Tekil Temel Tasarımı — Boyutlandırma ve Donatı Hesabı
Tekil temel (spread footing, isolated footing), tek bir kolonu taşıyan yayvan temel tipidir. Üst yapıdan gelen yükleri, zemin emniyet gerilmesini aşmayacak biçimde zemine dağıtır. Türkiye'de tasarım...
1. Zemin Basıncı
1.1 Merkezi Yük Altında
Servis (SLS) yük kombinasyonu ile temel taban alanı belirlenir. Taban alanında oluşan zemin gerilmesi, emniyet gerilmesini geçmemelidir:
Burada:
- : Karakteristik eksenel yük (kN)
- : Temel ağırlığı (kN), betonarme için
- : Temel boyutları (m)
- : Zemin emniyet gerilmesi (kN/m²)
Saha Notu: Türkiye'de zemin emniyet gerilmesi genellikle SPT ve presiyometre deneyleriyle belirlenir. Karadeniz kıyılarında alüvyon zeminlerde = 80–150 kPa, İç Anadolu'da kireçtaşı/marn zeminlerde 200–400 kPa, volkanik tüf zeminlerde ise 300–500 kPa aralığında olabilmektedir. Bu değerler TS 3234:1978 kapsamında hazırlanan zemin etüdü raporu ile kesinleştirilmelidir.
Dikkat: Temel ağırlığı (%8–12 düzeyinde) hesaba katılmadan boyutlandırma yapılması, gerçek zemin gerilmesinin izin verilen değeri aşmasına neden olabilir. hesabında net yaklaşım olarak farkı kullanılabilir (TS 500 Madde 10.3 notu).
Tablo 1: Merkezi Yük Altında
| Zemin Tipi | Tanım | (kPa) | Kaynak |
|---|---|---|---|
| Yumuşak kil | kPa | 50–100 | TS EN 1997-1:2012 §Tablo C.1 |
| Orta sıkı kil | = 25–50 kPa | 100–200 | TS EN 1997-1:2012 |
| Sıkı kil / marn | kPa | 200–350 | TS EN 1997-1:2012 |
| Gevşek kum | < 10 | 75–150 | TS 3234:1978 |
| Orta sıkı kum | = 10–30 | 150–300 | TS 3234:1978 |
| Sıkı kum / çakıl | > 30 | 300–500 | TS 3234:1978 |
| Kireçtaşı / marn | Orta sertlikte kaya | 500–1000 | Bowles 1996 |
| Sağlam kaya | Çatlaksız kaya | > 1000 | TS EN 1997-1:2012 |
Temel gövdesi, çift yönlü alt donatı, paspayı (≥50 mm), düzeltme betonu (C12, min 100 mm) ve zemin katmanlarını gösteren renkli kesit diyagramı.
1.2 Eksantrik Yük Altında
Tek yönlü dışmerkezlik , temel boyutunun 1/6'sından küçükse zemin gerilme dağılımı yamuk biçimindedir:
Çift yönlü dışmerkezlik durumunda:
Dikkat: (veya ) koşulunda temelin bir kısmında çekme gerilmesi oluşur. Zemin çekme taşıyamayacağından taban alanının yalnızca basınç altındaki bölgesi aktif kabul edilir; bu durumda iteratif hesap gerekmektedir (Aydoğdu 2017, Akdeniz Üniversitesi). Tasarımda bu durumdan kaçınmak için temel boyutu artırılmalıdır.
Saha Notu: TBDY 2018 Madde 16.8.3'e göre deprem yüklemeleri altında eksantrisite kontrolü yapılmalı; sismik yük kombinasyonlarında koşulunun sağlanması esastır.
Dikdörtgen kolon (100×80 cm) etrafında d/2 uzaklıkta belirlenen kritik zımbalama alanı; b1 = c1+d ve b2 = c2+d boyutları ile gösterim.
2. Boyutlandırma Adımı — Gerekli Temel Alanı
Burada ortalama birim ağırlık kullanılabilir.
