istinat duvarı nedir sınıfları ve kullanım alanları
Duvar

İstinat Duvarı Nedir? Tipleri ve Kullanım alanları

İSTİNAT DUVARLARI

İstinat duvarı, seviye farkının aniden değiştiği yerlerde şev açısının, düşey ya da düşeye yakın olması istendiğinde ve zemindeki malzemenin kaymasını veya suyun zemini aşındırmasını önlemek için yapılan kalıcı yapılara denilir.

istinat duvarı nedir
istinat duvarı nedir

Doğal zemin veya sonradan yapılan kazı, dolgu gibi malzemelerde kot farkları sebebiyle şev açısı oluşmaktadır. Yani iki farklı seviyedeki zemin, arasında denge sağlanacak şekilde, belli bir açı yaparak birleşmektedir.

istinat duvarı niçin yapılır
istinat duvarı niçin yapılır

Zemindeki malzemenin farklı seviyelerde ki geçişlerinde her zaman şev açısı ile problem çözülememektedir. Zemindeki malzemenin yapısı,  inşaat yapılacak alanın yetersizliği ve suyun zeminde yapacağı aşındırmalardan dolayı istinat duvarı yapılarak çözüm sağlanabilir.

Yayılması engellenen zemindeki toprak veya dolgu malzemesi, istinat duvarını devirmeye karşı yanal etki uygular. İstinat duvarı bu yanal etkiye karşı koyar ve toprağın kaymasını ve suyun aşındırıcı etkisini engeller.

Yanal itkiye maruz kalan istinat duvarlarının projelendirilmesinde geoteknik mühendisi pek çok faktörü göz önünde bulundurmalıdır.

Bu faktörler:

  • İmalatı yapılacak duvarın yüksekliğinin bilinmesi
  • Duvar ile tutulacak zeminin yapısının belirlenmesi
  • Temeldeki zeminin özellikleri
  • Yeraltı suyunun durumu
  • Yakındaki yapıların durumu ve etkiyen dış kuvvetlerin büyüklüğü
  • İnşaat çalışması için kullanılacak alan
  • Bölgede yapılan benzer çalışmaların verileri
  • Teknik şartname ve yönetmelikler
  • Maliyet olarak sıralanabilir.

İstinat Duvarı Tipleri

İstinat yapıları rijit, yarı rijit ve esnek olarak TS 7994 e göre 3 ana gruba ayrılarak sınıflandırılır.

istinat duvarlarının sınıflandırılması
istinat duvarlarının sınıflandırılması

Rijit İstinat Duvarı

rijit istinat yapıları
rijit istinat yapıları

Günümüzde en çok kullanılan rijit istinat duvarları en eski istinat duvarı çeşiti olarak bilinmektedir. Yanal basınç kuvvetlerini kendi ağırlığı ile dengelemeye çalışan, çok az deformasyon yapan, eğilme rijitlikleri esnek istinat duvarlarına göre daha büyük olan yapılardır.

Şekildeki gibi ağırlık, yarı ağırlık, konsol, eşikli konsol, payandalı ve ters payandalı olarak 6 farklı grupta sınıflandırılmaktadır.

rijit istinat tipleri
rijit istinat tipleri

Ağırlık İstinat Duvarları

Ağırlık istinat duvarları çimento harçlı veya harçsız taş duvar örgü, beton, briket ve tuğla gibi malzemelerden yapılır. Bu şekilde yapılan duvarlar topraktan gelecek yanal itki basıncını kendi ağırlıkları ile dengelemeye çalışırlar. Bu tür duvarların kendi ağırlık ve kalınlıkları stabilitesini sağlamaktadır. Duvar yüksekliğinin artmasına bağlı olarak zeminde oluşacak basınçta arttığı için, gerekli dayanımı gösterebilmesi için duvar kalınlığının artırılması gerekecektir. Dolayısıyla ağırlık istinat duvarının yüksekliği 4 – 4,5 m’ yi aşarsa ekonomik olmaktan çıkmaktadır. Bu tip duvarlarda hiçbir noktada çekme gerilmesinin oluşmasına izin verilmeyecek şekilde hesaplanması gerekir.

