Kolon, perde, duvar gibi taşıyıcı elemanlara gelen yükleri, zemine güvenli bir şekilde aktaran yapı elemanlarına temel denilir.
Betonarme yapıların temeli betonarme olduğu gibi, çelik ve ahşap yapıların temelleri de betonarme olarak yapılmaktadır.
Üst yapıdan gelen yükleri zemine iletmek gibi çok önemli bir görevi olan temeller, yapıya etkiyen yükler ve zeminin taşıma gücüne göre farklı sınıflarda ve şekillerde yapılabilirler.
Yapılarda temel yapılmasının nedeni, kolon ve duvar yapı malzemeleri kadar dayanım gösterememesidir. Bu sebeple düşey yapı elemanları vasıtası ile gelen yüklerin, zeminde geniş bir alana yayılması sağlanır.
Üst yapıdan gelen tesirleri zemine aktarmak gibi çok önemli bir fonksiyonu olan temeller de yapılacak yanlışların telafisi çok zor veya olanaksız olmaktadır.
Bundan dolayı temel projesi yapılmadan önce zeminin durumu iyi bilinmeli ve mevcut zemine, güvenle yüklenecek yük değerlerinin belirlenmiş olması lazımdır.
Temelin şeklini ve sınıfını belirleyen en önemli faktörün zeminin taşıma gücü olduğu unutulmamalıdır.
Temeller farklı geometrik şekillerde yapısal davranışları olmasına rağmen, çoğunlukla yükü yüzeye yakın yere aktaran yüzeysel temeller ya da daha derinde sağlam zemine aktaran derin temeller olarak ikiye ayrılmaktadır.
TS 500 (2000)’de temel ile ilgili bilgiler
- Temel kotu ve temel tipi, genel olarak yerel koşulların değerlendirilmesinden sonra, zemin mekaniği ilkelerine göre seçilmelidir.
- Temel elemanlarının kesit boyutlarının kontrolünde ve gerekli donatının belirlenmesinde ise, Madde 6.2.6 da tanımlanan yük katsayıları ile bulunan tasarım yükleri ve bu yükler etkisiyle temel altında oluşacak taban basınçları esas alınacaktır.
- Temel donatısının, zemin ve yer altı suyundan etkileneceği düşüncesiyle beton örtüsünün 50 mm’den daha az olmaması gerektiğini belirtmektedir (TS 500, 2000).
TEMEL ÇEŞİTLERİ
Duvar Altı Temel
Betonarme perde ve taşıyıcı duvarların yüklerini güvenli bir şekilde zemine ileten betonarme yapı elemanlarına duvar altı temel ismi verilmektedir.
Duvar altı temellerin kesiti aşağıdaki şekilde gösterildiği dikdörtgen, yamuk ya da eğimli arazi olan yerlerde basamaklı olacak şekilde yapılabilir.
TS500 (2000)’ de Duvar altı Temel ile ilgili Bilgiler
- Kayma donatısına gereksinim olmayacak şekilde duvar altı temel yüksekliğinin belirlenmesi tavsiye edilir.
- Temel kalınlığı seçilirken, tasarım momentinin, homojen çatlamamış kesit varsayımı ile hesaplanan çatlama momentinden, tasarım kesme kuvvetinin de kesmede çatlama dayanımından küçük olması sağlanmalıdır.
- Zemin dayanımı dikkate alınarak duvar altı temellerin genişliği belirlenir.
- Kesit hesabında göz önünde bulundurulacak kesme kuvveti duvar yüzünde, moment ise duvar yüzünden duvar kalınlığının 1/4’ ü kadar içerde hesaplanır.
- Duvar altı temeli, her bir yan taraftan üzerindeki duvarı 100 mm geçecek şekilde olmalıdır.
- Duvar altı temeli kalınlığı da, duvar dışına kolon açıklığının yarısından ve 200 mm’ den az olmamalıdır.
- Aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi duvarın uzunluğu boyunca, her bir köşede olacak şekilde en az 4Ø10 boyuna donatı olmalı ve bunların ara mesafesi 300 mm’yi geçmeyecek biçimde 8 mm çapında etriyeler ile sarılması gerekecektir.
