Zeminlerde Statik ve Dinamik Yükler Altında Taşıma Gücü Anlayışı ve Hesabı

25 Pages·2006·0.55 MB·Turkish

Seminer (cid:150) İMO İstanbul 19.02.2005

Zeminlerde Statik ve Dinamik Y(cid:252)kler Altında
Taşıma G(cid:252)c(cid:252) Anlayışı ve Hesabı

Prof. Dr. S. Feyza ˙İNİCİOĞLU
İstanbul (cid:220)niversitesi, İnşaat M(cid:252)hendisliği B(cid:246)l(cid:252)m(cid:252)

1. Giriş
Bir yapı sistemi genel olarak iki kısımda tanımlanır. (cid:220)st kısım (cid:252)st yapı olarak adlandırılır.
Zeminle (cid:252)st yapı arasındaki ara b(cid:246)lge de temel adıyla tanımlanır. Bir yapı sistemi (cid:252)st yapı,
temel ve zemin bileşiminden oluşur. Temel, zeminle doğrudan temas halinde olan ve (cid:252)st yapı
y(cid:252)klerini zemine aktaran aracı yapı kısmıdır. Bir başka deyişle, temel, yapı y(cid:252)klerini ve
y(cid:252)k(cid:252)n dağılımını altta bu y(cid:252)k(cid:252) taşıyacak zeminin taşıyabileceği şekle d(cid:246)n(cid:252)şt(cid:252)rerek aktaran
bir sistemdir. Bu niteliği ile de hem yapıdan hem de zeminden etkilenir. Buna g(cid:246)re, temel
tasarımı bir yapı-zemin etkileşimi problemidir.

Temeller iki ana gruba ayrılırlar:
(1) Y(cid:252)zeysel temel (Tekil temel, s(cid:252)rekli temel, radye temel)
(2) Derin temel (Kazıklar, ayaklar ve kesonlar).

Temeller inşa edilecekleri zeminin şartlarına b(cid:252)y(cid:252)k (cid:246)l(cid:231)(cid:252)de bağlıdır. Bazı zeminler sert,
bazıları yumuşaktır. Sert zeminler ıslanınca yumuşayabilir, bazıları şişer ve y(cid:252)zeysel temelleri
kaldırabilir, bazıları g(cid:246)(cid:231)er ve temel i(cid:231)ine batar. İyi temel tasarımı t(cid:252)m olumsuz koşul ve
değişimlerde kendisinden beklenen fonksiyonu yerine getirecek şekilde yapılan tasarımdır.
(cid:214)nemli bir yapının temel sisteminin tasarımında yapılan hatalar veya yanlış uygulamalar
g(cid:252)n(cid:252)n birinde bir şekilde ortaya (cid:231)ıkabilir. Bir yapı ve temeli (cid:231)eşitli afetlere karşın başarıyla
ayakta durabiliyorsa, ancak o zaman başarılı bir tasarım ve uygulama yapıldığı d(cid:252)ş(cid:252)n(cid:252)lebilir.

Temel, (cid:252)st yapı y(cid:252)klerini taşıyıcı zemin tabakalarına aktarırken zeminde aşırı gerilmeye sebep
olmamalıdır. Bu sebeple emniyetli temel tasarımında uygun bir g(cid:252)venlik sayısı
uygulanmalıdır. Kullanılan g(cid:252)venlik sayısı (i) Temel zemininin kayma g(cid:246)(cid:231)mesine karşı
(ii) Aşırı oturmalara karşı yeterli g(cid:252)veni sağlamalıdır.

Zeminin kayma g(cid:246)(cid:231)mesine karşı ulaşabileceği en b(cid:252)y(cid:252)k mukavemet (nihai taşıma g(cid:252)c(cid:252), q )
u
olduğuna g(cid:246)re emniyetli taşıma g(cid:252)c(cid:252) (q ) aşağıdaki iki değerden k(cid:252)(cid:231)(cid:252)k olanı olarak se(cid:231)ilir.
a
(1) Kayma g(cid:246)(cid:231)mesine g(cid:246)re emniyetli taşıma g(cid:252)c(cid:252), q / GS = q
u a1
(2) Oturma kriterinin izin verdiği emniyetli taşıma g(cid:252)c(cid:252), q
a2

Nihai taşıma g(cid:252)c(cid:252) hesabı taşıma g(cid:246)(cid:231)mesi mekanizması ve bu g(cid:246)(cid:231)me durumuna ulaştıran
statik denge hesabı yapılarak bulunur. T(cid:252)m statik denge problemlerinde olduğu gibi g(cid:246)(cid:231)me
mekanizmasının tanımlanmasının ardından bu mekanizmaya etki eden, g(cid:246)(cid:231)(cid:252)ren kuvvetlere
(gerilmeler) karşı, karşı koyan kuvvetler (gerilmeler) tanımlanır. Bu kuvvetlerin karşılıklı tam
dengesi g(cid:246)(cid:231)meyi g(cid:246)sterir. Yani g(cid:246)(cid:231)meyi başlatan g(cid:252)venlik sayısı 1.0(cid:146)dir.

