İstinat Duvarı Hesaplama
Hızlı Cevap
İstinat duvarı hesaplama, toprak basıncına karşı yapılan ağırlık, konsol veya payandalı duvarların stabilite kontrolüdür. Duvarda üç temel kontrol yapılır: devrilme (FS ≥ 2.0), kayma (FS ≥ 1.5) ve taban basıncı (max ≤ zemin emniyet gerilmesi). Bu araç, ağırlık istinat duvarı için temel hesapları yapar.
Hesaplayıcı
Sonuçlar
Aktif Basınç Katsayısı
0.333
-
Yanal Toprak Basıncı
75.0
kN/m
Devrilme Güv. Katsayısı
3.00
-
Kayma Güv. Katsayısı
1.46
-
Max Taban Basıncı
180
kPa
Kontrol
1=Uygun, 0=Yetersiz
0
Kullanılan Formül
Pa = 0.5 × γ × H² × Ka (Rankine aktif basınç) FS_dev = ΣMt / ΣMd, FS_kay = (ΣV×tanδ + c·B) / ΣH
Kaynak: TS EN 1997-1 / Eurocode 7
Formül Türetme ve Yöntem
Yönetmelik Dayanağı
- TS EN 1997-1 / Eurocode 7
Bölüm 9 (Retaining structures)
İstinat yapılarının limit durum tasarımı; devrilme/kayma/taşıma kapasitesi ve genel stabilite sınır durumlarının kısmi güvenlik katsayılı yaklaşımlarla (DA1/2/3) sağlanmasını şart koşar. Araçtaki global FS değerleri bunun sadeleştirilmiş karşılığıdır.
- TS EN 1997-1 / Eurocode 7
Bölüm 6 (Yüzeysel temeller, taşıma gücü)
Duvar taban basıncının zemin taşıma kapasitesiyle karşılaştırılması; eksantrik yükleme ve efektif taban genişliği (B' = B − 2e) kavramı bu bölümde tanımlıdır.
- TS EN 1997-1 Ek C
Aktif/pasif toprak basıncı katsayıları
Aktif toprak basıncı katsayılarının belirlenmesi için yöntem; Rankine Ka = tan²(45 − φ/2) yatay dolgu ve sürtünmesiz duvar sırtı özel halidir.
- TBDY 2018
Bölüm 16 (Kıyı ve liman yapıları / dayanma yapıları ek itki)
Deprem etkisindeki dayanma yapılarında dinamik toprak itkisi (Mononobe-Okabe benzeri) dikkate alınır; deprem durumunda statik FS değerleri düşürülebilir. Bu araç deprem itkisini İÇERMEZ.
Adım Adım Nasıl Kullanılır?
- 1
Duvar boyutları
Yükseklik H ve taban genişliği B. Pratik kural: B ≈ 0.5-0.7 × H.
- 2
Malzeme
Duvar betonarme ise γ=25, kagir ise γ=22-24 kN/m³. Geri dolgu için zemin etüdünden γ ve φ değeri.
- 3
Zemin taşıma gücü
Duvar tabanındaki zemin emniyet gerilmesi qa (kPa) Terzaghi veya zemin etüdü raporundan.
- 4
Kontrol
Tüm üç kontrol sağlanmalı: FS_devrilme ≥ 2.0, FS_kayma ≥ 1.5, smax ≤ qa.
Çözümlü Örnek
Örnek: H=5m, B=2.5m, γd=24, γz=18, φ=30°. Ka=0.333. Pa=0.5×18×25×0.333=75 kN/m. W=300 kN. Mt=375 kN·m, Md=125 kN·m. FSdev=3.0, FSkay≈1.46. smax ≈ 180 kPa < 200. Uygun.
Parametrelerin Sonuca Etkisi
| Duvar Yüksekliği (H) | En baskın parametre. Yanal itki Pa, H'nin KARESİYLE; devirici moment ise H'nin küpüyle (Pa·H/3) artar. H iki katına çıkınca devirici moment ~8 katına çıkar, bu yüzden yüksek duvarlarda taban genişliği orantısız büyütülmeli veya konsol/payandalı tipe geçilmelidir. |
| Taban Genişliği (B) | Stabilitenin temel kaldıracı. B artınca duvar ağırlığı (W = B·H·γ), dengeleyici moment kolu (B/2) ve kayma direnci (c·B + sürtünme) artar; dolayısıyla hem devrilme hem kayma güvenliği iyileşir. Aşırı B ise taban basıncı dağılımını değiştirir ve maliyeti artırır. Pratik kural B ≈ 0,5-0,7·H. |
| Zemin Sürtünme Açısı (φ) | Ka = tan²(45 − φ/2) ilişkisiyle ters etkir: φ büyüdükçe Ka ve dolayısıyla yanal itki AZALIR. Örneğin φ=30° için Ka≈0,333, φ=35° için Ka≈0,271. φ ayrıca taban sürtünme açısını (δ=0,67·φ) belirlediği için kayma direncini de doğrudan artırır. φ'nin fazla iyimser seçilmesi en tehlikeli hatadır. |
| Duvar Birim Hacim Ağırlığı (γDuvar) | Duvar ağırlığını (W) ve dolayısıyla hem dengeleyici momenti hem taban sürtünme direncini doğrudan artırır. Ağırlık duvarının tüm stabilitesi bu ağırlığa dayanır. Betonarme ~25, kagir ~22-24 kN/m³. |
| Geri Dolgu Birim Hacim Ağırlığı (γZemin) | Yanal itki Pa ile doğru orantılıdır; ağır dolgu daha büyük itki üretir ve güvenliği düşürür. Suya doygun veya kötü drenajlı dolguda efektif değer ve ek su basıncı dikkate alınmadığı için araç emniyetsiz tarafta kalabilir. |
| Zemin Emniyet Gerilmesi (qa) | Yalnızca taban basıncı kontrolünün üst sınırını belirler (smax ≤ qa). qa düşük (zayıf zemin) ise taban genişliği büyütülmeli veya temel iyileştirmesi/kazık gerekebilir. qa zemin etüdünden veya taşıma gücü hesabından alınmalı, tahminle girilmemelidir. |
Yaygın Hatalar
- ⚠Drenaj ve su basıncının ihmal edilmesi: Bu araç dolgunun kuru/drenajlı olduğunu varsayar. Drenajı yetersiz duvarda biriken su, hidrostatik basınçla yatay yükü 2-3 kat artırır ve devrilmeye yol açar. Duvar arkasına drenaj borusu, filtre/geotekstil ve baca drenajı zorunludur.
- ⚠Sürşarj (üst yük) yükünün unutulması: Duvar üstünde trafik, bina veya dolgu yığını varsa ek yatay itki (Ka·q·H) hesaba katılmalıdır; araç sürşarjı içermez.
- ⚠φ değerinin fazla iyimser seçilmesi: Zemin sürtünme açısını gerçek etütten yüksek almak Ka'yı küçük, itkiyi düşük gösterir ve sahte güvenlik yaratır. Killi/siltli dolgularda φ etüt verisine dayandırılmalı, ideal granüler dolgu varsayılmamalıdır.
- ⚠Deprem itkisinin atlanması: Türkiye'nin büyük bölümü aktif deprem kuşağındadır; dinamik toprak itkisi (Mononobe-Okabe) eklenmeden yapılan tasarım eksiktir. Araç yalnızca statik durumu verir.
- ⚠Taban basıncı dağılımının yanlış kabulü: Bileşke yük taban orta üçte birinin (kern) dışına çıkarsa (e > B/6) taban arkasında çekme oluşur ve doğrusal dağılım geçersizdir; bu durumda smax üçgen dağılımla hesaplanmalı, aksi halde emniyetsiz kalınır.
- ⚠Pasif direnç ve gömme derinliğinin gözden kaçırılması veya aşırı güvenilmesi: Ön ayaktaki pasif direnç ancak yeterli gömme ve sıkışma varsa güvenilirdir; kazı/erozyonla kaybolabileceği için kayma güvenliğinde temkinli kullanılmalıdır.
- ⚠Geri dolgunun sıkıştırma kalitesi ve malzeme uygunluğunun denetlenmemesi: Killi, organik veya iyi drene olmayan dolgu kullanımı uzun dönem şişme/creep ve aşırı basınç üretir.