Tekil Temel
Tekil temel yapılmasının amacı her bir kolondaki yükün zeminde daha geniş bir alana yayılarak aktarılmasıdır. İsminden de anlaşılacağı gibi tek bir kolon için yapılır. Az malzeme ile imalat yapılması, ekonomik olması ve imalat kolaylığı açısından diğer temel türlerinden üstündür. Yalnız bu temeller her zemin türü ve yapı için uygun değildir. Yapılacak yapının kolonları birbirine yakınsa, zemin zayıfsa, yada sağlam olsa bile farklı bölgeler de değişken özellikler gösteriyorsa bu temeller uygulanmaz.
Münferit, ayrık, tekli temel olarak da isim verilen tekil temellerin kesitteki görünümleri kare, dikdörtgen ya da daire şeklinde olabilmektedir. Malzemeden tasarruf sağlamak amacıyla düşey kesitleri trapez olarak da yapılabilir. Uygulanması en kolay temel türlerinden birisidir.
TS500 (2000)’ de Tekil Temellerin Boyutlandırılması ile İlgili Bilgiler
- Tekil temelleri taban alanı, zemin dayanımı ve oturmaları dikkate alınarak belirlenir. Temel kesit hesabı yapılırken, zemin basınç dağılımı dikkate alınmalıdır. Boyutlandırma ve donatı hesabında, eğilme, kesme kuvveti ve zımbalama için ayrıca hesap yapılmalı ve donatının yeterli kenetlenme boyuna sahip olduğu kanıtlanmalıdır.
- Daha kesin hesap gerekmiyorsa, kolon yüzünden dışarı çıkan, temel parçaları ayrı ayrı, tek yönde çalışan birer konsol kiriş gibi hesaplanabilmektedir. Bu durumda moment ve kesme için kritik kesitin kolon yüzünde zımbalama çevresinin de kolon yüzünden d/2 kadar uzakta olduğu varsayılmaktadır.
- Tekil temelin plandaki en küçük boyutu 0.7 m’ den, alanı 1.0 m2 ’den, kalınlığı ise, 250 mm’ den ve konsol açıklığının 1/4’ünden az olmaması gerekmektedir. Böylece belirli oranda zemin belirsizliklerinden kaçınılmış, rijit temel sağlanmış ve donatı yeraltı suyunun zararlı etkisinden korunmuş olacaktır (TS 500,2000).
Temel donatısı enine ve boyuna doğrultularda ızgara oluşturacak şekilde yerleştirilir.
Momentin taban ortasında toplanacağı kabul edilerek orta bölgede sıklaştırma yapılması şart koşulmuştur.
Günümüzde taşıma gücü yönünden temelin kırılmaya yakın çalışma durumunda, dağılımın ne şekilde olursa olsun donatının eşite yakın yüklendiği bilinmektedir.
Bu yüzden donatıların eşit aralıklı olarak yapılmasının büyük bir sakıncası yoktur.
Tekel temellerde temel tabanının orta kısmında sıklaştırma yapılması yeterli olmaktadır.
Temelin kırılmaya yakın çalışma durumunun her iki doğrultuda gergili kemer şeklinde olduğu söylenebilir. Bu nedenle tabandaki boyuna ve enine donatıların temelin bir ucundan diğerine kesilmeden ve azaltılmadan uzatılması ve beton basınç bölgesine kenetlenmesinin sağlanması bakımından uçlarının yukarıya kıvrılması gerekir.
Tekil temel donatısında kolonlar içinde filiz bırakılması gerekir.
Kolonlar için bırakılacak filiz boyu, katlar arası geçişte bırakılacak filiz boyu kadar olmalıdır.
TS500 (2000)’ de Tekil Temellerde Uyulması Gereken Kurallar
Her iki doğrultu için hesapla bulunan donatılar, temel tabanında bir ızgara oluşturacak şekilde ve donatı çubukları eşit aralıklı olacak şekilde yerleştirilmelidir.
Temelde çekme donatısı oranı, her bir doğrultuda, hesapta göz önüne alınan kesite göre 0.002’den az ve donatı aralığı 250 mm’ den fazla olmaması gerekmektedir (TS500, 2000).
