DAYANMA ( İ ST İ NAT) YAPILARI

Tam metin

(1)DAYANMA (İSTİNAT) YAPILARI İMO-MİEK. GEOTEKNİK KURS PROGRAMI. Yrd.Doç.Dr. Okan ÖNAL D.E.Ü. Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Geoteknik ABD..

(2) İçerik Giriş. . Kaynaklar . 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. . 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.

(3) 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..

(4) 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..

(5) 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..

(6) Yanal Zemin Basıncı Teorileri. Duvar Dönmeden sonra duvar. Ko=1-sin φ' Duvarın Arkası. Duvarın Önü. Geostatik (Sükunetteki) zemin basıncı K0 durumunda, yatay yer değiştirme olmaz !. Mohr Coulomb Doğrusu Aktif. Pasif. Aktif Durum için Kutup. Duvarın ilk konumu Duvarın Arkası. Duvarın Önü. Aktif Bölge Pasif Bölge. Kayma Düzlemi Pasif Durum için Kutup Hareket Etmiş Duvar.

(7) Yanal Zemin Basıncı Teorileri Ko gevşek kumlarda 0.4 Sıkı kumlarda 0.5 Sıkıştırılmış kumlarda 0.8 e kadar çıkabilir. Killerde; Duvar Dönmeden sonra duvar. Duvarın Arkası. Duvarın Önü. Geostatik (Sükunetteki) zemin basıncı Ko=1-sinφ‘ (Granüler) Ko=0.95-sinφ‘ ( NC Kil) Ko=Ko(NC) AKO0.5 𝜐 Ko= 1−𝜐. Yanal Zemin Basıncı Katsayısı Pasif. Kp Aktif. Pasif. Aktif Aktif ve Pasif basıçlar limit denge durumdaki basınçlardır. (Göçme anındaki değerlerdir). Herhangi bir deplasman durumu için hesap yapılamaz. Dayanan Zemin. Gerilme Durumu. Yaklaşık Deplasman, ∆x. İri Daneli. Pasif İnce Daneli Bilinmiyor Dönme. T=Yerdeğiştirme R=Dönme. Sükunette. Ko Ka.

(8) Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları Kohezyonsuz kuru kum, c=0, φ>0 için;. Pasif. Aktif. Hidrostatik Su Basıncı. Sürşarj.

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


(11) Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları 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).


(13) Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları . Tabakalı Zemin Durumu c1=0, c2=0 ve φ1<φ2 γ1 c1 φ1 q=γ z1. 1. pa=γ1 z1 Ka1 pa=γ1 z1 Ka2 γ2 c2 φ2. Aynı derinlikte iki farklı yatay zemin basıncı hesaplanir.. 2 pa=(γ1 z1 + γ2 z2) Ka2.

(14) Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları . Su Tablasının Etkisi (Efektif ve Toplam Gerilme Analizleri) . Efektif Gerilme Analizi (γ', c', φ') • Kumlarda σv'=γ' z pa=σv' Ka pa Y.A.S.S. pw. Su basıncı ayrıca dikkate alınır!. • Killerde (Normal Konsolide) σv'=γ' z pa=σv' Ka Ka=tg2(45-φ/2).

(15) Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları . Su Tablasının Etkisi (Efektif ve Toplam Gerilme Analizleri) . Toplam Gerilme Analizi (γdoygun, cu, φu). Çekme çatlağına dolan su zeminin içinde değil dışında bir sudur. Oluşan basınç boşluk suyu basıncı değildir.. z0. • Kumlarda Toplam Gerilmeler Oluşamaz. pw. pa. Su basıncı ayrıca dikkate alınmaz! γdoygun kullanılarak hesaplara katılır.. • Suya doygun Killerde φu=0 Ka=1 pa=γdoygun z0 Ka – 2 cu √Ka Ka=tg2(45-φ/2).

(16) Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları . 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 Pa. Duvarı sürtünmesiz kabul eder. Duvar arka yüzü düşeydir. İtki zemin yüzeyine paraleldir.. .. cos 𝛽 − (cos2 𝛽 − cos2 𝜙)0 5 𝐾𝑎 = cos 𝛽 cos 𝛽 + (cos2 𝛽 − cos2 𝜙)0.5 .. cos 𝛽 + (cos2 𝛽 − cos2 𝜙)0 5 𝐾𝑝 = cos 𝛽 cos 𝛽 − (cos2 𝛽 − cos2 𝜙)0.5.