Ön boyutlandırma için:
Temel kalınlığı ön tahmini:
Burada kolon boyutu (m). TS 500 Madde 10.3 uyarınca:
- Tekil temel alanı en az 1 m² olmalıdır.
- Tekil temel kalınlığı 250 mm'den az olamaz.
- Temel kalınlığı konsol açıklığının 1/4'ünden az olamaz.
Saha Notu: Türkiye saha pratiğinde tipik tekil temel kalınlıkları 400–800 mm arasında seçilmektedir. Zımbalama belirleyicidir; bu nedenle ilk ön seçimde kalınlığı konsol açıklığının 1/3'ü olarak almak iterasyon sayısını azaltır.
Türkiye inşaat sahasından tekil temel; çift yönlü donatı hasırı, sarı tahta kalıplar ve kolon başlangıç donatıları (TS 500 §10.3).
Temel tabanındaki düzeltme betonu üzerine yerleştirilen çift yönlü hasır ve kolon boyuna donatısının temel içine kenetlenme detayı.
3. Hesap Gerilmesi — Net Toprak Basıncı
Donatı ve kalınlık hesabında net tasarım gerilmesi kullanılır:
Faktörlü (ULS) zemin basıncı:
TS 500 Madde 10.3 gereğince temel kesit hesabında kullanılan zemin basıncı, yük katsayılarıyla büyütülmüş değerinden elde edilmelidir.
Tablo 2: Hesap Gerilmesi — Net Toprak Basıncı
| Amaç | Kullanılan Yük | Standart Referansı |
|---|---|---|
| Zemin gerilmesi kontrolü (boyutlandırma) | Karakteristik (SLS): | TS 500 Madde 10.3, TS EN 1997-1:2012 §2.4 |
| Donatı, kesme, zımbalama hesabı | Faktörlü (ULS): | TS 500 Madde 6.2 |
| Deprem yük kombinasyonu | TBDY 2018 Madde 4.4.3 | |
| Temele aktarılan kuvvetler | büyütme | TBDY 2018 Madde 4.10.3 |
Dikkat: SLS ve ULS yüklerini karıştırmak en sık yapılan tasarım hatasıdır. Boyutlandırma (zemin gerilmesi kontrolü) her zaman servis yükleriyle, donatı hesabı her zaman faktörlü yüklerle yapılır. TS 500 Madde 10.3 bu kuralı açıkça ortaya koymaktadır.
4. Zımbalama (Punching Shear) Kontrolü
Zımbalama, tekil temel tasarımında genellikle belirleyici kontroldur ve temel kalınlığını yönetir. TS 500 Madde 7.5 ile TS EN 1992-1-1:2004 Madde 6.4 bu hesabın dayanağını oluşturur.
Kontrol çevresi: Kolon yüzünden uzaklıkta alınır (TS 500 §7.5; EN 1992-1-1 Madde 6.4.2):
Kare kolon için ():
Toplam zımbalama kuvveti:
Burada kontrol çevresinin çevrelediği alan (m²).
Donatsız beton zımbalama dayanımı (TS 500 Madde 7.5.3 / EN 1992-1-1 §6.4.4):
Kontrol:
Şart sağlanmazsa: (1) temel kalınlığı artırılır ya da (2) zımbalama donatısı (merdaneli kanca, stud-rail) eklenir.
Saha Notu: Türkiye saha uygulamalarında zımbalama donatısı nadiren kullanılmaktadır. Pratik çözüm temel kalınlığını artırmak ve/veya temel boyutunu büyütmektir. TBDY 2018 bağlamında deprem yüklemeleri altında artırılan değeri zımbalama kontrolüne yansıtılmalıdır (TBDY 2018 Madde 4.10.3.1).
Döşeme ve plak temelde çiroz/sehpa ile iki doğrultuda kapalı etriye şeritleri; donatılı ve donatsız zımbalama çevreleri plan ve kesit görünümü (TS 500 Şekil 7.16).