Yarı Ağırlık İstinat Duvarları

 Yarı ağırlık istinat duvarı yapılmasında betona bir miktar donatı eklenerek beton ağırlık duvarlarının boyutları küçültülmüş olur.  Temel yüksekliğinin büyük çıkması durumunda temel betonarme olarak yapılır ve duvarın sırt kısmında da donatı devam ettirilir. Bu şekilde eklenen donatı, oluşacak çekme gerilmelerinin bir kısmını karşılayarak istinat duvarının boyutlarının küçülmesini sağlar. Bu tip duvarlarda yükseklik 4,5 – 6 metre arasında olursa ekonomik olur.

Konsol İstinat Duvarı

İstinat duvarları içerisinde en yaygın olarak kullanılan tipidir ve betonarme olarak yapılırlar. Yükseklik olarak en fazla 20 m’ ye kadar yapılabilirlerse de ekonomik olarak düşünüldüğünde 7,5 m’ yi geçmemesi lazımdır.

Konsol duvarlarda çekme gerilmeleri donatı tarafından karşılandığı için kesit boyutları küçülmektedir.

Bu tip istinat yapılarında temel ilke, konsol – temel üzerine gelen toprak yükü ile ters moment oluşturup dengenin sağlanmasıdır.

Eşikli Konsol İstinat Duvarı

Yüksekliğin fazla olduğu durumlarda gövdeden çıkmalar yapılarak kesit boyutları azaltılabilir. Bu şekilde daha ekonomik olacak şekilde yapılan betonarme yapılara eşikli konsol istinat duvarı adı verilir.

Bu tür duvarlarda prensip ana ilke bir ya da birden fazla yapılan konsollara gelen toprak yükü ile ters moment oluşturarak istinat duvarına gelecek yükü azaltmaktır. Duvar sırtına tabana paralel olacak şekilde bir ya da birden fazla yapılır. Eşik gelecek yerler, adeti ve ebatları hesaplamalar neticesinde ortaya çıkar.

Payandalı İstinat Duvarları

payandalı istinat duvarları
payandalı istinat duvarları

Yükseklik çok fazla arttığında ve konsol duvar yapmanın güvenli ve ekonomik olmadığı durumlarda payandalı istinat duvarı tercih edilir. Literatürde nervürlü (kontrfor) istinat duvarı olarak bilinen bu sistemde temel ve gövde elemanları konsol duvarlarda olduğu gibi yapılır. Konsol duvarlardan farklı olarak destek ve rijitlik sağlayan payandalarla güçlendirilmiş olmasıdır. Payandalar gövde ile temel arasına gelerek yapıyı güçlendirir. Kesme ve eğilme kuvvetlerini dengeler.

Ters Payandalı İstinat Duvarı

Kazı yapılacak zeminin çok pahalı olması veya ekonomik olmaması durumlarında, payandaların istinat gövdesinin ön yüzüne konulması ile yapılan imalata ters payandalı istinat duvarı denilir. Bu sistemde payandanın basınca çalışması sonucu kesitlerin boyutlarında küçültme yapılabilir. Bu sayede daha ekonomik hale gelir.

Yarı Rijit İstinat Duvarları

yarı rijit istinat duvarları
yarı rijit istinat duvarları

Yarı rijit istinat duvarı, toprak basıncını karşılamanın yanı sıra basıncın büyük bir bölümünü zemine aktararak görevini yerine getiren yapılardır. Kafes ve sandık tipi, kazıklı ve diyafram perde olmak üzere 4 farklı çeşitte yarı rijit istinat duvarı vardır.

