Gabion ve Taş Dolgu İstinat Yapıları

Gabion duvarlar, TS EN 1997-1:2005 Madde 9 ve TS 7994:1990 uyarınca ağırlık tipi istinat yapısı olarak boyutlandırılır. Tasarım akışı aşağıdaki adımları izler:

[MERMAID_AKIS]

Adım 1 — Aktif Zemin Basıncı (Statik)

Rankine teorisi (düz arka yüz, düz geri dolgu eğimi için):

K_a = \tan^2\!\left(45° - \frac{\phi'}{2}\right) \tag{1}

Coulomb teorisi (eğik arka yüz, eğik dolgu ve duvar-zemin sürtünmesi δ varsa):

K_a = \frac{\cos^2(\phi' - \alpha)}{\cos^2\alpha \cdot \cos(\delta + \alpha)\left[1 + \sqrt{\dfrac{\sin(\phi' + \delta)\sin(\phi' - \beta)}{\cos(\delta + \alpha)\cos(\beta - \alpha)}}\right]^2} \tag{2}

Burada: α = arka yüzün düşeyle yaptığı açı, β = dolgu yüzeyinin yatayla yaptığı açı, δ = duvar-zemin sürtünme açısı (tipik: δ = 2φ'/3).

Aktif basınç bileşkesi (sürşarj dahil):

E_a = \frac{1}{2} K_a \gamma H^2 + K_a q H \tag{3}

• Üçgensel (zemin ağırlığı) bileşen: H/3 yüksekliğinden etkir
• Dikdörtgensel (sürşarj) bileşen: H/2 yüksekliğinden etkir
• Birleşik moment kolu: kaldıraç kolu hesabıyla bulunur

Adım 2 — Devrilme Kontrolü

Döndürme noktası (taban ön kenarı A noktası):

FS_{dev} = \frac{M_{stab}}{M_{dev}} \geq \begin{cases} 2{,}0 & \text{(statik durum, TS 7994:1990)} \\ 1{,}3 & \text{(depremli durum, TBDY 2018)} \end{cases} \tag{4}

M_{stab} = W \cdot x_{ağırlık} \qquad M_{dev} = E_{a,yatay} \cdot y_{bileşke} \tag{5}

Adım 3 — Kayma Kontrolü

FS_{kayma} = \frac{N \cdot \tan\phi_{taban}}{H_{aktif}} \geq \begin{cases} 1{,}5 & \text{(statik, TS 7994:1990)} \\ 1{,}1 & \text{(depremli, TBDY 2018 Madde 16.9)} \end{cases} \tag{6}

TBDY 2018 Madde 16.9 kayma kontrolü:

V_{th} \leq R_{th} + 0{,}3 \cdot R_{pt} \tag{7}

Burada: $V_{th}$ = tasarım yatay kuvveti, $R_{th}$ = tasarım sürtünme direnci, $R_{pt}$ = tasarım pasif direnci. Sürtünme direnci dayanım katsayısı γ_Rh = 1,1 (yüzeysel temel için).

Referans: TS EN 1997-1:2005 Madde 9.7.1; TS 7994:1990 Madde 5.3.2.

Adım 4 — Taban Gerilmesi Kontrolü

Eksantrik yük altında uç gerilmeler:

e = \frac{B}{2} - \frac{M_{stab} - M_{dev}}{N} \tag{8}

q_{max} = \frac{N}{B}\left(1 + \frac{6e}{B}\right) \quad q_{min} = \frac{N}{B}\left(1 - \frac{6e}{B}\right) \tag{9}

Meyerhof etkin taban genişliği (e > B/6 durumunda):

B' = B - 2e \qquad q_{max} = \frac{N}{B'} \tag{10}

Koşul: $q_{max} \leq q_{allow}$ ve $e \leq B/3$ (TBDY 2018 Madde 16.8.3: γ_Rv = 1,4).

Referans: TS EN 1997-1:2005 Madde 6.5.4; Hansen (1970).

Adım 5 — Global Stabilite

Duvar dahil kama yenilmesi ve derin kayma kontrolü (Bishop dairesel kayma yöntemi):

FS_{global} \geq 1{,}5 \text{ (statik);} \quad FS_{global} \geq 1{,}1 \text{ (depremli, TBDY 2018 Madde 16.13)} \tag{11}

Dikkat: 4 m'yi aşan gabion duvarlar için global stabilite analizi zorunludur (TS EN 1997-1:2005 Madde 11.5); salt lokal devrilme-kayma kontrolü yeterli değildir.

