dayanma (İstİnat) yapilari

DAYANMA (İSTİNAT) YAPILARI İMO-MİEK GEOTEKNİK KURS PROGRAMI

Yrd.Doç.Dr. Okan ÖNAL D.E.Ü. Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Geoteknik ABD.

İçerik

Giriş

Yanal Zemin Basıncı Teorileri • Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları • Toplam ve Efektif Parametreler ile Zemin Basıncının Hesaplanması

Dayanma Yapısı Tipleri • Ağırlık Duvarları • Yarı Ağırlık Duvarları • Betonarme Konsol Duvarlar • Gaybon Duvarlar • Payandalı Duvarlar • Toprakarme Duvarlar • Diyafram Duvarlar • Palplanş Perdeler

Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri

Spesifik Dayanma Yapılarının Tasarımı •Ağırlık Duvarları •Beton Duvarlar •Diyafram Duvarlar (Uygulama) •Toprakarme Duvarlar (Uygulama)

Duvar Güvenliğinde Diğer Konular

Destekli İksalarda Terzaghi ve Peck Tarafından Önerilen Basınç Dağılımları

Destek Elemanlar •Atkı Kirişi •Çivi •Ankraj

Kaynaklar D.E.Ü. Müh.Fak. Zemin Mekaniği

Ders Notları (Prof.Dr. Arif Ş. Kayalar)

D.E.Ü. Müh.Fak. Temel İnşaatı Ders Notları (Doç.Dr. Gürkan Özden)

Soil Mechanics and Foundations 3rd Edition , Muni Budhu, John Wiley and Sons

Geotechnical Earthquake Engineering, Stephen L. Kramer

İstinat Duvarları, Statik ve Dinamik Analiz, Prof.Dr. Mustafa Düzgün

Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Ders Notları (Doç.Dr. Mehmet Berilgen)

Derin kazılarda zemin çivisi ile ankrajlı destek sistemlerinin karşılaştırmalı analizi, Ayşegül Demirkoç. Yüksek Lisans Tezi. (Danışman Prof.Dr. Kutay ÖZAYDIN)

Uygulamalar D.E.Ü. Müh.Fak. Zemin Mekaniği II

Derste Çözülen Uygulamalar

Giriş

İstinat yapıları, meyilli arazilerde araziden faydalanmak üzere, • Zemini doğal şev açısından daha dik açı ile tutmak, • kayma ihtimali olan zeminlerin göçmesini engellemek, • bir binanın bodrum duvarını oluşturmak, • kıyıların erozyondan veya taşkınlardan korunmasını temin etmek, • köprülerde kenar ayak görevini yapmak, • derin kazıların yanal duvarlarını tutmak, v.b.

amaçlara hizmet etmek gayesi ile inşa edilen kalıcı veya geçici yapılardır.

Giriş

İstinat yapıları yanal zemin itkileri altındaki yapısal davranışları bakımından uygulamada perdeler ve duvarlar olmak üzere iki grupta incelebilir.

İstinat perdeleri, zemin itkileri altında, alt uçlarından dönmeyen, denge hesaplarında kendi ağırlıkları hesaba dahil edilmeyen, eğilme rijitlikleri bakımından duvarlara göre daha esnek olan yapı elemanlarıdır. Eğilme, ankastrelik ve elastik yataklanma problemleri gösterebilirler.

İstinat Duvarları, zemin itkisi ile alt uçlarında bir miktar dönme yapabileceği varsayımı ile hesaplanan, yanal basınç kuvvetlerini kendi ağırlıkları ile dengelemeye çalışan, eğilme rijitlikleri perdelere göre daha büyük olan, çok az deformasyon yapan yapı elemanlarıdır. Yanal itkiler altında, taban da kayma ve veya devrilme, arkasındaki zemin ile birlikte toptan göçme gibi yapısal davranışlar gösterebilirler.

Giriş

İstinat yapılarına etkiyen zemin basıncının iki sınır değeri vardır. Bunlar duvarın dolgudan dışarıya doğru küçük bir miktar yer değiştirmesi durumunda, arka zeminin göçmesi anında oluşan aktif zemin basıncı ve duvarın dolguya doğru hareket etmesi durumunda, arka zeminin kabarması ile oluşan pasif zemin basıncıdır.

Yanal zemin basınçları ve bunların duvar üzerindeki etkileri ile ilgili klasik çalışmalar, Coulomb (1776) ve Rankine (1857) tarafından yapılmıştır.

Deprem hareketlerinden kaynaklanan dinamik aktif ve pasif zemin basınçlarının hesaplanması üzerine ilk çalışmalar ise, Okabe (1926) ve Mononobe-Matsuo (1929) tarafından gerçekleştirilmiştir.