5. Tek Yönlü Kesme (Beam Shear) Kontrolü
Kritik kesme kesiti kolon yüzünden uzaklıkta alınır (TS 500 Madde 7.4; EN 1992-1-1 Madde 6.2):
Kesme dayanımı (EN 1992-1-1 Madde 6.2.2 / TS 500 Madde 7.4):
Kontrol:
Temellerde genel olarak kesme donatısı kullanılmaz; koşul sağlanmazsa kalınlık artırılır.
Dikkat: Zımbalama kontrolü genellikle belirleyici olduğundan, zımbalama geçildiğinde tek yönlü kesme de çoğunlukla otomatik olarak sağlanır. Yine de her iki yönde ayrı ayrı kontrol edilmelidir.
6. Eğilme Hesabı
6.1 Tasarım Momenti
Kritik kesit kolon yüzünde alınır (TS 500 Madde 10.3.3; EN 1992-1-1 Madde 9.8.3):
6.2 Gerekli Donatı Alanı
Beton tasarım basınç dayanımı:
Donatı tasarım akma dayanımı:
Boyutsuz moment:
Baskı kolu:
Gerekli donatı:
6.3 Minimum Donatı
TS 500 Madde 10.3.4 / EN 1992-1-1 Madde 9.2.1.1:
Dikkat: Minimum donatı kontrolü çoğu zaman belirleyicidir; özellikle hafif yüklü ve geniş temellerde durumu sıkça ortaya çıkar. TS 500 Madde 10.3.4 bu koşulu açıkça vurgular.
Tablo 3: Minimum Donatı
| Parametre | Sınır Değer | Standart Referansı |
|---|---|---|
| Minimum temel alanı | ≥ 1 m² | TS 500:2000 Madde 10.3.1 |
| Minimum temel kalınlığı | ≥ 250 mm | TS 500:2000 Madde 10.3.1 |
| Konsol oranı | h ≥ a_konsol / 4 | TS 500:2000 Madde 10.3.1 |
| Beton örtüsü (paspayı) | ≥ 50 mm (zemine bakan yüz) | TS 500:2000 Madde 10.1 |
| Minimum alt donatı () | ≥ 0,0013 | TS 500:2000 / EN 1992-1-1 §9.2 |
| Kolon kenetlenme boyu | lb ≥ 1,5 × lb,temel | TBDY 2018 Madde 7.3.3.2 |
7. Kenetlenme Boyu
Kolona ait boyuna donatı temel içine, TS 500:2000 Madde 9.1.2'de verilen düz kenetlenme boyunun en az 1,5 katı kadar uzatılmalıdır (TBDY 2018 Madde 7.3.3.2):
Konum I (alt donatı) çubukları için hesaplanan boy 1,4 ile çarpılır. Kanca uygulamasında kenetlenme boyu 3/4'e indirilebilir (TS 500 Madde 9.1.2.2).
Tablo 4: Kenetlenme Boyu
| Çap (mm) | Düz (mm) | Konum I: ×1,4 (mm) | Kanca: ×0,75 (mm) |
|---|---|---|---|
| 12 | 302 | 423 | 227 |
| 14 | 352 | 493 | 264 |
| 16 | 402 | 563 | 302 |
| 20 | 503 | 704 | 377 |
| 25 | 629 | 880 | 472 |
| 32 | 805 | 1127 | 604 |
= 1,17 MPa (C25/30, TS 500 Tablo 3.1); = 365 MPa (S420, = 1,15)
8. TBDY 2018 ve Deprem Bölgesi Koşulları
8.1 Temele Aktarılan Kuvvetler
TBDY 2018 Madde 4.10.3.1(b) uyarınca perdeler dışındaki taşıyıcı elemanlardan (kolon dahil) temele aktarılacak iç kuvvetler, sünek tasarıma karşı gelen kuvvetlerin 0,6 × D_üst katsayısı ile büyütülerek elde edilir.
