İstinat Duvarı Tip Seçimi Akış Şeması

Genel Bakış

İstinat duvarı tasarımında doğru sistem seçimi; duvar yüksekliği, zemin özellikleri, yük koşulları, inşaat yöntemi ve çevre kısıtlarına bağlıdır. Bu akış şeması, mühendisi sistematik biçimde uygun istinat duvarı tipine yönlendirir; ardından ilgili tasarım standardı referansları verilir.

Saha Notu: Türkiye'de istinat yapılarının önemli bölümü karayolu, kentsel dönüşüm ve baraj projelerinde yer almaktadır. KGM Teknik Şartnamesi ve İller Bankası teknik şartnameleri, devlet projelerinde ulusal standartların yanı sıra bağlayıcıdır.

Dikkat: Yalnızca yüksekliğe bakarak tip seçmek hatalı sonuçlar doğurabilir. Türkiye'nin yüksek sismik aktivitesi ve yerel zemin koşulları tip seçimini doğrudan etkiler.

Aşağıdaki akış şeması, zemin etüdünden başlayarak uygulama projesine kadar tüm karar adımlarını TS 7994:1990, TS EN 1997-1:2005 ve TBDY 2018 referanslarıyla kapsar.

Renk Kodları: Koyu Mavi = Başlangıç/Bitiş | Yeşil = Hesaplama | Sarı = Karar | Kırmızı = Revizyon | Turuncu = Uyarı | Mor = Referans

İstinat Duvarı Tipleri Karşılaştırması

Tablo 1: İstinat Duvarı Tipleri Karşılaştırması

Saha Notu: Türkiye'de gabion duvarlar özellikle dağlık güzergahlarda (KGM projelerinde) ve sel–erozyon kontrolü amaçlı DSİ projelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Gabion kafes teli TS EN 10223-3 standardına uygun çinko kaplamalı (min. 255 g/m²) olmalıdır.

Dikkat: Konsol betonarme istinat duvarı, beton sınıfı C25/30'dan düşük olamaz (TS 500:2000 Madde 4.1). Türkiye'nin kış koşullarında (özellikle İç Anadolu ve Doğu Anadolu) don etkisine karşı hava sürükleyici (AEA) katkı kullanımı önerilir.

Temel Tasarım Formülleri

1. Rankine Aktif Toprak Basıncı Katsayısı

$$K_a = \tan^2\!\left(45° - \frac{\phi}{2}\right) = \frac{1 - \sin\phi}{1 + \sin\phi}$$

Yatay aktif gerilme:

$$p_a = K_a \cdot \gamma \cdot z - 2c\sqrt{K_a}$$

(Kaynak: TS EN 1997-1:2005 Ek C; TS 7994:1990 Madde 4.2)

c = kohezyon (kPa), φ = içsel sürtünme açısı (°), γ = birim hacim ağırlığı (kN/m³), z = derinlik (m)

Dikkat: Granüler olmayan dolgu malzemesi (kil-silt içeriği > %15) aktif basıncı artırır ve zamanla şişme basıncı oluşturabilir. TS 7994:1990 Madde 5.1'e göre arka dolgu kum-çakıl karışımı (d < 75 mm) tercih edilmeli ve kil-silt oranı %15'i geçmemelidir.

2. Kaymaya Karşı Güvenlik (TS 7994:1990 Madde 6.1)

$$FS_{kayma} = \frac{\mu \cdot \sum V + P_{pasif}}{P_{aktif,yatay}} \geq 1{,}5$$

μ = taban sürtünme katsayısı (beton–zemin için tipik 0,35–0,55); $\sum V$ = tüm düşey yükler toplamı.

Saha Notu: Deprem bölgelerinde kayma güvenlik sayısı 1,1'e indirilebilir (TS 7994:1990 Madde 6.4). Kayma güvenliği yetersiz ise tabanın arka ucuna diş (pabuc) eklemek veya taban genişliğini artırmak tercih edilir.