Zeminlerde Statik ve Dinamik Y(cid:252)kler Altında Taşıma G(cid:252)c(cid:252) Anlayışı ve Hesabı 1
Prof. Dr. S. Feyza ˙İNİCİOĞLU (cid:150) [email protected]
Seminer (cid:150) İMO İstanbul 19.02.2005
G(cid:246)(cid:231)meye karşı koyan kuvvetleri oluşturan zeminin kayma mukavemeti parametreleridir. Bir
zeminin kayma mukavemeti, zemin k(cid:252)tlesine uygulanabilen en y(cid:252)ksek kayma gerilmesidir.
Kayma (g(cid:246)(cid:231)me) d(cid:252)zlemi boyunca kayma g(cid:246)(cid:231)mesine sebep olan kayma gerilmeleri o zeminin
taşıyabileceği en y(cid:252)ksek kayma gerilmesidir, dolayısıyla da kayma mukavemetidir. Buna g(cid:246)re
kayma mukavemeti sınır değerdir. Kayma mukavemeti, plastik denge durumuna karşı gelen
değerdir, yani geri d(cid:246)n(cid:252)ş(cid:252) yoktur ve g(cid:246)(cid:231)me durumudur.

Zeminde kayma mukavemeti zeminin iki (cid:246)zelliği ile oluşur:
(1) İ(cid:231)sel S(cid:252)rt(cid:252)nme A(cid:231)ısı (φ)
(2) Kohezyon (c)

İ(cid:231)sel S(cid:252)rt(cid:252)nme A(cid:231)ısı

Zeminin (cid:246)nemli kayma mukavemeti parametresi φ(cid:146)dir. ˙(cid:252)nk(cid:252) c(cid:146)ye nazaran genel ve t(cid:252)m
zeminler i(cid:231)in davranışı kapsayan bir parametredir. S(cid:252)rt(cid:252)nme birbirleri ile temas halinde olan
zemin tanelerinin birbirine dayanmasından ve birbirine gerilme nakletmesinden kaynaklanır.
Zemin (cid:252)(cid:231) fazlı bir ortamdır. Yani, zemin katı danecikleri, su ve hava zeminin (cid:252)(cid:231) bileşenidir.
Bu (cid:252)(cid:231) bileşenin karışım halinde bulunduğu zemin ortamında bu bileşenlerin birbirlerine g(cid:246)re
oranları davranış (cid:252)zerinde etkilidir ve belirleyicidir. S(cid:252)rt(cid:252)nmeden kaynaklanan kayma
direncinin değeri değme y(cid:252)zeyine dik etki eden normal kuvvet N(cid:146)ye de bağlıdır. T(cid:146)nin sınır
değeri N(cid:146)ye bağlı olarak artar. Kayma d(cid:252)zlemi (cid:252)zerinde g(cid:246)(cid:231)me anında etkili olan kayma
gerilmesi kayma mukavemetidir. Buna g(cid:246)re kayma mukavemeti aşağıdaki form(cid:252)lle
tanımlanır:

τ=σ ⋅tanφ
n

N
T S

R T

Şekil 1: Taneler arası gerilme nakli

τ (T)
f
si σ = N
me n TemasY(cid:252)zeyAlanı
ril
Ge
a
m
T
Kay φ σ (N) τf =TemasY(cid:252)zeyAlanı
n
Normal Gerilme

Şekil 2: G(cid:246)(cid:231)me zarfı

Zeminlerde Statik ve Dinamik Y(cid:252)kler Altında Taşıma G(cid:252)c(cid:252) Anlayışı ve Hesabı 2
Prof. Dr. S. Feyza ˙İNİCİOĞLU (cid:150) [email protected]
Seminer (cid:150) İMO İstanbul 19.02.2005
G(cid:246)r(cid:252)nen Kohezyon

Silt ve killerde tane yapısı ve taneleri (cid:231)evreleyen elektriksel negatif y(cid:252)ke su molek(cid:252)llerinin
tutunması ve taneler arasında bir ara y(cid:252)zey oluşturarak taneleri birbirine yapıştırması
sebebiyle ortaya (cid:231)ıkan ilave bir kayma direnci parametresi vardır. Bu da klasik zemin
mekaniğinde kohezyon, g(cid:252)n(cid:252)m(cid:252)z terminolojisinde g(cid:246)r(cid:252)nen kohezyon olarak adlandırılır.
Normal gerilme etkisi sıfır olsa bile silt ve killer gibi kohezyonlu zeminlerde bir miktar
kayma mukavemeti kohezyon sebebiyle bulunur. c ile g(cid:246)sterilen kohezyonun değeri temiz
kum ve (cid:231)akıllarda sıfırdır, silt ve killerde su muhtevası ve plastisiteye bağlı olarak değişir.