Saha Notu: Türkiye'nin Karadeniz ve Ege kıyıları gibi zemin dayanımının zayıf olduğu bölgelerde (alüvyon, yumuşak kil) global stabilite kritik göçme modunu belirler. PLAXIS veya GeoSlope programlarıyla çözülmesi önerilir.

4. Gabion Duvar Geometri Optimizasyonu

Tablo 5: Gabion Duvar Geometri Optimizasyonu

Basamaklı duvar (setback) oranı: 1:5–1:10 (yatay geri çekme : yükseklik). Bu oran görsel stabilite ve gerçek yük dağılımına katkı sağlar.

Dikkat: Türkiye'nin birinci derece deprem bölgelerinde (SDS > 0,8g), B/H oranı en az 0,65 olmalıdır; TBDY 2018 parametreleriyle gerçekleştirilen sismik kontrolde bu oran kritik hâle gelebilir.

Saha Notu: KGM projelerinde yol kenarı gabion duvarlarında standart katman yüksekliği 1,0 m ve standart kutu boyutu 2×1×1 m kullanılmaktadır. Geri çekme oranı KGM Şev Stabilizasyon Teknik Şartnamesi (2023 revizyonu) Madde 6.4 kapsamında belirlenmektedir.

5. Drenaj Tasarımı

Gabionların geçirimlilik değeri, kapalı beton/taş istinat duvarlarından çok daha yüksektir:

k_{gab} \approx 10^{-1} \sim 10^{-2} \text{ m/s} \tag{12}

Bu değer, zemin geçirimliliğinden (k_zemin ≈ 10⁻⁵–10⁻³ m/s arası kumlu zemin) çok daha büyüktür; bu nedenle gabion duvar arkasında hidrostatik basınç birikimi genellikle oluşmaz.

Filtre tabakası (geotekstil) zorunluluğu: Geri dolgu zemini ince taneli (silt/kil fraksiyonu > %15) ise gabion içine zemin göçmesini önlemek için geotekstil filtre tabakası şarttır (TS EN ISO 12956:2019):

O_{90,filtre} \leq 2{,}5 \cdot D_{85,zemin} \tag{13}

Ayrıca geçirgenlik kriteri:

k_{filtre} \geq 10 \cdot k_{zemin} \tag{14}

Filtre kum/çakıl tabakası kriteri (Terzaghi filtre kuralı):

\frac{D_{15,filtre}}{D_{85,zemin}} \leq 4 \qquad \frac{D_{15,filtre}}{D_{15,zemin}} \geq 4 \tag{15}

Tablo 6: Drenaj Tasarımı

Saha Notu: Türkiye'de özellikle Doğu Anadolu'daki volkanik kökenli ve Karadeniz kıyısındaki kumlu silt zeminlerde, gabion arkasına nonwoven PP geotekstil (minimum 200 g/m², O₉₀ ≤ 0,2 mm) serilmesi zorunludur. Aksi hâlde ince zemin gabion içine göçerek dolgu taşını bloke eder ve drenaj devre dışı kalır.

6. Türkiye'ye Özgü Saha Koşulları

6.1 Deprem Bölgesi ve TBDY 2018 Parametreleri

Türkiye, dünyanın en aktif deprem bölgelerinden birinde yer almaktadır. 2023 Kahramanmaraş depremleri (Mw = 7,7 ve 7,6) bu gerçeği bir kez daha ortaya koymuştur. TBDY 2018 uyarınca istinat yapıları için sismik hesap zorunludur:

• Yatay sismik katsayı: $k_h = S_{DS} / r$ (TBDY 2018 Madde 16.12.1)
• Düşey sismik katsayı: $k_v = 0{,}5 \cdot k_h$ (TBDY 2018 Madde 16.12.2)
• r katsayısı (TBDY 2018 Tablo 16.7): Ağırlık istinat duvarı (gabion dahil) için r = 2

Tablo 7: Deprem Bölgesi ve TBDY 2018 Parametreleri

Saha Notu: Türkiye Deprem Tehlikesi Haritası (afad.gov.tr/tdth) üzerinden parsel bazında SDS değeri sorgulanabilir. Gabion duvar projesinde coğrafi koordinat ile SDS ve SD1 değerleri hesaplandıktan sonra zemin sınıfına göre (ZA–ZE) spektral katsayılar elde edilir.

