Hesap varsayımları ve hesap esasları

Fleksibl alan temelinin hesabı ve boyutlandırılması için yapı sis teminden oluĢan kuvvet ve momentler ile temel zemininin reaksiyon kuvvetlerinin (taban basıncı büyüklüğü ve dağılımının) bilinmesi gerekir. Üst yapıdan gelen yüklerin toplam büyüklüğü ve etki yeri statik hesapla daima bulunabilir. Buna karĢılık toplam yükün üst yapıdan temel plağına yük aktaran kolonlara dağılımı, toplam sistemin rijitliği ve zeminin rijitliğine bağlı olarak farklı olur. ġekil 3.5b’de üst yapı yüklerinin toplamının bilinmesine karĢın, kolonlara gelen yükler belli değildir. Fakat pratik te çoğunlukla alan temeli üzerindeki kolon yükleri, üst yapının rijit bir a lan temeline oturduğu varsayımına göre hesaplanarak basitleĢtirme yapılabilir. Bu durumda kolon yükleri fleksibl üst yapı varsayımına göre bulunabilir. Aynı bağıntı reaksiyon kuvveti olarak taban basıncı için de geçerlidir ve taban basıncı temel plağının üst yükleri ile kendi ağırlığı toplamı altında dengededir.

Bir alan temelinin hesabı uzaysal bir problemdir. Temel plağının boyutları ve biçimi taban basıncı dağılımı üzerine kesin olarak etki eder. Bu yüzden sorunun çözümü yüksek dereceden hiperstatiktir. Bunun istisnası çok nadir olarak görülür. Üst yapının, temelin ve temel zemininin tüm deformasyon koĢullarının kesin matematik formda gösterilmesi olanaklı değildir. Ayrıca plak temele etki eden dıĢ yüklerin hesabı için elde edilen kapalı formüller arasında bağıntı kurmak ise hiç olanaklı değildir. Bu nedenle tüm hesap metotlarında az veya çok oranda basitleĢtirme yapılmaktadır.

Üst yapının çok katlı olması durumunda deprem kuvveti nedeniyle üst yapı yükleri yatay bileĢene de sahiptir. Bu yatay yük bileĢeninin üst yapı üzerindeki etkisinin, öteki yük bileĢenlerine oranla önemli ölçüde büyük olduğu deneyimlere dayanılarak söylenebilir. Yatay öz ağırlığın zeminin düĢey oturmaları üzerine etkisi küçük olduğundan, onun etkisi zeminin deformasyon hesaplarında genellikle göz önüne alınmaz. Hatta çoğunlukla zemin deformasyonundan dolayı taban plağındaki ya tay kayma gerilmesi de göz önüne alınmaz. Bununla birlikte yapı, örneğin toprak basıncından dolayı dayanma duvarlarında veya çarpma basıncından dolayı, köprü

22

ayağında olduğu gibi, çok büyük yatay yük bileĢenine sahipse, bu durumda temel tabanındaki kayma gerilmelerinin ihmal edilmesi artık doğru olmaz. Çünkü bu du- rumda söz konusu kayma gerilmesi yumuĢak davranıĢlı zeminlerde hissedilir bir sıkıĢma doğurur ve böylece yapının düĢeyden kaçma (eğiklik) durumuna neden olabilir. Ayrıca bu durumda kayma güvenliğinin sağlandığı da kontrol edilmelidir. Elastik alan temellerinin hesabında aĢağıdaki dıĢ kuvvet grupları ayırt edilir

ġekil 5.1 : Bir alan temeline etki eden dıĢ kuvvetler 1) Üst yapı yükleri (Ni, Mi ve qi),

2) Öz ağırlık ( g),

3) Dinamik kütle kuvvetleri (Fi), 4) Taban basınçları ( 0i),

5) Taban suyu basıncı ( w)

Bu dıĢ kuvvetlerin büyüklüğü ve dağılımı bilindiğinde, kesit kuvvetlerin hesabı ve plak temelin boyutlandırılması yalnızca elemanter statiğin sorunudur.

Üst yapı yükleri; tekil yükler (örneğin, kolon yükleri), yüzey yükleri (örneğin, temel plağı üzerindeki yayılı yükler), çizgisel yükler (örneğin, duvar yükleri) ve momentler (örneğin, kolonların dibindeki ankastrelik momentleri) olarak sıralanabilir. Bu üst yüklerin toplam büyüklüğü ve etki yeri denge denklemlerinden kolayca bulunabilir. Fakat üst yapı yüklerinin dağılımı toplam sistemin deformasyon koĢuluna göre ayarlanması gerekir. Bu bağlılık geniĢ kapsamlı matematiksel bir çalıĢma gerektirir ve genellikle bu tür çözümler bilgisayar kullanılarak yapılabilir.

Fakat pratikte çoğunlukla elastik veya rijit temel plakları üzerinde fleksibl bir üst yapı varsayımına göre, üst yapının statik hesabından elde ed ilen kolon yükleri aynen

23

temel yükleri olarak alınır (ġekil 3.2a ve b). KuĢkusuz bu varsayım elastik temel plağı durumunda, ancak üst yapıdaki (örneğin, karkas bir yapıdaki) kolonlar düĢey doğrultuda serbest olarak birbirine göre yer değiĢtirebilir ve düğüm noktalarının çoğu mafsal gibi etki ederse gerçeğe yakın olur. Pek çok yapıda en azından inĢaat sırasında edinilen deneyimler bu koĢulun yaklaĢık biçimde yerine getirildiğini gösterdiğinden, yukarıdaki varsayım belirli bir haklılık kazanmaktadır.

Elastik üst yapı fleksibl olarak kabul edilemeyecek oranda bir rijitliğe sahipse veya daha sağlıklı hesap yapılması isteniyorsa, pratik olarak yaklaĢık formüllerden bulunan üst yapı rijitliği temel plağı rijitliğine eklenerek hesap yapılabilir. Fakat bu durumda üst yapı hesaba katılmadan bulunan kesit kuvvetleri ile üst yapı rijitliği göz önüne alınarak bulunan kesit kuvvetleri arasındaki farkın (özellikle eğilme momentleri farkının) üst yapı tarafından taĢınması gerekir.

Karkas yapı kolonlarının temel sistemine ankastre veya mafsallı olarak bağlanmasının taban basıncı üzerine etkisi önemli değildir. Bununla birlikte bu konu eğilme momenti dağılımı üzerine önemli ölçüde etkilidir.

Temel gövdesinin kendi yükü seçilen boyutlardan kolayca bulunur. Üst yapı yükleri ile temel gövdesinin kendi ağırlığının toplamı taban basıncı ile dengededir. Fleksibl bir üst yapı varsayımı durumunda üst yapı yükünün büyüklüğü ve dağılımı önceden bilindiğine göre, çoğunlukla hesap metotlarında taban basıncı dağılımı temel gövdesinin ve onun altındaki zeminin deformasyon koĢulundan bulunur. Elastik bir alan temeli hesabının ana amacı taban basıncı dağılımının bulunmasıdır. Taban basıncı bulunduktan sonra kesit kuvvetleri, üstten gelen kolon yükleri ve alttan etki eden taban basıncı altında izostatik kiriĢ esasına göre hesaplanır.