W
Su muhtevası, w(%)= w
W
s

Plastisite indisi, I =w −w
P L P

Her iki kayma mukavemeti parametresinin (c, φ) etkisi hesaba katılarak kayma mukavemeti
(Coulomb denklemi) aşağıdaki gibi ifade edilir.

τ=c+σ tanφ
n

2. Y(cid:252)zeysel Temeller İ(cid:231)in Taşıma G(cid:252)c(cid:252)

Temelden aktarılan y(cid:252)klerin zeminde oluşturduğu kayma gerilmeleri zeminin kayma
mukavemetini aşarsa taşıma g(cid:252)c(cid:252) g(cid:246)(cid:231)mesi oluşur. Bu t(cid:252)r g(cid:246)(cid:231)meler yıkıcıdır ve mutlaka
ka(cid:231)ınılmalıdır.

Taşıma g(cid:252)c(cid:252) g(cid:246)(cid:231)meleri (cid:252)(cid:231) grupta tanımlanabilir (Vesic, 1975; Day, 2002) (Şekil 4, 5, 6):

(1) Genel kayma g(cid:246)(cid:231)mesi
(2) Zımbalama g(cid:246)(cid:231)mesi
(3) Kısmi (b(cid:246)lgesel) kayma g(cid:246)(cid:231)mesi

Şekil 3: Taşıma g(cid:252)c(cid:252) g(cid:246)(cid:231)mesi (Coduto, 1999)

Zeminlerde Statik ve Dinamik Y(cid:252)kler Altında Taşıma G(cid:252)c(cid:252) Anlayışı ve Hesabı 3
Prof. Dr. S. Feyza ˙İNİCİOĞLU (cid:150) [email protected]
Seminer (cid:150) İMO İstanbul 19.02.2005

Şekil 4: Genel kayma g(cid:246)(cid:231)mesi

Şekil 5: Zımbalama g(cid:246)(cid:231)mesi

Şekil 6: Kısmi (b(cid:246)lgesel) kayma g(cid:246)(cid:231)mesi

Zeminlerde Statik ve Dinamik Y(cid:252)kler Altında Taşıma G(cid:252)c(cid:252) Anlayışı ve Hesabı 4
Prof. Dr. S. Feyza ˙İNİCİOĞLU (cid:150) [email protected]
Seminer (cid:150) İMO İstanbul 19.02.2005

q q =q / GS
a2 a1 u
Basın(cid:231)
q
Kabul u
edilebilir
oturma

Oturma

Şekil 7: Taşıma g(cid:252)c(cid:252) değerlendirmesinde oturma kriteri

Burada tanımlanan kayma g(cid:246)(cid:231)meleri ile nadiren karşılaşılır. Binalardaki hasar (cid:231)oğunlukla
taşıma g(cid:252)c(cid:252) g(cid:246)(cid:231)mesinden değil oturmaların etkisinden kaynaklanır. Bunun (cid:231)eşitli sebepleri
vardır:
(1) Doğru yapılmış taşıma g(cid:252)c(cid:252) hesaplarında etkili kriter genellikle oturma kriteri
olmaktadır.
(2) Doğru parametrelerle kullanıldıkları takdirde mevcut taşıma g(cid:252)c(cid:252) denklemleri nihai
taşıma g(cid:252)c(cid:252)n(cid:252) olduk(cid:231)a iyi hesaplamaktadır.
(3) Taşıma g(cid:252)c(cid:252) hesabı i(cid:231)in uygulanan g(cid:252)venlik sayıları y(cid:252)ksektir. (GS = 3.0)
(4) T(cid:252)m bunlara ilave olarak şartnameler minimum temel genişliği ve derinliği gibi
koşullar tanımlamışlardır.
(5) Ayrıca şartnameler zemin tiplerine bağlı olarak uygulanabilecek taban gerilmesine de
sınırlamalar getirirler.

Diğer taraftan yapı m(cid:252)hendisleri hesap yaparken temel boyutlarını maksimum temel y(cid:252)k(cid:252)n(cid:252)
izin verilen temel taban basıncına (emniyetli taşıma g(cid:252)c(cid:252)) b(cid:246)lerek bulurlar. Halbuki yapı
m(cid:252)hendisinin (cid:246)l(cid:252) ve canlı y(cid:252)kler hesabında da g(cid:252)venlik sayısı bulunmaktadır. Bu da ilave
g(cid:252)venlik sayılarının uygulanması demektir.