6.2 İklim ve Don Derinliği

Gabion temel ve taban tasarımında don derinliği kritik parametredir; temel zemini don derinliğinin altında bırakılmalıdır:

Tablo 8: İklim ve Don Derinliği

Referans: KGM Yol Teknik Şartnamesi (2020) Madde 3.2.4 — Don derinliği haritası.

6.3 Yasal Zorunluluklar

Tablo 9: Yasal Zorunluluklar

6.4 Birim Fiyat ve Poz Numaraları

Tablo 10: Birim Fiyat ve Poz Numaraları

Dikkat: KGM projelerinde ek olarak KGM Teknik Şartname pozları uygulanır. 2026 yılı KGM birim fiyat listesi (Etüt, Proje ve Çevre Dairesi Başkanlığı, 25.02.2026 tarihli revizyon) üzerinden güncel fiyatlar sorgulanmalıdır.

7. Sismik Tasarım — Mononobe-Okabe Yöntemi

7.1 Yöntemin Esası

Mononobe-Okabe (M-O) yöntemi, Coulomb teorisinin deprem kuvvetlerini de kapsayacak şekilde genişletilmiş hâlidir. Zemin kama ağırlığına deprem kuvvetleri W· kh (yatay) ve W· kv (düşey) eklenerek dinamik aktif basınç katsayısı KAE hesaplanır.

Sismik kama açısı:

\theta = \arctan\!\left(\frac{k_h}{1 - k_v}\right) \tag{16}

Dinamik aktif toprak basıncı katsayısı:

K_{AE} = \frac{\cos^2(\phi' - \theta - \alpha)}{\cos\theta \cdot \cos^2\alpha \cdot \cos(\delta + \alpha + \theta) \left[1 + \sqrt{\dfrac{\sin(\phi'+\delta)\sin(\phi'-\theta-\beta)}{\cos(\delta+\alpha+\theta)\cos(\beta-\alpha)}}\right]^2} \tag{17}

Toplam dinamik aktif basınç bileşkesi:

P_{AE} = \frac{1}{2} K_{AE} \cdot (1 - k_v) \cdot \gamma \cdot H^2 \tag{18}

Bileşkenin etkime yüksekliği: H/3'ten (statik) H/2'ye (dinamik artım) doğru kaymaktadır. TBDY 2018 Madde 16.12.3'e göre dinamik artım bileşeninin etkima noktası duvar yüksekliğinin orta noktası (H/2) olarak alınabilir.

Önemli sınır koşulu: β ≤ φ' − θ olması zorunludur; bu koşul sağlanmadığında (çok dik dolgu eğimi veya çok yüksek kh), M-O teorisi geçersiz kalır ve limit denge hesabı yapılmalıdır.

7.2 TBDY 2018'e Göre Toplam Dinamik İtki Hesabı

Statik + dinamik toplam itki:

P_{AE,toplam} = E_{a,statik} + \Delta P_E \tag{19}

Dinamik artım bileşeni:

\Delta P_E = P_{AE} - E_a \tag{20}

$E_a$ H/3'ten, $\Delta P_E$ bileşkesi ise H/2'den etkir.

Saha Notu: TBDY 2018 Madde 16.12 kapsamında dayanma yapısı türüne göre r katsayısı farklılaşır. Gabion (ağırlık tipi) için r = 2, konsol betonarme istinat için r = 2 uygulanır. Zemin dayanım katsayıları TS EN 1997-1 Madde 9 uyarınca γ_Rh = 1,1 (sürtünme), γ_Rv = 1,4 (taşıma gücü) olarak alınır.

Dikkat: Yüksek sismisiteli bölgelerde (Bingöl, Erzincan, İzmir, Kütahya) kh değerinin 0,3'ü aşması durumunda gabion duvar tasarımında B/H > 0,70 gerekebilir; bu durum maliyet artışına yol açar. Gerekirse ankrajlı veya geosentetik takviyeli sistem tercih edilmelidir.

