Diyafram Duvar Tasarımı — Barete ve Panel

Özet

Diyafram duvar (diaphragm wall), bentonit çamuru desteğiyle dar hendekte (panel/barete) kazı yapılarak betonarme oluşturulan derin temel ve iksa elemanıdır. 10–120 m derinliğe ulaşabilen yapılar hem taşıyıcı temel (barete) hem de su geçirimsiz iksa duvarı (panel) olarak işlev görür. Türkiye'de bodrum katlı gökdelenler, metro istasyonları ve köprü temelleri başlıca uygulama alanlarıdır.

Temel standart: TS EN 1538:2010+A1:2015 — Diyafram Duvarlar.

1. Tanım ve Uygulama Alanları

1.1 Panel ve Barete Farkı

1.2 Tipik Uygulama Alanları

• Bodrum katı iksası: AVM, gökdelenler, metro terminalleri
• Su geçirimsiz perde: baraj temelleri, deniz dolguları
• Derin temel: Zeminle çok katlı yapılarda barete sistemi
• Tünel iksa: Açık-kesme (cut-and-cover) metro tünelleri

2. Uygulama Süreci

2.1 Kılavuz Duvarı (Guide Wall)

Kılavuz duvarı, panel ekseni boyunca yüzeyde inşa edilen iki adet betonarme kirişten oluşur. Görevleri:

• Kazı ekipmanına yatay yönlendirme
• Bentonit çamurunun döküldüğü kanal
• Yüzey zemininin göçmesini önleme
• Donatı kafesinin pozisyonlanması

Boyutlar: $h = 1{,}0$–$1{,}5$ m (tipik), beton sınıfı ≥ C20/25, kalınlık = panel kalınlığı + 50 mm her yanda.

2.2 Bentonit Çamuru

Bentonit çamuru gereksinimleri (TS EN 1538):

Kazı sırasında bentonit seviyesi her zaman kılavuz duvarının ≥ 1,5 m altında olmalı; yeraltı su seviyesinin ≥ 1,0 m üzerinde tutulmalıdır.

2.3 Kazı Ekipmanları

Kazı ekipmanı seçim kriterleri:

2.4 Donatı Kafesi Yerleştirme

Donatı kafesi gereksinimleri (TS EN 1538):

• Paspay: ≥ 75 mm (kazı yüzeyinden)
• Donatı boyu: Üstte zemin seviyesinden ≥ 700 mm çıkma (irtibat için)
• Bağlayıcı tel: Paslanmaz çelik veya plastik kaplı
• Ek boyu: $l_{b,rqd}$ (TS EN 1992-1-1 hesabına göre)

2.5 Tremie Beton Dökme

Beton, panel dibine kadar indirilen tremie borusuyla dökülür. Boru alt ucu daima beton içinde ≥ 3 m gömülü olmalı; beton yükseldikçe boru çekilir.

Beton gereksinimleri:

3. Birleşim Detayları

3.1 Stop-End (Su Durdurucu) Profil

Stop-end tipleri:

3.2 Birincil–İkincil Panel Sıralaması

Klasik yöntem:

1. Birincil paneller dökülür ve beton 7 gün kürlenir
2. İkincil paneller, birincil paneller arasındaki dolgu zemin kazılarak oluşturulur
3. Stop-end profili çekilmiş yüzey ile taze beton temas eder

4. Yapısal Tasarım

4.1 Yük Tipleri

Diyafram duvarlar aşağıdaki yüklere maruz kalır:

• Yanal zemin basıncı: Aktif $K_a$ (kazı sırasında) + pasif $K_p$ (kaide)
• Yeraltı suyu basıncı: $u = \gamma_w \cdot h_w$
• Sismik kuvvetler: TBDY 2018 Ek 16B (sıvılaşma kontrolü dahil)
• Ankraj kuvvetleri: $T_{d}$ (zemin ankrajı tasarım yükü, TS EN 1537)
• Düşey yükler: Tabliye yükleri (duvar-döşeme irtibatında)

4.2 Eğilme Momenti Hesabı

Kazı aşamaları boyunca değişen yanal basınç profili analiz edilir. Klasik yöntemler:

Serbest ankrajlı tahkimat (free cantilever):

$$M_{max} = \frac{K_a \cdot \gamma \cdot H^3}{6}$$

Tek ankraja sahip duvar — Blum yöntemi:

$$D^3 - \frac{3 \cdot E_a \cdot a}{K_p - K_a} D - \frac{3 \cdot E_a \cdot (a + b)}{K_p - K_a} = 0$$

Sonlu eleman modeli (önerilen): PLAXIS 2D, SETTLE3 veya DEEPEX gibi yazılımlar; sıralı kazı analizi (staged construction) zorunludur.