Tekil temellerde, kemer davranışına uygun olan donatı, çekme donatısı ve çember donatısıdır.
Tekil temelin dış kenarına konulacak bir çember donatısı, gergi çubuğu gibi çalışarak, temelin güç tükenmesine yakın durumdaki davranışını olumlu yönde etkileyecektir.
Bağ Kirişleri
Tekil temellerin yatayda yer değiştirmesini engellemek için birbirleri ile her iki yönde bağ kirişi bağlanmaktadır.
- Bağ kirişleri betonarme binalarda, tekil temelleri her iki doğrultuda, sürekli temelleri ise kolon veya perde hizasında birbirlerine bağlamaktadır. Temel zemini (A) grubuna gire zeminlerde bağ kirişleri yapılmayabilir.
- Bağ kirişleri, temel kazısına uygun olarak, temel altından kolon tabanına kadar olan yükseklikteki herhangi bir seviyede yapılabilmektedir.
- Kesit hesabında bağ kirişlerinin hem basınç, hem de çekme kuvvetlerine çalışacağı göz önünde tutulacaktır. Zemin ya da taban betonu tarafından sarılan bağ kirişlerinin basınca çalışması durumunda, burkulma etkisi göz önüne alınmayabilmektedir. Çekme durumunda ise, çekme kuvvetinin sadece donatı tarafından taşındığı varsayılmaktadır. Bağ kirişlerinin etriye çapı 8 mm’ den az ve etriye aralığı 200 mm’ den fazla olmaması gerekmektedir.
- Bağ kirişleri yerine betonarme döşemeler de kullanılabilir. Bu durumda döşeme kalınlığı 150 mm’den az olmamalıdır.
- Binanın bulunduğu deprem bölgesine ve zemin gruplarına bağlı olarak, bağ kirişlerinin sağlaması gereken minimum koşullar aşağıdaki çizelge de belirtilmektedir.
Birleşik Temeller
Yapının güvenliği açısından yapılacak gerekli denetimler tekil temeldeki gibidir, yalnız donatının belirlenmesi farklıdır.
Tekil temellerde donatının belirlenmesinde konsol kiriş dikkate alınırken, birleşik temellerde boyuna doğrultudaki davranış çıkmalı kirişlerin davranışına benzemektedir.
Sürekli Temeller
TS 500 (2000)’ de sürekli temeller ile ilgili tanımlar
Sürekli temeller, birden fazla kolon, perde kargir gibi düşey taşıyıcı elemanın yüklerini bir bütün olarak ve yeterli bir rijitlik içinde zemine aktarabilen temellerdir. Bir doğrultuda sıralanmış düşey taşıyıcı elemanlar altında düzenlenmiş sürekli temeller şerit temel, birden fazla doğrultuda yerleştirilmiş düşey taşıyıcı elemanlar altında düzenlenmiş sürekli temeller ise alan temeli olarak adlandırılmaktadır. Şerit temeller ve alan temelleri, kirişli veya kirişsiz plaklar biçiminde düzenlenmektedir (TS 500, 2000).
TS 500(2000)’ de sürekli temellerin zemin gerilme dağılımı ile ilgili ifadeler
Tasarım yükleri etkisiyle, temel altında oluşacak zemin basınçlarının belirlenmesinde, üst yapının ve yarı elastik (veya in elastik) ortam durumundaki zeminin karşılıklı etkileşim ilişkileri temel alınmalıdır. Üst yapıdaki özel rijitlik dağılımları bir yana bırakılarak, temel tabanındaki ve zemin yüzündeki yer değiştirmelerin eşitliğinin sağlanması, genellikle yeterlidir. Bu amaçla zemin yarı elastik ortam veya daha basit olarak, yeterli rijitlikte ve yeterli sayıda birbirinden bağımsız yaylarla temsil edilmektedir. Temel ve zemin rijitlikleri arasındaki oranın belli sınır değerleri üzerinde olması durumunda tekil temellerde olduğu gibi, zemin basıncı için doğrusal dağılım kabul edilebilir (TS 500, 2000).