Yanal Zemin Basıncı Teorileri

Geostatik (Sükunetteki) zemin basıncı

Duvar

Duvarın Arkası

Duvarın Önü

Dönmeden sonra duvar

Aktif Pasif

Duvarın Arkası Duvarın Önü Duvarın ilk konumu

Pasif Bölge Aktif Bölge

K0 durumunda, yatay yer değiştirme olmaz !

Ko=1-sin φ'

Hareket Etmiş Duvar

Kayma Düzlemi

Mohr Coulomb Doğrusu

Aktif Durum için Kutup

Pasif Durum için Kutup

Yanal Zemin Basıncı Teorileri

Geostatik (Sükunetteki) zemin basıncı

Duvar

Duvarın Arkası

Duvarın Önü

Dönmeden sonra duvar

Aktif Pasif

Ko

Ka

Kp

Ko=1-sinφ‘ (Granüler) Ko=0.95-sinφ‘ ( NC Kil)

Ko=Ko(NC) AKO0.5

Ko=𝜐

1−𝜐

Ko gevşek kumlarda 0.4 Sıkı kumlarda 0.5

Sıkıştırılmış kumlarda 0.8 e kadar çıkabilir. Killerde;

Yanal Zemin Basıncı Katsayısı

Aktif

Pasif Sükunette

Pasif

Yaklaşık Deplasman, ∆x

Gerilme Durumu

Dayanan Zemin

İri Daneli

İnce Daneli

Dönme T=Yerdeğiştirme R=Dönme

Bilinmiyor

Aktif ve Pasif basıçlar limit denge durumdaki basınçlardır. (Göçme anındaki değerlerdir). Herhangi bir deplasman durumu için hesap yapılamaz

Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları

Kohezyonsuz kuru kum, c=0, φ>0 için;

Pasif Sürşarj Hidrostatik Su Basıncı Aktif

Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları D.E.Ü. Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Zemin Mekaniği II Uygulamaları


Kohezyonlu zeminler için, c>0, φ>0

Çekme çatlağı oluşması durumunda çekme etkisi ihmal edilir ve diyagram z0 dan başlar. Çekme çatlağına su dolması durumunda hidrostatik basınç oluşur.

z0=2 c / ( γ Ka0.5)

Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları D.E.Ü. Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Zemin Mekaniği II Uygulamaları


Tabakalı Zemin Durumu

1

2

q=γ z1

c1=0, c2=0 ve φ1<φ2

pa=γ1 z1 Ka1

pa=γ1 z1 Ka2

γ1 c1 φ1

γ2 c2 φ2

pa=(γ1 z1 + γ2 z2) Ka2

Aynı derinlikte iki farklı yatay zemin basıncı hesaplanir.


Su Tablasının Etkisi (Efektif ve Toplam Gerilme Analizleri) Efektif Gerilme Analizi (γ', c', φ')

Y.A.S.S.

pa

pw

Su basıncı ayrıca dikkate alınır!

• Kumlarda σv'=γ' z pa=σv' Ka

• Killerde (Normal Konsolide) σv'=γ' z pa=σv' Ka Ka=tg2(45-φ/2)


Su Tablasının Etkisi (Efektif ve Toplam Gerilme Analizleri) Toplam Gerilme Analizi (γdoygun, cu, φu)

pa

pw

Su basıncı ayrıca dikkate alınmaz! γdoygun kullanılarak hesaplara katılır.

• Kumlarda Toplam Gerilmeler Oluşamaz

• Suya doygun Killerde φu=0 Ka=1 pa=γdoygun z0 Ka – 2 cu √Ka Ka=tg2(45-φ/2)

Çekme çatlağına dolan su zeminin içinde değil dışında bir sudur. Oluşan basınç boşluk suyu basıncı değildir.

z0


Zemin Yüzeyinin eğimli olması hali Rankine Yöntemi

Pa

β

γ c' φ'

Bu durumda yatay ve düşey gerilmeler asal gerilmeler değildir. Mohr Çemberine başvurulur. Yanal zemin basıncı zemin yüzeyine paralel kabul edilir.

𝐾𝑎 = cos𝛽 cos𝛽 − (cos2𝛽 − cos2𝜙)0.5

cos𝛽 + (cos2𝛽 − cos2𝜙)0.5

𝐾𝑝 = cos𝛽 cos𝛽 + (cos2𝛽 − cos2𝜙)0.5

cos𝛽 − (cos2𝛽 − cos2𝜙)0.5 Duvarı sürtünmesiz kabul eder. Duvar arka yüzü düşeydir. İtki zemin yüzeyine paraleldir.

1857


Zemin Yüzeyinin eğimli olması hali Coulomb Yöntemi

Pa

β

γ c' φ'

Coulomb yöntemi duvarın arka yüzeyinin eğimli olması durumunu dikkate alabilir!

