Derin Kazı İksa Sistemleri — Fore Kazık Perde, Diyafram Duvar

1. İksa Sistemi Tanımı ve Genel Sınıflandırma

İksa sistemi, derin kazı çalışmalarında kazı kenar yüzeylerini desteklemek amacıyla uygulanan, komşu yapıları, üçüncü şahısları ve çalışma personelini korumaya yönelik geçici veya kalıcı destek yapısıdır (Kazı Destek Yapıları Hakkında Yönetmelik — KDYY, 18 Aralık 2022 tarih ve 32047 sayılı Resmi Gazete).

KDYY Madde 2 kapsamında, kazı destek yapıları; statik ve deprem yükleri altında kazı çukurlarının stabilitesini sağlamak amacıyla tasarlanan, bina taşıyıcı sisteminden ayrı ya da bitişik olarak inşa edilebilen yapılardır. Yönetmelik 18 Aralık 2023 tarihinde yürürlüğe girmiş olup, ülkemizde ilk kez kazı destek yapılarına özgü bağımsız bir ulusal mevzuat niteliği taşımaktadır.

Dikkat: Türkiye'de son yıllarda yaşanan pek çok iksa göçmesi (İstanbul Ümraniye 2025, Arnavutköy, Sultangazi vd.) yetersiz projelendirme ve denetim eksikliğinden kaynaklanmaktadır. KDYY kapsamında artık Geoteknik Sorumlu atanması zorunludur; bu görev, lisanslı geoteknik mühendisi tarafından yürütülür.

1.1 İksa Sistemi Seçim Kriterleri

Tablo 1: İksa Sistemi Seçim Kriterleri

Saha Notu (Türkiye): İstanbul, Ankara, İzmir gibi metropollerde zemin koşulları büyük ölçüde değişkenlik göstermektedir. İstanbul'da Avrupa Yakası'nda yaygın olan kiltaşı–kumtaşı–silttaşı ardalanmalı "grovak" birim fore kazık perde tasarımına olanak tanırken; Anadolu Yakası'nda ve Marmara kıyısında alüvyon–dolgu tabakası ile yüksek yeraltı suyu iksa sistem seçimini kısıtlamaktadır. Ankara'da yaygın kil zeminlerde diyafram duvar çözümü, İzmir sahillerinde ise su geçirimsiz sistemler zorunlu olmaktadır.

1.2 İksa Sistemi Türleri

Tablo 2: İksa Sistemi Türleri

1.3 KDYY 2022 Geoteknik Kategori Sınıflandırması

KDYY Madde 5 uyarınca kazı destek yapıları üç geoteknik kategoriye ayrılmaktadır:

Tablo 3: KDYY 2022 Geoteknik Kategori Sınıflandırması

Saha Notu (Türkiye): KDYY kapsamında GK-2 ve GK-3 kategorilerindeki tüm iksa projelerinde zemin etüdü zorunludur (TS 3234 EN 1997-2). Zemin etüdü olmadan hazırlanan projeler idari yaptırıma tabidir. 2023 yılından itibaren belediye denetimlerinde KDYY uygunluğu ruhsat aşamasında kontrol edilmektedir.

2. Fore Kazık Perde

2.1 Tanım ve Konfigürasyonlar

Fore kazık perde, zemine sondaj/kazı ile açılan deliklerden oluşturulan, donatılı veya donatısız beton kazıkların perde teşkil edecek şekilde dizilmesiyle elde edilen iksa sistemidir. Türkiye'de uygulanan fore kazık standartları TS 3168 EN 1536:2001 (Özel Jeoteknik Uygulamalar — Delme Kazıklar — Yerinde Dökme Betonarme Kazıklar) kapsamında düzenlenmektedir.

Tablo 4: Tanım ve Konfigürasyonlar

2.2 Kesişen Fore Kazık Sızdırmazlık Prensibi

Kazıklar arası örtüşme (overlap):

$a = r_1 + r_2 - s$

Burada $r_1, r_2$ kazık yarıçapları ve $s$ eksen aralığıdır. Minimum örtüşme KDYY Tablo 5.2'ye göre $a_{min} = 80$ mm olarak belirlenmiştir.

Geçirimsiz uzunluk:

$l_{gecirimsiz} = 2\sqrt{r^2 - (s/2)^2}$

Dikeylik toleransı TS 3168 EN 1536:2001 Madde 7.3'e göre kazık ekseninin düşey doğrultusundan sapması 100 kazık boyuna karşılık 1 birim (1/100) ile sınırlandırılmıştır. Bu tolerans aşıldığında örtüşme yetersiz kalabilir ve su sızması riski oluşur.