8.2 Bağ Kirişleri
TBDY 2018 Madde 16.5.2 gereğince, DTS-1 ve DTS-2 deprem tasarım sınıflarındaki yapılarda tekil temeller her iki doğrultuda bağ kirişleriyle birleştirilmelidir. Bağ kirişleri:
- Minimum kesiti: 250 × 400 mm (b × h)
- Boyuna donatı: Her bir yüzde en az
- Tasarım eksenel kuvveti: Bağlandığı temellere etkiyen eksenel kuvvetlerin büyüğünün en az %5'i kadar çekme ve basınç kuvveti
Tablo 5: Bağ Kirişleri
| DTS | Açıklama | Bağ Kirişi | TBDY 2018 Maddesi |
|---|---|---|---|
| DTS-1 | ≥ 0,50, Bina ÖKS = 3/4 | Zorunlu | 16.5.2 |
| DTS-2 | ≥ 0,50, Bina ÖKS = 1/2 | Zorunlu | 16.5.2 |
| DTS-3 | = 0,25–0,50 | Tavsiye | 16.5.2 notu |
| DTS-4 | < 0,25 | İsteğe bağlı | — |
Saha Notu: Türkiye'nin büyük bölümü DTS-1 veya DTS-2 kapsamındadır. Ankara, İzmir, İstanbul gibi metropoliten alanlarda neredeyse tüm yapılar bağ kirişi gerektirir. Kütahya ilinde Simav çevresindeki yüksek deprem tehlikesi bölgelerinde değerleri 0,60–1,20 arasında değişebilmektedir (AFAD TDTH Haritası 2018).
TS 500:2000 §10, TBDY 2018 §4.10 ve 4708 Sayılı Kanun kapsamında boyutlandırma ve donatı hesabı adım adım prosedürü.
9. Yönetmelik Referansları
Tablo 6: Yönetmelik Referansları
| Konu | TS 500:2000 | TS EN 1997-1:2012 | TS EN 1992-1-1:2004 | TBDY 2018 |
|---|---|---|---|---|
| Zemin basıncı | Madde 10.3 | Madde 6.5 | Madde 9.8 | Madde 4.10 |
| Zımbalama | Madde 7.5 | — | Madde 6.4 | — |
| Kesme | Madde 7.4 | — | Madde 6.2 | — |
| Eğilme donatısı | Madde 7, 10.3 | — | Madde 6.1 | — |
| Minimum donatı | Madde 10.3.4 | — | Madde 9.2.1.1 | — |
| Kenetlenme boyu | Madde 9.1 | — | Madde 8.4 | Madde 7.3.3.2 |
| Bağ kirişi | — | — | — | Madde 16.5.2 |
| Temele kuvvet aktarımı | — | — | — | Madde 4.10.3 |
10. Kritik Noktalar
- KP-1: Zemin basıncı kontrolü servis yükleriyle (SLS), donatı ve kesme kontrolü faktörlü yüklerle (ULS) yapılır.
- KP-2: Zımbalama kontrolü çoğunlukla belirleyicidir ve minimum temel kalınlığını yönetir.
- KP-3: Eksantrik yükte ise zemin üzerinde çekme gerilmesi oluşur; zemin çekme taşıyamaz, temel boyutu artırılmalıdır.
- KP-4: Deprem yüklemeleri altında , eksantrisite kontrolü TBDY 2018 Madde 4.10.3 kapsamında yapılmalıdır.
- KP-5: Temel kalınlığı seçiminde zımbalama ve kesme kontrollerinin ikisi birlikte değerlendirilmelidir.
- KP-6: TS 500 Madde 10.3 uyarınca paspayı ≥ 50 mm alınmalıdır (zemine bakan yüz için standart zorunluluğu).
- KP-7: TBDY 2018 Madde 7.3.3.2 uyarınca kolon donatısının temel içindeki kenetlenme boyu değerinin en az 1,5 katı olmalıdır.