𝐾𝑎 = (sin 𝛼−𝜙sin (𝛼)

sin (𝛼+𝛿) + (sin 𝜙+𝛿 ∗sin (𝜙−𝛽)/ sin(𝛼−𝛽))0.5

α

θ

Muhtemel sınır kayma yüzeyi

1776

Duvarın arka yüzünün sürtünmeli olmasını dikkate alır. Granüler zemin koşullarında geçerlidir. Kayma yüzeyi düzlemsel olarak kabul edilmektedir.

O dönemde trigonometrik fonksiyonlar bilinmediğinden problem geometrik yoldan çözülmüş ve daha sonraki yıllarda değişik araştırmacılar tarafından geliştirilerek bugünkü şeklini almıştır.

𝐾𝑝 = (sin 𝛼+𝜙sin (𝛼)

sin (𝛼−𝛿) − (sin 𝜙+𝛿 ∗sin (𝜙+𝛽)/ sin(𝛼−𝛽))0.5


Culmann Grafik Metodu • Duvar ölçekli olarak çizilir. • Eğim çizgisi φ açısı ile çizilir. • Zemin Basıncı çizgisi çizilir. • İlk kama çizilir ve alanı belirlenir. • Kamanın ağırlığı eğim çizgisi üzerinde kuvvet

ölçeğinde işaretlenir. D1 • D1-E1 çizgisi Zemin Basıncı çizgisine paralel

olacak şekilde çizilir. • Yeni bir kama çizilerek işlemler tekrarlanır. • E noktalarını birleştiren Culmann Eğrisi

oluşturulur. • Culmann eğrisine teğet Eğim çizgisine paralel

doğrunun değme noktasından Pamax bulunur. • Etki noktası ve açısı Coulomb ile aynıdır.

δ


Aktif İtkinin Yeri ve Doğrultusu

β

Wduvar

H

H/3

Wzemin

Pa Pa

β

Coulomb: Duvar yüzeyinin normali ile δ açısı (duvar zemin sürtünme açısı) yaparak etkir.

Rankine: Duvarın üzerinde kalan kısmı duvara dahil eder ve yatayla β açısı ile etkir. W=Wduvar+Wzemin

H'

H'/3

β

Wzemin

Wduvar

H'

H'/3

Pa

β

φ

Pa

Coulomb: Duvar yüzeyi zemindir. Yüzeyin normali ile zemin–zemin sürtünme açısı (φ) ile etkir. W=Wduvar+Wzemin Rankine: Duvarın üzerinde kalan kısmı duvara dahil eder ve yatayla β açısı ile etkir. W=Wduvar+Wzemin

Dayanma Yapısı Tipleri

Ağırlık ve Yarı Ağırlık Duvarları

• Bilinen en eski yapılardandır. • Betondan veya kaya parçalarının

harçla birleştirilmesi ile inşa edilirler. • Duvar arkasındaki dolgu yüklerini kendi

ağırlığı ile karşılar. • Duvar arkası yükler nedeniyle çekme

gerilmeleri genellikle oluşmaz veya çok düşük değerlerde kalır.

• 4.5 m yüksekliğe kadar ekonomiktir.

Arka yüz Ön yüz Arka Dolgu

Taban Topuk

Arka yüz Ön yüz Arka Dolgu

Taban Topuk Topuk


Betonarme Konsol Duvar

• Betonarme olarak inşa edilirler. • Tipik olarak yatay bir temel ve düşey bir

duvardan oluşurlar. • Topuk altındaki zemin kütlesinin ağırlığı duvarın

stabil kalmasını sağlar. • Konsol duvarlar 10m yüksekliğe kadar

ekonomiktir. Zemine sabitlenmiş düşey konsollar gibi çalışırlar.

Arka yüz Ön yüz

Arka Dolgu

Taban Dişi Topuk


Payandalı Duvar

• Konsol duvarlarda yüksekliğin fazla olması durumunda daha ekonomik kesitlerle çözüm oluşturmak amacıyla duvar arkası veya önünde duvarın gövde ve taban plağını birleştiren üçgen şekilli payandalar oluşturulabilir.

• Payandalar en az 2.5 m aralıklarla düzenlenir. • Gövde plağındaki momentlerin daha iyi bir

dağılımı için gövde plağı arkasında bir konsol oluşturularak yanal gerilmeler azaltılabilir.

Arka Dolgu Arka Dolgu

Arkadan Payandalı Önden Payandalı


Gabyon Duvar

Kaya parçalarının önceden hazırlanmış tel kalıplar içerisine doldurularak üst üste yerleştirilmesi ile inşa edilirler.