Bileşke momentin sıfır olduğu yer bulunup, rijit temel kirişi de bu noktaya göre simetrik olarak düzenlenirse, zemin gerilmelerinin düzgün yayılı ortaya çıkacağı kabul edilebilir ve temel kirişinin kesme kuvveti ve moment diyagramı çizilerek sürekli kirişlerdeki gibi donatı hesabı yapılabilir.
TS 500 (2000)’ de Sürekli temellerin çeşitleri için koşullar
Kirişli olan sürekli temellerde, kiriş yüksekliği plak da içinde olmak üzere, serbest açıklığın 1/10’ undan, plak kalınlığı da 200 mm’ den daha az olmaması gerekmektedir.
Sürekli temellerin donatı düzenlenmeleri için ise TS 500 (2000)’ de aşağıdaki koşullar yer almaktadır.
Sürekli temelleri oluşturan bütün elemanlardaki minimum boyuna ve enine donatı oranları TS 500’ün kirişler ve plaklar için öngördüğü oranlarla tanımlanmıştır. Eğilme etkisindeki bütün kesitin basınç bölgesinde, çekme donatısının en az 1/3’ ü kadar basınç donatısı bulundurulması gerekmektedir.
Kalınlığı nedeniyle farklı zamanlarda beton dökülmesi zorunlu olan yüksek kiriş ve kalın plakların yatay döküm derzlerinde, kullanım sırasında oluşacak tasarım kesme kuvvetlerini karşılayabilecek ve yeterli sürtünme kesmesi dayanımı oluşturabilecek düşey donatının yerleştirilmesi gerekmektedir (TS 500, 2000).
Kesme kuvvetinin karşılanmasında sürekli kirişlerde olduğu gibi etriye yanında pilyelerin katkısından da faydalanılabilir. Ancak temel kirişlerinin yükseklikleri nedeniyle 45 derece eğimle pilye kıvrılması durumunda donatı kolona yakın veya açıklık ortasına yakın kıvrılacağı için bu donatının hem kayma hem de eğilme donatısı olarak kullanılması zordur.
Temel kirişinin boyuna doğrultuda hesabı yanında enine iki tarafta çıkan konsolların da eğilmeye karşı donatılandırılması gerekmektedir.
Kalınlığı nedeniyle farklı zamanlarda beton dökülmesi zorunlu olan yüksek kiriş ve kalan plakların yatay döküm derzlerinde, kullanım sırasında oluşacak tasarım kesme kuvvetlerini karşılayabilecek ve yeterli sürtünme kesmesi dayanımı oluşturabilecek düşey donatı yerleştirilmelidir.
Tek doğrultuda çalışan sürekli temellerde dikkat edilmesi gereken nokta, kolon yüklerinin bileşkesi ile temel alanının ağırlık merkezi ile çakışmalı, bu durumun düzgün yayılı gerilme oluşturmak açısından önemli olduğu unutulmamalıdır. Ayrıca tekil temeller ve sürekli kirişler için öngörülen konstrüktif kuralların tek doğrultuda çalışan sürekli temeller için de geçerli olduğu unutulmamalı, bu durumlarda sürekli olarak uzanan temel kirişleri, kolona birleştiği kısımlarda, ikinci doğrultuda bağ kirişleriyle birbirlerine bağlanmaktadır.
Izgara temeller olarak adlandırılan iki doğrultuda çalışan sürekli temellerde kolonlar yüklerini paylaşmakta ve bir doğrultuda eğilme momenti, bir doğrultuda ise burulma momenti ortaya çıkmaktadır. Bu tür temellerde farklı oturmaların da önlendiği unutulmamalıdır.
Burulma etkisinden dolayı temelde çatlama olaşabileceği, betonarme kirişin de burulma rijitliği çok azalacaktır. Bu durumda ise iki doğrultuda sürekli temellerde donat düzeni önem kazanır ve özellikle kesişme bölgesinde boyuna donatıların düzenine ve etriyelerin sürekliliğine gereken özen gösterilmelidir.
Tüm yararlı kullanımlarına rağmen, yapım ve kalıp işçiliğinden dolayı bu tür temellerin kullanım alanları kısıtlıdır.