4.3 Barete Tasarımı

Barete taşıma gücü (derin temel olarak):

$$Q_{ult} = Q_s + Q_p = \alpha \cdot c_u \cdot P \cdot L + N_c \cdot c_u \cdot A_b$$

Yapısal kapasite (TS EN 1992-1-1):

$$N_{Rd} = \alpha_{cc} \cdot f_{ck} \cdot A_c + f_{yd} \cdot A_s$$

Boyuna donatı: $A_s \geq \max(0{,}01 \cdot A_c;\ 4 \cdot \phi_{min})$

5. Kentsel Ölçekte Uygulama

6. Zemin Ankrajı Entegrasyonu

6.1 Ankraj Tasarımı (TS EN 1537)

Yüksek derinlikli kazılarda diyafram duvar zemin ankrajlarıyla desteklenir. Geçici ankrajlar kazı boyunca kullanılır; kalıcı ankrajlar ömrü boyunca tasarlanır.

Ankraj kapasitesi kontrolü:

$$R_{a;k} \geq \frac{P_{d;h}}{\cos\alpha}$$

Güvenlik faktörü: $\gamma_a = 1{,}5$ (geçici), $\gamma_a = 2{,}0$ (kalıcı) — EN 1997-1.

Ön gerilme: Tasarım yükünün %125'i ile yükleme deneyi yapılır; %100 yüke kilitlenir.

6.2 Kazının Aşamalı İlerlemesi

1. Diyafram duvar tamamlanır
2. 1. kademe (≤ 1–2 m) kazı, ankraj kotuna gelinir
3. Ankraj delgisi ve enjeksiyon
4. Ön gerilme ve kilitleme
5. Sonraki kademeye geçiş
6. Her kademede şakül / inklinometre ölçümü

7. Teknik Kesit

8. Akış Diyagramı

9. Örnek Problemler

Problem 1 — Tekil Panel Tasarımı: Eğilme Momenti ve Donatı

Verilen:

• Panel: $t = 800$ mm, $L_{panel} = 5{,}0$ m
• Kazı derinliği: $H = 12$ m
• Zemin: Kum ($\phi' = 32°$, $\gamma = 18$ kN/m³)
• Yeraltı suyu: Yüzeyden 3 m derinde
• Tek sıra ankraj: kazı başından 2 m aşağıda
• Beton: C30/37 ($f_{ck} = 30$ MPa, $f_{cd} = 17$ MPa)
• Donatı: B420C ($f_{yk} = 420$ MPa, $f_{yd} = 365$ MPa)

Çözüm — Aktif zemin basıncı katsayısı:

$$K_a = \tan^2\!\left(45° - \frac{32°}{2}\right) = \tan^2(29°) = 0{,}307$$

Maks. aktif toprak basıncı (12 m'de):

$$\sigma'_{ah,max} = K_a \cdot \gamma' \cdot H - K_a \cdot \gamma_w \cdot (H - 3) = 0{,}307 \times 8 \times 12 - 0{,}307 \times 10 \times 9 = 29{,}5 - 27{,}6 = 1{,}9\ \text{kPa (yaklaşık)}$$

Not: Gerçek hesapta su basıncı $u = \gamma_w \cdot (H - z_w)$ ayrı eklenir; toplam yatay basınç $= \sigma'_{ah} + u$.

Yaklaşık $M_{max}$ (Blum yöntemi, tek ankraja göre):

$$M_{max} \approx 0{,}128 \cdot K_a \cdot \gamma \cdot H^3 = 0{,}128 \times 0{,}307 \times 18 \times 12^3 = 0{,}128 \times 0{,}307 \times 18 \times 1728 \approx \mathbf{1230\ \text{kN}\cdot\text{m/m}}$$

Gerekli eğilme donatısı ($d = 800 - 75 - 16 = 709$ mm):

$$A_s = \frac{M_{Ed}}{f_{yd} \cdot z} = \frac{1230 \times 10^3}{365 \times 0{,}9 \times 709} = \frac{1{,}23 \times 10^6}{232{.}900} \approx 5280\ \text{mm}^2/\text{m}$$

Seçim: Ø25/150 mm = 3272 mm²/m < gerekli → Ø32/150 mm = 5362 mm²/m → Uygun

Problem 2 — Barete Taşıma Gücü Hesabı

Verilen:

• Barete: $2{,}80\ \text{m} \times 1{,}20\ \text{m}$, $L = 16$ m
• Zemin: Sıkı kum ($\phi' = 36°$, $\gamma = 19$ kN/m³, $K_s = 0{,}75$, $\delta = 0{,}7\phi' = 25{,}2°$)
• Beton: C35/45
• Donatı: 10Ø30 + 7Ø20 (toplam $A_s = 9298$ mm²)

Çevre sürtünme kapasitesi:

$$Q_s = K_s \cdot \sigma'_v \cdot \tan\delta \cdot P \cdot L$$

Ortalama efektif düşey gerilme ($z_{ort} = 8$ m): $\sigma'_v = 19 \times 8 = 152$ kPa

$$P = 2 \times (2{,}80 + 1{,}20) = 8{,}0\ \text{m}$$ $$Q_s = 0{,}75 \times 152 \times \tan(25{,}2°) \times 8{,}0 \times 16 = 0{,}75 \times 152 \times 0{,}469 \times 128 = \mathbf{6855\ \text{kN}}$$

Uç taşıma kapasitesi ($N_q = 37$ için $\phi' = 36°$):

$$A_b = 2{,}80 \times 1{,}20 = 3{,}36\ \text{m}^2$$ $$Q_p = \sigma'_v \cdot N_q \cdot A_b = (19 \times 16) \times 37 \times 3{,}36 = 304 \times 37 \times 3{,}36 = \mathbf{37{.}852\ \text{kN}}$$

Toplam taşıma gücü:

$$Q_{ult} = Q_s + Q_p = 6855 + 37852 = 44707\ \text{kN}$$

Tasarım kapasitesi (EN 1997-1, 1 deney → $\gamma_{Rt} = 1{,}4$):

$$R_{c;d} = \frac{Q_{ult} / 1{,}50}{1{,}4} = \frac{29{.}805}{1{,}4} = \mathbf{21{.}289\ \text{kN} \approx 21\ \text{MN}}$$

Problem 3 — Kazı Derinliği Kontrolü: Hidostatik Yükselen Taban Stabilitesi

Verilen:

• Diyafram duvar kazısı: $H = 15$ m
• Panel: $t = 1000$ mm, kil zemine gömme derinliği $D = 6$ m
• Kil: $c_u = 45$ kPa, $\gamma = 17$ kN/m³
• YAS: Doğal zeminde yüzeyden 1 m, kazı içinde pompalanarak –15 m'ye çekilmiş
• Su basıncı: panel tabanında $u = \gamma_w \times (15 - 1) = 140$ kPa (dışarıdan)

Taban stabilite kontrolü (Bjerrum & Eide yöntemi):

$$FS_{kaldırma} = \frac{N_c \cdot c_u}{\gamma \cdot H - \gamma_w \cdot h_w}$$ $$N_c = 5{,}14 \times \left(1 + 0{,}2\frac{B}{L}\right) = 5{,}14 \times 1{,}2 = 6{,}17 \quad \text{(kare veya yuvarlak kazı)}$$ $$FS = \frac{6{,}17 \times 45}{17 \times 15 - 140} = \frac{277{,}7}{255 - 140} = \frac{277{,}7}{115} = \mathbf{2{,}41} > 1{,}5 \quad \text{Uygun}$$

Sonuç: $FS = 2{,}41 > 1{,}5$ — taban stabilitesi sağlanmıştır. Kil gömme derinliği $D = 6$ m yeterlidir.

10. Sık Yapılan Hatalar

Kaynakça

1. İlgili Türk Standartları (TS) ve Avrupa Normları (EN)
2. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği
3. İlgili ders kitapları ve teknik kaynaklar

Not: Bu makale eğitim amaçlıdır. Projelerde güncel yönetmelik ve standartlara başvurunuz.

Kaynaklar

1. TS EN 1997-1:2012 — CEN — Avrupa Standardizasyon Komitesi (Eurocode). https://eurocodes.jrc.ec.europa.eu
2. TBDY 2018 — AFAD / T.C. Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı. https://www.resmigazete.gov.tr/eskiler/2018/03/20180318M1-2.htm

İlgili Hesaplama Araçları

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

• Temel Boyutlandırma Hesaplama
• Zemin Taşıma Gücü 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.

Bilgi Portali (2026). Diyafram Duvar Tasarımı — Barete ve Panel. Yapıdan — İnşaat Mühendisliği Bilgi Portalı. https://yapidan.com/kategoriler/tm/diyafram-duvar-tasarimi-barete-ve-panel