Temel Seçimi ve Tasarımı

Temeller, taşıyıcı sistemin yüklerini zemine aktaran kısımlardır.  Yüklerin uygun şekilde zemine aktarılması sırasında, taşıyıcı sistemde ek etkiler meydana getirecek çökmelerin ve dönmelerin meydana gelmemesi önemlidir. Ayrıca, farklı oturmaların elden geldiği kadar önlenmesiyle taşıyıcı sistemin gereksiz yere zorlanmasının önüne geçilmiş olur. Bu koşulları sağlayan temel düzeninin belirlenmesinden sonra, betonarme temel elemanının iç kesit etkilerinin belirlenmesi ve bunların uygun donatı düzeni ile karşılanması gerekir.

Temel tasarımı ve boyutlarını, taşıyıcı sistemden gelen etkiler yanında, temel zemininin taşıma kapasitesi kontrol eder. Bu nedenle temel sistemin belirlenmesinden önce, zeminin taşıma kapasitesi hakkında güvenilir bilginin belirlenmesi gerekir. Geoteknik bilgiler ışığında, inşaat alanındaki zeminin yakından incelenmesi ve yapılan sondajların değerlendirilmesiyle zemin için emniyet gerilmesi belirlenir. Zemin emniyet gerilmesi, betonarme yapıların güvenlik (emniyet) gerilmeleri ilkelerine göre boyutlanması durumunda doğrudan kullanılabilir. Ancak, taşıma gücü ilkelerinin kullanılması durumunda, zemin gerilmelerinin hesap edilip verilen zemin güvenlik gerilmesi ile karşılaştırılması için, kullanılma durumuna karşı gelen G+Q yükleme durumunun göz önüne alınması gerekir. Bunu yanında diğer bir önemli yükleme durumu deprem etkisini de içeren G+Q+E  yükleme durumudur. Ancak, bu durumun, kullanma durumuna göre oldukça ender ortaya çıktığı ve kısa süre devam ettiği düşünülerek deprem yönetmeliği, zemin güvenlik gerilmesinin %50 arttırılabileceğini öngörmüştür. Buna göre zemin gerilmelerinin kontrolü bakımından iki yükleme durumunun esas alınması gerekir:

G+Q          yüklemesi      q_zemin ≤q_{zemin güvenlik}
G+Q+E    yüklemesi     q_zemin ≤1.5 q_{zemin güvenlik}

Temel zemini altındaki zeminin özellikleri jeolojik kaynağına, taşınma şekline ve tabakalanma durumuna bağlı olduğu için çok farklılıklar içerir. Ayrıca, fiziksel özellikleri ve yük altındaki davranışının incelenmesi çok ayrıntılı deneyler gerektirir. Bu nedenle zemin emniyet gerilmesinin ve temel çeşiinin belirlenmesinde ve temel kesitlerinin boyutlandırılmasında bu belirsizliklerin göz önüne alınması gerekir.

Temel Tasarımı Nasıl Yapılır?

Özellikleri belirsizlikler içeren zemin ile özellikleri daha belirgin olan yapının etkileşim yeri olan temellerin boyutlandırılmasında matematiksel anlamda ekonomik bir çözüm elde edilmesine çalışılması uygun olmayabilir. Temellerin taşıyıcı sistem hesaplarında üst yapıdan gelen etkiler göz önüne alındığı için denge sağlanır. Ancak, şekil değiştirmelerin uyuşumu çok özel haller için göz önüne alınabilir. Uygulamaya dönük yapılan hesaplamalarda, genellikle kuvvet dengesinin sağlanması ile yetinilir ve şekil değiştirmelerin uyuşmamasından oluşacak ek etkilerin, meydana gelecek sünmelerle azaldığı kabul edilir.

Genel olarak kaya en uygun temel zemini olarak kabul edilir. Bunun yanında dane boyutları uygun kum ve çakıl da iyi bir temel malzemesidir. Çok iyi daneli kum ve silt genel olarak endişe verici olup, kil ve killi zeminler özenli incelemeyi gerektirirler.

Ayrıntılı bir inceleme yapılması gerekirse, temel zemini ile yapı arasında oldukça karmaşık bir etkileşim bulunduğu anlaşılır. Bu etkileşim uzun süre devam eder. Zemin gerilmelerinin bulunması ancak yapılacak yaklaşık kabullerle mümkün olur. Bu kabullerin yapılması sırasında aşağıdaki hususların değerlendirilmesi uygundur:

• Yüzeyde temel altı zemini
  Temel düzenlenmesinde ilk yapılacak iş temel altı zemininin fiziksel karakteristiklerinin belirlenmesidir. Özellikle rijit temellerin kenarlarında daneli olmayan zeminlerde gerilme artışları ortaya çıkarken, daneli zeminlerde bu yerlerde gerilme azalmaları görülür.
• Derinde temel altı zemini
  Sürekli ve plak temel durumunda derinde zemin tabakalarında uzun dönemde meydana gelebilecek konsolidasyon göz önüne alınmalıdır. Üst yapının inşa edilmesinden hemen sonra meydana gelecek temel kesit etkilerine, konsolidasyon sonucu meydana gelebilecek zorlamalarda eklenerek boyutlandırma yapılmalıdır.
• Temelin büyüklüğü ve şekli
  Temel altı basıncın değerine ve yayılışına temel büyüklüğünün etkisi zemin türüne bağlı olarak değişir. Temel zemininin elastiklik katsayısının belirlenmesinde temel boyutları hesaba katılmalıdır. Genellikle kare ve dikdörtgen gibi basit geometrik şekiller tercih edilir. Ancak, yamuk, daire, altıgen gibi diğer şekiller üst yapının arsa sınırı nedeniyle seçilebilir.
• Temel yükünün dış merkezliliği
  Üst yapıdan gelen yükün dış merkez olarak etkimesi zemin gerilmelerinin düzgün yayılmamasına ve temel yer değiştirmelerinin dönme de içermesine neden olabilir.

• Temel rijitliği
  Temelin rijitliği zemin gerilmelerinin dağılışına dolayısıyla düşey yer değiştirmelerin ve temel iç kuvvetlerinin oluşmasına etkili olur. Örneğin, elastik bir temel kirişinde, zemin gerilmeleri düzgün yayılışa yakın olacaktır. Ancak, kumlu zeminde düşey yer değiştirmeye karşı direnç en düşük olacağı için kenarlarda büyük gerilmeler meydana gelecektir. Buna karşılık killi zeminde en büyük gerilme ortada meydana gelecektir. Eğer temel kirişi oldukça rijitse, düşey çökmeler sabit olacak ve yer değiştirmeye karşı mukavemetin büyük olduğu orta bölgede büyük zemin gerilmeleri oluşacaktır. Killi zeminlerde ise zemin gerilmeleri kenarda büyük olacaktır.
• Üst yapının rijitlği
  Üst yapının rijitliği arttıkça, temelin bağımsız şekil değiştirmesi sınırlanır. Rijit üst yapı kendisinde oluşan zorlanmalarla, farklı oturmaları azaltır.
• Temel yatak katsayısı
  Özellikle plak temek gibi büyük boyuttaki temellerin boyutlandırılmasında temelin yan yana gelmiş elastik yaylardan ibaret olduğunu kabul etmek, rijit temel kabulüne göre, daha anlamlı sonuç verir. Bu suretle zemin gerilmelerinin meydana gelen çökme ile doğru orantılı olduğu kabul edilir.Zemin gerilmesi= k₀(yatak katsayısı) x Düşey çökmeÇeşitli zemin türleri için yatak katsayıları şu şekildedir;
  

  Zemin türü	k0 (MN/m3)
  Balçık, turba	<2
  Plastik kil	5-10
  Yarı sert kil	10-15
  Sert kil	15-30
  Dolgu toprak	10-20
  Gevşek kum	10-20
  Orta sıklıkta kum	20-50
  Sıkı kum	50-100
  Sıkı kum ve çakıl	100-150
  Sağlam şist	>500
  Kaya	>2000

  Bu değerlerle hesap yapıldığında bunların ortalama değerler olduğu unutulmamalı ve sonuçlar bu çerçevede değerlendirilmelidir.

  Temeller, zeminin yükü iletme türlerine bağlı olarak yüzeysel ve derin olarak ikiye ayrılabilirler. Derin temeller yüzeye yakın bulunan zemin taşıma kapasitesinin çok düşük olması ve taşıyıcı zeminin derinde bulunması durumunda ortaya çıkar. Yapı yüklerinin ağır olması da temel türünün belirlenmesinde etkili olur. Genel olarak bina türünden yapılardaki temeller, aşağıda verilen sınıflardan birinde bulunurlar.
  
  Temel Çeşitleri Nelerdir?

  • Betonarme taşıyıcı perde veya duvarların altına yerleştirilen ve genel olarak perdenin doğrultusunda uzun olan duvar altı temelleri,
  • Kolonların ayrık olarak yerleştirilen kare, dikdörtgenle ender olarak daire olan tekil temeller,
  • Kolon tekil temellerinin bir veya iki doğrultuda birleştirilmesiyle ortaya çıkan sürekli temeller,
  • Yapının kolonları altına büyük bir plak düzenlenmesiyle ortaya çıkan plak temeller yani radye temeller,
  • Yükün zeminin taşıyıcı özelliğine sahip olduğu alt tabakalarına iletildiği derin temel türlerinden kazıklı temeller.