Kafes Tipi İstinat Duvarı

kafes tipi istinat duvarı
kafes tipi istinat duvarı
kafes tipi istinat duvarı yapılması
kafes tipi istinat duvarı yapılması

Resimlerde görülen kafes tipi istinat duvarı, prefabrik betonarme olarak imal edilmiş kiriş elemanlarının, sandık şeklinde yan kısımları kapalı üst kısımları açık olacak şekilde üst üste konulması ile elde edilir. Kafes duvarın içi boş kısımları toprak ve taş ile doldurularak imalat tamamlanır.

Bu sistemin avantajlı yönleri;

  • Drenajı kendi içerisinde gerçekleştirmeleri
  • Tekrar sökülüp takılabilir olmaları
  • Tamamlandığında yükü taşıyor olabilmesi
  • Meydana gelecek küçük oturmalardan etkilenmemesi
  • Bakımlarının kolay olması sayılabilir.

 

Sandık Tipi İstinat Duvarları

sandık tipi istinat duvarı
sandık tipi istinat duvarı

Sandık tipi kafes istinat duvarları, paslanmaz çelik ile imal edilmiş kafes tipi tel örgülerin içerisine kaya dolgunun yerleştirilmesi ile imal edilirler. Taban boyutları 1m x 1m ile 2m x 4m arasında değişmektedir. Bu sandıklar üst üste konularak istinat duvarını oluştururlar. Duvar gövdesinde 150 – 250 mm arasında kaya dolgu kullanıldığı için drenaj sorunu oluşmaz. Farklı oturmalardan kaynaklı sorun oluşmaz.

Bu tip yapılarda stabilitesini ve aşındırıcı etkiye sahip çevresel faktörlere karşı mukavemetini sandık içerisindeki kaya dolgudan alır.

Tamamlanmış bir istinat yapısına karşı etkiyen toprak veya su kuvvetlerine karşı direnç, gerçekte bir sandığın kaya dolgusu içinde yer alan ve ayrı gabiyon elemanlarının kaya dolgu yüzeyleri arasında gelişen sürtünme ve kenetlenmesinden kaynaklanır.

Kafes şeklinde yapılan sandık sepetin asıl gayesi kaya dolgu malzemelerinin birleştirilmesi ve istenilen formda yerinde tutulmasıdır. Temel oturmalarına ve yanal oluşacak hareketleri çok iyi bir şekilde telafi edebilir ve esnek yapısı sayesinde stabiliteyi korumuş olur.

Kaya dolgusu arasında oluşacak boşluklarda su çok rahat bir şekilde hareket eder. Böylelikle duvar arkasında oluşabilecek yüksek basıncın önüne geçilmiş olur. Yine de yüksek duvarlarda stabiliteyi azaltacak etkilere karşı drenaj sistemi yapılır.

Kazıklı Perde

Kazıklı perde, temel kazısı yapılırken, kazı sahasının güvenliğini sağlamak ve saha etrafındaki zemin/kaya kütlesinin kazı çukuruna gelmesini engellemek için yapılan düşey elemanlardan birisidir.

Daha fazla bilgi için kazıklı perde ile detaylı bilgiye buradan ulaşabilirsiniz. ( kazıklı perde )

Diyafram Perde

Temel çukuru kazısında kullanılan rijit düşey destek elemanlarıdır.

Daha fazla bilgi için diyafram perde ile detaylı bilgiye buradan ulaşabilirsiniz. (diyafram perde)

Esnek İstinat Duvarları

esnek istinat duvarları
esnek istinat duvarları

Esnek istinat duvarları, Toprak itkileri alt uçlarından dönmeyen ve denge hesaplamalarında kendilerinin ağırlığı hesaba katılmayan ve eğilme rijitliği yönünden rijit istinat duvarlarına kıyasla daha esnek olan duvarlardır.

