yatak katsayısı belirlenmesinde yaygın olarak kullanılan plaka yükleme deneylerinden elde edilen sonuçlar ile gerçek boyuttaki temel davranışı arasında ciddi farklılıklar olduğu bilinmektedir.
Literatürden derlenen, aynı zemin türü üzerinde yapılan 1 m’den büyük ve 1 m’den küçük plaka yükleme deney sonuçlarından elde edilen yük – deformasyon eğrileri karşılaştırılmıştır. Yapılan bu mukayese sonucunda, 1 m’den küçük plaka genişliği için Terzaghi (1955) tarafından geliştirilen düzeltilmiş yatak katsayısı ve deformasyon, 1 m’ye eşit ya da 1 m’den daha büyük plaka genişliği için de düzeltilmemiş yatak katsayısı ve deformasyon eşitliklerinin kullanılması ortaya çıkmıştır.
Bu çalışmada, boyut etkisinin azaldığı ortaya çıkarılan 1 m genişliğindeki plaka için 27 adet deney sonucu kullanılarak genel zemin karakteri çıkartılmış ve sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak 9 adet analiz yapılmıştır. Bu sayede; farklı zemin elastisite modülü, içsel sürtünme açısı sahip ve temel derinliği sıfır olan temeller için deformasyona bağlı zemin yatak katsayısı korelasyonları hesaplanmıştır.
2. LİTERATÜR TARAMASI
Yatak katsayısı konusunda birçok araştırma yapılmış olup çok fazla sayıda yöntem geliştirilmiştir. Literatürde en çok karşılaşılan yöntemlerin başında, Winkler (1867), Biot (1937), Terzaghi (1955), Vesic (1961), Meyerhof be Baike (1965), Selvadurai (1984), Bowles (1998) tarafından geliştirilen yatak katsayısı bağıntıları gelmektedir. Bu araştırmacıların yatak katsayısı için önerdikleri bağıntılar Tablo 1.’de sunulmuştur
Tablo 1.’in incelenmesi sonucunda elde edilecek yatak katsayıları deformasyondan bağımsız olmaktadır. Yapı temelinde oluşacak olan deformasyon miktarının şartnamelerde belirtilen değerlerden fazla olması yapı güvenliği açısında istenmez. Temel tasarımda istenen deformasyon değeri Tablo 2.’de sunulmuştur.
3.YATAK KATSAYISI DEĞERİNİN BELİRLENMESİ
Mühendislik yapıları izin verilebilir tasarım çerçevesinde yapılmalıdır. Bu yüzden temel tasarımı yaparken Tablo 2.’de verilen izin verilebilir deformasyon kriterleri göz önünde bulundurularak tasarım yapılmalıdır.
Bu nedenle, yatak katsayısının herhangi bir değişiklik göstermediği 1 m’den büyük temeller için, sonlu elemanlar yöntemi ile 1 m x 1 m kare temel eşdeğer çap yöntemi modellenmiştir.Bu sayede; deformasyona bağlı olarak azalma eğilimi gösteren yatak katsayılarının, zemin içsel sürtünme açısına, ortalama ve standart sapma değeri ile değişen zemin elastisite modülüne bağlı olarak değişimi Figür 1. Figür 2. ve Figür 3.’de verilen grafiklerde sunulmuştur.
4.SONUÇLAR
Literatürden toplanan 27 adet farklı içsel sürtünme açısı ve temel boyutuna ait yükleme deneyleri kullanılarak zemin profili çıkarılmıştır. Bu çalışma sonucunda, plaka yükleme deneylerinde kullanılan plaka boyutunun 1 m genişliğinden veya çapından sonra yatak katsayısı üzerinde etkili olmadığı bulunmuştur. Sonlu elemanlar yardımı ile yapılan 9 adet analiz sonunda aşağıdaki sonuçlara varılmaktadır.
1. Zemin içsel sürtünme açısı arttıkça, yatak katsayısı artmaktadır..
2. Aynı içsel sürtünme açısına sahip zemin elastisite modülü arttıkça yatak katsayısı artmaktadır.
Mühendislik yapıları izin verilebilir tasarım kıstasları çerçevesinde analiz yapılmalıdır. Bu yüzden temel tasarımı yaparken izin verilebilir deformasyon kriterlerine göz önünde bulundurularak tasarım yapılmalıdır.
Figür 1. Df=0,00 m deformasyon ve yatak katsayısı grafiği (Eortalama)
)
Figür 2. Df=0,00 m deformasyon ve yatak katsayısı grafiği (Eortalama+std)
)
Figür 3. Df=0,00 m deformasyon ve yatak katsayısı grafiği (Eortalama-std)
)
Tablo 1. Araştırmacılar tarafından geliştirilen yatak katsayısı bağıntıları
)
Tablo 2. Temel türüne bağlı izin verilebilir deformasyon miktarı
| Temel Türü | S(maks) (mm) |
| Tekil Temel | 25 |
| Radye Temel | 50 |