0bdd5172d386727_ek

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.


Duvar

Dönmeden sonra duvar

Duvarın Önü

Duvarın Arkası

K o =1-sin φ'

Geostatik (Sükunetteki)

zemin basıncı

K0 durumunda, yatay

yer değiştirme olmaz !

Mohr Coulomb Doğrusu

Duvarın Önü

Pasif

Duvarın ilk konumu

Aktif

Duvarın Arkası

Aktif Durum için Kutup

Pasif Bölge

Aktif Bölge

Kayma Düzlemi

Hareket Etmiş Duvar

Pasif Durum

için Kutup


K o gevşek kumlarda 0.4

Sıkı kumlarda 0.5

Sıkıştırılmış kumlarda 0.8 e kadar çıkabilir.

Killerde;

Duvar

Dönmeden sonra duvar

Duvarın Önü

Duvarın Arkası

Geostatik (Sükunetteki)

zemin basıncı

K o =1-sinφ‘ (Granüler)

K o =0.95-sinφ‘ ( NC Kil)

K o =K o(NC) AKO 0.5

K o = υ

1−υ

K p

Pasif

Yanal Zemin Basıncı Katsayısı

Pasif

Aktif

Aktif

Aktif ve Pasif basıçlar

limit denge durumdaki

basınçlardır. (Göçme

anındaki değerlerdir).

Herhangi bir

deplasman durumu

için hesap yapılamaz

Dayanan

Zemin

İri Daneli

İnce Daneli

Gerilme

Durumu

Yaklaşık

Deplasman, ∆x

Bilinmiyor

Pasif

Sükunette

K o

K a

T=Yerdeğiştirme R=Dönme

Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları

Kohezyonsuz kuru kum, c=0, φ>0 için;

Pasif

Aktif

Hidrostatik Su Basıncı

Sürşarj


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 z 0 dan başlar. Çekme

çatlağına su dolması durumunda hidrostatik

basınç oluşur.

z 0 =2 c / ( γ K a

0.5

)




Tabakalı Zemin Durumu

c 1 =0, c 2 =0 ve φ 1 <φ 2

γ1 c 1 φ 1

1

q=γ z1

p a =γ 1 z 1 K a1

p a =γ 1 z 1 K a2

Aynı derinlikte iki

farklı yatay zemin

basıncı hesaplanir.

γ2 c 2 φ 2

2

p a =(γ 1 z 1 + γ 2 z 2 ) K a2


‣ Su Tablasının Etkisi (Efektif ve Toplam Gerilme Analizleri)

‣ Efektif Gerilme Analizi (γ', c', φ')

p a

• Kumlarda

σv'=γ' z p a =σv' K a

Y.A.S.S.

p w

• Killerde (Normal Konsolide)

σv'=γ' z p a =σv' K a

K a =tg 2 (45-φ/2)

Su basıncı ayrıca dikkate alınır!


‣ Su Tablasının Etkisi (Efektif ve Toplam Gerilme Analizleri)

‣ Toplam Gerilme Analizi (γ doygun , c u , φ u )

Çekme çatlağına dolan su zeminin içinde değil dışında bir

sudur. Oluşan basınç boşluk suyu basıncı değildir.

• Kumlarda

Toplam Gerilmeler Oluşamaz

z 0

p w

p a

• Suya doygun Killerde

φ u =0 K a =1

p a =γ doygun z 0 Ka – 2 c u √K a

K a =tg 2 (45-φ/2)

Su basıncı ayrıca dikkate alınmaz!

γ doygun kullanılarak hesaplara katılır.


‣ Zemin Yüzeyinin eğimli olması hali

‣ Rankine Yöntemi

β

γ c' φ'

Bu durumda yatay ve düşey

gerilmeler asal gerilmeler değildir.

Mohr Çemberine başvurulur.

Yanal zemin basıncı zemin yüzeyine

paralel kabul edilir.

1857

P a

K a = cos β cos β − (cos2 β − cos 2 φ) 0. 5

cos β + (cos 2 β − cos 2 φ)0.5

Duvarı sürtünmesiz kabul eder.

Duvar arka yüzü düşeydir.

İtki zemin yüzeyine paraleldir.

K p = cos β cos β + (cos2 β − cos 2 φ) 0. 5

cos β − (cos 2 β − cos 2 φ)0.5


‣ Zemin Yüzeyinin eğimli olması hali

‣ Coulomb Yöntemi

β

Coulomb yöntemi duvarın arka

yüzeyinin eğimli olması durumunu

dikkate alabilir!

