Betonarme rampa modelleme/ yüzeysel temel – zemin etkileşimi
Merhaba, yaklaşık 35-40 m uzunluğunda açık alanda bir betonarme rampa statik hesaplarını yapıyorum. Analiz esnasında tekil temellerin rijit mesnet olarak modellenip, temellerin ayrı bir modelde analizi yapılmış olmasıyla; üstyapı – yüzeysel temel birlikte, temel altında mevcut zemin özelliklerini temsil eden yatak katsayıları kullanılarak, modellenmiş olması arasında beklendiği üzere temelin esnekliği, deplasmanı gibi nedenlerle kesit tesirlerinde ve zemin gerilmelerinde çok yüksek farklar oluşuyor. Deprem etkileri yüksek olmadığı için, ısı farkından kaynaklı yükler (kesit rijitlikleri azaltılmış halde dahi) bu durumu daha belirgin hale getiriyor.
Deprem şartnamelerinde kazıklı temellerin üstyapı ile birlikte modellenmesi öngörülürken (zemin-kazık-yapı etkileşimi); yüzeysel temellerde altyapı-üstyapı birlikte modelleme yerine, belli parametrelerle zemini ve temeli temsil edecek 6×6 yay matrisi oluşturarak modellenmesi öngörülüyor. Yüzeysel temellerin üstyapıyla birlikte modellenmesiyle ilgili çok açık bir ifade bulunmuyor.
Benim sorularım;
1. Ankastre mesnet ile yapılan analizde rampa bitiminde yapılan sahanlık/temelde normal olarak çok acımasız yanal yükler ve dönmeler meydana geliyor. Yapının pratikteki davranışında bu etkiler, overdesigna gidiyormuş gibi geliyor. Rampa bitiminde bulunan (döşemeyle direkt temaslı olan) temeli çok küçülterek (yastik kirişi gibi), mesnetlenme koşullarını değiştirmek doğru bir yaklaşım olur mu?
2. Ankastre mesnet ile yapılan analizde üst yapı elemanlarının ve kolonların tasarımını yapıp, üstyapı-yüzeysel temel birlikte olan model analizinde de temel tasarımı ve gerilme kontrollerini yapmak doğru olur mu?
3. Belli bir derz açıklığına kadar üstyapı modellemelerinde ısı farkı yüklerini göz ardı edebiliyorlar ama açık alanda yapılan rampa/merdiven gibi ısı yalıtımı sağlanmayan betonarme yapılarda ısı farkı/rötre/büzülme etkilerini göz ardı etmek doğru olur mu?
Biraz uzun bir yazı/soru oldu. Umarım bu sorular ve cevapları yapısal tasarımla ilgilenen diğer meslektaşlarımız için de faydalı olur.
Saygılarımla,
Eren
- 1 Cevap
Merhaba, oldukça önemli bir konuya değinmişsin. Açık alanda uzun bir betonarme rampa tasarımında, üst yapı – temel – zemin etkileşimi başta olmak üzere birçok parametreyi göz önünde bulundurmak gerekiyor. Sorularını tek tek ele alalım.
1. Rampa Bitimindeki Sahanlık/Temelin Küçültülmesi ve Mesnetlenme Koşulları
Ankastre mesnet kabulü, pratikte karşılaşmayacağımız kadar yüksek yanal yükler ve dönmeler üretiyor. Özellikle rampa bitimindeki temelin bu kadar yüksek iç kuvvetlere maruz kalması, analiz yaklaşımının aşırı konservatif olmasına neden olabilir.
Ancak rampa bitiminde temeli küçültmek (yastık kirişi gibi davranacak şekilde) çözüm olabilir mi?
• Eğer temeli küçültüp rijitliğini azaltırsan, esnek davranışa izin vermiş olursun, ancak bu durumda rampa ile temel arasındaki deformasyon uyumu çok kritik hale gelir.
• Yastık kirişi gibi bir çözüm, ancak temel altındaki zeminin rijitliğinin yeterli olduğu ve temel oturmalarının problem yaratmayacağı durumlarda uygulanabilir. Eğer zemin zayıfsa, bu tür bir esnek mesnet yaklaşımı daha fazla oturma farkına neden olabilir.