  • Yapımının kolay olması,
  • Temelin zemininin taşıma kapasitesinin yetersiz olması
  • Geçici olarak duvar yapma zorunluluğu olması,
  • Malzemenin yeniden kullanma olanağının olması,
  • Ekonomik olması gibi sebeplerden dolayı rijit ve yarı rijit istinat duvarlarına tercih edilirler.

Palplanş perdeleri, ankastre palplanş ve mekanik olarak stabilize edilmiş olan donatılı zemin, zemin çivisi, geotekstil donatılı duvarlar esnek istinat yapıları sınıfına girmektedir.

Ankrajlı duvar imalatında, duvarın arka kısmındaki zemine yerleştirilen ankrajlar vasıtası ile yatayda oluşacak hareketler engellenir. Ankraj yapılmasında zemin çivisi ya da benzeri ankrajlar uygulanır. Bu ankrajlar oluşacak eğilme momentlerini azaltarak, esnek istinat yapılarının kullanabileceği seviyeye indirirler. Bunlar yapısal dış yüzeylerde perde bağı olarak kullanılırlar.

Bu kazıklar, ankrajların delinmesi ve yerleştirilmesi için bir zemin yüzü ortaya çıkarmak amacıyla sınırlı bir derinlikte kazı yapılmadan önce bitmiş duvar yerinde çakılarak yerleştirilir. Kazılan alanın dış yüzeyini tamamlamak için destek kazılarına yatay döşeme hatılları tutturulur. Ardından ankrajlar öngerilme yapılarak destek kazılarına veya döşeme hatıllarına bağlanır. Daha sonra parça parça kazı ve ankraj yerleştirme işlemine devam edilerek istenilen yükseklikte istinat duvarı oluşturulmaktadır.

Donatılı zemin istinat yapıları;

  • Ekonomik olmaları,
  • Hızlı imalat yapılabilmeleri,
  • Özellikle deprem esnasında oluşacak büyük hareketleri tolere edebilmeleri,
  • Esnek davranabilme özellikleri,
  • Estetik görünmelerinden dolayı klasik betonarme istinat yapıları yerine, özellikle sismik aktivitelerin yüksek olduğu yerlerde tercih edilmektedir.

Donatılı zemin yapıların tasarımında, kullanılan malzemelerin çok az korozyona uğrayan metallerden ya da ayrışmayan geosentetik malzemelerden tercih edilmesine dikkat edilmelidir. Tasarımda donatılı zemin yapının alansal bir çökmeye sebebiyet vermemesi veya böyle bir çökmenin parçası olmamasına dikkat edilmelidir.

İstinat Duvarları Nerelerde Kullanılır?

İstinat duvarları kullanım yerleri şunlardır.

  • Ulaşım için yapılan yolların dolgu ve kazı gerektiren bölümlerinde,
  • Bina yapılmasında güvenli olmayan şevlerin stabilitesini sağlamakta,
  • Demiryolu veya karayolu projelerinde dolgu ve yarma gerektiren kısımlarda,
  • Su depoları ve kanalların etrafında,
  • Köprü ayaklarının kenarlarında,
  • Erozyonların önlenmesinde,
  • Taşkınların önlenmesinde,
  • Rıhtımlarda,
  • Köprü yaklaşım ayaklarında kullanılır.

İstinat Duvarlarında Don Etkisi

Zemin suya doygunsa veya yeraltı su seviyesi yüksekse kışın soğuk havalarda perde arkasında suyun donması neticesi ile buz mercekleri meydana gelir. Buzlar havaların ısınmaya başlamasıyla erimeye başlarlar. Eriyen kısımlarda özellikle topuk bölgesinde oturmalar oluşur. Duvarın tasarımında hesap edilmeyen bu dış etkenler duvarın stabilitesini azaltır. Bu sebepten ötürü zeminin don etkisinden kurtulması için duvar arkasında uygun bir drenaj sistemi ile suların tahliyesi sağlanmalıdır.

