DERİN TEMELLER Ayak temeller Kesonlar Kazık temeller
AYAK TEMELLER
KESONLAR • Açık Kesonlar • Pnömatik Kesonlar • Yüzen Kesonlar
Açık Kesonlar • Çapı 1.5 ‐ 3.0 m. olan dairesel ahşap, demir ya da betonarme çarık, temel zemini üzerine oturtulur.
Pnömatik (hava basınçlı) Kesonlar •
Zemin ve yeraltı suyunun fazla olduğu yerlerde kullanılan bu keson türünde prensip, temel olarak inşa edilecek kesonun alt bölümündeki çalışma odasının zemindeki suyu yenecek hava basıncıyla doldurulması ve kuruda çalışılarak zeminin kazılması, ağırlığıyla çöken kesonun sağlam tabakaya ulaşmasıdır.
Yüzen Kesonlar •
Tamamen su içinde, balçık zeminlerde uygulanan keson türüdür. Bunlara "Yüzen Sandık" da denmektedir. Dışarıda hazırlanan alt ve yanları kapalı beton sandık kesonlar, temel veya sömel yapılması istenen noktaya getirilip yerleştirilir.
KAZIK TEMELLER • Kazıklar, esas olarak yapı yüklerinin zeminin derin tabakalarına taşıtılması amacı ile kullanılan bir temel çeşididir. Zemin yüzeyine yakın tabakaların yapı yüklerini, göçmeden veya aşırı oturmalara yol açmadan taşıyabilecek bir yüzeysel temel teşkiline müsait olmadığı durumlarda derin temel tercih edilir. Kazıklı temellerin projelendirilmesinde de göçmeye karşı güvenliğin bulunduğu; ayrıca servis yüklerinin meydana getireceği oturmaların kabul edilebilir bir sınırı aşmadığı gösterilmelidir.
KAZIKLARIN FONKSİYONLARI Yüzeysel temel çözümlerine göre daha pahalı olmalarına karşın değişik nedenlerle kullanıldıkları bazı durumlar aşağıda sıralanmaktadır. • • • • • • • •
Üstteki zemin tabakalarının üst yapı yükleri için yeterli taşıma güçlerinin olmayışı Suyla ilişkiye geçtiğinde kabaran veya ani çökme gösteren zeminlerde üst yapı yüklerinin aktif zon diye tariflenebilecek bir bölgenin dışına aktarmak gerekebilir. Kuleler, deniz platformları ve yer altı suyu altındaki radyeler kaldırma kuvvetleri etkisindedirler. Bu kuvvetlerin karşılanmasında kazıklı temeller düzenlenebilir. Kazıklar bazı durumlarda zemin hareketini kontrol amacıyla kullanılabilir. Gevşek granüler zeminlerin sıkı hale getirilerek iyileştirilmesi amacıyla kullanılabilir. Üniform olmayan küçük alanlara yoğunlaşmış yük aktaran yapılar da kullanılabilir. Zemin yüzü veya zeminde tabakalaşmanın fazla eğimli olması Statik sistemleri veya fonksiyonları bakımından farklı oturmalara hassas yapılar.
Kazık Tipleri ve Sınıflandırılması Kazıklar değişik özellikleri esas alınarak birçok şekilde sınıflandırılabilirler • Zemine Yük Aktarma Şekline Göre • İmal Edildiği Malzemenin Cinsine Göre Kazıklar • Zemin Yer Değiştirmesine Göre • Yapım Şekillerine Göre
Zemine Yük Aktarma Şekline Göre Uç Mukavemetli Kazıklar
Sürtünme (Yüzen ) Kazıklar
Çekme Kazıkları Çekme kazıkları çoğu hallerde uzun ve yüksek yapılara etkiyen rüzgâr ve deprem yüklerinin karşılanması durumunda reaksiyon oluşturulması, petrol ve açık deniz sondaj platformlarına ve ayrıca yeraltı su seviyesinin altında kalan geniş alanlı yapılara etkiyen suyun kaldırma kuvvetinin karşılanması amacıyla çekme etkisinin yeterince sönümleneceği derinliğe kadar bu kazıklar yerleştirilir.
Ankraj Kazıkları Ankraj kazıklan özellikle kayma mukavemeti parametreleri zayıf olan boşluklu ve granüler zeminlerde üst yapıya etkiyen yatay yükleri, yanal toprak basıncı ve kaldırma kuvveti itkilerini yüzeyleri boyunca oluşan kayma gerilmeleri ile derinlerdeki kaya formasyonlarına aktarabilmektedirler.