Toprakarme Duvar (Donatılı Zemin Duvarları)

Henri Vidal adına patentli bir uygulama olan donatılı zemin duvarı, içerisine şerit şeklinde yatay konumlu donatı elemanları yerleştirilmiş, sıkıştırılmış dolgudan oluşur. Dolgunun dökülmesini önlemek ve estetik bir görüntü oluşturmak üzere donatı elamanlarının dış uçlarına irtibatlı yüzey elemanları yerleştirilir. Özellikle viyadük yaklaşım dolgularında sıklıkla kullanılır.


Diyafram Duvar

Palplanş çakımının aşırı titreşimden veya zemin özelliklerinden (blok, iri çakıl, v.b.) dolayı mümkün olmadığı durumlarda uygulanabilir. Palplanş kesitinin hesaplanan eğilme momenti ve kesme kuvvetini karşılayamadığı durumda ve genelde büyük bütçeli projelerde uygulanır.

Derin kazı çukuru yan yüzlerinin stabilitesini sağlamakta yararlanılan diyafram duvarı, kenar yüzeyleri sondaj çamuru (bentonit bulamacı «slurry») hidrostatik basıncı ile desteklenen derin hendek içerisinde bütünüyle zemine gömülü olarak oluşturulan bir betonarme membran perdedir.


Palplanş Perdeler Kıyı yapılarında ve temel kazılarında kullanılırlar. Özel en kesitleri olan çelik, veya ahşap elemanlardır. Her iki yandaki soket bağlantıları vasıtasıyla birbirine geçmeli olarak zemine çakılırlar ve sürekli bir perde duvar oluştururlar. Amaç zemin ve/veya su yüklerini karşılamaktır. Genellikle geçici dayanma yapıları oluştururlar ve işin tamamlanmasından sonra kazı çukurundan çekilerek tekrar kullanılırlar.

Yük taşıma mekanizması açısından başlıca iki başlık altında incelenirler:

-Konsol palplanş

-Ankrajlı veya iç destekli palplanş


Palplanş Perdeler


İstinat Yapılarında Stabilite

Kayma Devrilme veya taşıma

gücü problemi

Derin göçme Yapısal hata

Çatlak

Kayma düzlemi

Derin göçme Ankraj noktasında dönme

Tabanda dönme Ankrajın göçmesi Eğilme ile Göçme

Ön Boyutlandırma


Stabilitesini kendi ağırlığı ile sağlar. Tuğla, taş veya betondan imal edilir.

Stabilitesini kendi ağırlığına ilave zeminin ağırlığı ile sağlar. Tuğla, taş veya betondan imal edilir.

Ekonomik açıdan 4.5 m’den uzun duvarlar konsol , kısa duvarlar ağırlık tipi yapılabilir.


Wzemin

WD3

zPA

Pa

β WD2

WD1

Pax

Paz

Pp

R

Rx

Rz

B

B/2

e

x

O

=B/2-e

Yapısal Stabilite

O noktasına göre moment alınır ∑ Mo, deviren = Pax zPA (Pasif ihmal edilir.) ∑ Mo, direnen = Wduvar xduvar + wzemin xzemin + Paz xPa +(Pp zpp) ∑ Mo = ∑ Mo, direnen - ∑ Mo, deviren ∑ Mo /Rz = x Bileşke kuvvetlerin etki mesafesi Rz=wd+wzemin+Paz Bileşke düşey kuvvet Rx=Pax-(PP) Bileşke yatay kuvvet


Wzemin

WD3

zPA

Pa

β WD2

WD1

Pax

Paz

Pp

R

Rx

Rz

B

B/2

e

x

O

=B/2-e

Yapısal Stabilite Devrilme İrdelemesi Devrilmeye karşı güven katsayısı

FD=∑ Mo, direnen∑ Mo, deviren

FD>= 1.5 Pasif itki hariç FD>= 2 Pasif itki dahil


Wzemin

WD3

zPA

Pa

β WD2

WD1

Pax

Paz

Pp

R

Rx

Rz

B

O

Yapısal Stabilite Kayma İrdelemesi ∑ Fkaydıran= Pax Pasif itki ihmal edilirse ∑ Fdirenen =Tf Tf=Rz tg (δ) + cw B Kaymaya karşı güven katsayısı

Fk=∑ Fx, direnen∑ Fx, kaydıran

Fk=Rz tg (δ) + cw B+Pp

Pax

Fk>= 1.5 Pasif itki hariç Fk>= 2 Pasif itki dahil

Tf


Wzemin

WD3

zPA

Pa

β WD2

WD1

Pax

Paz

Pp

R

Rx

Rz

B

B/2

e

x

O

=B/2-e

Temel Zemini Stabilitesi σmax,min= 𝑁

𝐴 ± 𝑀 𝑌

𝐼

σmax,min= 𝑅𝑧𝐵

± 𝑅𝑧 𝑒 𝐵/2𝐵3/12

σmax,min= 𝑅𝑧

𝐵 ± 6 𝑅𝑧 𝑒

𝐵2

σmax,min= 𝑅𝑧𝐵

(1± 6 𝑒𝐵

)

σmax= 𝑅𝑧

𝐵 (1+ 6 𝑒

𝐵 )

σmin= 𝑅𝑧

𝐵 (1- 6 𝑒

𝐵 )

Temel Taban Basıncı Dağılımı σmin>0 olmalıdır. (1- 6 𝑒

𝐵 )=0 e=B/6

e<B/6 olmalıdır. Tabanda çekme olmamalıdır.