Yukarıda sıralanan t(cid:252)m maddeler, doğru hesaplanan emniyetli taşıma g(cid:252)c(cid:252)n(cid:252)n temel
g(cid:246)(cid:231)mesine karşı yeterli emniyet payına (provizyona) sahip olduğunu ifade etmektedir. Ancak
t(cid:252)m bu maddelerin ge(cid:231)erli olabilmesi i(cid:231)in emniyetli taşıma g(cid:252)c(cid:252)n(cid:252)n bu konuda Geoteknik
alanında uzman olan m(cid:252)hendislerce ve doğru parametrelerle yapılması gereklidir. Ne yazık ki
mevcut uygulama yukarıda tanımlanan (cid:246)zelliklerin (cid:231)oğunu sağlamamaktadır. Ş(cid:246)yle ki:

(1) Emniyetli taşıma g(cid:252)c(cid:252) değeri yerine zemin emniyet gerilmesi anlayışı hakimdir.
Kullanılan terminolojinin fazla (cid:246)nemli olmadığı s(cid:246)ylenebilir. Ancak kullanılan isim,
arkasındaki anlayışı da etkilemektedir. Standart bir malzeme i(cid:231)in belli bir emniyet
gerilmesi değeri sunulabilir. Ama zemin standart değil, doğal bir malzemedir,
neredeyse her seviyedeki her noktada farklı (cid:246)zellik g(cid:246)sterir. Ayrıca g(cid:246)sterdiği
davranış y(cid:252)klenme şekli, miktarı ve boyutları ile yakından ilgilidir. Emniyetli taşıma
g(cid:252)c(cid:252) sadece zemin (cid:246)zelliklerine değil aynı zamanda temelin boyutları, tipi ve
derinliğine bağlı olarak değişecektir. Emniyetli taşıma g(cid:252)c(cid:252) değerleri bu bilgiler
uygulanarak verilmelidir.

Zeminlerde Statik ve Dinamik Y(cid:252)kler Altında Taşıma G(cid:252)c(cid:252) Anlayışı ve Hesabı 5
Prof. Dr. S. Feyza ˙İNİCİOĞLU (cid:150) [email protected]
Seminer (cid:150) İMO İstanbul 19.02.2005
(2) Emniyetli taşıma g(cid:252)c(cid:252) elde edilirken kullanılan kayma mukavemeti parametreleri
(c, φ) oradaki zeminin davranışını yansıtacak şekilde se(cid:231)ilmelidir. Bu değerlerin elde
edilmesi i(cid:231)in yapılan arazi ve laboratuar deneylerinin emniyetli taşıma g(cid:252)c(cid:252)n(cid:252)
verecek olan, yapılacak yapının (cid:246)zelliklerini bilen ve zeminin davranış şeklinin farklı
koşullardaki (ıslanma, kuruma, şişme, kayma, uzun s(cid:252)reli ve kısa s(cid:252)reli davranış
farklılıkları) değişikliklerini bilen bir geoteknik uzmanının kontrol(cid:252)nde veya bilgisi
dahilinde olması (cid:246)nemlidir.
(3) (cid:220)lkemizdeki uygulamaya genellikle konunun uzmanı olmayanlar hakimdir. Bu
y(cid:252)zden oturma kriteri nadiren uygulanmaktadır. Parametre tayini rastgeledir. Arazi
ve laboratuar deneyleri ile elde edilen parametrelerin en ufak bir benzerliğinin
bulunmadığı (cid:246)rnekler sayılamayacak kadar (cid:231)oktur. Emniyetli taşıma g(cid:252)c(cid:252) form(cid:252)lleri
bile genellikle yanlış uygulanmaktadır. Hazır bilgisayar programlarına yanlış veriler
girilerek yanlış sonu(cid:231)lar sunulmaktadır. Doğru zemin et(cid:252)d(cid:252)n(cid:252)n ve
değerlendirmesinin yapılamaması sonucunda da yapı m(cid:252)hendisi giderek zeminin
(cid:246)zelliklerini tek bir sayıyla ifade etmek gibi bir yanlışa d(cid:252)şmektedir.
(4) T(cid:252)m bu yanlış uygulamaların sonucu olarak yapılan temel tasarımı hesaplarında ka(cid:231)
g(cid:252)venlik sayısı kullanıldığını bilebilmek m(cid:252)mk(cid:252)n değildir. Yapı i(cid:231)in ne kadar iyi
tasarım yapılırsa yapılsın yapının temel kısmı i(cid:231)in sadece tahmini hesap
yapılmaktadır.
(5) Bu aksaklıkların esas vebali de inşaat m(cid:252)hendislerinin omuzlarındadır. ˙(cid:252)nk(cid:252)
Geoteknik M(cid:252)hendisliği İnşaat M(cid:252)hendisliğinin bir anabilim dalıdır. B(cid:252)t(cid:252)n d(cid:252)nyada
da bu b(cid:246)yledir. Yer kabuğunun katmanları ve oluşumuyla ilgilenen veya bunlara ait
genel (cid:246)zellikleri (cid:246)l(cid:231)en bilim dalları zemini tanısalar bile yapıyla birlikte davranışını
tanımazlar. Zemin Mekaniği konusu iyi bir mekanik ve akışkanlar mekaniği bilgisi
gerektirir. Jeoloji ve Jeofizik m(cid:252)hendisleri sadece ve sadece geoteknik m(cid:252)hendisliği
ihtisası yaparak ve mekanik, akışkanlar mekaniği, statik gibi konulardaki
eksikliklerini gidererek bu alanda yeterli birikime sahip olabilirler.

