İstinat Duvarı Nedir? Çeşitleri ve Kullanım Alanları

1. İstinat Duvarları

İstinat duvarı, farklı kotlardaki doğal veya dolgu zeminlerin, tabi şev açısından daha dik olarak durmasını sağlamak veya göçmesini engellemek amacıyla inşa edilen dayanma rijit yapılarıdır.

• Eğimli arazilerde araziden yararlanmak üzere zemini tabi şev açısından daha dik açıyla tutmak,
• Göçme ihtimali olan zeminlerin kaymasını engellemek,
• Bina bodrum duvarlarını oluşturmak,
• Kıyı erozyonu önlemek veya taşkınlardan korunması,
• Kanal ve eklüzler
• Köprülerde kenar ayak görevi yapmak,
• Derin kazılarda,
• Yol güzergahında şev düzenlemesi yapılırken kullanmak,
• Stabilize ve kömür deposu kullanmak,
• Dolgu ve yarma gerektiren yollarda,
• Yamaç yollarında,

kullanılmaktadır.

İstinat duvarları, gövde ve temel kısmı olmak üzere iki bölümden oluşmaktadır. Gövde kısmının arka bölümünde drenaj için kırmataş/stabilize dolgu ve gövde kısmı ile temel kısmının birleştiği bölgede suyun tahliye edilmesi için drenaj borusu ve barbakanlar teşkil edilir. Kırmataş/Stabilize dolgu ile doğal zemin arasında da dolgu malzemesi yer almaktadır.

2. İstinat Duvarlarının Türleri

İstinat Duvarı Çeşitleri;

• Esnek İstinat Duvarları
  • Kaya dolgu duvarlar
  • Gabion-Sandık-Tel Örgü Duvarlar
  • Kafes Tipi ve Donatılı Zemin Duvarları
  • Toprakarme İstinat Duvarları
• Rijit İstinat Duvarları
  • Ağırlık (Masif) İstinat Duvarları,
  • Betonarme İstinat Duvarları,
  • Betonarme Nervürlü İstinat Duvarları,
  • Prefabrike İstinat Yapıları

Ayrıca istinat duvarı çeşitleri, yapıldıkları malzemelere göre farklı şekilde de sınıflandırılabilmektedir. “Yapıldığı Malzemeye Göre İstinat Duvarı Çeşitleri” ile ilgili yazımızı inceleyebilirsiniz.

2.1. Esnek İstinat Duvarları

Esnek istinat duvarlarında, zemin itkileri altında alt uçlarından dönmeyip, stabilite hesaplarında kendi ağırlıkları ihmal edilir. Bu gruba kaya dolgu duvarlar, tel örgü duvarlar, kafes tipi ve donatılı zemin duvarları şeklinde sıralayabiliriz.

2.1.a-Kaya dolgu duvarlar

Kaya dolgu duvarlar, büyük kaya parçalarından inşa edilirler. Topuk yerinin uygunluğuna göre hareket eden şevlerin stabilitesini sağlamak için kullanılırlar.

2.1.b-Gabion (Tel örgü=Sandık) Duvarlar

Gabion duvarlar, içerilerine çeşitli dolgu malzemeleri doldurulmuş, çelik kafeslerle inşa edilen duvarlardır. Gabion duvarlarla ilgili detaylı açıklamalara buradan ulaşabilirsiniz; (Gabion Nedir?)

2.1.c Kafes İstinat Duvarlar

Kafes duvarlar yanal ve düşey hareketlere karşı çok esnek olmaları nedeniyle yamaç ve şevlerin dengede tutulmasında önemli işlev yapma yeteneğine sahiptir. Başka ülkelerde beton, galvaniz saç çelik ve bazen de mimari amaçlarla ahşap elemanlardan oluşturulan bu duvarlar Türkiye’de yaygın uygulama alanı bulamamıştır.

Ekonomik olması ve hızla imal edilebilmeleri nedeniyle önemli potansiyele sahiptirler. Arazide bir uzmanlık gerekmeden imal edilebilen bu kafes duvarlar hücre şeklinde içine mıcır ve ocak molozu doldurulmasıyla işlev yapar. Bu duvarlar herhangi bir hasar görmeden 4 m yatay ve 70 cm düşey hareketler yapabilir.

Kilit elemanı ve kirişlerin imalatı şantiyede kolay ve hızlı bir şekilde yapılmaktadır. İmalatta oluşturulacak tek veya çift sıra sandık hücreleri iri taşla doldurulurken arka dolgunun paralel yapılması duvarın devrilmesini önlenmektedir. Duvar yüksekliği 2 m’den az ise sağlam kaya üzerine inşa edilmesi veya duvarın altına betonarme temel yapılması gerekmektedir. Kaya dolgu geçirimli olduğundan arka dolguya yamaçtan gelen sular kolayca drene olabilmektedir. Kafes sandıktaki iri daneli zeminin zaman içerisinde tıkanmaması önlemek için dolgu zemin ile arasına geotekstil döşenmesi önerilmektedir.

2.1.d Toprakarme İstinat Duvarları

Toprakarme istinat duvarları; son yıllarda karayollarında uygulama alanı bulan donatılı zemin dolgu zemin içerisine yerleştirilen galvanizli çelik, alüminyum alaşımlı metal, sentetik fiber malzemeli şeritler veya geosentetik örtü malzemesi kullanarak güçlendirilmiş duvar sistemleridir. Donatılar gerekli zemin sürtünmesini sağlaması için yeterli uzunluk (yapı yüksekliğinin 0,8-1,2 katı) ve genişliğe sahip olması gerekir. Sürtünmenin elde edilebilmesi için kullanılan dolgu zeminin içsel sürtünme açısı min 25° ve %25’lik kısmı 200 no’lu elekten geçmesi gerekmektedir.  Mekanik şerit donatılı  ve geotekstil örtü donatılı toprakarme şeklinde dizayn edilmektedir.

3.Rijit istinat duvarları

Rijit istinat duvarları; zemin itkisinden azda olsa bir miktar dönme yapabilen istinat duvarlarıdır.

3.a.Ağırlık (Masif) İstinat Duvarları

Taş ve beton malzemeden imal edilen ağırlık istinat duvarları aktif ve pasif zemin basınçlarını kendi ağırlığıyla karşılamaktadırlar. Taş ve betonun çekme gerilmesi düşük olduğundan yükseklik arttıkça çekme gerilmesi oluştuğundan dolayı 4-5 m’den daha fazla yüksekliklerde tercih edilmez.

3.b.Betonarme İstinat Duvarları

7-8 m. yüksekliğe kadar ekonomik olan ve arazinin konumuna göre L veya ters L, T şeklinde betonarme olarak imal edilen istinat duvarlarıdır. 7-8 m’den yüksek konsol istinat duvarı yapılması halinde hafifletme konsolu yapılarak gövdeye etkiyen yatay yük ve moment dağılımı azaltılabilir.

• Bazen duvarın yerleştirileceği alan dar ve yetersiz olabilir. Duvar kesitlerine stabiliteye gerekli boyut ve ağırlık verilemez, Bu durumda duvarın arkasına ya da önüne temelde bir papuç yapılır.
• Bu papuç önde ise duvarın devrilmeye karşı direnç momentini direnç kuvvetlerinin dönme merkezine uzaklığını artırarak büyütür.
• Papuç arkada ise papuç üzerine duvar arkasındaki dolgu yükleri de katılarak devrilmeye karşı direnç momentini artırır.
• Papucun öne ya da arkaya konması yer darlığının hangi yönde olduğuna bağlıdır.
• Papucun konması ile duvar temel kitlelerinde eğilme momentleri oluşacaktır.
• Bu momentler duvar temeli betonarme yapılarak önlenir.
• Duvar kesitlerinin küçüklüğü nedeni ile duvar kesitlerinde basınç çizgisi kesit çekirdeği dışına çıkacağından kesitlerde eksantrik kuvvet, çekme gerilmeleri yaratacaktır.

3.c. Betonarme nervürlü istinat duvarları

7-8 m’den yüksek olması durumunda konsol istinat duvarı kesitleri çok büyük çıkmakta ve ekonomik olmadığı için nervürlü istinat duvarları tercih edilmektedir. Yükseklik arttıkça topuk noktasına gelen momentlerde artmaktadır. Bu momentleri karşılamak amacıyla belirli aralıklarla nervürler yapılır. Arazinin duruma göre nervürler istinat duvarının önüne veya arkasında teşkil edilmektedir.

3.d. Prefabrike İstinat Yapıları

İnşa edileceği yer ve amacına göre çeşitli yüklere maruz kalan istinat duvarları projelendirme aşamasında bu yüklerin en doğru biçimde belirlenmesi gerekir. Projede dikkate alınmayan yük/yükler duvarın stabilitesini olumsuz yönde etkileyebileceği gibi yine gereksiz alınan bir yük istinat duvarının ekonomik olmasını engelleyecektir. İstinat duvarına etki eden yükler; duvarın kendi ağırlığı, duvar arkasındaki aktif itki, duvar önündeki pasif etki, yeraltı suyu etkisi, deprem etkisi ve sürşarj yükleridir. Arazinin durumuna göre demiryolu, karayolu titreşim etkileri veya don tesiri etkileri de sayılabilir.

İstinat duvarları ile ilgili diğer içerikler;

• İstinat Duvarları Neden Yıkılır? İstinat Duvarlarına Gelen Kuvvetler Nelerdir?
• İstinat Duvarları Statik ve Betonarme Hesabı

 

Kullanılan yapı malzemesi ve sistemi bakımından istinat duvarları şu türlere ayrılabilir:

• a — Kâgir istinat duvarları.
• b — Beton istinat duvarları.
• c — Betonarme istinat duvarları.
• d — Kafes istinat duvarları.

4.Kagir İstinat Duvarları

Kâgir istinat duvarları taştan yapılan duvarlardır. Taşların arasında harç kullanılırsa «harçlı istinat duvarları» harç kullanılmaz ise «kuru kâgir istinat duvarı» ya da «kuru duvar» adı verilir.

4.1.Kâgir duvarların yapı malzemesi ve duvar örgüsü

• Duvarda taşların arasındaki derzler aşağıdan yukarıya şaşırtılmalıdır. Görünen yüzdeki taşlar gerideki taşlara en az 25-30 cm girerek kenetlenmelidir.
• Harçlı duvarlarda derzler harç ile doldurulmalıdır. Kuru duvarlarda taşlar en az üç ayrı noktada alt tabakaya kenetlenmelidir.
• Kâgir duvarın bir başka malzemesi de harçtır. Harç, kum ile çimento karışımıdır.
• Genellikle 300 kg/m3 dozludur.
• Kum sağlam minerallerden ya da taş parçacıklarından oluşur, içinde toprak ve bitkisel maddeler bulunmamalıdır.
• Harçtaki su içeriği, harcın aşırı rötre çatlamaları yapıp yapmaması çok önemlidir.
• Harç üniform olmalıdır.
• Taşıma ve yerleştirme sırasında segragasyona uğramamasına dikkat edilmelidir.

4.2.Duvar Temelleri:

• Duvar temelleri kazı sırasında sık sık kontrol edilmelidir.
• Duvar temellerinde taşıma gücü bakımından genel koşullar aranmalıdır.
• Yeterli olduğu kesinleşinceye dek kazı işi sürdürülür.
• Temelin duvar boyunca üniform bir taşıma gücü içermesi gerekir.
• Ancak bu sağlanamaz ise farklı taşıma gücündeki kesimler arasında duvara «dilatasyon derzi» konur.
• Heyelanlarda duvar temelinin kayma yüzeyi altında belirli bir derinliğe dek girmesi şarttır. Temeli kayma yüzeyi üzerindeki kotda kalan duvar kayan kitle ile birlikte yerinden hareket eder.
• Suların oyabileceği yerlerde yapılan duvarlarda temel derinliği oyma derinliğinin altına inmelidir.
• Duvar temelinde kazı işi bittikten sonra 10 cm. kalınlığında grobetondan bir tesviye betonu yapılması iyi olur.

4.3.Duvarın Biçimlendirilmesi:

• Duvar yapımına başlamadan önce duvar enine kesitinin şekil, boyut, ölçü ve kotunda tahta kalıplar yapılır. Bunlara uygulamada «Şablon» denir.
• Bu kalıpların ön yüzleri arasına duvar yapımı sırasında ip çekilir, ip doğrultusu yataydır. Bu iplere «Çırpı» denir. Duvar yüzleri bu iplere teğet yapılır.
• Duvar temelinde basamaklanmaların ya da taşıma gücü değişme noktalarının duvar yüksekliği ve genişliği değişme yerlerinin bulunduğu kesitlerde de şablonlar konarak duvar yapısında dilatasyon derzi oluşturulur. Bu derzler arasındaki duvar bölümlerine «ANO» denir.
• Derz kesitleri ise «Ano başı» adını alır. Anolar belirttiğimiz gerekçeler olmasa bile en çok 10 metre boyunda olmalıdır.

4.4.Duvarlarda Barbakan Delikleri ve Drenaj Önlemleri:

• istinat duvarlarında drenaj için bir önlem duvarda yüze dik kesiti kare ya da daire biçiminde 0,20×0,20 m. boyutunda olan «Barbakan» delikleri bırakmaktır.
• Bunlar uygun aralıklar ile yerleştirilir. Duvar yüksekliğine göre değişmek üzere bir kaç sıra halinde olurlar. Sıraların delikleri bir önce ve sonraki sıranınkilere göre şaşırtmalı yapılır.
• Barbakan deliklerinde yüzeyden en az 15 cm. çıkıntılı büzler ya da kazı kesitli barbakanlar için yalak işlevi görecek yüzeyden çıkıntılı taşlar kullanılmalıdır.

4.5.Duvar Arkalarının Dolgusu:

• Duvar arkalarına yapılacak dolgular çok önemlidir. Bu dolguların duvara vereceği aktif yanal toprak basıncı duvar hesaplarında öngörülen değerleri aşmamalıdır.
• Pratikte taş dolgu ile daneli ve kohezyonsuz kolay sıkıştırılabilir zeminler iyi duvar arkası dolgu malzemeleridir.
• Duvar arkası dolguları kat, kat ve sıkıştırılarak yapılmalıdır.
• Dolgu önüne yapılan duvarlarda duvar arkası dolguların arka yüzü genellikle duvar başından aşağı doğru bir eğik yüzey oluşturacak biçimdedir. Olanağı varsa bu dolgular basamaklı yapılmalıdır

Yüzey Derzleri

• Duvar yüzlerinde taşlar arasındaki birleşimlerde derzler yapılır. Bu derz yerlerinde taş kenarlarının pürüzleri, küçük çıkıntı ve girintileri «Keski ve Murç» larla giderilir.
• Belirli derinliğe dek açılır. Böylece açılan yuvalara «Fuga» denir. Sonra fugalar harç ile doldurulur.
• Sonunda bu dolgunun yüzü çevresindeki taş yüzlerinden bir kaç santimetre (1,5 cm.) derinde bırakılır.
• Oyuğun kenarlarındaki harç çevre taşları kenarlarından yüzlerine dek sürdürülüp taş yüzlerinde çizgisine paralel bir kaç santimetrelik bir şerit oluşturulur.
• Derzlerin taş yüzlerinden çukurda yapılmış olmak yerine taş yüzlerinden ileri doğru çıkıntılı olanlarına «Kabarık derz» denir. Bu kabarıklıklar zamanla duvar yüzünden kopar.

5.BETON İSTİNAT DUVARLARI

Beton istinat duvarları için, kullanılma yerleri, temeller, duvar arkası dolguları, drenaj konuları hakkında kâgir istinat duvarları konusunda verdiğimiz kuralları aynen yineleyebiliriz.

5.1.Kâgir ve Beton İstinat Duvarlarının Karşılaştırılması

• Duvarların kâgir ya da beton yapılmasında şu ölçütler göz önünde tutulmalıdır.
• a — Malzeme sağlama durumu
• b — Ekonomi
• c — Zaman kazanımı
• d — Görünüm (Estetik)

Bazı bölgelerde istenen nitelikte taş sağlanması olanağı yoktur. Kum, çakıl, çimento sağlamak daha kolay olabilir. Buna göre beton duvar yapılması tercih edilir. Doğaldır ki bunun tersi de olabilir. Örneğin iş bölgesinde taş sağlamak çok kolaydır. Kum boldur, çimento sağlamak güç de olsa bir kâgir duvarda beton duvardaki denli gerekmez o zaman kâgir duvar yapılır.

Malzeme sağlamada hem beton hem de kâgir duvar için kolaylıkların eşit gibi olduğu durumlar da olabilir. Aslında beton duvar kalıp konusu da devrede olduğu için kâgir duvara göre bir inşaat malzemesi daha gerektirir.

• Beton yüzeyler görüntüleri ve şevkleri bakımından çok tek düzedir, kâgir yapı yüzleri daha güzel görünüşlüdür.
• Görüntünün önemli olduğu yerlerde bu göz önünde tutulmalıdır.
• Bununla birlikte beton yüzlere görüntüyü güzelleştiren taş kaplamalar yapılabilir. Ya da betona renk ve desen verilebilir.
• Dahası yaprağını dökmeyen bazı sarmaşık bitkiler duvar yüzlerine sarılacak biçimde yetiştirebilir.
  

  ---

6.KAFESLİ SİSTEM-GABİON İSTİNAT DUVARLARI

• Kafes istinat duvarları bazı maddelerden yapılmış çubuklarla oluşturulan kafeslerin içleri taş ile doldurularak hazırlanır. Bu çubuklar metal olduğu gibi daha çok betonarmedir.
• Kafes istinat duvarlarının stabilite hesapları öbür duvarlar gibidir. Bunları acele duvar yapmak ve destek sağlamak istenen bir yere yerleştirmek olanaklıdır.
• Özellikle aktif bir heyelan önüne duvar gerektiğinde heyelan eteği kısa anolar halinde temizlenir ve bu anolara hemen kafes tutucular konur. Böylece heyelan temizleme ekipleri başka anolara geçmek için uzun süre beklemezler.