Saha Notu (Türkiye): Türkiye'de yaşlı dolgu ve karışık zemin profilleri (İstanbul tarihi yarımadası, Boğaz çevresi) kesişen fore kazık uygulamasında dikeylik kontrolünü güçleştirmektedir. Yeraltı şebeke haritaları (su, kanalizasyon, elektrik boruları) olmadan başlanan kazı çalışmaları hem imalat kalitesini hem de güvenliği tehdit etmektedir. KDYY Madde 6.4 kapsamında başlamadan önce alt yapı tespiti zorunludur.

2.3 Fore Kazık Tasarım Parametreleri

Tipik boyutlar (TS 3168 EN 1536:2001 Madde 4.1):

• Çap: $\phi = 600$–$1200$ mm (Türkiye'de en yaygın: 800 ve 1000 mm)
• Eksen aralığı (teğet): $s = d + 50$ mm
• Eksen aralığı (kesişen): $s = d - a$ ($a = 100$–$150$ mm)
• Derinlik: $L_{toplam} = L_{kazi} + L_{gomme}$

Gömme derinliği ($L_{gomme}$) belirleme:

Gömme derinliği, pasif direncin yeterliliğini sağlamalıdır. Basit konsol sistemler için yaklaşık:

$L_{gomme} \geq 0.4 \times H_{kazi} \quad \text{(kum zeminler, TS EN 1997-1:2012 Madde 9.7)}$

Analitik belirleme için denge yöntemi (Classical earth pressure method) veya Blum yöntemi kullanılır.

Tablo 5: Fore Kazık Tasarım Parametreleri

Dikkat: Kum-çakıl alüvyon zemine kazı yaparken, dinamik yükler (araç trafiği, inşaat makinası) sürşarj yükü olarak mutlaka hesaba dahil edilmelidir. TS EN 1997-1:2012 Madde 2.4.7.3'e göre en az $q = 10$ kPa yapı sürşarjı uygulanmalıdır.

2.4 Eğilme Momenti Tasarımı

Kazık perdesi, yatay zemin basıncı ve su basıncına maruz kalan düşey konsol veya destekli eleman gibi tasarlanır.

Rankine aktif toprak basıncı (TS EN 1997-1:2012 Madde 11.5.2):

$\sigma_a(z) = K_a \cdot \gamma \cdot z + K_a \cdot q - 2c\sqrt{K_a}$

Pasif direnç:

$\sigma_p(z) = K_p \cdot \gamma' \cdot z + 2c\sqrt{K_p}$

Toprak basıncı katsayıları:

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

Tasarım moment kapasitesi (TS EN 1997-1:2012 ve TS EN 1992-1-1:2006):

$M_d \leq M_{Rd} = \phi_M \cdot M_n$

2.5 Kesme ve Burulma

Fore kazık perdelerde kesme hesabı TS 500:2000 Madde 8.1 ve TS EN 1992-1-1:2006 kapsamında yapılır.

Beton kesme kapasitesi (TS EN 1992-1-1:2006 Madde 6.2.2):

$V_{Rd,c} = \left[C_{Rd,c} \cdot k \cdot (100 \rho_l f_{ck})^{1/3} + k_1 \sigma_{cp}\right] b_w d$

Burada:

• $C_{Rd,c} = 0.18/\gamma_c = 0.18/1.5 = 0.12$
• $k = 1 + \sqrt{200/d} \leq 2.0$ ($d$ mm cinsinden)
• $\rho_l = A_{sl}/(b_w \cdot d) \leq 0.02$

Minimum: $V_{Rd,c,min} = (v_{min} + k_1 \sigma_{cp}) b_w d$

TS 500:2000 Madde 8.1.4'e göre kesme güvenliği:

$V_d \leq V_r = V_c + V_s$

Beton katkısı $V_c = 0.65 f_{ctd} b_w d$, etriye katkısı $V_s = A_{sw}/s \cdot f_{ywd} \cdot d$

Dikkat: C25/30 veya daha yüksek beton sınıfı kullanılmadan tasarlanan fore kazıklarda uzun vadede korozyon ve dayanaklılık sorunları oluşabilir. TS EN 1992-1-1:2006 Madde 4.4'e göre YAS altında kalan kazık kesimlerinde XA2 çevre sınıfı dikkate alınmalı; beton örtüsü en az 75 mm olmalıdır.

3. Diyafram Duvar (Slurry Wall)

3.1 Tanım ve Yapım Yöntemi

Diyafram duvar, bentonit veya polimer süspansiyon desteğinde açılan hendeklere yerleştirilen donatı kafesleriyle tremie beton dökümü ile oluşturulan yerinde dökme beton duvardır. Türkiye'de özellikle İstanbul ve Ankara metro projeleri, büyük AVM ile ofis kuleleri bodrum katlarında diyafram duvar tercih edilmektedir.