Ne yazık ki İnşaat M(cid:252)hendisliği kendilerine ait olan Geoteknik alanına sahip (cid:231)ıkamamaktadır.
Halbuki doğru uygulamaların yapılabilmesi i(cid:231)in, yanlış (cid:231)(cid:246)z(cid:252)mlerin getirdiği ekonomik ve
yaşamsal zararları (cid:246)nlemek i(cid:231)in bu sorumluluğu yerine getirme zorunlulukları vardır.

2.1. Y(cid:252)zeysel Temellerde Taşıma G(cid:252)c(cid:252) Hesabı (Terzaghi 1943)

Y(cid:252)zeysel temeller altında g(cid:246)(cid:231)me mekanizmasının Şekil 8(cid:146)de g(cid:246)r(cid:252)ld(cid:252)ğ(cid:252) gibi gelişeceği
d(cid:252)ş(cid:252)n(cid:252)l(cid:252)r ve kaydıran kuvvetlerle karşı koyan kuvvetler dengelenerek limit durum i(cid:231)in
(cid:231)(cid:246)z(cid:252)m yapılır.

Şekil 8: Y(cid:252)zeysel temel altındaki g(cid:246)(cid:231)me mekanizması

Zeminlerde Statik ve Dinamik Y(cid:252)kler Altında Taşıma G(cid:252)c(cid:252) Anlayışı ve Hesabı 6
Prof. Dr. S. Feyza ˙İNİCİOĞLU (cid:150) [email protected]
Seminer (cid:150) İMO İstanbul 19.02.2005
S(cid:252)rekli bir temel i(cid:231)in:
Q 1
q (kN /m2,t/m2)= u =c⋅N + ⋅γ⋅B⋅N +γ⋅D ⋅N
u B⋅L c 2 γ f q

Q : Alttaki zeminde kayma g(cid:246)(cid:231)mesine sebep olan d(cid:252)şey y(cid:252)k (kN, ton)
u
B : S(cid:252)rekli temelin genişliği (m)
L : S(cid:252)rekli temelin uzunluğu (m)
γ : Zeminin birim hacim ağırlığı (kN/m3, t/m3)
D : Temel (cid:231)evresindeki zemin y(cid:252)zeyinden temelin alt taban kotuna d(cid:252)şey uzaklık
f
c : Temel altındaki zeminin kohezyonu (kN/m2 , t/m2)
N ,N ,N : Taşıma kapasitesi fakt(cid:246)rleri (boyutsuz)
c q γ

Taşıma g(cid:252)c(cid:252) f(cid:246)rm(cid:252)l(cid:252)nde yer alan (cid:252)(cid:231) terimin anlamı şu şekildedir:

c.N : Temel zeminindeki kohezyonun taşıma g(cid:252)c(cid:252)ne katkısı. Eğer c = 0 olursa, bu terim
c
yok olur

‰.γ.B.Nγ: Temel zemininin i(cid:231)sel s(cid:252)rt(cid:252)nmesinin taşıma g(cid:252)c(cid:252)ne katkısı. Bu terimde yer alan Nγ
i(cid:231)sel s(cid:252)rt(cid:252)nme a(cid:231)ısı φ(cid:146)nin fonksiyonudur. γ değeri temel tabanı altındaki zeminin
birim hacim ağırlığıdır.

γ.D.N : Temel tabanı (cid:252)zerinde yer alan ve temeli (cid:231)evreleyen s(cid:252)rşarj y(cid:252)k(cid:252)n(cid:252)n taşıma
f q
g(cid:252)c(cid:252)ne katkısı. Bu terimde yer alan γ değeri zemin taban seviyesi (cid:252)zerinde yer alan
zeminin birim hacim ağırlığıdır.

