Boru Malzemeleri Karşılaştırması: Beton, HDPE, PVC
Altyapı projelerinde boru malzemesi seçimi; hidrolik kapasite, statik yük, kimyasal dayanım, kurulum kolaylığı ve yaşam döngüsü maliyeti kriterlerini birlikte karşılamalıdır. Beton borular (TS 821 EN...
1. Genel Teknik Karşılaştırma
Dayanım, kimyasal direnç, statik tasarım yaklaşımı (rijit/Marston ve esnek/Iowa), kurulum, maliyet ve kullanım alanı açısından üç malzemenin özet karşılaştırması (TS EN 1916, TS 821, ASTM).
Aşağıdaki tablo üç boru malzemesinin temel fiziksel ve mekanik özelliklerini Türk standardı referanslı değerlerle sunmaktadır.
Tablo 1: Genel Teknik Karşılaştırma
| Özellik | Beton Boru | HDPE Boru (PE 100) | PVC Boru (PVC-U) |
|---|---|---|---|
| Malzeme | Portland çimento, agrega, çelik donatı | Yüksek yoğunluklu polietilen (PE 100) | Plastikleştirici katılmamış polivinil klorür |
| Standart | TS 821 EN 1916:2003 | TS EN 12201-2:2013 / TS EN 13244-1:2003 | TS EN 1452-2:2009 |
| Elastisite Modülü (MPa) | 25.000–35.000 | 800–1.100 | 2.700–3.000 |
| Çekme Mukavemeti (MPa) | 2–5 (çekme) / 25–40 (basınç) | 20–25 | ≥25 (TS EN ISO 1452-1) |
| Esneklik | Rijit (kırılgan) | Yüksek (min. %350 kopma uzaması, ISO 6259) | Orta (sert, düşük T'de kırılabilir) |
| Yoğunluk (kg/m³) | 2.300–2.500 | 950–970 | 1.350–1.460 (TS EN ISO 1183-1) |
| Yüzey Pürüzlülüğü k (mm) | 0,5–2,0 | 0,007–0,015 | 0,007–0,015 |
| Manning n | 0,012–0,013 | 0,009–0,010 | 0,009–0,010 |
| Hazen-Williams C | 100–120 | 140–150 | 140–150 |
| Çap Aralığı | DN 200–3000 mm | DN 20–1600 mm | DN 20–800 mm |
| Standart Uzunluk | 1,0–2,5 m | Kangal (50–100 m) / Boru (6–12 m) | 6 m |
Dairesel kesitli beton borular TS 821 EN 1916:2003 kapsamında üretilmekte; DN 200–3000 mm çap aralığında büyük çaplı drenaj, kolektör ve menfez uygulamalarında yaygın biçimde kullanılmaktadır.
Saha Notu: Türkiye'deki büyük kentsel kanalizasyon projelerinde (İstanbul, Ankara, İzmir) büyük çaplı (DN > 800 mm) kolektör hatlar için beton boru, orta çaplı (DN 200–600 mm) bağlantı hatlarında ise HDPE koruge boru yaygın biçimde kullanılmaktadır. İller Bankası 2025 birim fiyat cetvelinde DN 200 mm HDPE koruge boru (SN8) döşemesi poz no 43.527.1002 kapsamında birim başına yaklaşık 254,68 TL (2024) olarak belirlenmiştir.
Dikkat: Malzeme seçiminde yalnızca malzeme maliyetine bakılmamalıdır. Türkiye'nin deprem kuşağında yer alması, sismik bölgelerde esnek boru sistemlerinin (HDPE) tercih edilmesini zorunlu kılabilir.
2. Dayanım ve Ömür Karşılaştırması
Tablo 2: Dayanım ve Ömür Karşılaştırması
| Özellik | Beton Boru | HDPE Boru | PVC Boru |
|---|---|---|---|
| Tasarım Ömrü | 75–100 yıl | 50–100 yıl (PE 100, PN10: ISO 9080 regresyon) | 50–70 yıl |
| Yük Taşıma Kapasitesi | Çok yüksek (rijit yapı, zemin + trafik yükü) | Orta-yüksek (zemin-boru etkileşimi belirleyici) | Orta |
| Darbe Direnci | Düşük (kırılabilir) | Yüksek (esnek) | Orta (≤0°C'de kırılabilir) |
| Zemin Hareketlerine Direnç | Zayıf (kırılma riski) | Yüksek (%350 kopma uzaması — sismik avantaj) | Orta |
| Sürünme (Creep) | Yok | PE 100 için 50. yılda %2–3 çap artışı (ISO 9080) | Az |
| Aşınma Direnci | İyi (kum sürükleme ortamında) | İyi | İyi |
| Halka Rijitliği | Çok yüksek (rijit) | SN4 (16 kN/m²) / SN8 (31,5 kN/m²) — TS EN 13476-3 | SN değeri SDR ile belirlenir |
Saha Notu: Türkiye'nin deprem bölgesi haritasına göre (AFAD, TBDY 2018 Bölüm 2) 1. derece deprem bölgesindeki projelerde beton boru bağlantı yerlerinde keçe (conta) kaymaları sıklıkla gözlemlenmektedir. HDPE borularda alın kaynağı (butt fusion) ile oluşturulan sürekli boru hattı bu riski ortadan kaldırır.
Dikkat: HDPE borularda sürünme (creep) etkisi uzun vadeli çap artışına yol açabilir. TS EN 13244-1 Madde 5.2'ye göre 50 yıllık tasarım gerilmesi hesabında sürünme faktörü dikkate alınmalıdır.
3. Kimyasal Direnç
Tablo 3: Kimyasal Direnç
| Kimyasal / Ortam | Beton Boru | HDPE Boru | PVC Boru |
|---|---|---|---|
| Asidik zemin (pH < 6) | Zayıf (beton korozyonu — TS 821 EN 1916 Ek A) | Mükemmel | İyi |
| Alkali ortam (pH > 8) | İyi | İyi | Orta |
| Sülfat saldırısı | Zayıf (SR çimento gerekir, TS EN 197-1 CEM I 42.5 SR) | Mükemmel | İyi |
| H₂S korozyonu (atıksu) | Zayıf (biyojenik sülfirik asit saldırısı) | Mükemmel | İyi |
| Hidrokarbon/petrol | İyi | Mükemmel | Orta–Zayıf |
| İçme suyu uyumluluğu | İyi (TS 821 EN 1916) | Mükemmel (PE 100 onaylı, TSE belgeli) | İyi (TS EN 1452-2) |
| Biyolojik büyüme | Olabilir (biyofilm oluşumu) | Çok Az | Az |
Saha Notu: Türkiye'de Orta Anadolu, Ege ve Marmara bölgelerinde alüvyon ve marn zeminlerde sülfat konsantrasyonu 600–2.000 mg/kg arasında ölçülmektedir. Bu bölgelerde beton boru kullanılacaksa TS EN 197-1 Madde 6.3'e göre sülfata dayanıklı (SR) çimento sınıfı seçilmelidir; aksi takdirde 10–20 yılda ciddi korozyon hasarı oluşabilir.
Dikkat: H₂S gazı beton borularda tiyobacillus bakterisi aracılığıyla H₂SO₄'e dönüşür ve beton yüzeyini aşındırır. Sızıntı olmayan hat tasarımı için HDPE borular tercih edilmelidir (TS EN 13244-1 sızdırmazlık koşulları).
4. Statik Tasarım — Zemin-Boru Etkileşimi
Gömülü boru davranışı, rijit (beton) ve esnek (HDPE/PVC) sistemler için farklı analiz yöntemleri gerektirir.
Gömülü boruda yataklama bölgesi ve dolgu katmanları ile dört yataklama sınıfı (Tip 1–4); doğru yataklama yük dağılımı için kritiktir (TS 821, TS EN 1610).
4.1 Beton Boru — Rijit Boru Tasarımı (Marston Teorisi)
Beton borulara etkiyen hendek zemin yükü Marston teorisiyle hesaplanır:
Burada:
- = Birim uzunluktaki zemin yükü (kN/m)
- = Marston hendek yük katsayısı (zemin tipine bağlı, tipik: 0,8–1,5)
- = Zemin birim hacim ağırlığı (kN/m³; kuru kil için 16–18, doygun kum için 18–20)
- = Hendek genişliği (m)
Beton borunun taşıma kapasitesi yataklama sınıfına bağlıdır (TS 821 EN 1916:2003 Tablo 1):
Tablo 4: Beton Boru — Rijit Boru Tasarımı (Marston Teorisi)
| Yataklama Sınıfı | Açıklama | Yataklama Faktörü () |
|---|---|---|
| Sınıf A | 180° Beton yatak (Class D) | 3,4 |
| Sınıf B | 180° Seçme granüler dolgu (Class C) | 1,9 |
| Sınıf C | 120° Seçme granüler dolgu | 1,5 |
| Sınıf D | Düz zemine doğal yataklama | 1,1 |
Yataklama (bedding), yaylama (haunching) ve gömme dolgusu bölgeleri boru üzerine gelen zemin yükünün dağılımını belirler; doğru dolgu katmanlaması statik kapasiteyi belirleyici ölçüde artırır.
4.2 HDPE/PVC — Esnek Boru Tasarımı (Iowa Formülü)
Esnek borularda esneme (defleksiyon) Geliştirilmiş Iowa formülü ile hesaplanır:
Burada:
- = Yatay boru esneme miktarı (m)
- = Yük dağılım faktörü (tipik 1,0–1,5)
- = Yatak sabitesi (tipik 0,1–0,2)
- = Prizma zemin yükü (N/m)
- = Boru ortalama yarıçapı (m)
- = Boru elastisite modülü (MPa)
- = Boru kesit eylemsizlik momenti (m³/m)
- = Zemin reaksiyon modülü (MPa; kum için 7–14, çakıl için 14–21)
İzin verilen esneme sınırı (TS EN 13476-3 Madde 5.3.4): (SN4 ve SN8 borular için)
Dört farklı yataklama sınıfı (düz zemin, kum, beton, agrega) boru taşıma kapasitesini belirleyici ölçüde etkiler; Sınıf A yataklama (beton) en yüksek kapasiteyi sağlarken saha maliyeti de en yüksektir.
Saha Notu: Türkiye'de karayolu (KGM) ve demiryolu geçişlerinde HDPE boru için trafik yükü etkisi TS EN 1991-2 kapsamında LM1 yük modeli ile değerlendirilerek minimum örtü derinliği 0,80 m olarak belirlenmektedir. KGM Teknik Şartnamesi Fasikül 34/A, karayolu geçişlerinde geçiş borusu (sıkma boru) kullanımını zorunlu kılmaktadır.
Dikkat: Karayolu geçişlerinde minimum örtü derinliği yalnızca don koşuluna değil, aynı zamanda boru rijitlik sınıfına ve trafik yük grubuna göre belirlenir. HDPE SN4 boru için KGM geçişlerinde minimum örtü derinliği 1,0 m olup SN8 ile 0,8 m'ye düşürülebilir.
5. Kurulum ve Birleştirme
Tablo 5: Kurulum ve Birleştirme
| Özellik | Beton Boru | HDPE Boru | PVC Boru |
|---|---|---|---|
| Birleştirme Yöntemi | Soketli + lastik conta (TS EN 681-1) | Alın kaynağı 220°C / elektrofüzyon (TS EN 12201-4) | Çözücü yapıştırıcı / soket + conta |
| Bağlantı Güvenilirliği | İyi (conta sızdırmazlığı sismik yüklerde test edilmeli) | Mükemmel (kaynak = bütünleşik hat) | İyi |
| Kaynak Parametreleri | — | Isıtma: 220±10°C, süre: 60–120 s (çap bağımlı) | — |
| Kurulum Kolaylığı | Zor (vinç, ekipman) | Orta (kangal esnekliği avantaj) | Kolay |
| Don Koşulunda Kaynak | — | Ortam sıcaklığı ≥5°C gerekir (TS EN 12201-4) | Yapıştırıcı ≥5°C şartlı |
| Minimum Bükülme Yarıçapı | — | 25×DN | — |
| Kazı Derinliği Toleransı | Sınırlı | Yüksek (10° angular deflection at joints) | Orta |
Isıtma plakası 220°C ± 10°C sıcaklıkta tutulan alın kaynağı, boru hatlarında tam sızdırmazlık sağlayan bütünleşik bağlantı oluşturur; kaynak parametreleri TS EN 12201-4 kapsamında kayıt altına alınmalıdır.
Saha Notu: Türkiye'de özellikle İç Anadolu ve Doğu Anadolu bölgelerinde kış aylarında (Kasım–Mart) HDPE boru alın kaynağı için ortam sıcaklığı gerekliliği (≥5°C) kritik sorun oluşturmaktadır. Bu bölgelerde çadır + ısıtıcı ile çalışma ortamı oluşturulması TS EN 12201-4 gereği zorunludur.
Dikkat: HDPE alın kaynağında ısıtma plakası sıcaklığının 220°C ± 10°C aralığında tutulması ve boru uçlarının kaynaktan önce eşit uzunlukta hazırlanması şarttır. Kaynak sırasında nem, toz ve rüzgardan korunma her kaynak için kayıt tutularak TS EN 12201-4 Madde 6.3 kapsamında belgelenmelidir.
6. Maliyet Karşılaştırması
Tablo 6: Maliyet Karşılaştırması
| Maliyet Kalemi | Beton Boru | HDPE Boru | PVC Boru |
|---|---|---|---|
| Malzeme maliyeti (DN 300) | Referans (1,0×) | 1,1–1,3× | 0,9–1,1× |
| Kurulum maliyeti | Yüksek (1,3–1,5×) | Orta (1,0–1,2×) | Düşük (0,8–1,0×) |
| Bakım maliyeti | Düşük | Düşük | Düşük |
| Toplam yaşam döngüsü | Orta | Orta–Yüksek | Düşük–Orta |
Birim Fiyat Referansları (İller Bankası A.Ş. 01.01.2025 Dönemi):
- DN 200 mm HDPE Koruge Boru Döşemesi (SN8): Poz 43.527.1002 — ~254,68 TL/m (2024)
- KGM Drenaj Borusu Döşemesi: Poz KGM/3605/D — ~18,28 TL/m (2026-Mart)
- ÇŞB DN 200 mm Tünel Tipi Drenaj Borusu (PVC): Poz 10.450.1002 — birim fiyat yıllık güncellenir
Not: Maliyetler bölge, çap ve piyasa koşullarına göre değişir; güncel değerler için Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı yıllık birim fiyat cetveli esas alınmalıdır.
7. Türkiye Saha Koşulları ve Bölgesel Faktörler
7.1 Don Derinliği ve Minimum Örtü
Türkiye'deki boru hatları, Jeoloji Mühendisleri Odası (JMO) don penetrasyon derinliği haritasına göre boyutlandırılmalıdır.
Tablo 7: Don Derinliği ve Minimum Örtü
| Bölge | Don Derinliği (cm) | Min. Boru Örtüsü (cm) | Kaynak |
|---|---|---|---|
| Marmara, Ege kıyı | 40–60 | 90–120 | JMO Don Haritası |
| Karadeniz kıyı | 60–80 | 110–130 | JMO Don Haritası |
| İç Anadolu | 80–120 | 130–170 | KGM / JMO |
| Doğu Anadolu | 100–160 | 150–210 | KGM / JMO |
| Güneydoğu Anadolu | 40–70 | 90–120 | JMO Don Haritası |
| Akdeniz kıyı | 0–30 | 60–80 | JMO Don Haritası |
Not: Minimum örtü derinliği = don derinliği + 30 cm güvenlik payı. Trafik yükü söz konusuysa ayrıca statik kontrol gerekir.
7.2 Deprem Etkisi
Türkiye, AFAD Deprem Bölgesi Haritasına ve TBDY 2018'e göre yüksek sismik aktivite bölgelerinden oluşmaktadır. Boru hatları için deprem tasarımı JMO Deprem Teknik Şartnamesi (2020) ve TBDY 2018 Bölüm 1.2 kapsamında yürütülür.
Sismik davranış karşılaştırması:
- Beton boru: Rijit sistem; kırılma veya conta kayması riski taşır. 1. ve 2. derece deprem bölgelerinde kaynaklı ek tercih edilmeli.
- HDPE boru: Esnek sistem; zemin hareketine (çökme, kayma) uyum sağlar. Kaynaklı (butt fusion) bağlantısı tam sızdırmazlık sağlar.
- PVC boru: Orta rijitlikte; düşük sıcaklıkta kırılganlık artar, 1. derece deprem bölgelerinde kaynaklı ek veya kauçuk halkalı esnek birleşim önerilir.
Saha Notu: Türkiye boru hatları deprem şartnamesine (JMO 2020, TS 821 EN 1916 Ek Deprem Hükümleri) göre tasarlanmalıdır. Sismik bölgelerde HDPE borular için minimum alın kaynağı uzunluğu 6 m olmalıdır.
7.3 Yasal Zorunluluklar
- İmar Kanunu (3194): Altyapı projelerinin imar planlarına uygunluğu zorunludur (Madde 20, 22).
- Yapı Denetimi Kanunu (4708): Altyapı bileşenlerinde TSE belge şartı uygulanır.
- İş Güvenliği (6331): Hendek çalışmalarında İSG planı zorunludur; derinliği 1,5 m'yi aşan hendeklerde şev veya iksa uygulanmalıdır (TS EN 1562).
- ÇŞB Yağmursuyu Yönetmeliği (23 Haziran 2017 tarih, RG: 30105): Yağmursuyu altyapısı projeleri için zemin etüdü ve boru yataklama planı zorunlu kılınmaktadır.
8. Kullanım Alanları
Tablo 8: Kullanım Alanları
| Uygulama | Beton Boru | HDPE Boru | PVC Boru |
|---|---|---|---|
| Yağmursuyu drenajı | ✓ (büyük çap) | ✓ | ✓ |
| Atıksu kanalizasyonu | ✓ | ✓ | ✓ |
| İçme suyu iletimi | ✓ Seçici (TS 821 EN 1916) | ✓ (PE 100 onaylı) | ✓ (TS EN 1452-2) |
| Doğal gaz dağıtımı | ✗ | ✓ (özel sarı PE) | ✗ |
| Menfez | ✓ | ✓ | ✗ |
| HDD/Sıkıştırmalı geçiş | ✗ | ✓ | Seçici |
| Asidik/kimyasal ortam | ✗ | ✓ | Seçici |
| Büyük ölçekli drenaj (DN>800) | ✓ | ✓ | Sınırlı (DN < 800) |
Dış yüzeyde koruge (oluklu) ve iç yüzeyde pürüzsüz yapıya sahip çift cidarlı HDPE borular, yüksek halka rijitliği (SN8) ve düşük Manning n değeri (0,010) ile hem yük taşıma hem hidrolik performans açısından avantaj sunar.
9. Çevresel Etki
Tablo 9: Çevresel Etki
| Kriter | Beton Boru | HDPE Boru | PVC Boru |
|---|---|---|---|
| Geri dönüşüm | Kırık beton (RCA) | %100 geri dönüşümlü (PE geri kazanımı) | Kısmi geri dönüşüm |
| Karbon ayak izi | Yüksek (çimento üretimi: ~800 kg CO₂/ton) | Orta (polietilen üretimi) | Düşük–Orta |
| Üretimde toksik madde | Az | Az | Klor içerikli (VCM, PVC üretim süreci) |
| Sızıntı ve zemin kirliliği | Risk var (conta aşınması) | Düşük (kaynaklı sistem) | Orta (conta arızaları) |
10. Drenaj Hesap Formülleri
Boru hidroliği için iki temel denklem kullanılır. Serbest yüzeyli akışta Manning, basınçlı akışta Hazen-Williams tercih edilir.
Manning Denklemi (Serbest Yüzeyli Akış — Yerçekimi ile):
Hazen-Williams Denklemi (Basınçlı Akış):
Rasyonel Yöntem (Yağmursuyu Debisi):
Akım derinliği artıkça alan, ıslak çevre ve debi büyürken hız %80 dolum düzeyinde tepe değerine ulaşır; boru tasarımında bu ilişkiler kısmi dolu çalışma senaryolarında kritik öneme sahiptir.
Dikkat: Hazen-Williams denklemi yalnızca basınçlı (tam dolu) boru akışı için geçerlidir; kısmen dolu (yerçekimiyle akan) kanalizasyon borularında Manning denklemi kullanılmalıdır.
11. Parametreler ve Tipik Değerler
Tablo 10: Parametreler ve Tipik Değerler
| Parametre | Sembol | Beton | HDPE | PVC | Birim |
|---|---|---|---|---|---|
| Manning pürüzlülük katsayısı | 0,012–0,013 | 0,009–0,010 | 0,009–0,010 | — | |
| Hazen-Williams katsayısı | 100–120 | 140–150 | 140–150 | — | |
| Yüzey pürüzlülüğü | 0,5–2,0 | 0,007–0,015 | 0,007–0,015 | mm | |
| Tasarım ömrü | — | 75–100 | 50–100 | 50–70 | yıl |
| İşletme basıncı (PE100 PN10) | PN | — | 10 | 6–16 | bar |
| SDR değeri | SDR | — | 11–41 | 11–41 | — |
| Minimum bükülme yarıçapı | — | 25 × DN | — | mm | |
| Lineer ısıl genleşme | — | 1,5–2,0 × 10⁻⁴ | 6–8 × 10⁻⁵ | 1/°C |
12. Sayısal Tasarım Örneği — Manning ve Hazen-Williams Boru Kapasitesi Karşılaştırması
Problem: DN 300 boru, eğim S = 0,003 m/m, tam dolu akış. Beton, HDPE ve PVC borular için taşıma kapasitelerini Manning ve Hazen-Williams yöntemleriyle hesaplayıp karşılaştırınız.
Boru geometrisi (DN 300):
Yöntem 1: Manning Denklemi
Beton boru (n = 0,013):
HDPE/PVC boru (n = 0,010):
Yöntem 2: Hazen-Williams Denklemi
Beton boru (C = 110):
HDPE boru (C = 145):
Tablo 11: Yöntem 2: Hazen-Williams Denklemi
| Boru Tipi | n (Manning) | C (H-W) | Q_Manning (l/s) | Q_Hazen-Williams (l/s) | Fark |
|---|---|---|---|---|---|
| Beton | 0,013 | 110 | 53,5 | 58,7 | +9,7% |
| HDPE | 0,010 | 145 | 69,6 | 77,4 | +11,2% |
| PVC | 0,010 | 145 | 69,6 | 77,4 | +11,2% |
Not: HDPE/PVC boru, aynı çap ve eğimde beton boruya kıyasla Manning ile ~%30, Hazen-Williams ile ~%32 daha fazla debi taşır. Bu fark ilerleyen yıllarda beton boruda biyolojik kabuklanma sonucu daha da büyür (–'ye çıkabilir).
13. Örnek Problemler
Problem 1 — Kolay
Veriler:
- Boru tipi: PVC-U (TS EN 1452-2)
- Çap: DN 200 mm → m
- Eğim: m/m
- Manning (PVC)
- Akış koşulu: Tam dolu
İstenen: Boru taşıma kapasitesini (Q) ve ortalama akış hızını (V) hesaplayınız.
Çözüm:
Adım 1 — Kesit geometrisi:
Adım 2 — Manning hızı:
Adım 3 — Debi:
Sonuç: Q = 30,1 l/s, V = 0,959 m/s
Kontrol (TS EN 1452-2, İlbank Kanalizasyon Şartnamesi):
- Minimum hız ≥ 0,60 m/s (kendinden temizleme): ✅ 0,959 > 0,60 m/s
- Maksimum hız ≤ 3,0 m/s (aşınma sınırı): ✅ 0,959 < 3,0 m/s
Problem 2 — Orta
Veriler:
- Boru tipi: HDPE Koruge, SN8 (TS EN 13476-3)
- Çap: DN 400 mm → m
- Örtü derinliği: m (yol dolgusu)
- Zemin tipi: Kumlu çakıl, birim hacim ağırlığı: kN/m³
- Zemin reaksiyon modülü: MPa (orta sıkışık kum-çakıl)
- SN8 boru için halka rijitliği: kN/m²
- İzin verilen maksimum defleksiyon: %5 (TS EN 13476-3 Madde 5.3.4)
İstenen: Boru defleksiyonunu Iowa formülü ile hesaplayınız ve izin verilen sınırı kontrol ediniz.
Çözüm:
Adım 1 — Prizma zemin yükü:
Adım 2 — SN8 boru rijitlik parametreleri (TS EN 13476-3):
kN/m² → kN· m²/m
Adım 3 — Iowa formülü:
Adım 4 — Defleksiyon oranı:
Sonuç: → İzin verilen %5 sınırının çok altında ✅
Kontrol: SN8 boru, 3 m örtü derinliği ve kumlu çakıl zeminde statik açıdan güvenli. Don sınırı kontrolü: İç Anadolu'da don derinliği 80–120 cm → Örtü derinliği 3,0 m ≫ 1,20 m ✅
Problem 3 — Zor
Veriler:
- Boru tipi: Betonarme boru, DN 800 mm (TS 821 EN 1916)
- Örtü derinliği: m
- Zemin: Doygun kil, kN/m³
- Hendek genişliği: m (= D + 0,50 m)
- Marston Katsayısı: (kil zeminde, )
- Yataklama sınıfı: Sınıf B ()
- Hedef dayanım sınıfı: Minimum TS 821 EN 1916 D klası
İstenen: Zemin yükünü hesaplayınız, gerekli boru dayanım sınıfını (DN 800) belirleyiniz ve yataklama sınıfının etkisini gösteriniz.
Çözüm:
Adım 1 — Hendek zemin yükü (Marston):
Adım 2 — Etkin yük (yataklama faktörü ile):
Adım 3 — Tepe basınç yükü (TS 821 EN 1916 Tablo B.1):
Adım 4 — TS 821 EN 1916 Tablo 1 DN 800 standart kırılma yükleri:
- D dayanım sınıfı: 50 kN/m → ✅
- C dayanım sınıfı: 40 kN/m → ✅
- B dayanım sınıfı: 30 kN/m → ✗
Seçim: DN 800 mm beton boru için minimum Sınıf C (40 kN/m kırılma yükü) gereklidir.
Adım 5 — Yataklama sınıfı değişiminin etkisi (Sınıf D: ):
→ Sınıf D yataklama kullanılsaydı Sınıf D boru (50 kN/m) bile yetersiz kalırdı! Sınıf 60 (60 kN/m) gerekir.
Sonuç ve Kontrol: Sınıf B yataklama ile Sınıf C boru (40 kN/m) yeterlidir. Sınıf D yataklama uygulanması durumunda Sınıf D boru (50 kN/m) yetersiz kalır, Sınıf E veya 60 kN/m sınıf gerekir. Bu nedenle beton boru projelerinde yataklama sınıfı belirtilmeden statik hesap tamamlanamaz (TS 821 EN 1916:2003).
14. Seçim Rehberi
- Büyük çap (DN > 800 mm) drenaj, menfez, kolektör: → Beton (betonarme) boru
- Esnek, kaynaklı, sızdırmaz boru (DN 63–600 mm): → HDPE
- Maliyet odaklı, kentsel kanalizasyon (DN 110–400 mm): → PVC
- Asidik zemin veya kimyasal temas (pH < 6): → HDPE zorunlu
- HDD / tünel sıkıştırma yöntemi: → HDPE (min. bükülme yarıçapı 25×DN)
- Deprem 1. derece bölge + sızdırmazlık kritik: → HDPE (kaynaklı sistem)
15. Sık Yapılan Hatalar
-
Manning n değerini sabit kabul etmek: Beton boruların n değeri zamanla biyolojik kabuklanma nedeniyle 0,013'ten 0,016–0,020'ye çıkabilir. Tasarımda ömür boyunca artan n değeri gözetilmelidir.
-
Hazen-Williams denklemini serbest yüzeyli akışa uygulamak: H-W denklemi basınçlı (tam dolu) akış için geliştirilmiştir. Kısmen dolu (yerçekimiyle akan) kanalizasyon borularında Manning kullanılmalıdır.
-
HDPE boru alın kaynağında ısı parametrelerini tutmamak: Kaynak sıcaklığı 220°C ± 10°C, basınç ve soğuma süresi imalatçı spesifikasyonundan sapılırsa kaynak mukavemeti ciddi biçimde düşer. Her kaynak işlemi için kayıt tutulmalıdır (TS EN 12201-4 Madde 6.3).
-
PVC borularda ısıl genleşmeyi hesaba katmamak: PVC için – /°C; 50 m'lik boru hattında 40°C sıcaklık farkında mm genleşme oluşur. Uzun hatlarda genleşme kompansatörü gereklidir.
-
Beton boru döşemede yataklama sınıfını belirtmemek: TS 821 EN 1916'ya göre beton boru taşıma kapasitesi yataklama tipine (Sınıf B, C, D) bağlıdır; yataklama sınıfı belirtilmeden statik hesap tamamlanamaz.
-
Büyük çaplı HDPE borularda minimum örtü derinliğini sağlamamak: Esnek boru sistemlerinde zemin-boru etkileşimi kritiktir; TS EN 13476-3 ve AWWA M55 rehberine göre minimum örtü derinliği gözetilmeli, aksi takdirde trafik yükü altında boru deforme olur.
-
Kimyasal direnç tablolarına bakmadan boru seçmek: Asidik atıksu (pH < 6) veya hidrokarbon içeren süzüntü sularında beton boru kullanımı korozyona yol açar.
Kaynaklar
- TS 821 EN 1916:2003, Beton Borular ve Bağlantı Parçaları — Donatısız, Çelik Elyaflı ve Donatılı Beton, TSE, Ankara.
- TS EN 13244-1:2003, Polietilen (PE) Basınçlı Plastik Boru Sistemleri — Bölüm 1: Genel, TSE, Ankara.
- TS EN 1452-2:2009, Sert Polivinil Klorür (PVC-U) Basınçlı Boru Sistemleri, TSE, Ankara.
- TS EN 12201-4:2013, HDPE Boru Sistemleri — Kaynak ve Bağlantı Prosedürleri, TSE, Ankara.
- TS EN 13476-3:2011, Poliolefin Esaslı Yapısal Duvarlı Plastik Boru Sistemleri — Bölüm 3: HDPE Koruge Borular, TSE.
- TS EN 681-1:2003, Lastik Contalar — İçme Suyu ve Atıksu Tesisatı Muflu Bağlantıları için Malzeme Özellikleri, TSE.
- Chaudhry, M.H. (2008). Open-Channel Hydraulics, 2nd Ed. Springer. ISBN 978-0-387-30174-7.
- Kılıç, H. & Akınay, E. (2019). Gömülü HDPE Borularda Esneme Davranışının İncelenmesi. Teknik Dergi, 30(5), 9373–9398. DOI: 10.18400/tekderg.397254.
- Saka, F. & Ortakcı, T. (2022). Beton Boruların Zemin Yükleri Altında Tasarımları. Konya Journal of Engineering Sciences, 10(2), 425–441. DOI: 10.36306/konjes.1062886.
- İller Bankası A.Ş. (2025). 2025 Yılı Altyapı Tesisleri Birim Fiyatları, Ankara.
- İller Bankası A.Ş. (2022). İçmesuyu Tesisleri Boru ve Özel Parçaları Teknik Şartnamesi, Ankara.
- DSİ (2006). Sulama ve Drenaj Yapım İşi Teknik Şartnamesi, Tarım ve Orman Bakanlığı, Ankara.
- JMO (2020). Türkiye Don İndeksi ve Don Penetrasyon Derinliği Haritası, Jeoloji Mühendisleri Odası.
- Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı (2017). Yağmursuyu Yönetim Yönetmeliği, Resmî Gazete: 23 Haziran 2017, Sayı 30105.
- AWWA M55 (2006). PE Pipe — Design and Installation, American Water Works Association.
- Williams, G.S. & Hazen, A. (1905). Hydraulic Tables, 3rd Ed. Wiley.
İlgili Hesaplama Araçları
Bu konuyla ilgili ücretsiz mühendislik hesaplama araçlarımızla ön tasarım ve kontrol yapabilirsiniz:
Önemli Mühendislik Uyarısı: Bu içerik yalnızca bilgilendirme amaçlıdır; nihai tasarım, hesap ve uygulama kararları, güncel yönetmelikler ile proje koşulları çerçevesinde yetkili bir inşaat mühendisinin denetiminde alınmalıdır. Sayısal örnekler ve formüller genel mühendislik pratiğini yansıtır; her projenin kendine özgü zemin, yük ve çevre koşulları proje müellifince ayrıca değerlendirilmelidir.