istinat Duvarlarının Stabilitesi

İSTİNAT DUVARLARININ STABİLİTESİ

İstinat duvarları hesabında toparlanan bilgiler ışığında öncelikle devrilme, kayma, zemin taşıma kapasitesi ve toptan göçme kontrollerinin yapılması gerekir.

a ) Devrilme Güvenliği

İstinat duvarının arkasında oluşan yüklerden istinat tabanının sol alt köşesinden devrilmeye eğilimlidir (Şekil 11)
Şekil11. Konsol istinatta devrilme durumu
Bu devirme momenti , duvar ağırlığı ve duvar tabanı üzerindeki zemin ağırlığı ile karşılanır. Uygulamada istinat duvarı boyutlarının, Mk karşı koyan momentler, Md devirme momentleri olduğuna göre,

koşulunu sağlaması kontrol edilir.

b ) Kayma Güvenliği
Dolgu zemin ve ek-yükten ileri gelen itki, aynı zamanda istinat duvarının tabanını temel üzerinde kaymaya zorlar. Pasif itki ihmal edilirse, duvar tabanını kaydırmaya çalışan kuvvetler, taban ile zemin arasındaki sürtünme ve yapışma kuvvetlerinin bileşkesi olan yatay bir kuvvetle karşılanırlar (Şekil 12)

Şekil12. Konsol istinatta kayma durumu
Doğrudan doğruya zemine dökülen beton durumunda olabileceği gibi taban alt yüzü pürüzlü ise, ks sürtünme katsayısı olarak, zemin içsel sürtünme açısı (f) olmak üzere yaklaşık olarak tg(f) alınabilir.
Kaymanın istinat duvarının tabanında meydana geldiği kabul edilerek, kayma güvenliği

Ns= Kaymaya karşı koyan kuvvet/Kaydıcı kuvvet

Ns = (m N + Pp ) / Pah

olarak hesap edilir. Burada, N temeldeki normal kuvvettir. Sürtünme katsayısı m = tan f alınması tavsiye edilir. Çünkü, istinat duvarı altındaki zemin ne kadar düzgün yüzeyli sıkıştırılırsa sıkıştırılsın, taban plağı yaş betonu zemine nüfuz edecek ve etkili sürtünme zemin ile zemin arasında meydana gelecektir. Kayma güvenliğinin 1.5 den küçük olmaması gerekir. Depremli durumda ise, 1.1 değerine kadar inilebilir. Kayma güvenliğinin hesabında duvarın ön kısmındaki Pp pasif basıncı genellikle ihmal edilirse de, kayma güvenliğini sağlamak için taban dişi düzenlendiği durumda hesaba katılır. Dişin uygun şekilde boyutlandırılıp donatılarak taban dişi yapılarak, kaymaya karşı bir kuvvet oluşturmak yanında, taban plağının boyunu büyüterek taban normal kuvvetini ve dolayısıyla sürtünme kuvvetini arttırmak tavsiye edilir.

c) Zemin Gerilmesi Kontrolü

Zemin yatay itkisi ve ağırlığı altında ( G + Q yükleme durumu ) duvarın taban plağı altındaki gerilmeler kontrol edilerek bunların zemin emniyet gerilmesini geçmediğinin belirlenmesi gerekir. Ayrıca, çekme gerilmesinin meydana gelmemesi de tavsiye edilir. Bu kontrolün sağlanamaması durumunda taban plağı büyütülerek zemin gerilmelerinin daha düzgün yayılması ve küçülmesi sağlanabilir. Daha ileri bir önlem olarak taban plağının kazıklara oturtularak, yükün daha derinde bulunan taşıyıcı zemin tabakalarına verilmesi sağlanabilir.

d ) Toptan göçme kontrolü

Zeminin zayıf olduğu durumda, istinat duvarı ile beraber zemin kütlesinin alt zemin üzerinde kayması ile toptan göçme ortaya çıkabilir. Bu durumda kayma yüzeyinin silindirik ekseninin düzlemi kestiği nokta ve yarıçap sisteminin bütün parametrelerine bağlı olduğu için belirsizdir. Genel olarak, göçme dairesinin istinat duvarı daire içinde kalacak şekilde, duvarın arka ucundan geçtiği kabul edilir. Daire merkezinin yeri seçildikten sonra, toptan göçme güvenliği

Nt = Toptan devrilmeye karşı koyan moment / Devirici moment

Olarak hesap edilir. Burada, moment dönme merkezi olan daire merkezine göre alınacaktır. Zemin ve duvarın ağırlıklarının momenti devirici momenti ve kayma dairesi üzerindeki sürtünme kuvvetlerinin momenti karşı koyan momenti oluşturmaktadır. Toptan göçme güvenliği, zemin ve duvardan küçük düşey dilimler alarak hesaplanabilir. Daire merkezinin yeri değiştirilerek güvenliğin minimum değeri aranır. Bulunan sonucun öngörülen bir değerden küçük olması durumunda, duvarın daha derine yerleştirilmesi veya taban plağının boyunun büyütülmesi tavsiye edilir.
Bu araştırmacılar, Coulomb yöntemindeki gibi zemin basınçlarının istinat duvarının arkasındaki üçgen zemin kamasından kaynaklandığı kabulü ile ve bu kamaya etkiyen statik kuvvetlerin yanında deprem sırasında zeminde meydana gelecek atalet kuvvetlerini de içerecek şekilde genişleterek literatürde “Mononobe-Okabe Yöntemi” olarak da bilinen hesap yöntemini geliştirmişlerdir.
Mononobe-Okabe yönteminde, 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 birer yük gibi kabul edilerek, toplam zemin itkileri, zemin kamasına etkiyen kuvvetlerin dengesinden doğrudan hesaplanır.