ÖNSÖZ
Herhangi bir yapının temel tasarımında ve inşasında karşılaşılacak problemleri öngörmek hem ekonomik hem de can ve mal kaybını önleyecektir. Bu bağlamda, güvenli ve ekonomik temel tasarımı yapmak amaçlanır. Ülkemizde, temel mühendisliği ile ilgili derli toplu tüm bilgileri içeren kaynak sıkıntısının mevcut olması, bu kitabın hazırlanmasında etken olmuştur. Bu kitap, temel mühendisliğini içeren hemen hemen her konuyu kapsamaktadır. Kitabın, uygulamada çalışan mühendislere ve inşaat mühendisliğinde lisans ve lisansüstü eğitim gören öğrencilere faydalı olacağı düşünülmektedir.
Kitabın hazırlanmasında ulusal ve uluslararası geniş ve güncel kaynak taraması yapılmıştır. Geoteknik mühendisin ihtiyaç duyacağı bilgileri, güncel standartlar, yönetmelikler ve esaslar dikkate alınarak, teoriye boğmadan gerekli bilgileri bir arada bulacağı bir eser olması amaçlanmıştır. “İnşaat Mühendisliğinde Temel İnşaatı”, I ve II olmak üzere iki kitap olarak hazırlanmıştır. “İnşaat Mühendisliğinde Temel İnşaatı I” Bölüm 1’de geoteknik tasarımla ilgili genel bilgiler verilmiştir. Bölüm 2’de yapı yapılacak inşaat sahasının ve zeminin incelenmesi ele alınmıştır. Bölüm 3’te özellikle ön tasarımda ve verilerin yetersiz olduğu veya kontrolü durumlarda kullanılacak zemin parametrelerinin değişim aralığı ve korelasyonlar verilmiştir. Bölüm 4’te temel türleri olan yüzeysel ve derin temellerin tipleri ve tercih sebepleri incelenmiştir. Bölüm 5’te yüzeysel temellerin taşıma gücü ve Bölüm 6’da ise yüzeysel temellerde oturma konuları ele alınmıştır. Bölüm 7’de yüzeysel temellerin geoteknik tasarımı incelenmiştir. “İnşaat Mühendisliğinde Temel İnşaatı II” olan bu kitapta, Bölüm 1’de kazıklı temellerde taşıma gücü ve Bölüm 2’de ise kazıklı temellerde oturma konuları ele alınmıştır. Bölüm 3’te temel tasarımını ve inşasını etkileyen hususlar irdelenmiştir. Son olarak Bölüm 4’te ise zeminlerin stabilizasyonu ve iyileştirilmesi ele alınmıştır. Ayrıca, her konu sonunda konuyla ilgili örnek problemler verilerek konu pekiştirilmeye çalışılmıştır. Kitap, hem pratik uygulamaları içeren örnek problemleri ve hem de ülkemizde 2019 yılında yürürlüğe giren Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği içerecek şekilde ele
almıştır. Bu kitabın hazırlanması için fikir veren, yazılan her bölümü okuyup düzelten ve önerilerde bulunan, yetişmemde emeği olan, örnek aldığım, bilgi ve tecrübesinden yaralandığım değerli hocam ve meslektaşım Prof. Dr. Ergün TOĞROL’a teşekkürü borç bilirim. Kitabı teknik, format ve dilbilgisi açısından gözden geçiren Prof. Dr. Erol ŞADOĞLU’na, Dr. Öğr. Üyesi Emel TÜRKER’e, Doktora öğrencim Kemal AYDIN’a ve yoğun, yorucu günlerde desteğini esirgemeyen eşime çok teşekkür ederim. Ayrıca, kitap kapaklarının hazırlanmasında ve tasarlanmasında emeği geçen kıymetli Fuat ÖZCAN’a teşekkür ederim. Kitap hakkındaki görüşlerini yazan Prof. Dr. Ergün
TOĞROL’a sonsuz teşekkürler…
Bu kitaptaki olası hataların ya da kitap hakkındaki eleştirilerin tarafıma ulaştırılması arzu edilmektedir. Kitabın geoteknik mühendisliği ile ilgilenen mühendis ve öğrencilere yardımcı olması ümit edilmektedir.