İstinat Duvarlarının Drenajı

istinat duvarı drenaj yapılması
istinat duvarı drenaj yapılması

İstinat duvarlarının arkasındaki zeminde suyun tahliye edilememesi büyük bir sorun teşkil eder. Duvar arkasına sızan yağmur suları tahliye edilmezse duvara ek bir hidrostatik basınç eder. Kontrolsüz gelişen bu hidrostatik basınçlar duvarın dayanıklılığını azaltır. Başka bir sorun ise temel derinliği yeraltı su seviyesinin altında ise yükselen sular kış aylarında donar. Donma sonucu genleşen su duvara önemsenmesi gereken miktarda yatay itki uygular. Bu tür istenmeyen durumları önlemek için drenaj yapılması gerekmektedir.

Drenaj yapılmasında farklı yöntemler vardır. Bu yöntemler, drene edilecek olan suyun miktarı, temelin yeraltı su seviyesinin üstünde ya da altında olması ve dolgu malzemesinin özelliklerine göre değişir.

İstinat duvarlarının arkasındaki suyun tahliyesi için çakıl ve kohezyonsuz kum kullanılması önerilir. Bu sayede su, iri taneli malzemelerin arasından tahliye edilir.

İstinat duvarının temeli yeraltı su seviyesinin altında ise 30-40 cm çapındaki bir drenaj borusu gerekli eğim verilerek yerleştirilir. Boru etrafı 30 cm kalınlığında kırma taş veya çakılla sarılır.

Yüksek duvarlar için bu çözüm yöntemleri yeterli gelmezse barbakan adı verilen 15 cm çapında sızdırma boşlukları 1-1,5 m ara ile duvar üzerine yerleştirilir.

İstinat duvarı arkasındaki dolgu malzemesi kil ve silt gibi ince malzemeler içeriyorsa yarı geçirgen kabul edilir. Bu durumda suyun dren edilmesi istenen seviyede olmaz. Bunun önüne geçebilmek için dren borusuna ilave olarak düşeyde 30 x 30 cm kesitinde düşey filtre elemanları yerleştirilir.

Duvar arkasındaki dolgu tamamen killi bir malzeme ise boyuna dren borularının yanı sıra, suyun duvar üzerinden tahliyesini sağlayacak dirsek şeklinde veya eğimli bir filtre tabakası yapılır.

İstinat Duvarlarının Yapım Aşamaları

  • İstinat duvarı yapılacak zemin numuneleri laboratuvar ortamında değerlendirilir.
  • Elde edilen verilere göre zeminin mühendislik özellikleri doğru bir şekilde değerlendirilir.
  • Elde edilen sonuçlara göre boyutlandırma yapılır.
  • Yapılacak duvar boyunca zemin farklılıklar göstereceği için oturma hesabı yapılmalıdır. Zemin yapısının birdenbire değiştiği kısımlarda derz bırakılır.
  • 8-10 m arasında derz bırakılarak farklı oturmaların önüne geçildiği gibi, iç gerilmelerden oluşacak rötre çatlaklarının da önüne geçilir.
  • Derzlere ayrılan duvar imalatı daha kolay yapılır.
  • Duvar arkası dolgu iri taneli malzemelerden yapılmalıdır.
  • En fazla %5 oranında killi malzeme içerecek şekilde temiz kum ve çakıl kullanılmalıdır.
  • Dolgu malzemesi belli kalınlıklarda tabakalar halinde serilmeli ve her tabaka ayrı ayrı sıkıştırılmalıdır.
  • Duvar arkası suyun tahliyesi için uygun drenaj sistemi tercih edilmelidir.
  • Suyun yapısı dikkate alınarak barbakanlar ve drenaj boruları yerleştirilir.
  • Duvar temeli don bölgesinin altında olacak şekilde yapılmalıdır.

Okunması Tavsiye Edilen İlgili Diğer Makaleler:

Paylaşmak Güzeldir

Düşüncelerinizi bizimle paylaşırmısınız?

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir