İSTİNAT YAPILARI TASARIMI İstinat Duvarı Tasarım Kriterleri ve Tasarım İlkeleri Yrd. Doç. Dr. Saadet BERİLGEN İnşaat Mühendisliği Bölümü Geoteknik Anabilim Dalı
Devrilmeye Karşı Güvenlik
Devrilmeye Karşı Güvenlik W i ler duvar ölü ve topuk üzeri zemin ağırlıklarıdır. Duvarın arkasında aktif, önünde pasif gerilmelerin doğduğu varsayılmıştır. Duvar arka dolgusu granüler nitelikte olduğu düşünülüp aktif itki bileşeninin H /3 te etkidiği gösterilmiştir. Gösterilen kuvvetlerden aktif itkinin yatay bileşeni duvarı devirici, diğer tüm kuvvetler devrilmeyi önleyici momentler doğurmaktadır. Önleyici momentlerin devirici momentlere oranı devrilmeye karşı güvenlik sayısıdır. Devrilmeye karşı güvenlik için 2.0 gibi bir değer yeterlidir. Deprem yükleri altında güvenlik en az 1.3 olmalıdır.
Devrilmeye Karşı Güvenlik FS devrilme M M R O Duvar önünde doğacağı varsayılan pasif itki erozyon ya da sonradan kazı olasılığı ile etkimeyebileceği düşünülürse güvenlik olarak göz önüne almamak daha doğru bir yaklaşımdır.
Ötelenmeye Karşı Güvenlik Duvarın OO' tabanında dışa doğru ötelenmeye karşı güvenlik, ötelenmeye karşı duran kuvvetlerin öteleyici kuvvetlere oranı olarak tanımlanır ve en az 1.5 güvenlik sayısı aranır. Depremli durumda en az 1.1 olduğu gösterilmelidir. Ötelenmeye karşı direnen kuvvetler OO' boyunca doğan kayma dayanımı direnci ile P p pasif itkisidir. Tabanda duvar-zemin sürtünme açısı 2, adezyon c a ile gösterilirse ötelenmeye karşı güvenlik FS kayma ( v) tg Bc P P a 2 cos a p
Ötelenmeye Karşı Güvenlik (v) OO' üzerindeki tüm düşey kuvvetler olup P a nın P v düşey bileşeni de katılmalıdır. Yukarıdakine benzer şekilde P p fazladan bir güvenlik amacıyla göz önüne alınmayabilir. 2 sıkıştırılmış taban zeminine dökülecek beton nedeniyle zemin içsel sürtünme açısına eşit alınabilir c a zemin kohezyonunun (0.5 ~ 0.7) katı kadar olduğu düşünülebilir.
Ötelenmeye Karşı Güvenlik Ötelenmeye karşı güvenlik yeterli değilse duvar altında bir diş oluşturulabilir. Dişin gövde donatısı uzatılarak elde edilmesi düşünülebilirse de arka topukta oluşturulması daha etkin olabilir. Diş oluşturmak yerine taban genişliğinin artırılması daha ekonomik olabilir.
Taşıma Gücü Yönünden Güvenlik Düşey bileşke (v) nin etkime yeri O noktasına göre moment alarak bulunabilir. Bu bileşkenin taban orta 1/3 sınırları içerisinde olması halinde tabanda trapez biçimli ve her iki tarafta basınç gerilmeleri doğuracağı mukavemet biliminin temel bilgilerindendir.