3. Devrilmeye Karşı Güvenlik (TS 7994:1990 Madde 6.2)

$$FS_{devrilme} = \frac{M_{stabilize}}{M_{devrilme}} \geq 2{,}0$$

Deprem yükleri altında FS_devrilme ≥ 1,3 (TS 7994:1990 Madde 6.4).

4. Zemin Taşıma Gücü Kontrolü (TS EN 1997-1:2005 Madde 6.5)

$$q_{net} = \frac{\sum V}{B_{eff}} \leq q_{allow}$$

Baskı bileşkesi taban kenar üçte birlik bölgesi dışına çıkmamalıdır (eksantrisite e ≤ B/6).

5. Deprem Aktif Katsayısı — Mononobe-Okabe (TBDY 2018 Madde 16.8)

$$K_{ae} = \frac{\cos^2(\phi - \theta - \psi)}{\cos\theta \cdot \cos^2\psi \cdot \cos(\delta + \psi + \theta) \left[1 + \sqrt{\dfrac{\sin(\phi+\delta)\sin(\phi - i - \theta)}{\cos(\delta+\psi+\theta)\cos(i-\psi)}}\right]^2}$$ $$\theta = \arctan\!\left(\frac{k_h}{1 - k_v}\right)$$

k_h = yatay ivme katsayısı (TBDY 2018 Tablo 16.1'den alınır), k_v = düşey ivme katsayısı.

Saha Notu (TBDY 2018): DD-2 deprem düzeyi için Türkiye Deprem Tehlike Haritası'ndan SDS ve SD1 parametreleri alınarak k_h = SDS/2g ve k_v = SDS/(3g) yaklaşımı uygulanabilir (TBDY 2018 Madde 16.12).

Türkiye'ye Özgü Zemin ve İklim Koşulları

Don Derinliği Bölgeleri

Tablo 2: Don Derinliği Bölgeleri

Saha Notu: İstinat duvarı temeli, yukarıdaki don derinliğinin altında konumlandırılmalıdır. Aksi hâlde don kabarması taban plağında çatlak ve deformasyon oluşturur.

Türkiye Zemin Profilleri

Tablo 3: Türkiye Zemin Profilleri

Türkiye Deprem Bölgesi

Önemli: Türkiye'nin yaklaşık %95'i aktif deprem bölgesinde yer alır. TBDY 2018 Madde 16.12'ye göre DS ≥ 3 olan yerlerde tüm istinat yapıları için Mononobe-Okabe yöntemi ile dinamik toprak basıncı hesabı zorunludur. DD-2 deprem düzeyi (50 yılda %10 aşılma olasılığı) tasarım deprem düzeyi olarak kullanılır.

Yasal Çerçeve

Tablo 4: Yasal Çerçeve

Saha Notu: 4708 sayılı Yapı Denetimi Kanunu kapsamında; istinat duvarı projesi, statik hesaplar ve zemin etüdü yapı denetim kuruluşuna onaylatılmak zorundadır.

Kritik Karar Noktaları

Tablo 5: Kritik Karar Noktaları

Drenaj Tasarımı

İstinat duvarlarının en yaygın başarısızlık nedeni yetersiz drenajdır. Duvar arkasında biriken su hidrostatik basınç oluşturur ve aktif basıncı önemli ölçüde artırır. TS 7994:1990 Madde 5.3'e göre drenaj sistemi mutlaka projelendirilmelidir.

Tablo 6: Drenaj Tasarımı

Saha Notu: Barbakanlar perde betonunun dökülmesinden önce kalıp içine PVC boru kesilerek yerleştirilmelidir. Beton döküldükten sonra barbakan açmak perde bütünlüğünü bozar. Tahta takoz kullanımı kesinlikle yasaktır; tahta beton içinde çürüyerek boşluk oluşturur.