Prof. Dr. Osman SİVRİKAYA
Ağustos 2021
İletişim için:
e-posta:
[email protected]
tel: 0462 377 2647
http://avesis.ktu.edu.tr/osivrikaya
İÇİNDEKİLER
ÖNSÖZ i
İÇİNDEKİLER iii
KISALTMALAR vi
SEMBOL LİSTESİ vii
ULUSLARARASI BİRİMLER SİSTEMİ xxi
1. KAZIKLI TEMELLERİN TAŞIMA GÜCÜ .................................................1-1
1.1 GİRİŞ .................................................................................................. 1-1
1.2 DÜŞEY YÜKLENMİŞ TEKİL KAZIĞIN TAŞIMA GÜCÜ ................................. 1-1
1.2.1 Kumlu Çakıllı Zeminlerde Tekil Kazığın Taşıma Gücü Hesabı .............. 1-4
1.2.1.1 Teorik Yaklaşımla Tekil Kazığın Taşıma Gücü ............................. 1-4
1.2.1.2 Ampirik ya da Yarı-ampirik Yaklaşımlar ile Tekil Kazığın Taşıma
Gücü .................................................................................... 1-11
1.2.2 Killi Zeminlerde Tekil Kazığın Taşıma Gücü Hesabı ......................... 1-16
1.2.3 Negatif Çevre Sürtünmesi ve Hesabı ............................................. 1-22
1.2.4 Tekil Kazığın Çekme (Uplift) Taşıma Gücü Hesabı ........................... 1-25
1.2.5 Kazık Yükleme Deneyi ile Kazığın Taşıma Gücü Hesabı ................... 1-27
1.2.6 Dinamik Kazık Denklemleri ile Taşıma Gücü Hesabı ........................ 1-31
1.2.7 Kayaçlarda Tekil Kazığın Taşıma Gücü Hesabı ................................ 1-33
1.3 YANAL YÜKLENMİŞ TEKİL KAZIĞIN TAŞIMA GÜCÜ ............................... 1-37
1.3.1 Yatak Katsayısı (Elastik Yöntem) ile Çözüm .................................. 1-40
1.3.2 Broms Yöntemi (Nihai Yük Analizi) ile Çözüm ............................... 1-44
1.4 KAZIK GRUPLARININ TAŞIMA GÜCÜ .................................................... 1-49
1.4.1 Killi Zeminlerde Kazık Grubunun Davranışı ve Taşıma Gücü Hesabı .. 1-51
1.4.2 Kumlu Çakıllı Zeminlerde Kazık Grubunun Davranışı ve Taşıma Gücü
Hesabı ........................................................................................ 1-55
1.4.3 Kazık Grubunda Negatif Çevre Sürtünmesi ve Hesabı .................... 1-56
1.4.4 Kazık Grubun Çekme (Uplift) Taşıma Gücü Hesabı ........................ 1-58
1.4.5 Kazık Grubu Yükleme Deneyi ile Taşıma Gücü Hesabı ..................... 1-59
1.4.6 Kayaçlarda Kazık Grubunun Taşıma Gücü Hesabı ........................... 1-59
1.4.7 Yanal Yüklenmiş Kazık Grubunun Taşıma Gücü .............................. 1-59
1.4.7.1 Kumlu Zeminde Yanal Yüklenmiş Kazık Grubunun Tasarım Adımları .
....................................................................................................... 1-60
1.4.7.2 Killi Zeminde Yanal Yüklenmiş Kazık Grubunun Tasarım Adımları .....
....................................................................................................... 1-62