(17) Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları . Zemin Yüzeyinin eğimli olması hali . Coulomb Yöntemi. Coulomb yöntemi duvarın arka yüzeyinin eğimli olması durumunu dikkate alabilir!. β. γ c' φ' 1776. Pa. Muhtemel sınır kayma yüzeyi. α. θ. 𝐾𝑎 = ( 𝐾𝑝 = (. Duvarın arka yüzünün sürtünmeli olmasını dikkate alır. Granüler zemin koşullarında geçerlidir. Kayma yüzeyi düzlemsel olarak kabul edilmektedir.. sin 𝛼−𝜙 sin(𝛼). )0.5. sin 𝛼+𝜙 sin(𝛼). )0.5. sin(𝛼+𝛿) + (sin 𝜙+𝛿 ∗sin(𝜙−𝛽)/ sin(𝛼−𝛽). sin(𝛼−𝛿) − (sin 𝜙+𝛿 ∗sin(𝜙+𝛽)/ sin(𝛼−𝛽). O dönemde trigonometrik fonksiyonlar bilinmediğinden problem geometrik yoldan çözülmüş ve daha sonraki yıllarda değişik araştırmacılar tarafından geliştirilerek bugünkü şeklini almıştır..

(18) Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları . 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..

(19) Aktif ve Pasif Zemin Basıncı Dağılımları . Aktif İtkinin Yeri ve Doğrultusu β. β Wzemin. Pa. Pa H. Wduvar. δ. H' Wzemin. β. H/3. φ. Pa P a. H'. β. H'/3. H'/3. Wduvar 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. 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.

(20) Dayanma Yapısı Tipleri Ağırlık ve Yarı Ağırlık Duvarları. . Arka Dolgu Ön yüz. Arka yüz. 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.. Arka Dolgu Ön yüz. Topuk. Arka yüz. Taban. Topuk.

(21) Dayanma Yapısı Tipleri . 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..

(22) Dayanma Yapısı Tipleri Payandalı Duvar. . Arka Dolgu. Arkadan Payandalı. •. • •. Arka Dolgu. 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..

(23) Dayanma Yapısı Tipleri . Gabyon Duvar. Kaya parçalarının önceden hazırlanmış tel kalıplar içerisine doldurularak üst üste yerleştirilmesi ile inşa edilirler..

(24) Dayanma Yapısı Tipleri . 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..

(25) Dayanma Yapısı Tipleri 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..

(26) Dayanma Yapısı Tipleri . 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.

(27) Dayanma Yapısı Tipleri . Palplanş Perdeler.

(28) Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri . İstinat Yapılarında Stabilite. Kayma. Devrilme veya taşıma gücü problemi. Derin göçme. Ankraj noktasında dönme. Çatlak Kayma düzlemi. Derin göçme. Yapısal hata Tabanda dönme. Ankrajın göçmesi. Eğilme ile Göçme.

(29) Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri . Ön Boyutlandırma. Stabilitesini kendi ağırlığı ile sağlar. Tuğla, Stabilitesini kendi ağırlığına ilave zeminin ağırlığı taş veya betondan imal edilir. ile sağlar. Tuğla, taş veya betondan imal edilir. Ekonomik açıdan 4.5 m’den uzun duvarlar konsol , kısa duvarlar ağırlık tipi yapılabilir..

(30) Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri Yapısal Stabilite O noktasına göre moment alınır ∑ Mo, deviren = Pax zPA (Pasif ihmal edilir.) Wzemin. WD1 WD2. Rz. R. O e x =B/2-e. Paz. WD3. B. ∑ Mo, direnen = Wduvar xduvar + wzemin xzemin + Paz xPa +(Pp zpp). Pax. ∑ Mo = ∑ Mo, direnen - ∑ Mo, deviren. zPA. ∑ Mo /Rz = x. β. Pp. Rx. Pa. Bileşke kuvvetlerin etki mesafesi. Rz=wd+wzemin+Paz. Bileşke düşey kuvvet. Rx=Pax-(PP). Bileşke yatay kuvvet. B/2.

(31) Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri Yapısal Stabilite. Devrilme İrdelemesi Devrilmeye karşı güven katsayısı. Wzemin. WD1 WD2. Rz. R. β Pax. Pp. Rx. O e x =B/2-e. Pa. Paz. ∑ Mo, direnen FD= ∑ Mo, deviren. WD3. FD>= 1.5 Pasif itki hariç. zPA. FD>= 2 Pasif itki dahil. B B/2.

(32) Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri Yapısal Stabilite. Kayma İrdelemesi ∑ Fkaydıran= Pax Pasif itki ihmal edilirse ∑ Fdirenen =Tf Wzemin. WD1 WD2. Rz. R. Rx. Tf=Rz tg (δ) + cw B. β Pax. Pp. O. Pa. Paz. WD3. zPA. Kaymaya karşı güven katsayısı ∑ Fx, direnen F k= ∑ Fx, kaydıran. B. Tf. Rz tg (δ) + cw B+Pp Pax. F k=. Fk>= 1.5 Pasif itki hariç Fk>= 2 Pasif itki dahil.

(33) Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri Temel Zemini Stabilitesi. σmax,min= σmax,min=. Wzemin. WD1 WD2. Rz. R. β Pax. Pp. Rx. O e x =B/2-e. Pa. Paz. WD3. B B/2. Temel Taban Basıncı Dağılımı. zPA. σmax,min= σmax,min= σmax= σmin= σmin>0 olmalıdır.. Tabanda çekme olmamalıdır.. 𝑅𝑧 𝐵. 𝑅𝑧 𝐵. 𝑁 𝐴. ±. 𝑅𝑧 𝐵. ±. 𝑀𝑌 𝐼. 𝑅𝑧 𝐵. ±. 𝑅𝑧 𝐵. (1±. (1-. 6𝑒 ) 𝐵. (1+. 𝑅𝑅 𝑒 𝐵/2 𝐵3/12 6 𝑅𝑅 𝑒 𝐵2. 6𝑒 ) 𝐵. 6𝑒 ) 𝐵. 6𝑒. (1- )=0 e=B/6 𝐵 e<B/6 olmalıdır. Rz temelin orta 1/3’üne etki etmelidir..

(34) Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri Temel Zemini Stabilitesi. Wzemin. WD1 WD2. Rz. R. β Pax. Pp. O. Temel bloğu elemanının projelendirmesinde kullanılır.. Rx. zPA. WD3. Temel Taban Basıncı Dağılımı. Plastikleşme sonucu temel taban basıncının uniformlaştığı düşünülür. Rz konsantrik etki eder. Taşıma gücü analizi açısından bu dağılım dikkate alınır.. Pa. Paz. q= B'= B-2e. 𝑅𝑧 𝐵−2𝑒 ∗ 1.0. Hesaplanan temel taban basıncı değerinin zeminin taşıma gücünden az olması istenir..

(35) Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri Toptan Göçme. Dilim metotları veya sonlu elemanlar analizi kullan yazılımlar ile analiz edilebilir..

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

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

(38) 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.

(39) 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 (. 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.. 0.15. 1−0.075. )=9.2. 2. KAE=0.605 θ=10o. PAE=0.5 * 0.605 * 18 *62 *(1-0.075)=181.57 kN/m.

(40) Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri Deprem Yüklerinin Hesabı Mononobe-Okabe Metodu ∆PAE=181.57-122.15=59.42. 6 3. 122.5 +59.42 (0.6 6). h=. 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.. Mo=PAEh * h =181.57*2.53*cos26=412.88 kNm/m. θ=10o.

(41) Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri Konsol ve Ankrajlı Palplanş Perdeler Konsol Palplanş Perdeler. Stabilitesini zeminin pasif itkisi 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.. Ankrajlı Palplanş Perdeler. Stabilitesini zeminin pasif itkisi ve ankraj sisteminin sağladığı direnç ile sağlar..



(44) Dayanma Yapılarının Genel Tasarım Kriterleri. D.E.Ü. Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Zemin Mekaniği II Uygulamaları. Aktif Pasif dengesinden.

(45) Spesifik Dayanma Yapılarının Tasarımı D.E.Ü. Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Zemin Mekaniği II Uygulamaları. H* Cotangent θ. Kama üzerine etkiyen kuvvetlerin dengesi incelenir.. Efektif gerilme analizi için; kum için. γ*hslurry. 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.

(46) Spesifik Dayanma Yapılarının Tasarımı D.E.Ü. Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Zemin Mekaniği II Uygulamaları. Donatılı Zemin Duvarı. moment etkisi ile. Ayrıca dış stabilite, kayma, devrilme, taşıma gücü ve toptan göçme analizleri yapılmalıdır..

(47) Duvarların Güvenliğinde Diğer Konular Sınır kayma yüzeyi arka dolgunun içinde kalmalıdır.. Duvarın arkasında su toplanmasının engellenmesi gerekir. Uygun bir drenaj sistemi ile engellenmelidir.. Arka Dolgu 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. Drenaj Borusu. Basit Boyuna Dren. .. Geçirimsiz Dolgu. Eğimli Dren. 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..

(48) 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..

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



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

(53) Destekli İksalarda Terzaghi ve Peck (1967) Tarafından Önerilen Ampirik Zemin Basıncı Dağılımları. Destekli İksalarda Tschebotarioff (1973) Tarafından Önerilen Ampirik Zemin Basıncı Dağılımları.



(56) Destek Elemanları . Atkı Kirişleri.

(57) 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..

(58) 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..

(59) Destek Elemanları.

(60) 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..

(61) 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..

(62) 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..

(63) 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..

(64) 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..

(65) 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..

(66) Destek Elemanları Olası Göçme Biçimleri.

(67) 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..

(68) 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..

(69) 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..

(70) 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..

(71) 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..

(72) 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..

(73) 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..

(74) Destek Elemanları . Ankrajlar İmalat Teknikleri Dikkate Alınarak Ankrajların Sınıflandırılması. 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..

(75) Destek Elemanları . Ankrajlar İmalat Teknikleri Dikkate Alınarak Ankrajların Sınıflandırılması. 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..

(76) 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.

(77)