istinat duvarı
Duvar

İstinat Duvarı Nedir? Tipleri ve Kullanım alanları

Bu yazımızda istinat duvarı nedir, ne işe yarar, tipleri ve kullanım alanları hakkında bilgi vereceğiz.

İSTİNAT DUVARLARI

Kazı çalışmaları ya da topoğrafik nedenlerle farklı kotlara sahip zemin yüzeyleri arasında belirgin geçişler oluşmaktadır. Bu geçişler zeminin farklı seviyeleri arasında denge sağlanacak şekilde geçiş yüzeyine uygun bir açı verilerek yapılmaktadır. Ancak, zeminin cinsi ve inşaat alanının yetersizliği bu tarz bir çözüme gidilmesine engel olabilir. Bu sebeple, eğimli olan arazilerden faydalanmak amacıyla zemin daha dik tutulmak istenebilir. Bu ve benzeri durumlarda farklı kotlardaki zemin yüzeyini tutmaya yarayan ist. yapılarına ihtiyaç duyulmaktadır.

İstinat duvarı, ani seviye farklarının bulunduğu yerlerde zemin veya yayılan maddelerin doğal şev açıları ile yayılmalarını önlemek için kullanılan yapılardır. Yayılması önlenen zemin veya malzeme, istinat duvarına yanal etki uygulayarak, duvarı kaydırmaya ve devirmeye çalışır. İstinat duvarları da oluşan bu itkiye karşı koyan, toprağın kaymasını veya suyun zemini aşındırmasını önlemek amacı ile yapılan kalıcı, rijit yapılardır.

Yanal itki altındaki ist. duvarlarının projelendirilmesi, geoteknik mühendisliğinde devamlı karşılaşılan önemli mühendislik problemleridir. Genellikle toprak itkisine maruz kalmış yapıların projelendirilmeleri, yapıya etki eden zemin tabakalarının davranış belirsizliğinden dolayı daha da önem kazanmaktadır. İst. duvarlarının aynı zamanda depremler sırasında meydana gelecek toprak basınçlarını emniyetli bir şekilde zemine iletmesi gerekmektedir. İstinat yapılarına etki eden kuvvetlerin mümkün olduğu kadar doğru bir şekilde belirlenmesiyle yapı hem ekonomik hem de istenilen sağlamlıkta tasarlanabilir. Bu bölümde ist. yapıları hakkında genel bilgiler verilmekte, istinat duvarı tipleri, temel kullanım alanları ve ön boyutlandırma kriterleri ile ilgili detaylardan bahsedilmiştir.

İstinat Duvarı Tipleri

Zeminde oluşabilecek yanal toprak basınçları için geliştirilen teorilere göre uygulamada değişik malzeme ve geometrik şekillerde istinat duvarı bulunmaktadır.

İstinat duvarları TS 7944 (1990)’e göre genel olarak rijit, yarı rijit ve esnek olmak üzere üç temel gruba ayrılabilmektedir.

Rijit istinat duvarı

En eski istinat duvarı türü olarak bilinen rijit ist. duvarları günümüzde hala kullanılmaktadır. Toprak itkileri ile alt uçları etrafında azda olsa bir miktar dönme yapabileceği varsayımıyla hesaplanan, yanal basınç kuvvetlerini kendi ağırlıkları ile dengelemeye çalışan ve eğilme rijitlikleri esnek ist. duvarlarına göre daha büyük ve çok az deformasyon yapan rijit ist. duvarları Şekil 2.1’de görüldüğü gibi ağırlık, yarı ağırlık, konsol, eşikli konsol, payandalı ve ters payandalı olmak üzere 6 grupta sınıflandırılır.

Rijit istinat duvarı tipleri
Şekil 2.1: Rijit istinat duvarı tipleri

Kagir istinat duvarı olarak bilinen, çimento veya kireç harçlı taş duvar örgülü ya da demirsiz betondan yapılan ağırlık ist. duvarları, genel toprak itkisini kendi ağırlıklarıyla dengelemeye çalışırlar. Bu tipte yapılmış ist. duvarlarının stabilitesini kendi ağırlıkları ve kalınlıkları sağlamaktadır. Yeterince kalın olarak üretildikleri için eğilmeden kaynaklanan bir göçme tipi göstermezler.

Yarı ağırlık istinat duvarında betona bir miktar donatı eklenerek ağırlık tipinde kullanılan beton miktarını azaltmak mümkündür. Özellikle gövde belirgin oranda küçültüldüğünde temel boyutu stabilitenin sağlanması açısından büyür. Bu tür duvarların amacı beton hacmini küçültmek ve büyük yükseklikli duvarlarda kapasiteyi artırmaktır.

