Kazık başlığı detayı: donatı düzeni ve çubuk-bağ modeli

Kazık başlığı nedir, nasıl çalışır?

Zemin yüzeye yakın katmanlarda yeterli taşıma gücüne sahip değilse veya oturmalar sınırlanmak isteniyorsa yükler kazıklarla daha derindeki sağlam tabakalara aktarılır. Kazıkların üst uçları, kolon yükünü kazıklara dağıtan bir betonarme blokla birleştirilir; bu bloğa kazık başlığı denir. Bir kolon altında genellikle 2, 3, 4 veya daha fazla kazık bulunur; radye altına yayılan kazık gruplarında ise radye bir sürekli başlık gibi çalışır.

Kazık başlığı kalın ve kısa bir eleman olduğundan normal kiriş gibi değil, bir kafes gibi davranır:

• Basınç çubukları: Kolon yükü, kolon tabanından kazık başlarına doğru eğik beton basınç çubuklarıyla iner.
• Çekme bağı: Eğik çubukların yatay bileşeni, kazık başlarını birbirinden uzaklaştırmaya çalışır. Bunu kazıklar arasında alt yüzde uzanan donatı karşılar.
• Düğüm bölgeleri: Kazık başı üzerindeki bölgede basınç çubuğu, çekme bağı ve kazık tepkisi buluşur. Çekme donatısının bu düğümü geçecek şekilde ankre edilmesi şarttır.

Bu davranış nedeniyle başlığın asıl donatısı, kazıklar arasında alt yüzdeki çekme donatısıdır ve bu donatının ankrajı kazık ekseninin dışında tamamlanmalıdır.

Yönetmelik ve tasarım çerçevesi

Kazık başlığının boyutlandırılması ve donatısı statik hesapla belirlenir; TS 500 betonarme kurallarını, TBDY 2018 ise deprem etkisindeki temel sistemi kurallarını verir. Detayı doğrudan etkileyen ve emin olunabilecek kurallar şunlardır:

• Paspayı: Kazık başlığı zeminle doğrudan ilişkili bir eleman olduğundan TS 500'e göre en az net beton örtüsü 50 mm'dir.
• Kenetlenme: Kazık donatısının başlık içinde, başlık alt donatısının kazık ekseni dışında kenetlenme boyu TS 500'deki ℓb = 0,12 · (fyd / fctd) · Φ ≥ 20Φ ifadesiyle hesaplanır.
• Büyük çaplar: Φ30'dan büyük çaplarda bindirmeli ek yerine manşonlu ek kullanılır.
• Bağ kirişleri: Deprem bölgelerinde kazık başlıklarının bağ kirişleriyle birbirine bağlanması, temel sisteminin birlikte çalışması için yaygın ve beklenen bir çözümdür; koşullar ve bağ kirişi boyutları için TBDY 2018'in temel bölümüne bakın. Bkz. bağ kirişleri ve temellerin birbirine bağlanması.

Kazık aralığı, başlık kenar mesafesi ve kazık başının başlığa gömülme derinliği gibi ölçüler geoteknik rapora, kazık tipine ve projeciye bağlıdır. Ofislerde tipik değerler kazık aralığında 2,5-3 kazık çapı, kazık yüzünden başlık kenarına 15 cm civarı, kazık başının başlığa gömülmesinde 5-10 cm civarıdır; projede kesin değerler yazılmalıdır.

Alt donatı: kazıktan kazığa bantlar

Çekme bağı donatısı başlığın tamamına eşit dağıtılmaz; kazık başlarının üzerinde, kazıktan kazığa uzanan bantlar halinde yoğunlaştırılır. Bant genişliği tipik olarak kazık çapı mertebesindedir.

• İki kazıklı başlık: Tek bant, iki kazığı birleştiren eksen boyunca. Dik doğrultuda dağıtma donatısı.
• Üç kazıklı başlık: Üç kenar boyunca üçgen düzende üç bant; arada dağıtma donatısı.
• Dört kazıklı başlık: Kenarlar boyunca ortogonal bantlar; büyük yüklerde köşegen bantlar da eklenebilir.

Bant donatısının uçları başlık kenarında yukarı kıvrılarak ankre edilir. Ankraj, kazık ekseninden itibaren dışa doğru ölçülür; düğüm bölgesini geçmeden biten donatı çekme bağını kazık üzerinde bırakır. Başlığın bant dışındaki alanında dağıtma donatısı bulunur.

Alt donatının kotu kazık başına göre belirlenir: kazık başı başlığa gömülüyorsa alt donatı kazık başlarının üzerine yerleşir. Bu nedenle detayda alt donatı kotu, grobeton ve kazık üst kotu birlikte gösterilmelidir. Temel paspayının ayrıntıları için temelde paspayı ve grobeton yazısına bakabilirsiniz.

Sayısal örnek: iki kazıklı başlıkta çekme donatısı

Bir kolon altında iki fore kazık: kazık çapı D = 80 cm, kazık aralığı a = 3D = 2,40 m. Kolon 50 × 50 cm, tasarım eksenel yükü Nd = 3000 kN. Başlık yüksekliği 1,40 m, faydalı yükseklik d ≈ 1,25 m. Beton C30/37, çelik B420C (fyd = 365 MPa).

İki kazıklı başlıklar için yaygın kullanılan çubuk-bağ yaklaşımında çekme kuvveti:

T = Nd · (2a − bk) / (8d), bk kolon genişliği.

1. T = 3000 × (2 × 2,40 − 0,50) / (8 × 1,25) = 3000 × 4,30 / 10,0 = 1290 kN
2. Gerekli donatı: As = T / fyd = 1.290.000 / 365 ≈ 3534 mm²
3. Seçim: 8Φ25 (3927 mm²) veya 12Φ20 (3770 mm²); kazık üzerindeki 80 cm'lik bant içinde 8Φ25 daha rahat yerleşir.
4. Basınç çubuğu açısı: tan θ = d / (a/2 − bk/4) = 1,25 / (1,20 − 0,125) ≈ 1,16, θ ≈ 49°. Açının çok yatık olmaması için başlık yüksekliği yeterli tutulmalıdır.
5. Ankraj: Φ25 için ℓb ≈ 34Φ ≈ 850 mm. Kazık ekseninden başlık kenarına 40 + 15 = 55 cm mesafe vardır; kalan boy uçtaki yukarı kıvrımla tamamlanır.

Bu bir ön boyutlandırmadır. Kolon ve köşe kazık zımbalaması, kesme kontrolü, momentli kolon yükü ve kazık tepkilerinin eşit olmaması kesin hesapta ayrıca ele alınır.

Kazık donatısının ankrajı ve kazık başı kırma

Fore kazıkların üst bölümündeki beton, döküm sırasında karışan çamur ve bentonit nedeniyle genellikle kalitesizdir. Bu yüzden kazıklar proje kotunun üzerinde dökülür ve üst kısım kırılarak sağlam betona inilir; buna kazık başı kırma denir. Kırma sonrası kazık donatısı açıkta kalır ve başlık donatısıyla birleştirilir.

1. Kırma kotu: Kazık başının başlığa gömüleceği kota göre belirlenir ve detayda yazılır.
2. Donatı boyu: Kazık donatısı başlık içine en az kenetlenme boyu kadar uzanmalıdır. Başlık yüksekliği yetmiyorsa çubuklar dışa veya içe doğru kıvrılarak ankre edilir; yön ve boy detayda gösterilir.
3. Donatıyı korumak: Kırma işleminde kazık donatısının bükülüp koparılmaması gerekir. Bükülmüş ve doğrultulmuş çubuklar zarar görebilir; şantiye bu konuda uyarılmalıdır.
4. Kazık sargısı: Kazık donatısının spiral veya fret sargısı başlık içine kadar devam ettirilebilir; projeciye göre değişir.

Üst ve yan donatılar, kolon filizleri

Başlığın üst yüzünde ve yan yüzlerinde, rötre ve sıcaklık etkileriyle oluşacak çatlakları sınırlamak için donatı bulunur. Büyük başlıklarda yan yüz donatısı ayrıca önemlidir; çünkü 1-2 m yüksekliğindeki yan yüzler kütle betonu gibi davranır. Bu donatılar genellikle alt ve üst donatıyı birbirine bağlayan bir kafes oluşturur ve bu kafes aynı zamanda üst donatıyı taşır.

Kolon filizleri başlığın içine, alt donatının üzerine kadar indirilir ve alt uçta gönyeyle ankre edilir. Gönyeler alt donatının üzerine oturtulup bağlanır; böylece filizler beton dökümü sırasında yerinden oynamaz. Filizlerin sabitlenmesi için başlık içinde birkaç sıra etriye konur. Uygulama ilkeleri tekil temellerdekine benzer; ayrıntılar için temelden kolona filiz bağlantısı ve tekil temel donatısı yazılarına bakabilirsiniz.

Metrajda başlık donatısının uç kıvrımları, kazık donatısının başlık içindeki boyu ve filiz gönyeleri ayrı ayrı sayılmalıdır; temel metrajının genel yöntemi için temel donatı metrajı nasıl çıkarılır yazısına bakabilirsiniz.

Kazıklı temellerde radye veya başlık donatısının poz ve metrajıyla çizilmesi gerekiyorsa KNCad gibi bir statik detay programı radye ve temel detaylarını AutoCAD veya GstarCAD içinde üretebilir; kazık başlığına özgü bant ve ankraj kararları projecinin hesabına göre detaya yansıtılmalıdır.

Sık yapılan hatalar ve kontrol listesi

Sık yapılan hatalar

• Alt donatıyı başlığa eşit dağıtıp kazıklar arasındaki bantta yoğunlaştırmamak.
• Bant donatısını kazık ekseninde veya içinde bitirmek; düğümü geçmeyen ankraj.
• Kazık başı kırma kotunu ve gömülme derinliğini detayda yazmamak.
• Kazık donatısının başlık içindeki boyunu ve kıvrım yönünü göstermemek.
• Yan yüz donatısını büyük başlıklarda unutmak.
• Başlıkları bağ kirişleriyle bağlamamak.

Kontrol listesi

1. Kazık yerleşimi, aralığı ve kenar mesafeleri planda ölçülü.
2. Alt donatı bantları kazık düzenine göre çizildi; uç kıvrımları ve ankraj boyu yazılı.
3. Net paspayı en az 50 mm, alt donatı kotu kazık başına göre gösterilmiş.
4. Kazık başı kırma kotu ve gömülme derinliği yazılı.
5. Kazık donatısının başlıktaki kenetlenmesi gösterilmiş.
6. Üst, yan ve dağıtma donatıları ile kolon filizleri çizilmiş.
7. Bağ kirişleri ve başlıkla birleşimi detaylandırılmış.