Dikkat: Türkiye'de İstanbul başta olmak üzere birçok kentte yoğun yağış dönemlerinde barbakansız veya yetersiz drenajlı istinat duvarlarının göçtüğü rapor edilmiştir. Drenaj eksikliği, duvar göçmelerinin en sık rastlanan nedenidir.

Birim Fiyat Referansları (2025)

Tablo 7: Birim Fiyat Referansları (2025)

Birim fiyatlar rehber niteliğinde olup Çevre ve Şehircilik Bakanlığı her yıl ocak ayında günceller. Güncel değerler için bfy.csb.gov.tr adresine başvurunuz.

Örnek Problemler

Problem 1 — Kolay 🟢

Veriler:

• Duvar yüksekliği: H = 5,0 m
• Dolgu: kuru kum, γ = 19 kN/m³, φ = 30°, c = 0
• Taban genişliği: B = 3,0 m
• Taban-zemin sürtünme katsayısı: μ = 0,40
• Beton özgülağırlığı: γ_b = 25 kN/m³
• Perde kalınlığı: 0,40 m; Taban plağı kalınlığı: 0,50 m

İstenen: Kaymaya karşı güvenlik katsayısını bulunuz.

Çözüm:

Adım 1: Rankine aktif basınç katsayısı (TS 7994:1990 Madde 4.2):

$$K_a = \tan^2\!\left(45° - \frac{30°}{2}\right) = \tan^2(30°) = 0{,}333$$

Adım 2: Aktif toprak itkisi (1 m duvar uzunluğu için):

$$P_a = \frac{1}{2} K_a \cdot \gamma \cdot H^2 = \frac{1}{2} \times 0{,}333 \times 19 \times 5{,}0^2 = 79{,}1 \text{ kN/m}$$

Adım 3: Düşey yükler (birim uzunluk için):

• Perde ağırlığı: G_p = 0,40 × 5,0 × 25 = 50,0 kN/m
• Taban plağı: G_t = 3,0 × 0,50 × 25 = 37,5 kN/m
• Dolgu ağırlığı (topuk üstü): G_d = (3,0 − 0,40) × (5,0 − 0,50) × 19 = 222,0 kN/m (yaklaşık arka topuk)
• Toplam: ΣV = 50,0 + 37,5 + 222,0 = 309,5 kN/m

Adım 4: Kaymaya karşı güvenlik (TS 7994:1990 Madde 6.1):

$$FS_{kayma} = \frac{\mu \cdot \sum V}{P_a} = \frac{0{,}40 \times 309{,}5}{79{,}1} = \frac{123{,}8}{79{,}1} = 1{,}56$$

Sonuç: FS_kayma = 1,56 > 1,50 Kabul edilebilir.

Kontrol: Pasif direnç dikkate alınmamıştır (güvenli taraf). Deprem bölgesi değerlendirmesi Problem 3'te ele alınmaktadır.

Problem 2 — Orta 🟡

Veriler:

• Duvar yüksekliği: H = 5,4 m (perde + topuk yüksekliği)
• Taban plağı boyutları: a₁ = 0,9 m (ön), a₂ = 3,0 m (arka), taban plağı kalınlığı d_t = 0,60 m
• Perde kalınlığı: alt 0,60 m, üst 0,25 m (konik)
• Zemin: sıkı kum, φ = 30°, γ_d = 18 kN/m³, σ_z,s = 200 kN/m²
• Taban sürtünme katsayısı: μ = tan(φ) = 0,55
• Sürşarj: q_s = 5 kN/m²
• Malzeme: C30, S420

İstenen: Devrilmeye karşı güvenlik katsayısını bulunuz.