Taşıma Gücü Yönünden Güvenlik e B 2 x ' e B M M B R 0 2 V 6 Bu durumda simetri eksenine göre eksantirisite e ise taban gerilmeleri q max, min B v 6e (1 ) B
Taşıma Gücü Yönünden Güvenlik Düşey kuvvet bileşeni (b) de gösterildiği gibi orta 1/3 çekirdeğinin dışında etkiyorsa en az gerilme, çekme gerilmesi olup tabanın zeminden ayrılması (negatif gerilmeler alınamayacağından) anlamına gelecektir. Bu tarafta gerilme sıfır olacağından (b) de gösterildiği gibi yeni bir gerilme dağılımı olacaktır. Bu durumda V kuvvetinin çekirdek sınırına denk gelmesi anlamına geleceğinden gerilmenin etkidiği taban olacaktır. Düşey kuvvet dengesi yazılırsa B q v 3( e). 2 2 max
Taşıma Gücü Yönünden Güvenlik Zeminin taşıma gücüne karşı güvenlik katsayısı aşağıdaki şekilde hesaplanabilmektedir: q all Eşitliklerde q q all İzin verilebilir taşıma gücü, u F q all max q max ise taban basıncını göstermektedir. q u Temelin birim alanı için son taşıma gücüdür. F q
Taşıma Gücü Yönünden Güvenlik 1 q =c N F F +qn F F + γ B N F F 2 ' ' u 2 c cd ci q qd qi 2 γ γd γi Burada; q u : Temelin birim alanı için son taşıma gücüdür. c : Zeminin kohezyonu N c, N q, N : İçsel sürtünme açısı ye bağlı taşıma gücü faktörleri : Zeminin birim hacim ağırlığı B : Temel genişliği q : temel düzeyindeki sürşarj gerilmesidir.
1 ) sin (1 2 tan 1 0.4 1 2 ' 2 ' 2 ' 2 ' ' 2 d qd cd F B D F B D F e B B D q V P F F F a i qi ci cos tan 1 90 1 1 2 ' 2 2
Taşıma Gücü Yönünden Güvenlik
Toptan Göçmeye Karşı Güvenlik
Toptan Göçmeye Karşı Güvenlik
Duvar Güvenliğinde Diğer Konular Duvarların güvenlik araştırmalarında duvar yapımından sonra duvar arkasında inşaat malzemesi ve makine bulundurulmasının etkileri 15 kpa mertebesinde bir ek yayılı yük gözetilerek göz önüne alınabilir. Sınırlı bir alanda duvar arkası dolgusunun sıkıştırılması aktif ve hatta sükunetteki zemin itkilerinden daha büyük gerilmeler doğuracağı göz önüne alınmalıdır. Kil-silt yüzdesi %15 den fazla malzemeler genelde arka dolgu için uygun değildir. Zorunlu halde kullanılmaları halinde drenajdaki zorluk nedeniyle zemin itkisi yanında su basınçlarının da göze alınması gerektiği açıktır.
Duvar Güvenliğinde Diğer Konular İnce dane oranı yüksek dolgu kullanılacaksa şişme ve don etkisi olasılığı gözönünde bulundurulmalıdır. Genelde CL, MH, ML, OL grubuna giren siltler ve killi siltler dona karşı, CH grubu killer şişmeye karşı duyarlı olduklarından atmosferik etki ve sudan korumak (zemin yüzünde geçirimsiz tabaka veya membran), duvar arkasında şişme basınçlarını sönümleyecek filtre malzemesi yerleştirmek iyi bir uygulamadır.
Duvar Güvenliğinde Diğer Konular Duvar arkasında topukta yatay drenaj borusu yerleştirmek ve duvarda barbakan delikleri oluşturmak drenaj için mutlak gereklidir. Dolgu malzemesinin delik veya boruya doğru yıkanması uygun bir filtre malzemesi veya geotekstil malzeme ile önlenmelidir. Filtre malzemenin filtre koşulları adı ile bilinen özelliklerde olması gerekmektedir.
Duvar Güvenliğinde Diğer Konular Duvarların boyuna doğrultuda her 8-12 m de düşey büzülme derzleriyle ayrılması genel bir uygulamadır. Dış kalıba düşey bir şerit yerleştirilerek sağlanacak bu derzler ısı veya priz nedeniyle olabilecek çatlakların görünümü bozmasını engellemektedir.