Yapım sırası (TS EN 1538:2010'a paralel KDYY El Kitabı 2023 Bölüm 6):

1. Kılavuz duvar (guide wall) inşası — hendek konumlandırma ve üst zemin stabilitesi
2. Hendek kazısı (freze veya mekanik grip ile)
3. Bentonit süspansiyonu ile hendek stabilizasyonu
4. Bitiş elemanı (stop end) yerleştirmesi
5. Donatı kafesi yerleştirme (vinçle)
6. Tremie boruyla beton dökümü (alt-üst)
7. Stop end çekimi ve komşu panel inşası

3.2 Tasarım Parametreleri

Tipik panel boyutları (KDYY El Kitabı 2023, Tablo 6.1):

• Genişlik: $w = 0.6$–$1.2$ m
• Panel uzunluğu: $l = 2.5$–$7.0$ m
• Derinlik: $H_{duvar} = 10$–$100$ m (teknoloji sınırı)

Tablo 6: Tasarım Parametreleri

Saha Notu (Türkiye): Türkiye'de bazı projelerde bentonit kalitesi yeterince kontrol edilmemektedir. Düşük kaliteli ya da kum oranı yüksek bentonit ile yapılan uygulamalarda hendek stabilitesi tehlikeye girebilir. KDYY El Kitabı, her vardiyada en az bir kez bentonit kalite ölçümü yapılmasını zorunlu tutmaktadır. Bentonit deposunun 24 saat süreyle şişmesi beklendikten sonra kullanılmalıdır.

3.3 Diyafram Duvar Stabilite Kontrolü

Bentonit destekli hendek stabilitesi (Schneebeli, 1964; KDYY El Kitabı 2023 Bölüm 5.3):

$FS = \frac{\gamma_{bentonit} \cdot H - \gamma_w \cdot h_w}{\frac{1}{2}(\gamma_{zemin} - \gamma_{bentonit}) \cdot K_a \cdot H} \geq 1.1$

Türkiye'deki çoğu uygulamada $\gamma_{bentonit} = 1.10$–$1.15$ g/cm³ değerleri uygundur. Deprem bölgelerinde dinamik katsayı (Mononobe-Okabe) ek güvenlik kontrolüne dahil edilmelidir.

Dikkat: TBDY 2018 Kısım 16 Madde 16.5.3'e göre deprem hesabında zemin-yapı etkileşimi dikkate alındığında, iksa sistemlerine etkiyen ekstra atalet kuvvetleri hesaplanmalıdır. Depremsellik açısından İstanbul gibi DD-2 düzeyi deprem bölgelerinde $PGA \geq 0.3g$ olan sahalarda bu kontrol zorunludur.

3.4 Statik Hesap

Tasarım yüklemeleri:

$E_{aktif} = K_a \gamma H^2/2 + q K_a H$

Su basıncı (hidrostatik):

$u = \gamma_w \cdot h_w$

Tasarım iç kuvvetleri elastik zemin reaksiyonlu kiriş analizi (Winkler yay modeli) veya sonlu elemanlar yöntemi (Plaxis, ZSoil, GEO5) ile belirlenir.

Yay sabiti (zemin reaksiyon katsayısı):

$k_s = \frac{E_s}{B(1-\nu^2)} \cdot \frac{1}{I_w}$

Zemin modülü $E_s$ değerleri Türkiye'deki yaygın zeminler için:

• Yumuşak kil: $E_s = 1$–$5$ MPa
• Sert kil: $E_s = 5$–$15$ MPa
• Kum (orta sıkı): $E_s = 10$–$30$ MPa
• Çakıl: $E_s = 30$–$100$ MPa

4. Ankraj ve Strut Sistemleri

4.1 Zemin Ankrajı (Ground Anchor / Tieback)

Zemin ankrajı, iksa perdesini kazı dışındaki taşıyıcı zeminden tutarak yatay destek sağlayan ön germeli elemandır. Türkiye'de PTI DC80.3-17 (TS karşılığı tam olarak yoktur; TS EN 1537:2014 esas alınır) ve KDYY Madde 8'de tanımlanan kriterlere göre tasarlanır.

Bileşenler:

• Tendon: yüksek mukavemetli çelik halat (strand, ASTM A416 / TS EN 10138) veya çubuk
• Serbest kayan uzunluk (free length) — en az $L_{free} \geq 5$ m (TS EN 1537:2014 Madde 5.4)
• Pekiştirme boyu (bond length) — en az $L_b \geq 3$ m
• Ankraj başlığı + kilit sistemi
• Korozyon koruması: PTI Sınıf 1 (kalıcı) veya Sınıf 2 (geçici ≤ 18 ay)

Pekiştirme boyu gerilme kapasitesi:

Kaya veya sert zeminde:

$T_{ult} = \pi \cdot d_b \cdot L_b \cdot f_{bu}$

Yumuşak/orta zemin (kil) için:

$T_{ult} = \pi \cdot d_b \cdot L_b \cdot \alpha \cdot c_u$

Burada $d_b$ delgi çapı, $L_b$ pekiştirme boyu ve $f_{bu}$ birim bağlanma direncidir.