Rz temelin orta 1/3’üne etki etmelidir.


Wzemin

WD3

zPA

Pa

β WD2

WD1

Pax

Paz

Pp

R

Rx

Rz

O

Temel Zemini Stabilitesi

Temel bloğu elemanının projelendirmesinde

kullanılır.

Plastikleşme sonucu temel taban basıncının uniformlaştığı düşünülür.

Rz konsantrik etki eder.

Taşıma gücü analizi açısından bu dağılım dikkate alınır.

B'= B-2e

Temel Taban Basıncı Dağılımı

q= 𝑅𝑧𝐵−2𝑒 ∗ 1.0

Hesaplanan temel taban basıncı değerinin zeminin

taşıma gücünden az olması istenir.

Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri Toptan Göçme

Dilim metotları veya sonlu elemanlar analizi kullan yazılımlar ile analiz edilebilir.


Uygulama

D.E.Ü. Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Zemin Mekaniği II Uygulamaları

Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri D.E.Ü. Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Zemin Mekaniği II Uygulamaları


Taşıma Gücü


Terzaghi Taşıma Gücü Hesabı

iγ=(1-α/φ)2

iφ=(1-α/90)2

Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri Uygulama

Deprem Yüklerinin Hesabı Mononobe-Okabe Metodu

kh=0.15 ve kv=0.075 için duvardaki devirici momenti hesaplayınız.

ψ=tan-1 ( 0.151−0.075

)=9.2

θ=10o

KAE=0.605

PAE=0.5 * 0.605 * 18 *62 *(1-0.075)=181.57 kN/m

Aktif ve pasif zemin ortamının plastik duruma ulaştığı anda, deprem etkilerini de eş değer bir kuvvet gibi kabul ederek, duvar arkasındaki zemin kamasına etkiyen tüm kuvvetlerin dengesini dikkate alan bir çözüm yöntemidir. Coulomb yönteminde yapılan kabuller aynen geçerlidir. Depremden dolayı oluşan yatay ve düşey zemin ivmelerinin istinat duvarı yüksekliğince değişmediği kabul edilmektedir. Yatay ve düşey zemin ivmelerinin Coulomb’un aktif ve pasif zemin kamasında oluşturduğu atalet kuvvetleri eşdeğer statik bir yük gibi kabul edilerek, toplam zemin itkileri, zemin kamasına etkiyen kuvvetlerin dengesinden doğrudan hesaplanır.

2


Deprem Yüklerinin Hesabı Mononobe-Okabe Metodu

θ=10o

h=122.5 63+59.42 (0.6 6)

181.57=2.53

∆PAE=181.57-122.15=59.42

Mo=PAEh * h =181.57*2.53*cos26=412.88 kNm/m

Statik bileşen duvar tabanından H/3 mesafesinden etki eder. Dinamik bileşenin ise Seed ve Whitman tarafından duvarın 0.6 H mesafesinden etkiyeceği önerilmiştir.


Konsol ve Ankrajlı Palplanş Perdeler

Stabilitesini zeminin pasif itkisi ile sağlar. Stabilitesini zeminin pasif itkisi ve ankraj sisteminin sağladığı direnç ile sağlar.

O noktası gerçekte hareket etmediği için aktif ve pasif basınçlar gelişmez. Diagram gerçekte oluşmaz. Bu durumu çözmek için pasif ve aktif itki farkı bir R kuvveti olarak O noktasına etki ettirilir. Denge için gerekli gömülü derinlik, d hesaplanırken O noktasına göre moment alınarak belirlenen do derinliğinin 1.2 katı alınır.

Konsol Palplanş Perdeler Ankrajlı Palplanş Perdeler


Aktif Pasif dengesinden

Spesifik Dayanma Yapılarının Tasarımı D.E.Ü. Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Zemin Mekaniği II Uygulamaları

cosec 61= 1/sin 61 Cotangent 61 = 1/tan 61

H* Cotangent θ

γ*hslurry

Bentonit bulamacının hidrostatik itkisi

Kamanın ağırlığı

Kayma yüzeyi üzerindeki maksimum kayma direnç kuvveti

Kama üzerine etkiyen kuvvetlerin dengesi incelenir.

