Ankrajlı iksa sistemi tasarımı

Ankrajların yerleşimi ve aralıkları

Ankrajlar, duvar arkasındaki zeminin hareket etmediği kısımda kayma gerilmeleri oluşturarak duvara destek sağlamaktadırlar. Zeminin duvar arkasında hareket eden kısmı aktif kama olarak tanımlanmakta ve kazı seviyesinden 45 + Ø/2 açılı bir düzlem üzerinde hareketin oluştuğu varsayılmaktadır. 45 + Ø/2 düzlemine paralel olarak 1,5 m veya 0,2H uzaklıkta bir düzlem daha belirlenerek ankraj köklerinin minimum bu düzlemin arkasında olması istenmektedir. Ancak hesaplara göre kayma kaması bu düzlemin arkasında ise ankrajların bu kayma kamasının da arkasında yer alması gerekmektedir (Şekil 2.28) [18].

Çevre ve Şehircilik Bakanlığı’nın (ÇŞB) 31.08.2018 tarih ve 150340 sayılı genelgesinde ise ankraj köklerinin 45 + Ø/2 açısı ile oluşan kayma düzleminden en az 3 m veya 0,2H kadar uzaklıkta olması istenmektedir [22].

Şekil 2.28. Ankraj kökleri ve kayma düzlemi [18]

Şekil 2.29’da görüldüğü üzere ilk ankrajda yeterli örtü yükü oluşması için ankraj kökünün FHWA’ya göre zemin yüzeyinden en az 4,5 m, ÇŞB genelgesine göre ise en az 5 m aşağıda olması gerekmektedir [18, 22]. Ankraj kökleri zemin içinde çaplarının 3 katı büyüklükte bir gerilme bölgesi oluşturmaktadırlar. Delgi sırasında oluşabilecek kaymalarda göz önüne alınarak kökler arasında etkileşim oluşmaması için düşeyde 2 - 3 m aralık bırakılması uygun gözükmektedir [16].

Şekil 2.29. Ankraj kökleri, kayma düzlemi ve örtü yükü derinliği [18]

Ankraj aralıkları kazıklarda veya perdede oluşan moment ve kesme gerilmesinin dengelenmesi için ayarlanabilir. FHWA’a göre ankrajlar arasında yatay mesafe Şekil 2.30’da görüldüğü üzere minimum 1,2 m olması gerekirken, ÇŞB’ye göre bu mesafe 1,1 m olmalıdır [18,22].

Şekil 2.30. Minimum ankraj yatay aralığı [18]

Halat uzunlukları ve yükleme deneyleri

Halatlar için güvenlik faktörü BS 8081:2015+A2:2018’standardına göre 1,5 iken, FHWA’ya göre tasarım yükü maksimum kapasitesinin % 60’ını ve test yükü ise maksimum kapasitesinin % 80’ini geçmemelidir [18,23]. BS 8081’ e göre minimum serbest boy çubuk elemanlar için 2 m ve halatlar için 5 m iken FHWA’ya göre bu değerler sırasıyla 3 m ve 4,5 m dir.

Kök boyu uzunlukları

FHWA’ya göre ankraj kök boyları kayalarda 7 m ve zeminlerde 12 m nin üzerinde olmamalıdır. ÇŞB'ye göre kohezyonlu zeminlerde ankraj kök boyu en az 10 m olması gerekirken, BS 8081’ e göre en fazla 10 m olmalıdır.

Öngerme yükü

ÇŞB’ ye göre kohezyonlu zeminlerde servis yükü 35 tonu geçmemeli iken FHWA’ya göre her zemin türü için zemin parametrelerinin uygun olması durumunda özel ekipmanlar olmadan 26 - 116 ton arasında servis yükü oluşturulabilinir.

Deplasman sınırı

Ankrajlı iksa sisteminin yatay deplasmanı ÇŞB’ ye göre kazı derinliğinin % 0,25 - % 0,5 arasında kalması gerekirken, FHWA’ya göre kumlar ve katı killerde duvar yüksekliğinin

% 0,2 - % 0,5 arasında olmalıdır.

Stabilite güvenlik faktörü

FHWA’ya göre geçici ankrajlarda güvenlik faktörü 1,3 iken kalıcı ankrajlarda 1,5 olmalıdır. ÇŞB’ye göre statik durumda 1,5 iken depremli durumda 1,35 olmalıdır.

Depremli durum analizinin yapılması için ankrajların kullanım süresinin iki yıldan fazla olması yani kalıcı ankraj olması gerekmektedir.

Ankrajlı iksa sistemindeki yenilmeler

Ankrajlı iksa sistemleri; projelerde yapılan hatalardan, hesaba katılmayan beklenmedik durumlardan ve uygulama safhasında yapılan imalat kusurlarından dolayı yenilme durumuna geçip işlevini kaybedebilmektedir. Şekil 2.31’de verilen yenilme türlerine göre tahkiklerin yapılması gerekmektedir. Tek bir ankrajın yenilmesi ile sistemin genel durumu etkilenmezken, yenilen ankraj sayısı artıkça sistemin göçme tehlikesi de artacaktır.

Şekil 2.31. Ankrajlı iksa sisteminin yenilme şekilleri [18]

Tendon çekme yenilmesi

Ankrajlı iksa sistemlerinde ankrajlarda çekme elemanı olarak kullanılan tendonların yeterli kapasitede olmaması veya beklenenden daha fazla çekme gerilmesine maruz kalması durumunda tendonun koparak işlevini yitirmesi ile meydana gelmektedir.