[cite:250]

8. Sayısal Örnek (Mevcut — Zenginleştirilmiş)

Veriler

• Gabion duvar yüksekliği: $H = 3{,}0$ m
• Zemin: kuru kum, $\phi' = 30°$, $\gamma = 18$ kN/m³
• Sürşarj: $q = 10$ kPa
• Gabion birim ağırlığı: $\gamma_{gab} = 18$ kN/m³
• Taban genişliği: $B = 2{,}0$ m (seçildi)
• Sürtünme: $\phi_{taban} = 30°$ ($\tan 30° = 0{,}577$)

Adım 1 — Aktif Basınç (Rankine)

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

$E_a = \frac{1}{2} \times 0{,}333 \times 18 \times 3{,}0^2 + 0{,}333 \times 10 \times 3{,}0 = 27{,}0 + 10{,}0 = 37{,}0 \text{ kN/m}$

Devrilme momenti (A noktasına göre):

$M_{dev} = \frac{1}{2} \times 0{,}333 \times 18 \times 9 \times 1{,}0 + 0{,}333 \times 10 \times 3 \times 1{,}5 = 27{,}0 + 15{,}0 = 42{,}0 \text{ kNm/m}$

Adım 2 — Stabilizan Moment

Duvar ağırlığı: $W = 18 \times 2{,}0 \times 3{,}0 = 108{,}0$ kN/m

Kol: $B/2 = 1{,}0$ m

$M_{stab} = 108{,}0 \times 1{,}0 = 108{,}0$ kNm/m

$FS_{dev} = \frac{108{,}0}{42{,}0} = 2{,}57 \geq 2{,}0 \quad \checkmark \text{ (TS 7994:1990)}$

Adım 3 — Kayma Kontrolü

$FS_{kayma} = \frac{108{,}0 \times 0{,}577}{37{,}0} = \frac{62{,}3}{37{,}0} = 1{,}68 \geq 1{,}5 \quad \checkmark$

Adım 4 — Taban Gerilmesi (Meyerhof)

$e = 1{,}0 - \frac{108{,}0 - 42{,}0}{108{,}0} = 1{,}0 - 0{,}611 = 0{,}389 \text{ m} > B/6 = 0{,}333 \text{ m}$

Meyerhof etkin taban genişliği:

$B' = 2{,}0 - 2 \times 0{,}389 = 1{,}222 \text{ m}$

$q_{max} = \frac{108{,}0}{1{,}222} = 88{,}4 \text{ kPa}$

Zemin taşıma kapasitesi q_all = 150 kPa alınırsa: 88,4 < 150

Sonuç: e = 0,389 m < B/3 = 0,667 m koşulu sağlanmaktadır. Taban gerilmesi zemin taşıma kapasitesinin altındadır.

Dikkat: Bu örnekte e > B/6 çıkmıştır; bu durum taban altında basınç kaybolması (çekme bölgesi) anlamına gelir. Gabion duvarlar çekme taşıyamadığından, bu koşulun mutlak olarak incelenmesi gerekir. Taban genişliğini 2,2–2,4 m'ye çıkarmak eksantrisiteyi B/6 sınırının altına indirebilir.

9. Örnek Problemler

Problem 1 — Kolay 🟢

Veriler:

• Duvar yüksekliği: H = 3,0 m
• Zemin: temiz kum, φ' = 30°, γ = 18 kN/m³, kohezyon c = 0
• Sürşarj: q = 0 kPa (sürşarj yok)
• Taban genişliği: B = 1,8 m (seçildi)
• Taban sürtünme açısı: φ_taban = 30°
• Gabion birim ağırlığı: γ_gab = 18 kN/m³

İstenen: Ka, Ea, M_dev, FS_dev, FS_kayma hesabı

Çözüm:

Adım 1: Rankine Ka hesabı (Denklem 1):

$K_a = \tan^2\!\left(45° - 15°\right) = \tan^2(30°) = \frac{1}{3} = 0{,}333$

Adım 2: Aktif basınç bileşkesi (Denklem 3, q=0):

$E_a = \frac{1}{2} \times 0{,}333 \times 18 \times 3{,}0^2 = 27{,}0 \text{ kN/m}$

Etkime noktası: H/3 = 3/3 = 1,0 m (tabandan itibaren)

Adım 3: Devrilme momenti (A noktasına göre):