Temel tabanı altındaki zeminle temel tabanı (cid:252)zerindeki zeminin γ değerleri farklı olabilir.
B(cid:246)yle bir durumda ikinci ve (cid:252)(cid:231)(cid:252)nc(cid:252) terimlerde farklı γ değerleri kullanılacaktır. Taşıma g(cid:252)c(cid:252)
fakt(cid:246)rleri Tablo 1(cid:146)de tanımlanmaktadır.

Tablo 1: Taşıma g(cid:252)c(cid:252) fakt(cid:246)rleri
φ Nc Nq Nγ
0 5.14 1.0 0.0
5 6.50 1.6 0.5
10 8.30 2.5 1.2
15 11.0 3.9 2.6
20 14.8 6.4 5.4
25 20.7 10.7 10.8
30 30.1 18.4 22.4
32 35.5 23.2 30.2
34 42.2 29.4 41.1
36 50.6 37.7 56.3
38 61.4 48.9 78.0
40 75.3 64.2 109.4
42 93.7 85.4 155.6
44 118.4 115.3 224.6
46 152.1 158.5 330.4
48 199.3 222.3 496.0
50 266.9 319.1 762.9

Zeminlerde Statik ve Dinamik Y(cid:252)kler Altında Taşıma G(cid:252)c(cid:252) Anlayışı ve Hesabı 7
Prof. Dr. S. Feyza ˙İNİCİOĞLU (cid:150) [email protected]
Seminer (cid:150) İMO İstanbul 19.02.2005
Terzaghi taşıma g(cid:252)c(cid:252) denklemi kare ve daire şeklindeki temeller i(cid:231)in aşağıdaki gibidir:

qu =1.3⋅c⋅Nc +γ⋅Df ⋅Nq +0.4⋅γ⋅B⋅Nγ (Kare Temel)

qu =1.3⋅c⋅Nc +γ⋅Df ⋅Nq +0.3⋅γ⋅B⋅Nγ (Dairesel Temel)

2.2. Kohezyonsuz Zeminlerde Taşıma G(cid:252)c(cid:252)

˙akıl, kum ve kaya tozu gibi plastik olmayan silt i(cid:231)eren zeminler kohezyonsuz zeminlerdir.
Kohezyonsuz zeminlerde mukavemetin kaynağı i(cid:231)sel s(cid:252)rt(cid:252)nme ve i(cid:231) kilitlenmedir. İ(cid:231)
kilitlenme (cid:231)ok sıkı yerleşmiş zeminlere ilave mukavemet etkisi kazandırır. Kohezyonsuz
zeminlerde c = 0(cid:146)dır, dolayısıyla taşıma g(cid:252)c(cid:252) form(cid:252)llerinde birinci terim yoktur.
Kohezyonsuz zeminlerde yeraltı suyunun yeri nihai taşıma g(cid:252)c(cid:252) değerini etkileyebilir.
Kohezyonsuz zeminlerde kumun doygun hale gelmesinin s(cid:252)rt(cid:252)nme a(cid:231)ısı (cid:252)zerinde fazla etkisi
yoktur, yani φ = φ′ alınabilir. Fakat yeraltı suyunun y(cid:252)zd(cid:252)rme etkisi zeminin mukavemetini
azaltır. Bu etki 2.terime ait etkidir. Yeraltı suyu etkisini hesaba katmak i(cid:231)in ikinci terimdeki γ
değerinin γ′ (γ′ = γ - γ ) ile değiştirilmesi yeterlidir.
doygun w

2.3. Kohezyonlu Zeminlerde Taşıma G(cid:252)c(cid:252)

Kohezyonlu zeminlerde (silt ve killer gibi plastik zeminler) taşıma g(cid:252)c(cid:252) daha d(cid:252)ş(cid:252)kt(cid:252)r.
Kohezyonlu zeminlerde taşıma g(cid:252)c(cid:252)n(cid:252)n iki durum i(cid:231)in iki şekilde elde edilmesi uygundur.
(1) Toplam gerilme analizi ile (kısa s(cid:252)reli davranış)
(2) Efektif gerilme analizi ile (uzun s(cid:252)reli davranış)