Radye Temeller
Yapının ağırlığının fazla olduğu ve zemin taşıma gücünün düşük olduğu yerler de yapının altına tek bir taban yapılmasına radye temel denilir.
Radye Temel aşağıdaki nedenlerden dolayı yapılır.
- Zeminin dolgu olduğunda,
- Zemin fazlaca sıkışma özelliği gösteriyorsa
- Temel duvarı ve kolonlar birbirine çok yakınsa
- Yer altı suyuna karşı izolasyon yapmak amacı ile yapılır.
Radye temeller zeminin yapısına, bina yüküne ve temel duvarı ya da kolonların açıklıklarına göre aşağıdaki şekillerde inşa edilirler.
Kolon yüklerinin ve kolon aralıklarının küçük veya eşit olduğu zamanlar kirişsiz radye temeller daha sık tercih edilir. Bodrum katlarda düz bir alan sağladıkları için kirişsiz radye temellerin bulunduğu yapıların kullanımı daha rahat olmaktadır.
Yüklerin kirişsiz radye temel sistemi ile özellikle zımbalama probleminden dolayı karşılanamaması durumunda kolonların alt uçlarına başlık yapılabilir. Bu durumda mantar tipi radyeler teşkil edilmiş olur.
Kirişli radyelerde kirişlerin varlığı sebebiyle plak kalınlığı azaldığından ekonomik olmaktadırlar. Bu sınıf radye temellerin maliyeti hesaplanırken kalıp, dolgu ve tesviye betonu masrafları da dikkate alınmalıdır.
Radye temellerin hesabında genellikle yaklaşık yöntemler kullanılır. Yaklaşık hesap için kolon eksenleri arasındaki açıklıkların ortalarından geçirilen düşey düzlemlerle her kolonun etki alanlarına ayrılır. Kolona gelen bu yüklerden ortalama gerilme değerine göre bir döşeme plağı gibi hesaplanır.
TS 500’e göre zımbalama kontrolü yapılması gerekmektedir.
O nedenle radye temelleri de kirişli olarak imal etmek, yük aktarımı açsından çok daha güvenli hale getirecektir. Ancak kalıp ve beton dökümü açısından işçiliği kirişsiz olana göre çok zordur. Radye temelin üstü aynı zamanda bodrum kat döşemesi olarak kullanıldığından kirişli radye temellerde bodrum katı döşemesi düztaban yüzeyi olmaktan çıkmaktadır. Boyutlandırma için en önemli husus zemin gerilme dağılımının bulunmasıdır. Çok katlı bir yapıda temelde eksantirisite yoksa yani yapıdan gelen yükün etkime noktası ile yapı temelinin ağırlık merkezi arasında büyük fark yoksa ve temel plak kalınlığı yeter derecede kalın ise, zemin gerilmeleri, kolon momentlerine bakılmaksızın kolon düşey yüklerinden basitçe elde edilmektedir. Radye temellerinin düzenlenmesinde yeterli bir plak rijitliği sağlanmalıdır. Bu nedenle plak kalınlığı, etkiyen yükler ve açıklık göz önünde bulundurularak belirlenmesi gerekmektedir (Celep ve Kumbasar, 1998).
TS 500 radye temellerin kalınlıkları için şu kısıtlamalarda bulunmaktadır.
Kirişsiz plak olarak düzenlenen sürekli temellerde plak kalınlıkları, 300 mm’ den küçük olamaması gerekmektedir. Zımbalama kontrolünde donatı katkısı hesaba katılmaması gerekmektedir.
Genel olarak radye temellerin donatı düzeni döşemelerin donatı düzenine benzediğinden döşemelerin donatı düzeninde uyulması gerekli olan kurallara burada da uyulması gerekmektedir.
Çünkü bu plakların donatısı üst yapı döşemelerinden ters dönmüş olmaları dışında bir değişiklik göstermezler.
Bodrumdan herhangi bir şekilde yararlanılmak isteniyorsa, ters kirişli, ters mantar ya da kirişsiz radye temeller daha uygun düşebilmektedir.