Tablo 7: Zemin Ankrajı (Ground Anchor / Tieback)

Güvenlik katsayısı: $FS \geq 2.0$ (PTI DC80.3-17); KDYY kapsamında ön yükleme deneyi zorunlu.

Saha Notu (Türkiye): KDYY Madde 9.2'ye göre her ankrajın yükleme deneyi (proof test) yapılmalı; tasarım yükünün 1.5 katı ile test yükü (PTI Sınıf 2 geçici ankraj) veya 1.33 katı ile lock-off (PTI Sınıf 1 kalıcı) uygulanmalıdır. Bu deneyler olmadan ankrajlı iksa kullanıma alınamaz.

4.2 Strut (İç Destek) Sistemi

Çelik veya beton kolon/kiriş sistemleriyle kazı içinden yatay destek sağlanır. Sıkışık kentsel alanlarda, ankraj uygulanamayan durumlarda kullanılır. Özellikle İstanbul tarihi yarımadası ve Boğaziçi bölgesinde parsel sınırları dışında ankraj uygulanamadığından strut kaçınılmaz olmaktadır.

Strut tasarımı:

$N_{strut} = T_{yatay} \cdot S_{yatay}$

TS EN 1993-1-1:2005 veya TS 648'e göre basınç-eğilme etkileşim kontrolü:

$\frac{N_{Ed}}{N_{Rd}} + k_{yy} \frac{M_{y,Ed}}{M_{y,Rd}} \leq 1.0$

4.3 Kuşak Kirişi (Waler Beam)

Ankraj veya strut kuvvetini perde boyunca dağıtan yatay kiriş elemanıdır. TS EN 1993-1-1 kapsamında çelik, TS 500:2000 kapsamında betonarme olarak tasarlanabilir. Türkiye uygulamalarında HEA/HEB ve IPE profilli çelik waler yaygın kullanılmaktadır.

Saha Notu (Türkiye): Waler montajında kazık perdesiyle temasın sürekli ve tam olması kritiktir. Boşluk kalan bölgeler dolgu grout ile doldurulmalı; aksi takdirde kazıktan walere kuvvet aktarımı yetersiz kalır. Zemin donma süreci (özellikle İç Anadolu ve Doğu Türkiye'de don derinliği 80–120 cm) strut/waler sistemlerinde termal deformasyon hesaplanmasını zorunlu kılar.

5. Deformasyon Kontrolü

5.1 İzin Verilen Deformasyonlar

Komşu yapı ve altyapı açısından (KDYY El Kitabı 2023 Tablo 8.1, TS EN 1997-1:2012 Madde 9.8):

Tablo 8: İzin Verilen Deformasyonlar

Dikkat: Türkiye'deki mevcut yapı stoğunun önemli bölümünün kagir veya zayıf betonarme yapılar olduğu bölgelerde (tarihi kent dokusu), KDYY'nin öngördüğü limit değerlerin daha da sıkılaştırılması önerilir. İstanbul depremsellikleri ile birlikte değerlendirildiğinde, hassas bölgelerde yatay deformasyon sınırının $\delta_h \leq 0.15\%\, H_{kazi}$ olarak alınması gerekebilir.

5.2 Taban Kabarması (Heave) Kontrolü

Terzaghi yöntemi (derin kazı, kil zemin; Terzaghi 1943, KDYY El Kitabı Bölüm 7.2):

$FS_{heave} = \frac{5.7 \cdot c_u}{\gamma H + q - \frac{c_u \cdot H}{B}} \geq 1.5$

Bjerrum ve Eide (1956) yöntemi (KDYY El Kitabı Bölüm 7.3):

$FS_{heave} = N_c \cdot c_u / (\gamma H + q) \geq 1.5$

Burada $N_c$ taşıma gücü katsayısı olup kazı geometrisine ($H/B$) bağlıdır; genellikle $N_c = 5.14$–$7.5$ aralığında değer alır.

Tablo 9: Taban Kabarması (Heave) Kontrolü

6. İzleme (Monitoring)

6.1 İnklinometre

İksa perdesinin yatay deplasman profili, kazı derinliğine bağlı olarak izlenir. İnklinometre boruları kazık/diyafram duvar içine gömülü yerleştirilir.