Kompaksiyon Kazıkları Belirli koşullar altında granüler zeminlerin öncelikle perméabilité ve relatif sıkılık gibi yerinde mühendislik özelliklerini iyileştirmek için kazıklar zemin yüzeyinden uygun şekillerde tatbik edilen çakma yöntemleri ile zemine yerleştirilirler.
Eğik Kazıklar Eğer bir kazık ya da kazık grubu düşeyle belli bir açı altında zemine yerleştiriliyorsa eğik kazık adını alır. Eğik kazıklar çoğu kez yüksek istinat yapılarına etkiyen aktif toprak itkisinin karşılanmasında istinat yapısının altına ve heyelan tehlikesi bulunan yerlerde kullanılır.
İmal Edildiği Malzemenin Cinsine Göre Kazıklar • Ahşap • Çelik • Betonarme
Ahşap •
•
•
Ahşap kazıklar nitelikli bazı ağaçların gövdesi ve kollarının üzerindeki kabuklar sıyrılarak hazırlanan kerestelerden oluşturulurlar. Ahşap kazıkların birçoğunun boyu (uzunluğu) çoğu uygulamalarda [10 ‐ 20] m arasında değişir. Kazık olarak kullanılabilecek niteliğe sahip olabilmeleri için kerestelerin düzgün, sert, darbelere dayanıklı ve kusursuz olmaları gerekmektedir.
Betonarme Kazıklar • Betonarme kazıklar en çok kullanılan kazık tipidir. Yer altı suyundan etkilenmedikleri için ve istenilen boyda yapılabildikleri için diğer kazıklara göre üstünlük kazanırlar. En yaygın olarak önceden dökme ve yerinde dökme kazıklar olarak kullanılmaktadır.
Ön Dökümlü (Prekast) Beton Kazıklar Prekast kazıklar yeterli görülen bir "öngerme" uygulanarak hazırlanabilirler ve genelde kare, dairesel yada oktagonal (sekizgen) en kesite sahiptirler. Kazıkların yerden kaldırılması, taşınması ve yere konulması gibi zorunlu fiziksel hareketler sırasında oluşan eğilme momentlerine de karşı kazığın gerekli direnci göstermesini sağla‐ yacak kadar bir öngerme uygulanabilir.
Yerinde Dökülen Beton Kazıklar Yerinde dökülen beton kazıklar (Fore Kazıklar) önceden forajla zeminde açılan kuyuların içinde donatı iskeleti önceden bağlanıp hazırlanarak kuyu içine büyük kapasiteli vinçler aracılığıyla yerleştirilip monte edildikten sonra kuyu haznesinin içine tamamıyla beton doldurulmak suretiyle imal edilmektedirler. Kılıflı ve Kılıfsız yerinde dökme kazıklar diye 2 gruba ayrılır.
Kılıfsız Yerinde Dökme Betonarme Kazıklar Yer altı suyu olmayan zeminlerde 85 cm çap ve 6 m derinliğe kadar uygulanabilirler. Sistem olarak zeminin sıkıştırılması suretiyle taşıma gücünün arttırılması esasına dayanırlar. Butür kazıklar: – Kompres Kazıklar – Kornart Kazıklar – Ekspres (Dulak) Kazıklar olmak üzere üç şekilde yapılırlar.
Kompres Kazık • Delici olarak 2200 kg ağırlığında ve 85 cm çapında bir dullac uç şahmerdanla düşürüldüğünde zemin yanlara doğru sıkıştırılarak boşluk açılır. • İstenilen derinliğe inildikten sonra sert ve sağlam taş parçaları dökülerek ve 2000 kg’lık tokmakla vurularak boşluğun tabanında bir taş tabakası teşkil edilir. • Boşluğa normal kıvamda beton dökülüp 1800 kg’lık tokmakla sıkıştırma yapılır.
Kornart Kazıklar
Zemine 25‐40 cm çapında ahşap bir kazık çakılıp çekildikten sonra meydana gelen boşluk betonla doldurularak ve sıkıştırılarak yapılır.
Ekspres Kazıklar
Dökme demirden yapılan 30‐90 cm çaplı konik şekilli uca sahip kazık zemine darbe ile çakılır ve kalan boşluklar, betonla doldurularak sıkıştırılır.
Kılıflı Yerinde Dökme Betonarme Kazıklar Kaplama Borusu Zeminde Kalan Kazıklar Kendini tutamayan ve sıkışmaya elverişli olan yumuşak zeminlerde 30‐90 cm çapında ince saç borular çeşitli şekillerde çakıldıktan sonra içi betonla doldurularak yapılır. Gerekirse çelik donatı kullanılabilir. Başlıcaları: Ramond, Mast, Stren, Jansen, Abolorenz,Benoto kazıklarıdır.