1776

P a

γ c' φ'

Muhtemel sınır

kayma yüzeyi

K a = (

sin α−φ

sin (α)

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

θ

Duvarın arka yüzünün sürtünmeli olmasını dikkate alır.

Granüler zemin koşullarında geçerlidir.

Kayma yüzeyi düzlemsel olarak kabul edilmektedir.

α

K p = (

sin α+φ

sin (α)

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

O dönemde trigonometrik fonksiyonlar

bilinmediğinden problem geometrik yoldan

çözülmüş ve daha sonraki yıllarda değişik

araştırmacılar tarafından geliştirilerek bugünkü

şeklini almıştır.


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. D 1

• D 1 -E 1 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 P amax bulunur.

• Etki noktası ve açısı Coulomb ile aynıdır.


Aktif İtkinin Yeri ve Doğrultusu

β

β

W zemin

H

W duvar

P a

δ

β

P a

H'

W zemin

φ

P a

β

P a

H'

H/3

H'/3

H'/3

W duvar

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=W duvar +W zemin

Coulomb: Duvar yüzeyi zemindir. Yüzeyin

normali ile zemin–zemin sürtünme açısı (φ)

ile etkir. W=W duvar +W zemin

Rankine: Duvarın üzerinde kalan kısmı duvara

dahil eder ve yatayla β açısı ile etkir.

W=W duvar +W zemin


Ağırlık ve Yarı Ağırlık Duvarları

Ön yüz

Arka yüz

Arka Dolgu

Ön yüz

Arka yüz

Arka Dolgu

Taban

Topuk

Topuk

Taban

Topuk

• 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.


Betonarme Konsol Duvar

Ön yüz

Arka yüz

Arka Dolgu

Taban Dişi

Topuk

• 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.


Payandalı Duvar

Arka Dolgu

Arka Dolgu

Arkadan Payandalı

Önden Payandalı

• 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.


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

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 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.


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

Dayanma Yapılarının Genel Tasarım

Kriterleri

İstinat Yapılarında Stabilite

Kayma

Devrilme veya taşıma

gücü problemi

Derin göçme

Ankraj noktasında dönme

Çatlak

Derin göçme

Kayma

düzlemi

Yapısal hata

Tabanda dönme Ankrajın göçmesi Eğilme ile Göçme


Kriterleri

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.


Kriterleri

Yapısal Stabilite

O noktasına göre moment alınır

∑ M o, deviren = P ax z PA (Pasif ihmal edilir.)

z PA

W zemin

W D3

P az

P a

∑ M o, direnen = W duvar x duvar + w zemin x zemin + P az x Pa +(P p z pp )

R z

R

W D2

W D1

P ax

β

∑ M o = ∑ M o, direnen - ∑ M o, deviren

P p

∑ M o /R z = x

Bileşke kuvvetlerin etki mesafesi

O

x =B/2-e

e

B

R x

B/2

R z =w d +w zemin +P az

R x =P ax -(P P )

Bileşke düşey kuvvet

Bileşke yatay kuvvet


Kriterleri

Yapısal Stabilite

Devrilme İrdelemesi

Devrilmeye karşı güven katsayısı

P az

P a

F D = ∑ Mo , direnen

∑ Mo , deviren

P p

R z

W zemin

W D3

R

W D2

W D1

P ax

β

z PA

F D >= 1.5 Pasif itki hariç

O

x =B/2-e

e

B

R x

B/2

F D >= 2 Pasif itki dahil


Kriterleri

Yapısal Stabilite

Kayma İrdelemesi

∑ F kaydıran = P ax Pasif itki ihmal edilirse

∑ F direnen =T f

P p

R z

W zemin

W D3

R

P az

P a

β

W D2

W D1

P ax

T f =R z tg (δ) + c w B

Kaymaya karşı güven katsayısı

O

T f

B

R x

z PA

F k = ∑ F x, direnen

∑ F x, kaydıran

F k = R z tg (δ) + cw B+Pp

P ax

F k >= 1.5 Pasif itki hariç

F k >= 2 Pasif itki dahil


Kriterleri

Temel Zemini Stabilitesi

σ max,min = N A ± M Y

I

σ max,min = R z

B

±

RR e B/2

B 3 /12

R z

W zemin

W D3

R

P az

P a

β

W D2

W D1

P ax

σ max,min = R z

B

σ max,min = R z

B

±

6 RR e

B 2

(1±

6 e

B )

P p

O

x =B/2-e

e

B

R x

B/2

z PA

σ max = R z

B

σ min = R z

B

(1+

6 e

B )

(1-

6 e

B )

Temel Taban Basıncı Dağılımı

σ min >0 olmalıdır.