1.4.8 Kazıklı Radye Temeller .................................................................. 1-63
1.4.8.1 Kazıklı Radye Temel Sistemi ................................................... 1-63
1.4.8.2 Kazıklı Radye Temel Analizi .................................................... 1-65
1.4.9 Eksantrik ve Eğik Yüklere Maruz Kazık Grubu Hesabı ....................... 1-71
1.5 KAZIKLARA DEPREM YÜKLERİNİN ETKİSİ ............................................ 1-75
1.6 ÖRNEK PROBLEMLER: TEKİL KAZIK VE KAZIK GRUBU TAŞIMA GÜCÜ
HESABI.................................................................................................... 1-80
1.7 KAYNAKLAR ...................................................................................... 1-111
2. KAZIKLI TEMELLERDE OTURMA .........................................................2-1
2.1 GİRİŞ .................................................................................................. 2-1
2.2 TEKİL KAZIKTA OTURMA ...................................................................... 2-1
2.3 KAZIK GRUPLARINDA OTURMA ........................................................... 2-10
2.3.1 Ampirik Yöntemler ....................................................................... 2-11
2.3.2 Eşdeğer Radye Yöntemi ............................................................... 2-12
2.3.3 Etkileşim Faktörü Yöntemi ............................................................ 2-18
2.3.4 Eşdeğer Ayak Yöntemi ................................................................. 2-22
2.3.5 Kayaçlarda Tekil Kazık ve Kazık Grubunun Oturması ....................... 2-24
2.3.5.1 Kayaçlarda Tekil Kazığın Oturması .......................................... 2-24
2.3.5.2 Kayaçlarda Kazık Grubunun Oturması ..................................... 2-26
2.4 DÜŞEY YÜKLENMİŞ KAZIK GRUPLARINDA TASARIM ADIMLARI ............. 2-29
2.4.1 Kumlu Zeminlerde Düşey Yüklenmiş Kazık Gruplarının Tasarım Adımları .
........................................................................................................... 2-29
2.4.2 Killi Zeminlerde Düşey Yüklenmiş Kazık Gruplarının Tasarım Adımları2-30
2.5 DEPREM ETKİSİ YAPI-KAZIK-ZEMİN ETKİLEŞİMİ .................................. 2-30
2.6 KAZIKLI TEMELLERİN GEOTEKNİK AÇIDAN TASARIMI .......................... 2-41
2.7 ÖRNEKLER PROBLEMLER: TEKİL KAZIK VE KAZIK GRUBU OTURMA HESABI .
.................................................................................................... 2-42
2.8 KAYNAKLAR ....................................................................................... 2-78
3. TEMEL TASARIMINI VE İNŞASINI ETKİLEYEN HUSUSLAR ................3-1
3.1 GİRİŞ .................................................................................................. 3-1
3.2 KAZI YÖNTEMLERİ ............................................................................... 3-1
3.3 DESTEKSİZ (ŞEVLİ) KAZILAR ................................................................ 3-8
3.4 DESTEKLİ KAZILAR............................................................................. 3-10
3.4.1 Dayanam Duvar Türleri ................................................................ 3-12
3.4.1.1 Palplanş Perde Duvarlar ......................................................... 3-12
3.4.1.2 Kazıklı Perde Duvarlar............................................................ 3-14
3.4.1.3 Diyafram Duvarlar ................................................................. 3-17
3.4.2 İksa Sistemlerine Etkiyen Yanal Zemin Basınçları ........................... 3-18
3.4.3 TBDY (2018)’e Göre Yanal Zemin Basınçları ve Dayanma Yapısı Tasarımı
........................................................................................................... 3-22
3.4.3.1 Binaların Bodrum Perdelerine Etkiyen Statik ve Dinamik Zemin
Basınçları ......................................................................................... 3-22
3.4.3.2 Deprem Etkisi Altında Dayanma Yapılarının Tasarımı İçin Kurallar ....
....................................................................................................... 3-23
3.5 DERİN KAZIDA DAYANMA YAPISI TASARIM ESASLARI.......................... 3-27
3.5.1 Stabilite Analizleri ........................................................................ 3-30
3.5.1.1 Toptan Göçme Problemi ........................................................ 3-30
3.5.1.2 Derin Kazıda Kaynama, Sızma ve Kabarma Problemi................ 3-39
3.5.1.3 Çok Sıralı Ankrajlı Esnek Duvarlar ........................................... 3-42