Kaplama Borusu Çıkartılan Kazıklar Yer altı suyu bulunan ve kendisini tutamayan gevşek zeminlerde uygulanır. Kalınlığı 10‐20 mm olan kaplama borusu zemine çakılır. İçerisindeki boşluğa gerekiyorsa donatı konularak beton dökülür. Daha sonra kaplama borusu yukarı çekilir. Bu tip Kazıkların 4 farklı türü vardır. Başlıcaları: Simpleks Kazıkları, Franki Kazıkları, Straus Kazıkları, Wolfholz kazıklarıdır.
Çelik Kazıklar •
Çelik kazıkların kesiti H veya I profili seklinde, veya dairesel olabilir. Dairesel kesitli, yani boru seklinde olanların uçları kapalı veya yarık olabilir ve genellikle içleri betonlanır. Çakma sırasında uçları takviye edilir. Uzatmak için perçin, bulon veya kaynak yapılır. Bu kazıklar yüksek yük tasıma kapasitesine sahip uç kazıkları olarak kullanılabilirler. Ancak, yer altı suyunun zararlı madde ihtiva etmesi halinde, deniz içinde çabuk çürürler. Kumlu zeminlerde de ömürleri uzun olmayabilir.
KAZIKLARIN TAŞIMA GÜCÜ HESABI • Bir kazığın taşıma gücünü kazık zemin etkileşimi yönünden belirleyen başlıca iki etken, kazığı çevreleyen zeminin taşıma gücünü oluşturan mekanik özellikleri ile kazığın yapıldığı malzemenin dayanımını oluşturan mekanik özellikleridir. Bu iki özellik kullanılarak kazık ve zemin ayrı ayrı değerlendirilir ve her ikisinin de uygulanan yük altında sağlam kalacakları kanıtlanır. Formüller, kazık zemin etkileşiminin statik dengesini yansıtan veya çakma kazıklarda kazığı çakmak için harcanan enerji ve/veya yapılan işi esas alan bağlantılardır.
Statik Kazık Formülleri Bir kazığın çevre zemini açısından toplam taşıma gücü genellikle iki bileşenden oluşur. Bunlar uç direnci ve çevre sürtünmesi bileşenleridir. Uç direnci kazık ucundaki zeminin birim taşıma kapasitesi (qf) ve kazık en kesit alanı (Ap) kullanılarak hesaplanabilir. Qp = qf . Ap Sürtünme direnci, kazık boyunca yer alan tabakanın birim sürtünme dirençleri(fs) ve kazığın bu tabakalardaki çevre alanları (As) ile hesaplanabilir. Qs = fs . As
Dinamik Kazık Formülleri Çakma kazıkların taşıma gücü değerlendirmelerinde dinamik kazık formülleri kullanılır. Bu formüller, kazık çakma işlemi sırasında harcanan enerjinin, diğer deyişle mekanik olarak yapılan işin, kazığın zemine giriş miktarı ve zeminde oluşan toplam direnç ile ilgili olacağı savından yola çıkarak elde edilmişlerdir. Sanders , Engineering News, Brix, Dutch, Ritter, Hiley Formülleri ile hesaplanabilinir.
Kazıklarda Grup Etkisi ve Grup Taşıma Gücü Kazık grubunun taşıma gücü, kazıkların grup halinde davranışları düşünülerek hesaplanır. Zira, grup içindeki bir kazık ve çevre zemin, diğer kazıklardan iletilen gerilmelerin etki alanı içinde kalabilir. Bu problemin çözümü için çeşitli yaklaşımlar vardır. Bunlardan biri sürtünme kazıklarında grup etkisini hesaplamak için kullanılan ampirik veya yarı ampirik formüllerdir. Bu formüller kazıklar arası etkileşim nedeni ile grup içindeki kazıkların taşıma güçlerinde meydana gelen azalmayı saptamak amacı ile geliştirilmişlerdir. η sayısı ile gösterilen grup verimi, kazıkların tek tek taşıma güçlerinin toplanması ile bulunan değerle çarpılarak grup taşıma gücü bulunur. Bu formüllerde genelde, yalnızca kazık kazık etkileşimi düşünülmüş ve zemin özellikleri göz önüne alınmamıştır. Converse‐Labarre formülü, 1/8 Etkileşim Kuralı, Terzaghi Blok Yaklaşımı ile hesaplanabilinir.