Tabanda çekme olmamalıdır.

(1- 6 e

)=0 e=B/6

B

e<B/6 olmalıdır.

Rz temelin orta 1/3’üne etki etmelidir.


Kriterleri

Temel Zemini Stabilitesi

W zemin

W D3

P az

P a

R z

R

W D2

W D1

P ax

β

P p

z PA

O

R x

Temel bloğu elemanının

projelendirmesinde

kullanılır.

Temel Taban Basıncı Dağılımı

Plastikleşme sonucu temel taban

basıncının uniformlaştığı düşünülür.

Rz konsantrik etki eder.

Taşıma gücü analizi açısından bu

dağılım dikkate alınır.

B'= B-2e

q=

R z

B−2e ∗ 1.0

Hesaplanan temel taban

basıncı değerinin zeminin

taşıma gücünden az olması

istenir.


Kriterleri

Toptan Göçme

Dilim metotları veya sonlu

elemanlar analizi kullan

yazılımlar ile analiz edilebilir.


Kriterleri


Uygulama


Kriterleri



Kriterleri


Taşıma Gücü

Terzaghi Taşıma Gücü Hesabı

i γ =(1-α/φ) 2

i φ =(1-α/90) 2


Kriterleri

Uygulama

Deprem Yüklerinin Hesabı Mononobe-Okabe Metodu

k h =0.15 ve k v =0.075 için duvardaki

devirici momenti hesaplayınız.

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.

ψ=tan -1 (

0.15

)=9.2

1−0.075

2

K AE =0.605

θ=10 o

P AE =0.5 * 0.605 * 18 *6 2 *(1-0.075)=181.57 kN/m


Kriterleri

Deprem Yüklerinin Hesabı Mononobe-Okabe Metodu

∆P AE =181.57-122.15=59.42

h= 122.5 6 +59.42 (0.6 6)

3

181.57

=2.53

Statik bileşen duvar tabanından

H/3 mesafesinden etki eder.

Dinamik bileşenin ise Seed ve

Whitman tarafından duvarın 0.6 H

mesafesinden etkiyeceği

önerilmiştir.

M o =P AEh * h =181.57*2.53*cos26=412.88 kNm/m

θ=10 o


Kriterleri

Konsol ve Ankrajlı Palplanş Perdeler

Konsol Palplanş Perdeler

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 d o

derinliğinin 1.2 katı alınır.


Kriterleri



Kriterleri



Kriterleri


Aktif Pasif dengesinden



H* Cotangent θ

Kama üzerine etkiyen kuvvetlerin dengesi incelenir.

γ*h slurry

Efektif gerilme analizi için; kum için

Kayma yüzeyi üzerindeki maksimum kayma direnç kuvveti

cosec 61= 1/sin 61

Cotangent 61 = 1/tan 61

Kayma yüzeyi üzerindeki sınır hidrostatik itki

Kamanın ağırlığı

Bentonit bulamacının hidrostatik itkisi



Donatılı Zemin Duvarı

moment etkisi ile

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

Duvarların Güvenliğinde Diğer Konular

Sınır kayma yüzeyi arka

dolgunun içinde kalmalıdır.

Arka Dolgu

Duvarın arkasında su toplanmasının

engellenmesi gerekir. Uygun bir drenaj

sistemi ile engellenmelidir.

Kazı

Doğal Zemin

Geçirimsiz Dolgu

Hendek

Sınır Kayma

Yüzeyi

Drenaj

Çekirdeği

Geotekstil

Boyuna Drenler

Drenaj .

Arka dolgu malzemesi temiz

çakıl, kum olmalıdır. –No.200=

%5

Malzeme kolaylıkla direne olur.

Kil istenmez.

İstinat

Duvarı

Basit Boyuna Dren

Drenaj

Borusu

Eğimli Dren

Geçirimsiz Dolgu

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.

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



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

İlk Yarmanın Açılması

• 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.

Destek Elemanları

Deliklerin Açılması

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.

Destek Elemanları

Çivilerin Yerleştirilmesi ve Enjeksiyonu

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.

Destek Elemanları

Drenaj Sisteminin Yerleştirilmesi

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.

Destek Elemanları

İşlemlerin İstenen Kota Kadar Tekrarlanması

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.

Destek Elemanları

İşlemlerin İstenen Kota Kadar Tekrarlanması

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.

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


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

Ankrajlar


C Tipi Ankrajlar : 2000 kN/m 2 ’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

Ankrajlar


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

0bdd5172d386727_ek

Create successful ePaper yourself

Delete template?

Save as template?