Ters kiriş ya da ters mantar türlerinde kalıptan kurtulmak için, zemin üzerine önce akmayı önleyecek düşük eğimli bir şevkle az dozlu bir grobeton dökülmesi ve bunun kalıp olarak da kullanılması tavsiye edilmektedir.
Ancak ters kirişli radye temel durumunda, plak donatısının kiriş boyuna donatısının altında kalması gerektiği unutulmaması gerekmektedir.
Kazıklı Temeller
Kazık temeller esas olarak yapı yüklerini zeminin derin tabakalarına taşıtmak amacıyla kullanılan bir derin temel çeşitidir. Zemin yüzüne yakın tabakalar, yapı yüklerini göçmeden veya aşırı oturmalar yapmaksızın taşıyabilecek bir yüzeysel temel teşkiline elverişli değilse derin temel tercih edilir.
Kazıkların başka kullanım yerleri de bulunmaktadır. Ankraj kazığı, gemi bağlama veya zemin hareketlerinin önlenmelerinde yanal yüklere karşı kullanılan kazıklar da bulunmaktadır. Kazıkların kullanım amaçlarına göre Şekilde gösterildiği gibi uç kazığı, sürtünme kazığı çekme kazığı ve sıkıştırma kazığı gibi çeşitleri bulunmaktadır (Toğrol ve Tan, 2003).
Betonarme kazıklar, çakma kazıklar ve betonarme yerinde dökme kazıklar olarak ikiye ayrılabilir. Yerinde dökme betonarme kazıkların donatısı önceden hazırlanan donatı kafesinin genellikle önce kazık çukuruna yerleştirilmesi sonra yerinde beton dökümü ile gerçekleştirilir. Betonarme çakma kazıklar ise kazık dökülmesine elverişli bir yerde hazırlanmakta sonra çakılacakları yere nakledilmektedirler.
Betonarme çakma kazıklar oldukça büyük yükleri yumuşak veya gevşek zemin tabakaları altında sağlam tabakaya taşımakta son derece kullanışlıdırlar. Genellikle kare, daire veya sekizgen kesitli olarak imal edilirler. Kazık boyu ve çapı imal ve çakım olanaklarına bağlı olarak seçilmektedir.
TS 3168 (2001)’de yerinde dökme betonarme kazıklarda donatılarla ilgili koşullar aşağıda belirtildiği gibi verilmiştir.
Boyuna donatı en az 4 adet 12 mm çaplı demir olmalı ve boyuna demir çubuklarının aralığı uygun beton akımına yer vermek için mümkün olduğunca büyük seçilmeli ancak 400 mm’den büyük olmamalıdır. Boyuna çubuk veya çubuk demetleri arasındaki en az uzaklık 100 mm’den küçük olmamalıdır. Boyuna donatı aşağıdaki tablodaki koşulları sağlamalıdır.
Kazık başlarının rijit kirişler ya da kalın bir betonarme plakla birleştirilerek beraber çalışmaları sağlanmalıdır. Kazık başlık plakları genellikle kalın olarak seçilerek, kolon yükleri ile kazık yüklerinin plağın içinde oluştuğu tasarlanan kafes sistem modeline uygun dengelenmesi sağlanır.
A.B.Y.Y.H.Y (1998)’ de kazıklı temeller için aşağıda verilen koşullar belirtilmiştir.
- Birinci ve ikinci derece deprem bölgelerinde, düşeye göre eğimleri 1/6’dan daha fazla olan eğik kazıklar kullanılamaz.
- Kazıklı temeller, eksenel yüklere ek olarak depremden oluşan yatay yüklere göre de hesaplanacaktır.
- Birinci ve ikinci derece deprem bölgelerinde, kılıflı ya da kılıfsız yerinde dökme fore kazıklarda 3m’den az olmamak üzere kazık başlığının altındaki kazık boyunun üstten 1/3’ünde boyuna donatı oranı 0,008’den az olamaz. Bu bölgeye konulacak spiral donatı çapı 8 mm’den az ve spiral adımı 200 mm’den fazla olmayacak, ayrıca üstten en az iki kazık çapı kadar yükseklikte spiral donatı adımı 100 mm’ye indirilecektir.