Kayma yüzeyi üzerindeki sınır hidrostatik itki

Efektif gerilme analizi için; kum için

Spesifik Dayanma Yapılarının Tasarımı

Donatılı Zemin Duvarı

Ayrıca dış stabilite, kayma, devrilme, taşıma gücü ve toptan göçme analizleri yapılmalıdır.


moment etkisi ile

Duvarların Güvenliğinde Diğer Konular

Arka Dolgu

Doğal Zemin

Kazı

Sınır Kayma Yüzeyi

Sınır kayma yüzeyi arka dolgunun içinde kalmalıdır.

Arka dolgu malzemesi temiz çakıl, kum olmalıdır. –No.200= %5 Malzeme kolaylıkla direne olur. Kil istenmez.

Duvarın arkasında su toplanmasının engellenmesi gerekir. Uygun bir drenaj sistemi ile engellenmelidir.

Duvar arkasında topukta yatay drenaj borusu yerleştirmek ve duvarda barbakan delikleri oluşturmak gerekir. Dolgu malzemesinin delik veya boruya doğru yıkanması uygun bir filtre malzemesi veya geotekstil malzeme ile önlenmelidir.

Geçirimsiz Dolgu

Hendek

Geotekstil

Drenaj Borusu İstinat

Duvarı

Boyuna Drenler Drenaj Çekirdeği

Basit Boyuna Dren Eğimli Dren

Geçirimsiz Dolgu

Drenaj .

Destekli İksalarda Terzaghi ve Peck (1967) Tarafından Önerilen Ampirik Zemin Basıncı Dağılımları

Rankine Coulomb Teorileri • İstinat Duvarları • Ankastre Perde Duvarlara • Tek sıra yatay destekli perde duvara • Ankrajlı zemine sabit mesnetli perde duvara • Ankrajlı zemine ankastre perde duvara Uygulanabilirken, • Çok sıra yatay destekli veya ankrajlı destekleme sistemlerine

uygulanmazlar.


Destekli İksalarda Tschebotarioff (1973) Tarafından Önerilen Ampirik Zemin Basıncı Dağılımları

Destek Elemanları

Atkı Kirişleri

Destek Elemanları

Zemin Çivisi • Şevlerin kalıcı ve geçici duraylılığında • Eski dayanma yapılarının yenilenmesinde • Bünyesinde bulunan paslanmaz çelik donatıların

korozyona uğraması yüzünden onarılması gereken toprakarme (MSE) duvarlarda

• Yer altı kazılarında geçici dayanma yapısı oluşturmada

• Kara ve demiryollarının yarma kesimleri ile tünellerde geçici destek amaçlı olarak kullanılmaktadır.

Destek Elemanları

Zemin çivileme tekniğinin temel düşüncesi zemine sık aralıklarla donatılar yerleştirilerek kazı süresince ve sonrasında oluşan deplasmanları engellemek ve yanal zemin basıncını sınırlamaktır.

Yöntemin kullanılmasını çekici kılan en büyük etken ekonomik oluşu, inşaata esneklik kazandırması ve özellikle kentsel bölgelerde küçük aygıtla çalışma olanağı vermesi olarak sıralanabilir.

Destek Elemanları

Destek Elemanları

• Kazıya başlamadan önce, inşaatın tüm adımları boyunca yüzey sularının kontrolü sağlanmalıdır. Bu da genellikle toplama hendekleri ile sağlanır.

• İlk yarma işlemi birinci sıra çivinin biraz altına kadar açılır. Bu yarma derinliği zeminin 24 ile 48 saat içinde kendini desteksiz tutabilme yeteneği ile doğrudan ilgilidir ve 1-2 m’dir.

• Zeminin olabildiğince az örselenmesi ve alındaki gevşemiş bölgenin püskürtme betonun dökülmesinden önce kaldırılması gereklidir. Kazılmış yüzey olabildiğince düzgün olmalıdır. Bu şekilde dökülecek püskürtme betonun miktarında azalma sağlanabilir.

İlk Yarmanın Açılması

Destek Elemanları

Çivi delikleri önceden belirlenen yerlerde belirli uzunluk ve eğimde zemine uygun delme yöntemi kullanılarak açılır. Bu yöntemler kılıfsız ve kılıflı yöntemlerdir.

Tipik çivi yerleşiminde düşeyde ve yatayda 1-2 m aralık bırakılır. Çivi uzunluğu da genelde duvar yüksekliğinin % 70 – 100 katıdır. Çivilerin yatayla yapmış olduğu açı enjeksiyonu kolaylaştırmak amacı ile genelde 15º olarak tasarlanır. Genellikle duvar üstünden 0.6-0.9 m den sonra çivi yerleştirilmeye başlanır ve çivi aralıkları düşeyde 1.5 m olarak alınabilir.

