İstinat Duvarları Neden Yıkılır? İstinat Duvarlarına Gelen Kuvvetler Nelerdir?

İstinat Duvarları Neden Çöker?

İstinat duvarları kuvvetlerle oluşan toprak hareketlerini ve bazen toprak yığınlarının bir sınırı aşmasını önlemek üzere kullanılan destek yapılardır. İstinat duvarlarının stabilitelerinin bozulması istinat duvarlarının yıkılmasına, dolayısıyla ciddi can ve mal kayıplarına neden olabilmekedir.

İstinat duvarlarının çökme sebeplerini açıklayabilmemiz için öncelikle istinat duvarlarına etkiyen kuvvetlerden bahsetmek gerekir;

İstinat Duvarlarına Etki Eden Yükler

1. Duvar Ağırlığı

Duvarın ağırlığı yatay, düşey kuvvet, moment kuvvetlerine ve deprem esnasında da ek bir yatay kuvvet doğmasına neden olur. Düşey yük konsol istinat duvarlarında, duvarın ön alt köşesinde moment oluşturmaktadır. Duvar ağırlığının, temel ile zemin arasındaki sürtünme katsayısının çarpımı ile doğacak yatay kuvvet, istinat duvarını gelen yatay kuvvetlere karşı koyacaktır.

2. İstinat Duvarının Arkasındaki Yanal Toprak Basıncı (Aktif Toprak Basıncı)

Duvarının arkasındaki toprak, zeminin özelliklerine bağlı olarak duvar üzerinde yatay bir yük oluşturmaktadır.

3. İstinat Duvarının Önündeki Toprak Basıncı (Pasif Toprak Basıncı)

Duvar zemine doğru hareket ederse zemin duvara pasif direnç uygulamaktadır. Zeminin duvara uyguladığı bu dirence pasif toprak basıncı denir. İstinat duvarının tabanı zemine gömülü olduğundan duvarın öne doğru hareketi sırasında, temel zemine doğru hareket edeceğinden stabilite hesaplarında olumlu etki yapacak pasif basınç gerilmeleri de taban üzerinde ortaya çıkacaktır. Duvar önündeki toprağın doğal sebeplerden ötürü zamanla yok olabileceği için genellikle analizde olumlu etkisi hesaba dâhil edilmez.

4. Su ve Sızıntı Suyu Basınçları

Rıhtım yapılarında hidrostatik ve hidrodinamik su basıncı, yeraltı suyundan kaynaklanan bir basınçta duvara etkiyebilir. Bu sebeple istinat duvarının arkasında yerüstü ve yeraltı sularının toplanması istenmez. Basınç yeraltı suyundan dolayı oluşuyorsa suyun zemin taneciklerini yüzdürme kuvveti hesaba dâhil edilmeli ve suyun duvara yaptığı kaldırma basıncıda dikkate alınmalıdır.

5. Deprem Tesiri

Deprem esnasında yatay ve düşey ivmelere bağlı olarak duvara yatay kuvvet etkir. Yatay ivme, duvarda yaklaşık %10 yanal basıncın artmasına neden olabilir.

6. Titreşimler

Karayolu, demiryolu havaalanı gibi yapılarda trafik tesiriyle zeminde meydana gelen titreşimler yatay toprak basıncını arttırabilir.

7. Don tesiri

Suyun donması veya çözülmesinden dolayı zemindeki hacim değişikliği istinat duvarının devrilmesine neden olabilir. Bu nedenle istinat yapısını don derinliğinin altında yapmak ve zemin drenajı sağlanmalıdır.

8. Şişme Basıncı

Duvar arkası dolgusunun şişen bir malzemeden (kil) yapılması durumunda %10-20 yanal şişme basınçlarının doğmasına neden olabilir. Dolgu malzemesinin doğru seçilmesi gerekir.

9. Üst Yük (Sürşarj) Etkisi

Araçlarının bulunması, malzeme depolanması, bina yapılması vb. durumlarda duvar arkasındaki zeminin üzerinde, üniform, şerit ve tekil yük gibi ilave yük tesirleri oluşabilir. Bu yükler hesaplamalarda dolgu üzerindeki yerlerine göre yatay bir kuvvete dönüştürülerek hesaba dâhil edilmelidir.

Yukarıda bahsedilen yüklerin etkisine göre tasarlanmamış, bu yüklere karşı dayanımlarını yitirmiş ya da hasar almış istinat duvarlarında çökme-yılıkma söz konusu olabilmektedir.

Duvarlarda Stabilite Bozulmaları Şu Tiplerde  ve Sebeplerle Meydana Gelebilmektedir:

• a — Duvarın ileri doğru bir kayma hareketi yapması,
• b — Duvarın ön ileri noktası üzerinde dönerek devrilmesi,
• c — Duvar temeli altında oluşan aşırı basınç gerilmesi yüzünden temel zeminin göçmesi,
• d — Stabilitesi bozulmuş şev yükleri altında duvar çevresindeki zeminin hareketi. (İnşaat ve diğer yeni kazıları)

Durum-1: İstinat Duvarlarına Ağırlığı dışında yalnızca Aktif ve Pasif toprak yanal Basınçları gelmektedir.

Duvar Temel Zemininin Rijit Bir Kitle Örneğin Kaya Olması Durumu

Duvar Temel Zemininin Rijit Bir Kitle Örneğin Kaya Olması Durumu

Duvar Temel Zemininin Toprak Olması Durumu

Duvar Temeli Altında Oluşan Basınç Gerilmesi Yüzünden Temel Zemini Çökmesi

Durum-2: İstinat duvarlarına heyelan eden bir kitlenin ya da stabilitesi bozulmuş bir şevin yükleri gelmektedir.