Alarm seviyeleri (KDYY El Kitabı 2023 Tablo 10.1):

• Uyarı (Alert): $\delta_h = 20$ mm
• Eylem (Action): $\delta_h = 35$ mm
• Dur-Kapat (Shutdown): $\delta_h = 50$ mm (komşu yapı varlığında)

Saha Notu (Türkiye): Türkiye uygulamalarında inklinometre okuma sıklığı genellikle yetersiz kalmaktadır. KDYY, her kademe kazıdan sonra en az bir kez ölçüm yapılmasını şart koşmaktadır. Otomatik veri kayıt (real-time monitoring) sistemleri, özellikle hassas çevre koşullarında tercih edilmelidir.

6.2 Diğer İzleme Araçları

Tablo 10: Diğer İzleme Araçları

7. Top-Down (Yukarıdan Aşağıya) Yapım Yöntemi

Diyafram duvarlarla mümkün olan özel yapım yönteminde:

1. Diyafram duvar inşa edilir.
2. Çatı/döşeme dökülür (zemin seviyesinde).
3. Döşeme destekleyici strut görevini üstlenir.
4. Kazı bir sonraki kata iner.
5. İşlem bodrum en alt katına kadar tekrarlanır.

Avantaj: Döşemeler hem strut hem de kalıcı yapı elemanı olarak çift işlev görür; şehir merkezlerinde alan tasarrufu sağlar. Dezavantaj: Sınırlı alan, yetersiz havalandırma ve ışıklandırma koşullarında çalışma güçlüğü.

Saha Notu (Türkiye): Türkiye'de top-down yöntem; İstanbul Finansman Merkezi, İstanbul Havalimanı çevre yapıları ve çeşitli metro istasyonlarında başarıyla uygulanmıştır. Yöntem, yüksek yoğunluklu kentsel dokunun korunması açısından özellikle değerlidir. KDYY, top-down uygulamalarında her döşeme seviyesinde düşey taşıyıcı-döşeme bağlantısının ayrıntılı projelendirilmesini zorunlu kılmaktadır.

8. İksa Sistemi Seçim Akış Diyagramı

9. Türkiye'ye Özgü Saha Koşulları ve Mevzuat

9.1 Deprem Parametreleri (TBDY 2018)

Türkiye'nin aktif deprem kuşaklarında (Kuzey Anadolu Fay Hattı çevresi; İstanbul, İzmit, Düzce, Bolu) bulunan iksa uygulamalarında TBDY 2018 Kısım 16'daki hükümler uygulanmalıdır.

Tablo 11: Deprem Parametreleri (TBDY 2018)

TBDY 2018 Madde 16.7.1 uyarınca iksa yapılarında deprem etkisi, 1.0 × PGA değerinde sismik katsayı ile Mononobe-Okabe yöntemi kullanılarak hesaplanmalıdır.

9.2 İmar ve Yapı Denetim Mevzuatı

• 3194 Sayılı İmar Kanunu Madde 21: Her türlü yapı için yapı ruhsatı zorunludur; kazı ve iksa işleri ruhsat kapsamındadır.
• 4708 Sayılı Yapı Denetimi Kanunu: GK-2 ve GK-3 kategorisi kazı destek yapıları yapı denetim firması denetimine tabidir.
• 6331 Sayılı İSG Kanunu: Kazı çalışmalarında risk değerlendirmesi, güvenlik planı ve iş güvenliği uzmanı görevlendirilmesi zorunludur. Kazı derinliği 1.5 m'yi aştığında iksa tedbiri yasal zorunluluktur.
• KDYY 2022 (Resmi Gazete 32047, 18.12.2022): GK-2 ve GK-3 kapsamındaki tüm kazı destek yapıları için geoteknik sorumlu atanması ve aletsel izleme zorunludur.

Tablo 12: İmar ve Yapı Denetim Mevzuatı

Don derinliğinin aşılmaması için fore kazık perde başlık kotu bu derinliğin altında tasarlanmalıdır; aksi halde don kaldırması (frost heave) beton başlığa zarar verebilir.

9.3 Birim Fiyat Referansları

Tablo 13: Birim Fiyat Referansları

Not: Güncel birim fiyatlar ÇŞB Yapı İşleri Genel Müdürlüğü'nün resmi sitesinden yılda iki kez güncellenmektedir. Teklif ve maliyet hesaplarında yayım tarihine göre uygun döneme ait liste kullanılmalıdır.