11. Örnek Problemler
Problem 1 — Kolay
Veriler:
- Kolon: = 70 × 70 cm
- Faktörlü eksenel yük: = 4500 kN
- Eğilme momenti: = 315 kNm (minimum eksantrisite = 0,1h × N)
- Zemin emniyet gerilmesi: = 350 kN/m²
- Malzeme: C20 ( = 13 MPa), S220 ( = 191 MPa)
İstenen: Tekil kolon temelinin plandaki boyutları
Çözüm:
Adım 1 — Faktörlü zemin dayanımı:
Adım 2 — Temel alanı:
Adım 3 — Eksantrisite kontrolü ( = 3,0 m):
%14 < %15 olduğundan moment ihmal edilebilir. 3 × 3 m temel uygundur.
Sonuç: 3,00 m
Kontrol: kN/m², net dayanım kN/m² > 500 kN/m² ✓
Problem 2 — Orta
Veriler:
- Kolon: = 40 × 40 cm, S420 donatı
- Karakteristik eksenel yük (SLS): = 800 kN
- Faktörlü eksenel yük (ULS): = 1100 kN
- Zemin emniyet gerilmesi: = 200 kPa
- Beton: C25/30 ( = 25 MPa, = 2,56 MPa, = 1,17 MPa)
- = 16,67 MPa; = 365 MPa; Gömme derinliği: = 0,80 m
İstenen: Temel boyutlandırması, kalınlığı, zımbalama ve eğilme donatısı
Çözüm:
Adım 1 — Boyutlandırma (SLS):
Adım 2 — Faktörlü zemin basıncı (ULS):
Adım 3 — Kalınlık tahmini:
Adım 4 — Zımbalama Kontrolü:
Donatı oranı (ön kabul):
Boyut artırımı: = 2,30 m, = 0,70 m, = 0,65 m:
Pratik karar: = 2,50 m, = 0,80 m, = 0,75 m — zımbalama kontrolü tamamlanır.
Adım 5 — Eğilme Donatısı:
Seçim: Her yönde cm → mm²/m ✓
Sonuç: 2,50 m, 800 mm, 12φ16 her yönde
Kontrol: Paspayı 50 mm → mm ≥ 730 mm ✓ (TS 500 Madde 10.1)
Problem 3 — Zor
Veriler:
- Kolon: = 55 × 55 cm
- Faktörlü eksenel yük: = 1500 kN
- Faktörlü momentler: = 370 kNm, = 0
- Zemin emniyet gerilmesi: = 150 kN/m²
- Malzeme: C20, S220; Gömme derinliği: = 1,00 m
İstenen: Temel boyutlandırması ve donatı hesabı (eksantrik yükleme)
Çözüm:
Adım 1 — SLS boyutlandırma:
Adım 2 — Eksantrisite kontrolü:
→ Yamuk gerilme dağılımı geçerli.
Adım 3 — Boyut büyütme (moment etkisiyle):
= 3,00 m denenir. ✓
Adım 4 — Zımbalama kontrolü (d = 0,55 m, h = 0,65 m):
Yamuk gerilme dağılımı nedeniyle max tarafından hesaplanır:
Iteratif boyut artırımıyla = 3,25 m, = 0,80 m seçilerek zımbalama sağlanır.
Adım 5 — Moment ve donatı (x yönünde belirleyici taraf):
Yamuk gerilme max tarafında hesap momenti (TS 500 Madde 10.3.3):
, :
(C20/S220):
Seçim: Her yönde cm → ✓
Sonuç: 3,25 m, 800 mm, 16φ20 her yönde (x yönünde max tarafa koyulur)
Kontrol: Kenetlenme boyu — , S220, C20: Mevcut kenetlenme = → Kanca gereklidir! (TS 500 Madde 9.1.2.2, ✓)
Zemin iç sürtünme açısına () bağlı Terzaghi-Meyerhof taşıma gücü faktörleri; = 30° için yaklaşık , , .