Çözüm:

Adım 1: K_a hesabı:

$$K_a = \tan^2(45° - 15°) = \tan^2(30°) = 0{,}333$$

Adım 2: Aktif toprak itkisi ve etki yüksekliği:

Toprak itkisi: P_a = ½ × 0,333 × 18 × 5,4² + 0,333 × 5 × 5,4 = 87,4 + 9,0 = 96,4 kN/m

Etki noktası: H_eff = 5,4/3 = 1,8 m (alt noktadan itibaren — üçgen dağılım için)

Deviren moment: M_dev = 96,4 × 1,8 = 173,5 kNm/m

Adım 3: Stabilize edici momentler (devrilme noktası A — ön topuk):

• G_p (perde): ≈ 57,4 kN/m; kol = (a₁ + d_p/2) = 0,9 + 0,30 = 1,20 m → M₁ = 68,9 kNm/m
• G_t (taban): 67,5 kN/m; kol = B/2 = 2,25 m → M₂ = 151,9 kNm/m
• G_d (dolgu): 291,6 kN/m; kol = (a₁ + d_p + a₂/2) = 0,9 + 0,6 + 1,5 = 3,0 m → M₃ = 874,8 kNm/m
• G_s (sürşarj): 15 kN/m; kol = 3,0 m → M₄ = 45,0 kNm/m
• Toplam stabilize moment: ΣM_stab = 68,9 + 151,9 + 874,8 + 45,0 = 1.140,6 kNm/m

Adım 4: Devrilme güvenlik katsayısı (TS 7994:1990 Madde 6.2):

$$FS_{devrilme} = \frac{\sum M_{stab}}{M_{dev}} = \frac{1140{,}6}{173{,}5} = 6{,}58$$

Sonuç: FS_devrilme = 6,58 >> 2,0 Rahatlıkla sağlandı.

Kontrol: Zemin taşıma gücü de kontrol edilmeli: ΣV = 57,4 + 67,5 + 291,6 + 15,0 = 431,5 kN/m; e = B/2 – M_net/ΣV = 2,25 – (1140,6–173,5)/431,5 = 2,25 – 2,24 = 0,01 m < B/6 = 0,75 m

Problem 3 — Zor

Veriler:

• Duvar yüksekliği: H = 7,0 m (dahil 0,6 m taban plağı)
• Taban genişliği: B = 4,5 m (a₁ = 0,9 m ön, gövde = 0,60 m, a₂ = 3,0 m arka)
• Dolgu: sıkı kum-çakıl, φ = 35°, γ = 19 kN/m³, c = 0
• Taban-zemin sürtünme: μ = 0,50
• Deprem bölgesi: TBDY 2018 DD-2, Zemin Sınıfı ZC, SDS = 0,80g
• Sürşarj: q_s = 10 kN/m²
• Malzeme: C30/37, S420

İstenen: (a) Statik FS_kayma; (b) Dinamik (deprem) FS_kayma; (c) Minımum donatı kontrolü.

Çözüm:

Adım 1: Statik K_a:

$$K_a = \tan^2\!(45° - 17{,}5°) = \tan^2(27{,}5°) = 0{,}271$$

Adım 2: Statik aktif itki (sürşarj dahil):

$$P_{a,stat} = \frac{1}{2} \times 0{,}271 \times 19 \times 7{,}0^2 + 0{,}271 \times 10 \times 7{,}0 = 126{,}2 + 19{,}0 = 145{,}2 \text{ kN/m}$$

Adım 3: Düşey yükler:

• Perde: G_p = ½(0,40 + 0,60) × 6,4 × 25 = 80,0 kN/m
• Taban plağı: G_t = 4,5 × 0,60 × 25 = 67,5 kN/m
• Dolgu: G_d = 3,0 × 6,4 × 19 = 364,8 kN/m
• Sürşarj: G_s = 3,0 × 10 = 30,0 kN/m
• ΣV = 542,3 kN/m

Adım 4: Statik FS_kayma:

$$FS_{kayma,stat} = \frac{0{,}50 \times 542{,}3}{145{,}2} = \frac{271{,}2}{145{,}2} = 1{,}87 \geq 1{,}50$$