10. Örnek Problemler

Problem 1 — Kolay

Veriler:

• Kazı derinliği: $H_{kazi} = 5.0$ m
• Zemin: kum-çakıl alüvyon (İstanbul Avrupa Yakası tipi)
• İç sürtünme açısı: $\phi = 32°$
• Birim hacim ağırlığı: $\gamma = 18.5$ kN/m³
• Kohezyon: $c = 0$ (kohezyonsuz)
• Sürşarj yükü: $q = 10$ kPa (araç trafiği — minimum değer, TS EN 1997-1 Madde 2.4.7.3)
• Yeraltı su seviyesi: zemin altında (YAS etkisi yok)

İstenen: Aktif toprak basınç dağılımı ve maksimum moment $M_{max}$

Çözüm:

Adım 1 — Rankine aktif katsayısı (TS EN 1997-1:2012 Madde 11.5.2):

$K_a = \tan^2\!\left(45° - \frac{32°}{2}\right) = \tan^2(29°) = 0.307$

Adım 2 — Sürşarj katkılı basınç dağılımı:

Sürşarjdan gelen sabit basınç:

$\sigma_{a,q} = K_a \cdot q = 0.307 \times 10 = 3.07 \text{ kPa}$

Zemin ağırlığından gelen üçgen dağılım (tabanda, z = 5 m):

$\sigma_{a,z} = K_a \cdot \gamma \cdot H = 0.307 \times 18.5 \times 5 = 28.4 \text{ kPa}$

Toplam taban basıncı:

$\sigma_{a,toplam} = 3.07 + 28.4 = 31.5 \text{ kPa}$

Adım 3 — Konsol perde için maksimum moment (birim genişlik başına, bağlanma noktasını perde tabanı kabul ederek):

Sürşarj bileşeninden moment:

$M_q = \sigma_{a,q} \cdot H \cdot H/2 = 3.07 \times 5.0 \times 2.5 = 38.4 \text{ kNm/m}$

Üçgen zemin basıncından moment (taban üçgeninin ağırlık merkezi H/3'te):

$M_{\gamma} = \frac{1}{2} \cdot \sigma_{a,z} \cdot H \cdot H/3 = \frac{1}{2} \times 28.4 \times 5.0 \times \frac{5.0}{3} = 118.3 \text{ kNm/m}$

Toplam moment:

$M_{max} = M_q + M_{\gamma} = 38.4 + 118.3 = 156.7 \text{ kNm/m}$

Sonuç: Aktif toprak basıncı taban değeri $\sigma_{a,toplam} = 31.5$ kPa; konsol perde tabanında $M_{max} = 156.7$ kNm/m.

Kontrol: Sürşarjsız durum $M_{\gamma,0} = 118.3$ kNm/m; sürşarj etkisi %25 artış yaratmaktadır — makul sınırlar içinde.

Problem 2 — Orta

Veriler:

• Kazı derinliği: $H_{kazi} = 8.0$ m
• Zemin: orta sıkı kum ($\phi = 35°$, $c = 0$, $\gamma = 19.0$ kN/m³)
• Sürşarj: $q = 10$ kPa
• Yeraltı su seviyesi: $h_{YAS} = 12$ m (kazı kotunun altında — su etkisi yok)
• Tasarım yaklaşımı: DA-2 (TS EN 1997-1:2012 Tablo A.NA1)
• Hedef güvenlik: $FS \geq 1.5$ gömme derinliği için

İstenen: Kesişen fore kazık perde konsol sistemi için gerekli gömme derinliği $L_{gomme}$

Çözüm:

Adım 1 — Toprak basıncı katsayıları:

$K_a = \tan^2\!\left(45° - \frac{35°}{2}\right) = \tan^2(27.5°) = 0.271$

$K_p = \tan^2\!\left(45° + \frac{35°}{2}\right) = \tan^2(62.5°) = 3.690$

Adım 2 — Aktif basınç resultantı (kazı tabanına göre moment alınacak):

Sürşarj katkısı (dikdörtgen dağılım, H = 8 m boyunca):

$E_{a,q} = K_a \cdot q \cdot H = 0.271 \times 10 \times 8 = 21.7 \text{ kN/m}$

Etki yüksekliği: $H/2 = 4.0$ m → $M_{a,q} = 21.7 \times 4.0 = 86.8$ kNm/m

Zemin basıncı (üçgen dağılım):

$E_{a,\gamma} = \frac{1}{2} K_a \gamma H^2 = \frac{1}{2} \times 0.271 \times 19 \times 64 = 164.9 \text{ kN/m}$

Etki yüksekliği: $H/3 = 2.67$ m → $M_{a,\gamma} = 164.9 \times 2.67 = 440.3$ kNm/m

Toplam aktif kuvvet: $E_a = 21.7 + 164.9 = 186.6$ kN/m

Kazı tabanına göre toplam moment: $M_a = 86.8 + 440.3 = 527.1$ kNm/m

Adım 3 — Gerekli pasif direnç momenti (Blum Yöntemi, güvenlik katsayısı DA-2):

Pasif kuvvetin dengeleme koşulu ($FS = 1.5$ uygulanacak):

$M_{pasif} = FS \times M_{aktif} \Rightarrow M_{pasif} = 1.5 \times 527.1 = 790.7\text{ kNm/m}$

Adım 4 — Gömme derinliği belirleme:

Gömme derinliği $d$ için pasif kuvvet ve momenti:

$E_p = \frac{1}{2} K_p \gamma d^2 = \frac{1}{2} \times 3.690 \times 19 \times d^2 = 35.1 d^2$

Etki yüksekliği: $d/3$ → $M_p = 35.1 d^2 \times d/3 = 11.7 d^3$

Denge şartı:

$11.7\, d^3 = 790.7 \Rightarrow d^3 = 67.6 \Rightarrow d = 4.07 \text{ m}$

Adım 5 — Pratik gömme derinliği (Blum 1.2 faktörü):

$L_{gomme} = 1.20 \times d = 1.20 \times 4.07 = 4.9 \text{ m} \approx 5.0 \text{ m}$

Sonuç: Gerekli gömme derinliği $L_{gomme} = 5.0$ m; toplam kazık uzunluğu $L_{toplam} = 8.0 + 5.0 = 13.0$ m.

Kontrol: TS EN 1997-1:2012 Madde 9.7 uyarınca $L_{gomme}/H_{kazi} = 5.0/8.0 = 0.625 > 0.40$ (minimum koşul sağlandı); kum zemin için önerilen oran 0.4–0.8 aralığındadır.

Problem 3 — Zor

Veriler (İstanbul alüvyon/kil profili, Anadolu Yakası tipi):

• Diyafram duvar derinliği: $H = 15.0$ m
• Zemin: kil ($c_u = 30$ kPa, $\gamma = 18.5$ kN/m³)
• Yeraltı su seviyesi: $h_w = 2.0$ m (yüzeyden itibaren)
• Bentonit yoğunluğu: $\gamma_{bentonit} = 11.0$ kN/m³ (= 1.12 g/cm³)
• Kazı genişliği: $B = 20$ m (otopark binası)
• Sürşarj: $q = 10$ kPa
• Tasarım yaklaşımı: KDYY 2022 Madde 5 + TS EN 1997-1:2012 DA-2

İstenen:

(a) Bentonit destekli hendek stabilite faktörü ($FS_{hendek}$) (b) Kazı tabanı kabarma güvenlik katsayısı ($FS_{heave}$) — Bjerrum-Eide yöntemi (c) Her iki kontrolde yeterliliğin değerlendirilmesi

Çözüm:

(a) Hendek Stabilite Kontrolü (Schneebeli 1964)

$FS_{hendek} = \frac{\gamma_{bentonit} \cdot H - \gamma_w \cdot h_w}{\frac{1}{2}(\gamma_{zemin} - \gamma_{bentonit}) \cdot K_a \cdot H}$

Aktif katsayısı (kil, $\phi = 0$, undrained analiz): $K_a = 1.0$ (Rankine, $\phi = 0$ durumu)

Bentonit: $\gamma_{bentonit} = 11.0$ kN/m³, $\gamma_w = 10.0$ kN/m³

Payı:

$\gamma_{bentonit} \cdot H - \gamma_w \cdot h_w = 11.0 \times 15.0 - 10.0 \times 2.0 = 165.0 - 20.0 = 145.0 \text{ kPa}$

Paydayı:

$\frac{1}{2}(\gamma_{zemin} - \gamma_{bentonit}) \cdot K_a \cdot H = \frac{1}{2}(18.5 - 11.0) \times 1.0 \times 15.0 = \frac{1}{2} \times 7.5 \times 15.0 = 56.25 \text{ kPa}$

$FS_{hendek} = \frac{145.0}{56.25} = 2.58 \geq 1.1 \quad \checkmark$

(b) Taban Kabarması Kontrolü — Bjerrum-Eide (1956)

$H/B = 15.0 / 20.0 = 0.75$ → interpolasyonla $N_c = 6.7$ (kare plan tablosundan)

$FS_{heave} = \frac{N_c \cdot c_u}{\gamma H + q} = \frac{6.7 \times 30.0}{18.5 \times 15.0 + 10} = \frac{201.0}{277.5 + 10} = \frac{201.0}{287.5} = 0.70$

Sonuç: $FS_{heave} = 0.70 < 1.50$ → YETERSIZ!

(c) Değerlendirme ve Tasarım Revizyonu

Hendek stabilitesi yeterlidir ($FS = 2.58 \geq 1.1$); ancak taban kabarması kontrolü başarısız olmuştur ($FS = 0.70 < 1.5$).