Deliklerin Açılması

Destek Elemanları

Çiviler genelde çapı 19 – 35 mm ve akma dayanımı da 420 – 500 N/mm² arasında değişen çelikten oluşmaktadır. Delik içine yerleştirilen çivinin çevresine zeminle kendisi arasında bağlayıcılığı sağlayan çimento şerbeti enjekte edilir. Çivilemede su / çimento oranı (w/c) 0.4-0.5 olan çimento şerbeti kullanılır.

Çivilerin Yerleştirilmesi ve Enjeksiyonu

Destek Elemanları

Püskürtme beton işlemine geçilmeden önce duvar arkasındaki drenajı sağlaması amacıyla prefabrike sentetik drenaj altlıklar düşey şeritler halinde yatayı da ona eşit olacak şekilde çivi başları arasına yerleştirilir. Drenaj şeritleri her kazı aşamasında duvarın tabanına kadar uzatılır ve son olarak ya doğrudan taban drenine ya da duvarın içinden dışarı çıkan sızdırma deliklerine (barbakan) bağlanır.

Drenaj Sisteminin Yerleştirilmesi

Destek Elemanları

Kazı, çivi ve drenaj sisteminin yerleştirilmesi ve yüzey kaplamasının oluşturulması aşamaları istenilen kota ulaşıncaya dek tekrarlanır. Püskürtme betonla yüzey kaplaması oluşturulması özellikle alın duraylılığının söz konusu olduğu yerlerde delgi ve çivi yerleştirilmesi işleminden daha önce yapılabilir.

İşlemlerin İstenen Kota Kadar Tekrarlanması

Destek Elemanları

Uzun dönemde yapısal dayanıklılık nedenleri ile kalıcı zemin çivili ulaştırma uygulamalarında kullanılan en yaygın son kaplama türü yerinde dökme beton kaplamasıdır. Yerinde dökme beton kaplama çivi başlarına taşıyıcı plakaların üstüne kaynaklanmış civatalar yardımıyla yapısal olarak bağlanır. Kazının tamamlanmasıyla birlikte son kaplama olarak ikinci bir kat püskürtme beton kullanılabilir. Zemin çivili duvarlarda son kaplama olarak prekast beton paneller de kullanılmaktadır.

İşlemlerin İstenen Kota Kadar Tekrarlanması

Destek Elemanları Olası Göçme Biçimleri

Destek Elemanları

Ankrajlar Ankrajlar derin kazıların güvenle açılması ve inşaat sırasında emniyetli olarak durması için, yüksek şev duvarlarının desteklenmesinde kullanılan destek elemanlarıdır. Ankraj, üzerine uygulanan gerilme kuvvetini elverişli zemine ileten yapısal bir parçadır. Ankraj pasif ve öngermeli olabilir. Pasif ankraj, kendi başına yük taşımaz. Zemin ilgili ankraj parçasına doğru oynadıkça, yük ankraja iletilir. Pasif ankrajın, maksimum yük taşıma gücüne ulaşabilmesi için büyük hareketlere gereksinme olabilir. Büyük hareketleri daha kabul edilebilir düzeye indirgemek için zemin ankrajları, genellikle yapıya veya zemin yüzeyi levhasına veya bileşenlerine doğru çekilerek önceden gerilir.

Destek Elemanları

Ankrajlar • Düşey yer değiştirmelerin önlenmesinde, • Yapıların dönmeye karşı güvenceye alınmasında, • Yapıların kritik yüzeyler boyunca kaymaya karşı emniyetinin

sağlanmasında, • Yeraltı yapılarının stabilitelerinin arttırılmasında, • Zeminin ön konsolidasyonunun sağlanmasında, • Yapıların sismik duraylılığının arttırılmasında , • Deney sahası dar olan yerlerde kazık yükleme deneylerinde

öngerme sağlayan eleman olarak, • Barajların yükseltilmesinde, • Dalgakıran ve iskelelerde gemilerin iskele babalarına verdikleri

yükün dağıtılmasında kullanılır.

Destek Elemanları

Ankrajlar • Ankraj kafası öngerme

kuvvetinin yüzeye yayılmasını temin eder.

• Öngermenin uygulandığı ve

servis yüküne gerilen ankrajın kilitlenmesinin yapıldığı bölgedir.

• Esas olarak germe kafası,

sıkıştırıcılar (kamalar), ankraj ve ankraj plakasından meydana gelir.

• Kontrol için açık olması

gereken ankrajlarda bir de koruyucu kapak yapılması önerilir.

Destek Elemanları

Ankrajlar

Serbest Ankraj Boyu, ankraj gövdesinin başlangıcı ile ankraj kafası arasındaki mesafedir. Germe işlemi sırasında öngerme çeliğinin engelsiz olarak uzayabileceği uzunluğa karşı gelmektedir.