Toplam gerilme analizinde plastik zeminin drenajsız kayma mukavemeti (S ) kullanılır.
u
Anlamı: Zemin tanesel yapıya sahip bir malzemedir. Aralarında boşluklar vardır. Bu boşluklar
doğal ortamın gereği olarak hava, su veya hava ve su ile dolu olabilir. Zemin mekaniği
problemlerinin (cid:231)(cid:246)z(cid:252)m(cid:252)nde zeminin doygun (boşlukları su ile dolu) olduğu kabul edilir.
Kohezyonlu zeminlerin ge(cid:231)irgenliği (cid:231)ok d(cid:252)ş(cid:252)kt(cid:252)r ve bu sebeple suyu b(cid:252)nyelerinde tutarlar.
Bu y(cid:252)zden doygunluk kabul(cid:252) (cid:246)zellikle kohezyonlu zeminler i(cid:231)in uygun bir kabuld(cid:252)r. Doygun
zemin (cid:252)zerine etki eden bir P gerilmesi (cid:246)ncelikle boşluklardaki su tarafından alınır ve ilave
boşluk suyu basıncı oluşur (Şekil 9). İnce taneli zemin b(cid:252)nyesinde suyun drene olması zaman
alacağından y(cid:252)klemenin ilk zamanlarında zeminin kaymaya karşı g(cid:246)sterdiği diren(cid:231) sudaki
ilave boşluk suyu basıncı ve zemin taneleri arasındaki efektif gerilmenin ortak etkisi ile yani
toplam gerilmelere g(cid:246)re oluşur. İlave boşluk suyu basıncının mukavemeti azaltıcı etkisi de
elde edilen mukavemet değerine yansır.

P

Şekil 9: Doygun zeminde ilave boşluk suyu basıncı kavramı

Zeminlerde Statik ve Dinamik Y(cid:252)kler Altında Taşıma G(cid:252)c(cid:252) Anlayışı ve Hesabı 8
Prof. Dr. S. Feyza ˙İNİCİOĞLU (cid:150) [email protected]
Seminer (cid:150) İMO İstanbul 19.02.2005
Y(cid:252)klemenin uygulanmasına bağlı olarak oluşan pozitif ilave boşluk suyu basıncı her y(cid:246)nde
eşit şiddettedir ve zeminin dokusunu bozmaya (cid:231)alışır. İlave boşluk suyu basıncı değeri zemin
dokusunun tanelerin birbirine değmesinden kaynaklanan mukavemetini (gerilmesini) aşarsa
kısmi g(cid:246)(cid:231)me oluşur ve ilerleyerek genel g(cid:246)(cid:231)meye yol a(cid:231)abilir. G(cid:246)(cid:231)me olmasa bile ilave
boşluk suyu basın(cid:231)ları zemin i(cid:231)indeki efektif gerilmeyi azaltacak y(cid:246)nde etki eder. ˙(cid:252)nk(cid:252)
zemin b(cid:252)nyesi i(cid:231)indeki toplam basın(cid:231) iki bileşenle taşınır. Etki eden toplam gerilme değeri
aynı kaldığına g(cid:246)re boşluk suyu basıncı artınca efektif basın(cid:231) azalır.

σ′=σ−u

σ : Toplam basın(cid:231)
σ′ : Efektif basın(cid:231)
u : Boşluk suyu basıncı

Efektif gerilme, zeminde taneden taneye nakledilen ve zemin tanelerinin birbirine
değmesinden, dayanmasından kaynaklanan gerilmelerdir. Zaman ilerledik(cid:231)e zeminde
uygulanan y(cid:252)k altında oluşan ilave boşluk suyu basın(cid:231)ları zemin b(cid:252)nyesindeki suyu harekete
ge(cid:231)irir ve su ge(cid:231)irgen y(cid:252)zeylere doğru harekete ge(cid:231)er. Bunun sonucunda zemin taneleri
birbirlerine yaklaşma imkanı bulur ve zemin sıkışır. Bu olaya konsolidasyon adı verilir.
Konsolidasyon sonunda zeminin mukavemeti artar.

Zeminin y(cid:252)klendiği anda suyun hareket edemediği durum (cid:147)drenajsız durum(cid:148), suyun harekete
ge(cid:231)erek zeminin sıkışması ise (cid:147)drenajlı durum(cid:148) olarak adlandırılır. Tarif olarak, killi
zeminlerin ilk y(cid:252)kleme anı tam drenajsız durum, ilave boşluk suyu basın(cid:231)larının tamamen
s(cid:246)n(cid:252)mlenmesine (sıfır olmasına) yetecek drenajın ger(cid:231)ekleştiği durum da tam drenajlı duruma
karşılık gelir.

Kilin ge(cid:231)irgenliğinin (cid:231)ok d(cid:252)ş(cid:252)k olması sebebiyle bu iki durum arasında (cid:231)ok uzun bir s(cid:252)re
vardır ve bu uzun s(cid:252)rede konsolidasyon s(cid:252)reci ger(cid:231)ekleşir. Tam drenajlı durum ile tam
drenajsız durum arasındaki zamanlarda kısmi drenaj vardır.