Düşey bir gövde ve taban plağından oluşan konsol ist. duvarlarında gövdenin kalınlığı ağırlık duvarlarına göre daha incedir. Güvenlik, duvara uygun şeklin verilmesi ile sağlanır. Küçük ve orta yükseklikler için ekonomik sonuçlar vermektedir.

İstinat duvarlarında yüksekliğin fazla olması durumunda gövdeden yatay çıkmalar şeklinde hafifletme konsolları kullanılarak daha ekonomik istinat duvarı yapılabilir. Eşikli konsol istinat duvarı türünde ana ilke konsol-temel birleşimindeki maksimum momentin bir veya iki eşiğe gelecek düşey toprak yükünün oluşturduğu ters yöndeki momentlerle azaltılmasıdır. Duvar sırtına bir veya birkaç sıra tabana paralel eşik inşa edilir. Eşik yeri, sayısı ve genişliğine çeşitli deneme hesapları ile karar verilir.

Literatürde nervürlü (kontrfor) istinat duvarı olarak bilinen payandalı ist. duvarları, destek veya rijitlik sağlayan payandalar ile güçlendirilmiş, yükseklikleri 8m’den 12m’ye kadar değişen konsol duvarlardır. Güçlendirici destek elemanları çekmeye karşı çalıştığından dolayı kesme ve eğilme kuvvetlerini dengelerler. Boyutlandırılmaları konsol duvarlara benzer ve payanda aralıkları duvar yüksekliğine bağlı olarak (1/3)H ile (1/2)H arasında değişir. Bu duvarda devrilmeye ve kaymaya karşı direnç tabana ankraj yapılarak elde edilebilir.

Ters payandalı ist. duvarları, genellikle payandaların duvar önünde bir engel yaratmayacağı durumlarda kullanılmakta olup payanda basınca çalıştığı için konsol ve temeldeki beton miktarında önemli ölçüde tasarruf sağlanır.

Yarı rijit istinat duvarı

Yarı rijit ist. duvarları, toprak basıncını karşılamakla birlikte belirli bir sınırın ötesinde hareket ederek ya da basıncın büyük bir kısmını zemine aktararak görevlerini yerine getirirler. Temel örnekleri kafes ve sandık tipi olup, kazıklı perde ve diyafram duvarları diğer yarı rijit istinat duvarı örnekleridir. Şekil 2.2’de görülen kafes tipi istinat duvarı prefabrike betonarme kiriş elemanlarının, istiflenerek yanları kapalı üstü açık sandık şeklindeki bölmelere, içi taş veya toprak ile doldurularak teşkil edilirler. Kendi bünyeleri içinde drenajı temin etmeleri, sökülüp takılabilir olmaları, tamamlanır tamamlanmaz yük taşıyabilir olmaları, küçük oturmalardan etkilenmemeleri ve bakımlarının kolay olması gibi tercih edilecek üstünlükleri vardır.

kafes tipi istinat duvarı
Şekil 2.2: Kafes tipi istinat duvarı (TS 7944, 1990).

Sandık tipi kafes istinat duvarları, paslanmaz çelik teller ile yapılan kafes tipi tel örgü sandıklar içine kaya dolgu yerleştirilerek inşa edilirler. Şekil 2.3’de görülen tipik sandık taban boyutları 1m*1m ve uzunluğu 2m-4m arasında değişmektedir. Bu sandıklar üst üste konularak sandık tipi ist. duvarını oluştururlar. Duvarın gövdesi 150-250 mm çapında kaya dolgu olduğundan drenaj sorunu çıkmaz. Bu tür duvar farklı oturmalardan dolayı hasara uğramaz. Sandık tipi istinat duvarı deniz inşaatlarında, su kanalları şevlerinin korunmasında, erozyon önleme amacıyla da kullanılabilir (TS 7944, 1990).

Bir sandık tipi istinat duvarı yapı duraylılığını ve aşındıran kuvvetlere karşı direncini sandığın kaya dolgusundan alır. Bitmiş bir yapıya karşı etkiyen toprak veya su kuvvetlerine karşı direnç gerçekte bir sandığın kaya dolgusu içinde ve ayrı gabiyon birimlerinin kaya dolgu yüzeyleri arasında gelişen sürtünme ve kenetlenmeden kaynaklanır. Yapısal olarak sandık sepetin esas amacı birleştirilen kaya malzemelerini yerinde tutmaktır. Bir sandık tipi istinat duvarı temel oturmalarını ve yanal hareketleri tolere edebilen ve aynı zamanda duraylılığını koruyan esnek bir yapı olma avantajını sağlar.