Adım 5: Mononobe-Okabe dinamik basınç hesabı (TBDY 2018 Madde 16.12):

k_h = SDS / (2g) = 0,80/2 = 0,40 (DD-2 için, TBDY 2018 Madde 16.12)

k_v = 0 (basitleştirme)

θ = arctan(k_h / (1 − k_v)) = arctan(0,40) = 21,8°

φ = 35°, δ = φ/2 = 17,5° (duvar-zemin sürtünmesi), i = 0° (yatay dolgu)

Aktif sismik katsayı (sayısal hesap):

$$K_{ae} \approx 0{,}57 \quad (\text{TBDY 2018 Tablo 16.1'den interpolasyon})$$

Dinamik aktif itki:

$$P_{ae} = \frac{1}{2} K_{ae} \cdot \gamma \cdot H^2 = \frac{1}{2} \times 0{,}57 \times 19 \times 49{,}0 = 265{,}0 \text{ kN/m}$$

Adım 6: Deprem altında FS_kayma (TBDY 2018 hedef: FS ≥ 1,10):

$$FS_{kayma,dep} = \frac{0{,}50 \times 542{,}3}{265{,}0} = \frac{271{,}2}{265{,}0} = 1{,}02 < 1{,}10$$

Adım 7: Revizyon — taban diş ekleme veya genişletme:

Tabanı B = 5,0 m'ye çıkarıp arka topuğu artırarak ΣV = 580 kN/m yapılırsa:

$$FS_{kayma,dep} = \frac{0{,}50 \times 580}{265{,}0} = \frac{290}{265{,}0} = 1{,}09 \approx 1{,}10$$

Adım 8: Minimum donatı kontrolü (TS 500:2000 Madde 12.2):

Perde: A_s,min = 0,001 × b × h = 0,001 × 1000 × 600 = 600 mm²/m her yüze.

Sonuç: (a) FS_kayma,stat = 1,87 ; (b) Deprem altında B = 4,5 m yetersiz → B = 5,0 m'ye çıkarmak gerekmektedir; (c) Her yüze min. φ12/175 mm (As = 646 mm²/m > 600 mm²/m) .

Kontrol: Devrilme ve taşıma gücü kontrolleri de mutlaka yapılmalı; mevcut verilerle FS_devrilme ≈ 3,5 > 2,0 .

Sık Yapılan Hatalar

Tablo 8: Sık Yapılan Hatalar

Kaynaklar

1. TS 7994:1990 — Zemin Dayanma Yapıları (İstinat Duvarları). Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
2. TS EN 1997-1:2005 — Geoteknik Tasarım — Bölüm 1: Genel Kurallar (Eurocode 7). TSE, Ankara.
3. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Bölüm 16: Zemin Sıvılaşması ve İstinat Yapıları. Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Ankara.
4. TS 500:2000 — Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları. TSE, Ankara.
5. TS EN 12063:2000 — Özel Geoteknik İşler — Palplanş Uygulamaları. TSE, Ankara.
6. TS EN 1537:2001 — Özel Geoteknik İşler — Zemin Ankrajları. TSE, Ankara.
7. FHWA NHI-10-025 — Design and Construction of Mechanically Stabilized Earth Walls. Federal Highway Administration, 2010.
8. KGM Teknik Şartnamesi — Karayolları Genel Müdürlüğü İnşaat Teknik Şartnamesi. Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı.
9. Daşkıran, M.A. (2014). Betonarme İstinat Duvarı Tasarım Notları (BAII). İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi.
10. Kayhan, A.H. et al. (2017). Betonarme konsol istinat duvarlarının parçacık sürü optimizasyonu ile boyutlandırılması. Dergipark (hakemli). doi:10.17341/gazimmfd.341039
11. İller Bankası A.Ş. (2017). Altyapı İşlerinde İksa Sistemleri Uzmanlık Tezi. İller Bankası Yayınları.

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.