Buna g(cid:246)re ilk y(cid:252)kleme şartlarını tanımlayan taşıma g(cid:252)c(cid:252) kısa s(cid:252)reli taşıma g(cid:252)c(cid:252) değerini
verir. Buna karşılık konsolidasyonun tamamlandığı durumdaki taşıma g(cid:252)c(cid:252) uzun s(cid:252)reli taşıma
g(cid:252)c(cid:252) olarak adlandırılır.

Kısa s(cid:252)reli taşıma g(cid:252)c(cid:252) toplam gerilmeler cinsinden ifade edilir (cid:231)(cid:252)nk(cid:252) toplam gerilmelere
g(cid:246)re bulunan parametreler ilave boşluk suyu basıncının mukavemeti azaltıcı etkisini de
kapsarlar. Buna karşılık uzun s(cid:252)reli davranışta ilave boşluk suyu basıncı tamamen
s(cid:246)n(cid:252)mlenir, taneler birbirine yaklaşır, etki eden y(cid:252)k zemindeki sıkışma ile efektif gerilmeye
d(cid:246)n(cid:252)ş(cid:252)r ve zeminin mukavemeti artar.

S , Vane deneyi gibi arazi deneylerinden ve laboratuarda yapılan serbest basın(cid:231) deneylerinden
u
elde edilebilir. Eğer drenajsız kayma mukavemeti derinlikle sabit kalıyorsa S = c ve φ =
u
0(cid:146)dır. Eğer φ = 0 şartı ge(cid:231)erli ise s(cid:252)rekli temel i(cid:231)in taşıma g(cid:252)c(cid:252) denklemi:

q =5⋅c+γ⋅D
u f

veya

Zeminlerde Statik ve Dinamik Y(cid:252)kler Altında Taşıma G(cid:252)c(cid:252) Anlayışı ve Hesabı 9
Prof. Dr. S. Feyza ˙İNİCİOĞLU (cid:150) [email protected]
Seminer (cid:150) İMO İstanbul 19.02.2005
q =5⋅S +γ⋅D
u u f

olarak yazılabilir. Tekil Temeller i(cid:231)in de taşıma g(cid:252)c(cid:252)

 B
q =5⋅c⋅ 1+0,3 +γ⋅D
u   f
 L

denklemiyle elde edilir.

Efektif gerilme analizi ile drenajlı kayma mukavemeti parametreleri c′ ve φ′ bulunur. Bu
değerleri elde etmek i(cid:231)in deney tamamen drenajlı şartlarda ger(cid:231)ekleştirilir.
! Kohezyonlu zeminlerde kısa s(cid:252)reli mukavemet genellikle daha b(cid:252)y(cid:252)kt(cid:252)r, uzun s(cid:252)reli
davranışta konsolidasyona bağlı olarak mukavemet artar.
! Buna karşılık (cid:231)ok sert veya katı plastik zeminlerde uzun s(cid:252)reli taşıma g(cid:252)c(cid:252) daha
d(cid:252)ş(cid:252)kt(cid:252)r. ˙(cid:252)nk(cid:252) drenajsız şartlarda (ilk y(cid:252)kleme sıralarında) negatif boşluk suyu
basın(cid:231)ları da mukavemete katkıda bulunur. Ancak zamanla harekete ge(cid:231)en su zeminin
genişlemesine ve mukavemetin hızla azalmasına sebep olur.

2.4. Moment veya Eksen Dışı Y(cid:252)kleme Etkisi Altındaki Y(cid:252)zeysel Temeller

Şekil 10: Moment etkisi altındaki temelde taban basıncı dağılımı

Temelleri ağırlık merkezinden ge(cid:231)ecek şekilde d(cid:252)şey y(cid:252)kle y(cid:252)klemek tercih edilir ama bu
m(cid:252)mk(cid:252)n olmayabilir. (cid:220)st yapı gereklilikleri y(cid:252)z(cid:252)nden temel (cid:252)zerinde moment etkisi de
olabilir. Bu moment e eksantrisitesi ile etki eden P kuvveti ile g(cid:246)sterilebilir. Eksantrik Y(cid:252)kl(cid:252)
temellerde temelin bir tarafı diğer tarafından daha fazla y(cid:252)klenir (Şekil 10).

( )
Q⋅ B+6⋅e
q’=
B2

( )
Q⋅ B−6⋅e
q"=
B2

Zeminlerde Statik ve Dinamik Y(cid:252)kler Altında Taşıma G(cid:252)c(cid:252) Anlayışı ve Hesabı 10
Prof. Dr. S. Feyza ˙İNİCİOĞLU (cid:150) [email protected]