Zemin yüzeyinde kot farkının olduğu yerlerde istinat duvarlari kullanilir.Genelde kullanılan istinat duvarlarida konsol şeklindedir. Bu duvarlar ayni konsol kiriş gibi çözülur. Metrelerce olan uzunlukta,50 cm genisliginde olan bir istinat duvarı düşünürsek, bunun birim uzunluğunu cözmek istinatın tamamıni çözmek anlamına gelir. Yani 50/100 lük bir konsol kirişi çözmeniz, yeterlidir.
İstinat duvarinda bir yatay plak birde yere paralel düşey plak vardir. Yerdeki düşey plak ayni zamanda mesnet gorevide gorur.Yatay taban plagınin üstunde ayni zamanda zemin parcasi bulunur. Bu zeminin yaptıği ağirlık neticesinde devrilmeye karşi güvenlik artırilmış olur.
Istinat duvarlari ulkemizde genelde betonarme olarak dizayn edilmektedir. Istinat duvarlarinda kesme etkisi buyuk problem yaratmazken, moment etkisi baskındır.Duvarin arkasindaki toprak en buyuk egilme momentinin tabanda oluşmadina sebep olur. Cunku moment kolunun en uzun olduğu bölge tabandir. Bu nedenle bazen istinat duvarinın dusey kesiti degisken olabilir. En tepe noktası en kücük kesite sahipken ,tabanda kesit en büyük olur . Burada amac ekonomidir.
Basitce konsol bir istinat duvari hesap teknigine bakalim. Konsol bir kiriş gibi davranir.Etkiler bulunur.Bu etkiler istinat duvarınin arkasında bulunan zemin parcasinin olusturduğu etkilerdir.Duvarin arkasindaki zeminin ,duvarda olusturacagi moment ,zemin öxelligine gore degiskenlik arzeder. Ayni duvarin arkasinda ayni yükseklikte cakıl bulunmasi ile kil bulunmasi ayni momenti olusturmaz. Yani arkadaki zeminin ozellikleri(yogunluk,icsel surtunme acisi vb) duvarda olusacak momenti belirler. Konu iyi anlasilsin diye sayisal bir ornek verelim.Istinat duvarinin arkasinda su oldugunu dusunun. Istinat duvarınin yuksekligini (H) düşünün. Suyun duvar da olusturdugu momente bakalim. Duvarda GAMASU X H kadar bir gerilme olusur. Bunuda bileşke noktasindan moment bulacaginiz noktaya kadar olan uzaklikla carparsaniz momenti bulursunuz. Bu baglamda duvarin en ust noktasinda H=0 oldugundan moment yoktur. En altta ise GAMASU X H X H/3 kadar maximum moment olusur. GAMASU suyun yogunlugudur. Su homojen oldugundan tabandaki suyun duvarda olusturdugu gerilme GAMASU X H kadardir. En usstete sıfır demiştik. Dolayisiyle gerilme ucgen seklinde olusur. Bahsettigimjz durum su için. Duvarin arkasında kohezyunu cok yuksek icsel surtunme acisi sifir olan bir zemin olsaydi ne olurdu. Yani duvar olmasada dimdik tabanla 90 derece açı yapacak sekilde durabilen bir zeminden bahsediyorum.Bu zeminin kohezyonu cok yuksek oldugundan daneler arasindaki cekim fazladir. Siz boyle bir zeminin önüne duvar yapsanız bile zemin duvara itki uygulamaz. Dolayisiyle duvain herhangi bir yerinde olusacak moment sıfirdir.Su gibi, yuksek kohezyonlu bu zeminde uç noktadir.Gercekte zeminler kayma acilarina gore bu duvarda bir kuvvet olustururlar. Dolayisiyle bu açıya gore duvardaki itkiyi hesaplamak gerekir ki zaten oyle yapariz. Su olsaydi.duvar tabaninda GAMA X H kadar bir gerilme olusacakti. Bir zemin soz konusu oldugunda ise bu GAMA X H gerilmesi Ka gibi bir katsayi ile carpilarak gerilme bulunur(coulomb teorisine bkabilirsiniz). Bu deger 0 ile 1 arasindadir. Su olsaydi 1 olacakti, kendini tutan kohezyonu yuksek icsel surtunme açısı sıfır olan bir zemin oksaydi 0 olacakti. Dolayisiyle bu Ka degeri 0 ile 1 arasindadir.
Ka dedigimiz bu deger zemin icsel surtunme acisina baglidir.Dolayisiyle kohezyona baglıdir.Ayrintili bilgi isteyenler coulomb teorisini inceleyebilir…
Istinat duvarlari kalici yapılar oldugundan deprem etkileride dikkate alinmak zorundadir. Duvardaki atalet kuvvetini yine duvar arkasindaki topragin agirligi belirler.Yani coulomb teorisi ayni sekilde deprem etkilerini de icine alacak sekilde genisletilebilir.
Istinat duvarlarinda zemin haricinde birseyin duvara basinç uygulamamasini isteriz. Mesela su gibi. Aksi takdirde su basincinida dikkate almamız gerekirki buyuk degerler cikar. Bu nedenle herhangi bir nedenle ortaya çikan suyun duvara basinc yapmadan uzaklastirilmasi dusunulur. Istinat duvarina yaptigimiz barbakan dedigimiz delikler işte bu suların duvarın diger tarafina tahliye edilmesi icindir. Barbakankarin sayısı,capı ilgili yerdeki su miktarı ve debisine göre belirlenir. Cok sulak bir yerdeki barbakan sayi ve caplari ile kuru bir yerdeki barbakan sayı ve çapları dogal olarak farklıdır.
İstinat duvarini yapacaginiz bolgedeki zemin tasima gücü onem arzeder. Deprem yukleride dahil ,zeminde taşıma gucunun, duvardan gelen etkileri karşilamasi gerekir. Aksi takdirde oturmalar,göçmeler,yikilmalar meydana gelebilir. Istinat duvarlari icin yapilacak zemin etudleri bu baglamda onem arzeder. Yuzlerce metrelik istinat duvari icin bir sondaj yapamazsiniz. Oncelikle istinat duvarinin guzergahı arazide belirlenir ve sondajlar belirli aralıklarla bu guzergah uzerinde yapilir. Zemin degisiminin sık oldugu yerlerde ise sondaj sayisi artirilir. Istinat yapilari icin zemin etudü oldukca önemlidir.
İstinat yapiları icin kayma güvenligide onemlidir. Yatay yukler altinda(toprak itkisi,deprem etkisi) duvar yerini kormalıdir. Kaymaya karsi guvenlik tabandaki surtunme ile saglanir. Biliyorsunuz surtunme kuvveti ayni zamanda normal kuvvetin bir fonksiyonudur. Yukarida normal kuvvet ne kadar fazla ise surtunme kuvvetide o kadar fazla olur. Surtunme kuvveti formulunu hatirlayalim F=( mü )x N . Burada (mü) dedigimiz katsayi surtunme katsayisidir. Istinat duvarinın oturdugu zemin bolgesindeki surtunme katsayisidir. Bu katsayi ne kadar buyukse ,kayma guvenliginiz o derece büyuktur. Buradan yola cikarak, istinat duvarinin tabanında surtunme katsayisinin buyuk oldugu malzemelwrin kullanilmasi gerektigini soyleyebiliriz. Surtunme katsayisi iri daneli zeminlerde,cakılli, taş parcalı zeminlerde buyüktur. Icsel surtunme katsayısı azaldikca zemin inceldikce sürtunme azalir. Bu risktir. Bu baglamda istinat temel altina mutlaka iri daneli cakil vb zenin serilmeli ve duvar bunun uzerine inşaa edilmelidir. Bu husus onemlidir.
Betonarme istinat duvarlarinda ısı genleşmeleri ve büzüşmeleri önemlidir. Bu durum dikkata alınarak duvar uzunlujlarinin 12_15 metreden fazla yapilmamasi gerekir. Duvar uzunluklarinin kisa tutulmasi lokal duvar arizalarinin diger kısımlara sirayet etmesinide önleyebilecegi gibi onarımıninda kolay yapilmasini saglar.
Istinat duvarlarinda hesap asamasinda, trafik yukleri, yapi yukleri, insan yukleride (sürşarj)zaman zaman etkili olabilir. Hesap teknigi aynidir. Yukaridaki binanin gerilmesinin ,duvarda yaratacagi yatay gerilme hesaplanir ve ayni toprak itkisi gibi yansitilir. Bu yansitmada yine Ka katsayisindan yaralanilir(bknz coulomb teorisi).
Ahmet CELIKKOLLU
Insaat Muhendisi
ESKISEHIR