Olası Çözümler:

1. Diyafram duvarın gömme derinliği artırılır (kazı tabanının altında perde uzatılır; pasif direnç artacak)
2. Zemin iyileştirmesi: kazı tabanı altında jet grouting veya deep mixing ile $c_u$ artırılır
3. Sahaya özgü yeniden değerlendirme: zemin tabakalı ise her tabaka için ayrı $c_u$ alınarak KDYY El Kitabı Bölüm 7.4 ağırlıklı ortalama yöntemi uygulanır
4. Ankraj/strut ile kazı kademelere bölünür; kazı gerilmesi azaltılır

Kontrol (iyileştirilmiş — jet grouting sonrası $c_u = 60$ kPa):

$FS_{heave} = \frac{6.7 \times 60.0}{287.5} = \frac{402.0}{287.5} = 1.40$

Hala $1.40 < 1.50$ — zemin iyileştirme sahası ve derinliği genişletilmelidir veya strut eklenerek etkin derinlik azaltılmalıdır. KDYY Madde 7.5: Güvenlik katsayısı 1.5'i sağlamadan kazıya devam edilemez.

11. Sık Yapılan Hatalar

1. Zemin sondajı olmadan iksa tasarımı: TS 3234 EN 1997-2 kapsamında yeterli sayıda sondaj yapılmadan tasarlanan iksa sistemleri çoğunlukla aşırı ya da yetersiz boyutlandırılmaktadır.
2. YAS'ın mevsimsel değişiminin ihmal edilmesi: Özellikle İstanbul alüvyon sahalarında YAS derinliği yağışlı dönemde 2–3 m yükselebilmektedir; tasarımda en yüksek YAS kullanılmalıdır.
3. Örtüşme toleransının aşılması: Fore kazık düşeylik sapması 1/100'ü aşarsa kesişen kazıklarda su sızıntısı kaçınılmazdır; tolerans her kazık için belgelenmeli ve sapma görüldüğünde ek önlem alınmalıdır.
4. Ankraj yükleme deneyi yapılmadan kilitleme: KDYY Madde 9.2'ye göre her ankraj test edilmeden kilitlenmez; terk edilen veya ön yüklenmemiş ankrajlar perde deformasyonuna yol açar.
5. İzleme sıklığının azaltılması: Her kademe kazıdan sonra inklinometre ölçümü yapılmaması, ani göçmelerin önceden tespit edilememesine neden olur.
6. Taban kabarmasının ihmal edilmesi: Özellikle yumuşak killi zeminlerde taban kabarma kontrolü unutularak tasarlanan iksa sistemleri, derin kazılarda ani stabilite kaybına yol açabilir.
7. Deprem etkisinin dışlanması: TBDY 2018 Kısım 16 kapsamında iksa yapılarına etki eden deprem kuvvetleri tasarıma dahil edilmelidir; özellikle DD-2 ve daha yüksek sismik bölgelerde zorunludur.
8. Mevcut altyapı haritasının güncellenmemesi: Bodrum katlara ve zemine gömülü mevcut altyapı (su, kanalizasyon, telekom, elektrik) tespit edilmeden yapılan fore kazık/diyafram duvar çalışmaları hem iş güvenliği hem de hasarlanma riski taşır.

Kaynaklar

1. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı (2022). Kazı Destek Yapıları Hakkında Yönetmelik (KDYY). 18 Aralık 2022 tarih ve 32047 sayılı Resmi Gazete.
2. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı & İÜC (2023). Kazı Destek Yapıları Yönetmeliği Tasarım El Kitabı. Temmuz 2023.
3. TSE (2001). TS 3168 EN 1536:2001 — Özel Jeoteknik Uygulamalar — Delme (Fore) Kazıklar (Yerinde Dökme Betonarme Kazıklar). Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
4. TSE (2012). TS EN 1997-1:2012 — Eurocode 7: Geoteknik Tasarım — Bölüm 1: Genel Kurallar. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
5. TSE (2000). TS 500:2000 — Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
6. AFAD (2018). Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018). Ankara.
7. Bjerrum, L. & Eide, O. (1956). Stability of strutted excavations in clay. Géotechnique, 6(1), 32–47.
8. Schneebeli, G. (1964). Stabilité des tranchées en terrain cohérent. La Houille Blanche, 19(5), 553–558.
9. Post-Tensioning Institute (2017). PTI DC80.3-17: Recommendations for Prestressed Rock and Soil Anchors. 5th ed. Farmington Hills, MI.
10. FHWA (1999). Ground Anchors and Anchored Systems. FHWA-IF-99-015. U.S. Department of Transportation.
11. Çetin, E., Bayraklı, Y. & Güler, E. (2004). Derin Kazı Çukuru İksa Projelendirilmesine Bir Örnek. İMO Teknik Dergi, İstanbul.
12. Xanthakos, P.P. (1994). Slurry Walls as Structural Systems. McGraw-Hill, New York.

İlgili Hesaplama Araçları

Bu konuyla ilgili ücretsiz mühendislik hesaplama araçlarımızla ön tasarım ve kontrol yapabilirsiniz:

• Perde Duvar Hesaplama
• Zemin Taşıma Gücü Hesaplama
• Temel Boyutlandırma Hesaplama
• Şev Stabilitesi Hesaplama
• İstinat Duvarı Hesaplama

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.