Destek Elemanları

Ankrajlar • Ankraj gövdesi öngerme

kuvvetini zemine aktaran kısımdır.

• Çimento harcının yüksek basınç

altında ankraj deliğine itilerek doldurulması ile kök bölgesi oluşturulur.

• Çeliğin ankraj gövdesi içine

yerleştirilme şekli zeminin özelliklerine bağlıdır.

• Doğrusal ya da yer yer sıkılıp

yer yer serbest bırakılarak bir dizi boğum meydana getirecek şekilde birbirine bağlanmış halatlar kullanılır.

Destek Elemanları

A Tipi Ankrajlar İmalat Teknikleri Dikkate Alınarak Ankrajların Sınıflandırılması

• Zemin ile harç arasındaki kayma mukavemeti, kök kısmındaki sıyrılmaya karşı direnci oluşturur.

• Dayanım, deliğin stabilitesine bağlı olup, doğrusal

ya da doğrusal olmayan düz şaftlı ankrajlardır. • Çoğunlukla kayalarda ya da katı ve sert

kohezyonlu zeminlerde kullanılır. Mukavemet, zemin-enjeksiyon yüzeyi arasında oluşan yüzey kayma gerilmelerine bağlıdır.

Destek Elemanları

Ankrajlar İmalat Teknikleri Dikkate Alınarak Ankrajların Sınıflandırılması

B Tipi Ankrajlar : Ankraj kök çapının zemin içinde minimum hasar yaratarak genişletilmesi sonrası çimento harcının < 1000 kN/m2 değerlerindeki basınç altında boşluklara ve çatlaklara girmesi sağlanarak oluşturulan ankraj tipidir. İyi derecelenmiş kohezyonsuz zeminlerde kullanıldığı gibi, yumuşak çatlaklı kayalarda ve kaba alüvyonlarda da kullanılır. Kök çevresindeki zeminin, kohezyonsuz zeminlerde çimento sızdırmazlığından yararlanarak, basınç altında iyice sıkıştırılması ile geniş bir ankraj kökü oluştururlur.

Destek Elemanları


C Tipi Ankrajlar : 2000 kN/m2’den daha yüksek basınç altında çimento harcının zemin boşluklarına sızdırılması ile ankraj kökü genişletilir. Birinci enjeksiyonun sertleşmesinden sonra, çoğunlukla basınç, ikincil enjeksiyon sırasında uygulanır. İkinci enjeksiyon genellikle “manchette system” adı verilen özel bir tüp sistemi ile ya da ankraj kökü içinde çalışabilen minyatür enjeksiyon tüpleri kullanılarak yapılır. Kohezyonsuz zeminlerde, bazen de kohezyonlu zeminlerde başarılı bir şekilde kullanılır.

Destek Elemanları


D Tipi Ankrajlar :Mekanik aletlerle ya da patlayıcılarla oluşturulmuş bir dizi kökten oluşan ankrajın enjeksiyonunda “Tremie “ yöntemi uygulanır. Katı ve sert kohezyonlu zeminlerde kullanılan bu ankrajlarda, kayma mukavemeti ve uç mukavemeti sıyrılmaya karşı direnci oluşturur. Duvar stabilizasyonunun bazı şekillerinde D tipi ankrajların kullanılması çok yaygın bir uygulama olmamakla birlikte kohezyonsuz zeminlerde de kullanılabilmektedir.

Referanslar

Kaynaklar D.E.Ü. Müh.Fak. Zemin Mekaniği Ders Notları (Prof.Dr. Arif Ş. Kayalar) D.E.Ü. Müh.Fak. Temel İnşaatı Ders Notları (Doç.Dr. Gürkan Özden) Soil Mechanics and Foundations 3rd Edition , Muni Budhu John Wiley and Sons Geotechnical Earthquake Engineering, Stephen L. Kramer İstinat Duvarları, Statik ve Dinamik Analiz, Prof.Dr. Mustafa Düzgün Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Ders Notları (Doç.Dr. Mehmet

Berilgen) Derin kazılarda zemin çivisi ile ankrajlı destek sistemlerinin karşılaştırmalı analizi, Ayşegül

Demirkoç. Yüksek Lisans Tezi. (Tez Danışmanı : Prof. Dr. İ. Kutay ÖZAYDIN) Byrne R.J., Cotton D., Porterfield J., Wolschlog C. Ve Ueblacher G., (1998), “Manual For

Design and Construction Monitoring of Soil Nail Wall (FHWA-SA-96-069R)”, 1-268, Washington, USA.

Uygulamalar D.E.Ü. Müh.Fak. Zemin Mekaniği II Derste Çözülen Uygulamalar

dayanma (İstİnat) yapilari

Documents