12. Sık Yapılan Hatalar
Tablo 7: Sık Yapılan Hatalar
| Hata | Doğrusu |
|---|---|
| Temel ağırlığını zemin basıncı hesabına dahil etmemek | ile zemin basıncı hesaplanmalı |
| SLS ve ULS yüklerini karıştırmak | Boyutlandırma SLS, donatı ULS ile yapılır (TS 500 Madde 10.3) |
| Zımbalama kontrol çevresini yanlış hesaplamak | kolon yüzünden uzaklıkta, köşelerde 90° yay |
| Minimum donatıyı ihmal etmek | her zaman kontrol edilmeli (TS 500 Madde 10.3.4) |
| Paspayını 30 mm almak | Zemine bakan yüzde paspayı ≥ 50 mm zorunlu (TS 500 Madde 10.1) |
| Zemin etüdü raporu olmadan temel boyutlandırmak | 4708 Sayılı Kanun gereği zemin etüdü zorunludur |
| Deprem bölgesinde bağ kirişi yapmamak | TBDY 2018 Madde 16.5.2 — DTS-1/2 için zorunlu |
13. Kaynaklar
- TS 500:2000 — Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları, Madde 7.4, 7.5, 9.1, 10.3. TSE, Ankara.
- TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Madde 4.10, 7.3.3, 16.5.2. AFAD, Ankara.
- TS EN 1997-1:2012 — Geotechnical Design, Madde 6.5. TSE / CEN, Ankara/Brussels.
- TS EN 1992-1-1:2004 — Design of Concrete Structures, Madde 6.2, 6.4, 9.2.1, 9.8. TSE / CEN.
- TS 3234:1978 — Zemin araştırması ve deney yöntemleri. TSE, Ankara.
- 4708 Sayılı Yapı Denetimi Hakkında Kanun — Resmi Gazete, 29.06.2001 tarih, 24447 sayı.
- Dündar, C. IMZ-304 Betonarme 2 Ders Notları — Temeller. Toros Üniversitesi, 2023.
- Aydoğdu, İ. (2017). New Iterative Method to Calculate Base Stress of Footings under Biaxial Bending. Akdeniz Üniversitesi, Dergipark. DOI:10.20449.
- Bowles, J.E. (1996). Foundation Analysis and Design. 5th ed., McGraw-Hill.
- ACI 318-19. Building Code Requirements for Structural Concrete, Chapter 13. ACI, Farmington Hills.
Kaynakça
- İlgili Türk Standartları (TS) ve Avrupa Normları (EN)
- TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği
- İlgili ders kitapları ve teknik kaynaklar
Not: Bu makale eğitim amaçlıdır. Projelerde güncel yönetmelik ve standartlara başvurunuz.
Kaynaklar
- TS EN 1997-1:2012 — CEN — Avrupa Standardizasyon Komitesi (Eurocode). https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu
- TBDY 2018 — AFAD / T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2.htm
- TS 500:2000 — TSE — Türk Standardları Enstitüsü. https://www.tse.org.tr
- TS EN 1992-1-1:2004 — CEN — Avrupa Standardizasyon Komitesi (Eurocode). https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu
- TS 3234:1978 — TSE — Türk Standardları Enstitüsü. https://www.tse.org.tr
İlgili Hesaplama Araçları
Bu konuyla ilgili ücretsiz mühendislik hesaplama araçlarımızla ön tasarım ve kontrol yapabilirsiniz:
- Temel Boyutlandırma Hesaplama
- Zemin Taşıma Gücü Hesaplama
- İnşaat Demiri Hesaplama
- Döşeme Donatısı Hesaplama
Önemli Mühendislik Uyarısı: Bu içerik yalnızca bilgilendirme amaçlıdır; nihai tasarım, hesap ve uygulama kararları, güncel yönetmelikler ile proje koşulları çerçevesinde yetkili bir inşaat mühendisinin denetiminde alınmalıdır. Sayısal örnekler ve formüller genel mühendislik pratiğini yansıtır; her projenin kendine özgü zemin, yük ve çevre koşulları proje müellifince ayrıca değerlendirilmelidir.