Zemin/Çimento harcının yenilmesi

Zemin ile ankraj kök bölgesindeki çimento harcının arasında yeterli aderans kuvvetinin olmaması durumunda meydana gelmektedir. İmalat aşamasında yapılan hatalar ile çimento harcının kalitesinin düşmesi, proje safhasında yapılan hatalar ile zeminin özelliklerinin yanlış belirlenmesi gibi sebeplerden dolayı yenilme oluşabilmektedir. Bu yenilme türü ankraj yükleme deneyleri esnasında belirlenebilmekte ve buna göre önlemler alınabilmektedir. Zaman içerisinde oluşan sünme olayını tespit edilmesi için yükleme deneyleri sırasında sünme tahkikin unutulmaması gerekmektedir. Aksi durumda ankrajlarda ilk başlarda bir problem gözükmezken, sünmeden dolayı ankraj köklerinde zamanla taşıma kapasitesi azalarak, zemin ve çimento harcı arasında oluşabilecek yenilmeler fark edilemeyecektir.

Tendon/Çimento harcının yenilmesi

Tendon ile çimento harcının arasındaki aderansın yeterli olmaması durumunda ortaya çıkmaktadır. Kalitesiz çimento harcı veya yüzeyi pas, kir tutan tendonların kullanımı, tendonun kök içinden sıyrılmasına sebep olmaktadır. Ankraj yükleme deneyleri sırasında tendonun uzama miktarının takip edilmesi kök içinden sıyrılıp sıyrılmadığının anlaşılmasını sağlamaktır. Ayrıca sıkı kum gibi zeminlerde ve kayalarda çimento harcı ile zemin arasında adezyon kuvveti çok yüksek olduğu için yeterli kesit alanına sahip olmayan tendon seçilmesi ve sadece kökteki taşıma gücü dikkate alınarak yükleme yapılması sıyrılmaya sebep olmaktadır.

Duvar eğilme yenilmesi

Hesaplananın dışında yüklerin oluşması veya yetersiz taşıma kapasitesine sahip iksa duvarı tasarımı veya imalatı yapılmasından kaynaklanmaktadır. Ankrajlı iksa sistemlerinin

analizlerinde hesap modelleri, inşaat kazı kademeleri dikkate alınarak oluşturulduğu için moment ve kesme kuvvetleri bu kazı derinliklerine bağlı olarak değişmektedir. Hesap modeline uymayan kazılar yapılması durumunda oluşabilecek ek kuvvetler duvarın taşıma kapasitesini aşabilir, bu yüzden kazı kademelerine uygun yük boşaltması yapılmalıdır.

Yetersiz pasif itki yenilmesi

Ankrajlı iksa sistemlerinde düşey yapı elemanlarının uygun bir gömülme derinliğine göre tasarlanıp, imal edilmesi gerekir. Bu gömülü kısım sistemin hareket etmesi ile zemin içerisinde yeterli deplasman sağlayıp zeminin sıkışmasına neden olur ve zeminin pasif duruma geçmesini sağlayarak pasif itki oluşturur. Gömülme derinliği sistemin genel stabilitesine katkı sağladığı için projelendirilmesinde gömülme miktarına ve uygulama safhasında kaliteli imalat yapılmasına dikkat edilmelidir.

Konsol yenilmesi

Ankrajsız iksa sistemlerinde yatay dayanma elemanı kullanılmaması ve yeterli gömülme derinliği olmaması durumunda sistem kazı yönüne doğru hareket ederek göçer. Ankrajlı iksa sistemlerinde ise özellikle ilk ankrajın imalatından önce aşırı kazı yapılması durumunda yeterli gömülme derinliği olsa bile yenilme olabilmektedir.

Yetersiz eksenel kapasite yenilmesi

Kaliteli beton imalatı yapılmaması veya son kademe kazının kontrolsüz yapılması durumunda iksa duvarlarının alt kısımlarında boşalmalar meydana gelir ve kazıklar zeminin içerisine oturabilir. Ayrıca öngerme uygulanan ankrajlarda oluşan kuvvetlerin düşey bileşeni iksa sisteminde ek yükler oluşturarak zeminin taşıma kapasitesinin aşılmasına sebep olabilir.

Dönme yenilmesi

Ankrajların gerilmesi ve iksa sisteminin gömülme derinliğinden kaynaklı pasif itkiden dolayı oluşan dönmeye karşı koyucu momentlerin duvar arkasındaki itkilerin oluşturduğu devirici momentlerden daha düşük olması durumunda duvarın rijit bir şekilde dönmesi ile

oluşan yenilme türüdür. Ankraj kökünün zeminin aktif olarak hareket eden kayma kamasının içinde kalması ile ankraj kökleri yeterli gerilme alamayarak dönme hareketini içinde yer alır ve sistemin dönmesine neden olunur.

Kayma yenilmesi

Ankrajların gerilmesi ve pasif itki ile oluşan kaymaya karşı koyucu kuvvetlerin duvar arkasındaki itkilerin oluşturduğu devirici kuvvetlerden daha düşük olması durumunda duvarın rijit bir şekilde kayması ile oluşan yenilme türüdür. Dönme yenilmesindeki gibi ankraj kökünün kayma kamasının içinde kalması sistemin dönmesine neden olmaktadır.

Toptan göçme yenilmesi

Ankraj köklerinin kayma kamasının arkasında, duvarın gömülü kısmının ise kayma kaması ile kesişerek tasarlanması beklenir. Aksi durumda sistemin genel stabilitesi korunması ile ilgili alınan bütün önlemler (ankrajlar ve duvar gibi) zeminin hareket eden kısmında kalarak işlevsiz olacak ve bütün sistem göçecektir.