• Alternatif olarak, rampa bitimindeki temel ve sahanlığı daha esnek hale getirmek yerine, üstyapı-taban birleşimini hareketli hale getirecek mafsallı bağlantılar düşünülebilir.
Özetle, temeli küçültmek yerine, yük aktarım mekanizmasını değiştirerek rijitliği optimize etmek daha sağlıklı olabilir.
2. Ankastre Mesnet ile Üstyapı Tasarımı, Esnek Temel ile Temel Tasarımı Ayrı Yapılabilir mi?
Bu yöntem pratikte bazen kullanılsa da mühendislik açısından bazı riskleri var.
• Ankastre mesnet kullanarak yaptığın analiz, üst yapı için daha kötü senaryoyu verir ve kesitleri buna göre tasarlarsın. Ancak, bu yöntemde gerçek temel rijitliği ve zemin etkileşimi hesaba katılmadığı için tasarım fazla güvenli tarafta kalabilir (overdesign).
• Öte yandan, gerçek zemin-etkileşimli modeli sadece temel tasarımında kullanırsan, bu sefer üst yapı ile temelin etkileşimi eksik kalabilir. Örneğin, gerçek deplasman koşullarına göre yapılmamış bir kolon boyutlandırması, gerçekte tahmin edilenden daha fazla moment alabilir.
Bu yüzden ideal yaklaşım, üst yapı ve temel rijitliğini birlikte değerlendirerek hem yapı hem de temel tasarımını ortak bir modelde optimize etmek olacaktır. Eğer bu çok karmaşıksa, en azından üst yapı analizinde elde edilen tepkileri temel analizine taşıyarak bir doğrulama yapılmalı.
3. Açık Alanda Rampa/Merdivenlerde Isı Farkı ve Rötre/Büzülme Etkileri Göz Ardı Edilebilir mi?
Kesinlikle göz ardı edilmemeli. Kapalı mekanlarda bile sıcaklık farkları nedeniyle kısmi uzamalar ve büzülmeler olurken, açık alanlarda maruz kalınan sıcaklık değişimleri çok daha büyük deformasyonlara yol açar.
Özellikle:
• Rampa ve sahanlık birleşim bölgelerinde termal genleşme nedeniyle çatlaklar oluşabilir.
• Eğer yapı çok rijit tasarlanmışsa, termal yükler nedeniyle istenmeyen gerilmeler ortaya çıkabilir.
• Derz kullanımı çok önemli bir faktör. Eğer belli bir derz açıklığına kadar sıcaklık etkileri ihmal edilebiliyorsa, bu değer kapalı mekanlar için geçerli olabilir, ancak açık alanda her zaman dikkate alınmalıdır.
• Isı farkı ve rötre nedeniyle deformasyonlara izin veren detaylar kullanmak, uzun vadede çatlakları ve malzeme yorulmasını minimize edebilir.
Burada pratik bir öneri:
• Eğer rampa 35-40 metre uzunluğundaysa, yaklaşık her 8-12 metrede bir genleşme derzi düşünülmesi gerekir.
• Termal yükleri tüm yapıya yaymamak için belirli noktalarda mafsallı veya kayıcı mesnetli çözümler düşünülebilir.
Sonuç
1. Rampa bitimindeki temel rijitliği: Direkt küçültmek yerine, yük aktarım mekanizmasını optimize etmek daha mantıklı.
2. Ankastre mesnet ile üst yapı tasarlayıp, temel tasarımını esnek modelle yapmak: Teorik olarak uygulanabilir ama mühendislik açısından eksiklikleri var. En azından yük aktarımlarını kontrol edip doğrulama yapmak gerekir.
3. Isı farkı, rötre ve büzülme etkileri: Açık alanlarda kesinlikle göz ardı edilmemeli. Uygun genleşme derzleri ve detay çözümleri ile bu etkiler minimize edilmeli.
Son olarak, proje özelinde temel altı zemin özelliklerini, yapının kullanım amacını ve uzun vadeli davranışını da göz önünde bulundurmak gerekir. Eğer zemin oturmaları önemli bir riskse, o zaman tüm sistemi birlikte değerlendirmek daha sağlıklı olacaktır.
Soruların oldukça önemli ve detaylıydı, umarım bu cevaplar sadece senin için değil, diğer meslektaşlarımız için de faydalı olur!
Yanıtlamak için giriş yapın.