3.5.2 Gerilme ve Deformasyon Analizi .................................................... 3-52
3.6 KAZI ALANININ KURU TUTULMASI ...................................................... 3-56
3.6.1 Suyu Çukura Toplayıp Pompayla Uzaklaştırılması ........................... 3-57
3.6.2 Wellpoint Yöntemi ile Suyun Uzaklaştırılması.................................. 3-58
3.6.3 Derin Çukurdan (Kuyudan) Suyun Çekilerek Uzaklaştırılması ........... 3-59
3.6.4 Palplanş Perdesi ile Suyun Kontrol Altına Alınması .......................... 3-62
3.6.5 Diğer Yöntemler ile Suyun Kontrol Altına Alınması .......................... 3-65
3.6.6 YASS Altında Radye Temel Tasarımı .............................................. 3-66
3.7 ŞEVLERDE VE YAMAÇLARDA TEMEL TASARIMI .................................... 3-67
3.8 KOMŞU YAPILARIN ETKİSİ VE YAPILARDAKİ HAREKETLERİN GÖZLENMESİ ..
.................................................................................................... 3-72
3.9 PROBLEMLİ ZEMİNLER/KAYAÇLAR VE TEMEL TASARIMI ....................... 3-74
3.9.1 Organik Zeminler, Turba ve Bataklık ............................................. 3-74
3.9.2 Normal Konsolide Killer ................................................................ 3-74
3.9.3 Hassas Killer ................................................................................ 3-75
3.9.4 Şişen ve Büzülen Killer ................................................................. 3-75
3.9.5 Dispersif Killer ............................................................................. 3-84
3.9.6 Gevşek Kaba Daneli Zeminler ....................................................... 3-85
3.9.7 Çökebilen Zeminler ...................................................................... 3-86
3.9.8 Dolgular ...................................................................................... 3-91
3.9.9 Donmuş Zeminler ........................................................................ 3-92
3.9.10 Sülfatlı Zeminler ve Yeraltı Suyu .................................................. 3-93
3.9.11 Problemli Kayaçlar ..................................................................... 3-93
3.10 SIVILAŞMA POTANSİYELİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ ........................... 3-94
3.10.1 Kaba Daneli Zeminlerde Sıvılaşma ............................................... 3-97
3.10.2 İnce Daneli Zeminlerde Sıvılaşma ............................................... 3-106
3.11 ÖRNEKLER PROBLEMLER: TEMEL TASARIMINI ETKİLEYEN HUSUSLAR3-107
3.12 KAYNAKLAR .................................................................................... 3-134
4. ZEMİNLERİN STABİLİZASYONU VE İYİLEŞTİRİLMESİ.......................4-1
4.1 GİRİŞ .................................................................................................. 4-1
4.2 ZEMİNLERİN KOMPAKSİYONU (SIKIŞTIRILMASI) ................................... 4-7
4.3 DİNAMİK KOMPAKSİYON (KONSOLİDASYON) ...................................... 4-11
4.4 ÖN YÜKLEME ..................................................................................... 4-14
4.5 VİBRO-KOMPAKSİYON VE VİBRO-YERDEĞİŞTİRME (TAŞ KOLONLAR) ... 4-19
4.5.1 Vibro-Kompaksiyon Yöntemi ......................................................... 4-20
4.5.1.1 Vibro-Kompaksiyon ile Tasarım .............................................. 4-22
4.5.2 Vibro-Yerdeğiştirme (Taş Kolon) Yöntemi ...................................... 4-25
4.5.2.1 Taş Kolon ile Tasarım ............................................................ 4-30
4.5.2.2 Taş Kolonlarda Oturma Tahmini Hesabı .................................. 4-35
4.5.2.3 Taş Kolonların Düşey Dren Olarak Kullanımı ............................ 4-38
4.5.2.4 Taş Kolonların Şev Stabilitesinde Kullanımı .............................. 4-39
4.5.2.5 Geotekstil Kılıflı Taş Kolonlar .................................................. 4-39
4.6 ENJEKSİYONLAR ................................................................................ 4-39
4.6.1 Permeasyon (Emdirme, Sızıntı) Enjeksiyonu ................................... 4-41
4.6.2 Kompaksiyon Enjeksiyonu ............................................................. 4-42
4.6.3 Çatlatma Enjeksiyonu ................................................................... 4-42
4.6.4 Jet Enjeksiyonu ............................................................................ 4-44
4.6.4.1 Jet Enjeksiyonu Kontrol Parametreleri..................................... 4-46
4.6.4.2 Jet Zemin Etkileşimi .............................................................. 4-48
4.6.4.3 Jet Kolon Özellikleri ............................................................... 4-49
4.6.4.4 Jet Enjeksiyon Uygulamaları .................................................. 4-55
4.6.4.5 Jet Kolon Tasarım Esasları ..................................................... 4-56
4.6.4.6 Jet Enjeksiyonunda Kalite, Kontrol ve Denetim ........................ 4-67
4.7 DERİN KARIŞTIRICI İLE İYİLEŞTİRME ................................................. 4-69
4.8 GEOSENTETİKLER: GEOMEMBRAN, GEOGRİD VE GEOTEKSTİL ............. 4-76
4.9 ÖRNEK PROBLEMLER: ZEMİNLERİN İYİLEŞTİRİLMESİ .......................... 4-81
4.10 KAYNAKLAR .................................................................................... 4-108