Kaya dolgusunun açık yapısı suyun duvarın içinde hareket edebilmesini sağlar. Bu özellik duvarın arkasında yüksek su basınçlarının meydana gelmesini önler. Ancak, yüksek duvarlar yine de arkasına duyarlılığı azaltabilen sızıntı etkilerini önlemek için bir drenaj sistemiyle inşa edilebilir. Beton inşaatla karşılaştırıldığında sandık tipi yapılar inşaat zamanı ve toplam maliyet açısından büyük tasarruf edilmesini sağlayabilir (McCarthy, 2007). Bir sandık tipi istinat duvarı ağırlık tipi istinat duvarı gibi analiz edilmelidir. Yapıya karşı etkiyecek yanal kuvvetlerin belirlenmesinde klasik tasarım teorileri geçerli olmaktadır.

sandık tipi istinat duvarları
Şekil 2.3: Sandık tipi istinat duvarı (Day, 2004).

Esnek istinat duvarları

Esnek istinat duvarları, toprak itkileri altında alt uçlarından dönmeyen ve denge hesaplarında kendi ağırlıkları hesaba dâhil edilmeyen ve eğilme rijitlikleri bakımından rijit ist. duvarlarına göre daha esnek olan istinat duvarlarıdır.

Esnek istinat duvarları temel zeminin duvarları taşıyamayacak kadar yetersiz olması, yapımda kolaylık, geçici duvar oluşturma mecburiyeti ve yeniden kullanma olanağının ekonomik olması sebebiyle rijit ve yarı rijit istinat duvarı çeşitlerine tercih edilir. Palplanş perdeleri, ankastre palplanş ve mekanik olarak stabilize edilmiş olan donatılı zemin, zemin çivisi, geotekstil donatılı duvarlar esnek istinat yapıları sınıfına girmektedir. Şekil 2.4’de görülen ankrajlı duvar uygulamasında yatay hareketlere duvarın arkasındaki zemin içine yerleştirilmiş ankrajlarla karşı koyarlar.

Yerleştirilen yatay destekler, eğilme momentlerini esnek yapısal kesitlerin kullanılmasına izin verecek şekilde azaltır. Yere ankrajlı duvar sistemlerinde zemin çivisi benzeri ankrajlar kullanılır. Bunlar aralıklı düşey çelik destek kazıları gibi yapısal düşey dış yüzeyler için perde bağı olarak kullanılır.

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.

ankrajlı istinat duvarı
Şekil 2.4: Ankrajlı duvarlar (Kayabalı, 2003).

Şekil 2.5’de görülen donatılı zemin ist.yapıları ekonomik oluşları, imalatlarının hızlı yapılması, özellikle deprem yükleri altında oluşabilecek büyük deplasmanları ve yükleri tolere edebilmesini sağlayan esnek davranabilme özellikleri ve estetik görünüşleri sayesinde klasik betonarme ist. yapıları yerine, özellikle sismik aktivitelerin yüksek olduğu yerlerde tercih edilmektedirler. Donatılı zemin yapıların tasarımında güçlendirme için kullanılan malzemenin etkin kullanım ömrü değerlendirilmelidir. Çok az korozyona uğrayan metaller veya ayrışmayan geosentetik malzemeler tercih edilmelidir. Tasarımda donatılı zemin yapının bir alansal çökmeye yol açmamasına veya böyle bir çökmenin parçası olmamasına da dikkat edilmelidir.

Şekil 2.5: Donatılı zemin duvarı (Kayabalı, 2003).

İstinat Duvarı Kullanım Alanları

  • Bir binanın bodrum duvarlarında,
  • Köprü kenar ayaklarında,
  • Yol inşaatlarının şev düzenlemesi yapımında,
  • Büyük dolgu ve yarma gerektiren yollarda,
  • Rıhtımlarda,
  • Bina güvenliği için şev stabilitesinde,

ist. duvarları kullanılmaktadır. Eğimli arazilerde araziden yararlanmak üzere zemini tabi şev açısından daha dik açıyla tutmak, kayma göçme ihtimali olan zeminlerin yıkılmasını engellemek, malzeme deposu olarak kullanmak, derin çukurların yan duvarlarını tutmak gibi çeşitli şekillerde kullanılan bu toprak tutucu istinat yapıları pek çok farklı inşaat projesinde yer almaktadır.

Şekil 2.6: İstinat duvarı kullanım alanları

 

Kaynak

Murat Can YILDIZ

İSTİNAT DUVARINA ETKİYEN DİNAMİK TOPRAK BASINÇLARI

Paylaşmak Güzeldir

Bunlar da hoşunuza gidebilir...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir