Kategoriler: BetonarmeÖrnek ProjelerStatik ProjeZemin Mekaniği ve Geoteknik

İstinat Duvarları Statik ve Betonarme Hesabı, Örnek Projeler

İstinat Duvarı Hesabı

İstinad duvarının boyutlandırılmasında H yanal zemin etkisini göstermek üzere;

1.4G+1.6Q+1.6H 0.9G+1.6H

yükleme durumları yanında, deprem sözkonusu olduğunda

G+Q+E

yük kombinasyonlarının da gözönüne alınması gerekir. Düşey doğrultuda serbest konsol olarak çalışan istinat duvarlarının deprem hesabında, yatay zemin basıncının yanında duvarın kendi kütlesine ilişkin deprem kuvvetleri gözönüne alınmayabilir. Betonarme istinat duvarı hesabında statik zemin basıncına ek olarak oluşan E dinamik zemin basınçlarından hesaplanan kesit etkileri Deprem yükü azaltma katsayısı Ra=1.5 ile azaltılarak hesaba alınacaktır.

İstinat Duvarı Projesi Örneklerine Sayfanın Sonundaki Bağlantılardan Ulaşabilirsiniz…

Bu yüklemeler altında kritik kesitleri ihtiva eden kısımlar için serbest cisim diyagramı çizilerek, kesitlerdeki eğilme momenti ve kesme kuvveti hesaplanır ve kesit hesabı yapılır. Düşey plağın mesnet kesit, ve taban plağının düşey plakla birleşme kesitleri olmak üzere en az üç kesitte donatı hesaplanması gereklidir. İstinad duvarının yüksekliğine göre kesit sayısı artırılır. Eğilme donatıları tek doğrultuda çalışan döşeme donatılarına benzer şekilde hesap edilir ve seçilir. Genellikle kayma donatısına ihtiyaç duyulmaz.

-İstinat Duvarı Nedir? Çeşitleri ve Kullanım Alanları-yazımıza da buradan ulaşabilirsiniz.

Not; Yapılan deneyler göstermektedir ki, maliyet açısından en uygun sonuçlar veren istinat tasarımı, istinat duvarının gövde kalınlığının değişken olarak seçilebilmesi ve ön ampatmanla ilgili kısıtlama bulunmaması durumunda elde edilebilmektedir.

İstinat Duvarlarına Etki Eden Yanal Basınçlar

İnşa edileceği yer ve amacına göre çeşitli yüklere maruz kalan istinat duvarları projelendirme aşamasında bu yüklerin en doğru biçimde belirlenmesi gerekir. İstinat duvarı projesinde 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
Sürşarj yükleridir.

(İstinat Duvarları Neden Yıkılır?)

Arazinin durumuna göre demiryolu, karayolu titreşim etkileri veya don tesiri etkileri de sayılabilir.

İstinat Duvarlarına Etkiyen Kuvvetlerin Analizi

İstinat duvarlarına depremsiz durumda etkiyen basınçlar statik zemin basınçları, deprem etkisinde altında meydana gelen ilave basınçlar dinamik basınçlardır. Deprem durumunda istinat duvarına etkiyen toplam itki statik kuvvetler ve ek dinamik yüklerin toplamıdır.

Depremsiz Durumda İstinat Duvarlarına Etkiyen Statik Basınçlar

Duvara etki eden statik zemin basınçları, duvar ve zeminin hareketlerinden etkilenmektedir. Duvar, toprak itkisiyle zemin dışına doğru çok az hareket ettiğinde, sükûnetteki zemin gerilmelerinde bir gerilme azalması başlayacak, bu azalma belli sınır değeri aştıktan sonra zeminin dengesi bozularak kayma yüzeyi meydana gelecektir. Kayma yüzeyi boyunca dışarı doğru hareket etmeye çalışan zemin kaması ortaya çıkacaktır. Bu durumda duvara kamanın yapmış olduğu basınca aktif toprak basıncı denir. Bu basıncın oluşması için duvarın çok az hareket etmesi yeterli olup duvarda dönme ve kayma hareketleri, zeminde uzama şeklinde yanal birim şekil değiştirme oluşturmaktadır. Bundan dolayı istinat duvarları genellikle minimum aktif toprak basıncına göre tasarlanmaktadır.

Duvar zemine doğru çok az hareket ettiğinde, sükûnetteki zemin gerilmelerinde bir artış meydana gelecek, bu artma belli sınır değeri aştıktan sonra zeminde kabarma ve devamında zeminin dengesi bozularak kayma yüzeyleri oluşmaktadır. Duvarın arkasındaki zemine doğru hareket ettiği durumda, kamanın duvara yapmış olduğu basınca pasif toprak basıncı denir. İstinat duvarı zemine doğru hareket ederken gelişen pasif zemin basınçları, zeminde sıkışma şeklinde yanal birim şekil değiştirmeye neden olur. Duvar hareketi yeterli düzeyde olursa, maksimum pasif toprak basınçları üzerine etkir.

İstinat duvarlarına etkiyen kuvvetler ve yer değiştirmeler karmaşık bir zemin yapı etkileşimi problemi oluşturmaktadır. Tasarımda çoğunlukla yer değiştirmeler doğrudan kullanılmaz. Genellikle, istinat duvarı üzerine etkiyen kuvvetler hesaplanır ve yer değiştirmelerin izin verilebilir sınırlarda olması şartıyla, hesaplanan kuvvetlere bir emniyet katsayısıyla karşı koyacak biçimde tasarlanır. Statik zemin basınçlarının hesaplanması ile ilgili çalışmalar, Coulomb 1776 ve Rankine 1857 tarafından yapılmıştır. Bu iki teori istinat duvarlarına etkiyen statik basınçların hesaplanmasında geçerli olan yöntemlerdir.

İstinat Duvarlarının Stabilite Hesabı

İstinat duvarı hesabında, duvar etkiyen kuvvetler belirlendikten sonra devrilme tahkiki, kayma tahkiki, zemin emniyet gerilmesi tahkiki ve toptan göçme tahkikleri yapılmalıdır.

1. İstinat Duvarlarının Devrilme Güvenliği

İstinat duvarlarında belirlenen kuvvetlerden bir kısmı istinat duvarını devirmeye çalışan kuvvetler bir kısmı ise devirmeye karşı koyan kuvvetlerdir. İstinat duvarlarının sol alt köşesi topuk noktası olarak adlandırılır ve bu noktaya (O) göre devirmeye çalışan momentler ve karşı koyan momentler tespit edilir. Devirmeye çalışan momentler toplamı Mdeviren, karşı koyan momentler toplamı Mkarşı koyan ve güvenlik sayısını GS olarak adlandırırsak;

2. İstinat Duvarlarının Kayma Güvenliği

İstinat duvarını kaymaya karşı koyan kuvvetler tespit edilir. İstinat duvarları kendi ağırlığının etkisiyle kaymaya karşı koyar. Zemin arkasındaki aktif itki ise istinat duvarını kaydıran kuvvetlerdir. Eğer varsa duvar önündeki pasif itkide kaymaya karşı koyan kuvvetller olup yer altı suyunun etkisi de kaydıran kuvvetlerdir.

3. İstinat Duvarlarında Zemin Gerilmesi Kontrolü

İstinat duvarına etkiyen düşey yüklerden dolayı temel tabanında oluşan gerilmeler tespit edilir. Bu gerilmeler zemin emniyet gerilmesi ile kıyaslanır. Eğer zemin emniyet gerilmesini aşmışsa veya çekme gerilmeleri oluşmuşsa temel boyutları büyütülmelidir.

4. Toptan Göçme Kontrolü

İstinat duvarının arka yüzeyindeki zeminin kayma yüzeyi tespit edilmelidir.Bunun için genelde İsveç dilim metodu kullanılmaktadır. İstinat duvarı kayma yüzeyinin üzerinde kalırsa kayma istinat duvarı ile beraber olmaktadır.

Depremli Durumlarda İstinat Duvarları

İstinat duvarlarının deprem etkisi altında davranışı birçok parametreye bağlıdır. Bu parametreler;

duvarın hareketi ,
duvara etki eden basınçlara,
duvar-zemin etkileşime,
duvarın altındaki ve arkasındaki zeminin davranışına,
duvarın ataletine
deprem hareketinin özelliklerine

bağlı değişmektedir. Deprem etkisi altında istinat duvarları;

Duvarın ötelenmesi ve dönme hareketinden kaynaklanan deplasmanlar yapabilmektedir. Duvarın yapacağı rölatif hareket miktarı duvarın tasarımına bağlıdır. Değişik tipteki duvarlarda ve koşullara bağlı olarak, ötelenme veya dönme hareketlerinden biri diğerinden daha fazla öneme sahip olabilmekte veya her iki hareketin de dikkate alınması gereken koşullar istinat duvarlarının analizi sırasında tasarımcının karşısına çıkabilmektedir.
Maksimum yanal toprak basıncı duvarın yaptığı dönme ve ötelenme hareketlerinin dolguya doğru, minimum toprak basıncı duvarın dolgudan uzaklaşmasıyla aktif koşullarla birlikte ortaya çıkmaktadır.
Duvar arkasındaki yanal toprak basınçlarının dağılımında meydana gelen değişimler duvarın deplasmanı ile birlikte ortaya çıkmaktadır. Belirlenen toprak basıncının uygulama noktası, deplasmana bağlı olarak aşağıya ve yukarıya doğru hareket etmektedir. En yüksek etkime noktasına, duvar dolguya doğru hareket ettiğinde, duvar tabanından en az yüksekliğe ise dolgudan dışarı doğru hareket ettiğinde ulaşılmaktadır.
Dinamik toprak basıncı değerlerinin duvarın ve dolgunun depreme vereceği tepkilerden etkilendiğini ve duvar zemin sisteminin doğal frekansına yakın değerlerde oldukça büyük artışlar göstermektedir.
Duvara etkiyen dinamik toprak basıncının büyüklüğü ve dağılımı, duvarın yaptığı hareketin çeşidine göre farklılıklar göstermektedir. Örneğin bu hareket, tabanda ötelenme, duvarın topuğunda veya tepe noktasında dönme hareketi şeklinde olabilmektedir.
Deprem sarsıntısında zemin basınçlarında oluşan artış, deprem bittikten sonrada etkimeye devam etmektedir.