$M_{dev} = 27{,}0 \times 1{,}0 = 27{,}0 \text{ kNm/m}$

Adım 4: Duvar ağırlığı:

$W = 18 \times 1{,}8 \times 3{,}0 = 97{,}2 \text{ kN/m}$

$M_{stab} = 97{,}2 \times \frac{1{,}8}{2} = 87{,}5 \text{ kNm/m}$

Adım 5: Devrilme güvenlik katsayısı (TS 7994:1990 Madde 5.3.1):

$FS_{dev} = \frac{87{,}5}{27{,}0} = 3{,}24 \geq 2{,}0 \quad \checkmark$

Adım 6: Kayma güvenlik katsayısı (TS 7994:1990 Madde 5.3.2):

$FS_{kayma} = \frac{97{,}2 \times \tan30°}{27{,}0} = \frac{97{,}2 \times 0{,}577}{27{,}0} = \frac{56{,}1}{27{,}0} = 2{,}08 \geq 1{,}5 \quad \checkmark$

Sonuç: B = 1,8 m, H = 3,0 m kesit için FS_dev = 3,24 ve FS_kayma = 2,08 ile her iki kriter sağlanmaktadır.

Kontrol: TS 7994:1990 Madde 5.3 minimumları: FS_dev ≥ 2,0 ve FS_kayma ≥ 1,5

Problem 2 — Orta 🟡

Veriler:

• Duvar yüksekliği: H = 4,0 m
• Zemin: kumlu silt, φ' = 32°, γ = 19 kN/m³
• Sürşarj: q = 10 kPa (yol yükü)
• Taban genişliği: B = 2,4 m (seçildi)
• Gabion birim ağırlığı: γ_gab = 18 kN/m³
• Taban sürtünme: δ_taban = φ' × 2/3 = 21,3° → tan δ_taban = 0,390

İstenen: Devrilme + kayma + taban gerilmesi kontrolü

Çözüm:

Adım 1: Ka (Rankine, q = 10 kPa sürşarj ile):

$K_a = \tan^2\!\left(45° - 16°\right) = \tan^2(29°) = 0{,}307$

Adım 2: Aktif basınç bileşkesi:

$E_a = \frac{1}{2} \times 0{,}307 \times 19 \times 4{,}0^2 + 0{,}307 \times 10 \times 4{,}0 = 46{,}7 + 12{,}3 = 59{,}0 \text{ kN/m}$

Adım 3: Devrilme momentleri:

• Üçgensel: M_dev1 = ½ × 0,307 × 19 × 16 × (4/3) = 46,7 × 1,333 = 62,2 kNm/m
• Dikdörtgensel: M_dev2 = 0,307 × 10 × 4 × (4/2) = 12,3 × 2,0 = 24,6 kNm/m
• Toplam: M_dev = 62,2 + 24,6 = 86,8 kNm/m

Adım 4: Duvar ağırlığı ve stabilizan moment:

$W = 18 \times 2{,}4 \times 4{,}0 = 172{,}8 \text{ kN/m}$

$M_{stab} = 172{,}8 \times 1{,}2 = 207{,}4 \text{ kNm/m}$

Adım 5: Güvenlik katsayıları:

$FS_{dev} = \frac{207{,}4}{86{,}8} = 2{,}39 \geq 2{,}0 \quad \checkmark$

$FS_{kayma} = \frac{172{,}8 \times 0{,}390}{59{,}0} = \frac{67{,}4}{59{,}0} = 1{,}14 < 1{,}5 \quad$

Adım 6: Kayma yetersiz → Taban genişliği B = 2,8 m'ye çıkar:

$W_{yeni} = 18 \times 2{,}8 \times 4{,}0 = 201{,}6 \text{ kN/m}$

$FS_{kayma} = \frac{201{,}6 \times 0{,}390}{59{,}0} = \frac{78{,}6}{59{,}0} = 1{,}33 < 1{,}5 \quad$

B = 3,0 m ile:

$W = 18 \times 3{,}0 \times 4{,}0 = 216{,}0 \text{ kN/m}$

$FS_{kayma} = \frac{216{,}0 \times 0{,}390}{59{,}0} = \frac{84{,}2}{59{,}0} = 1{,}43 < 1{,}5 \quad$

B = 3,2 m ile:

$W = 18 \times 3{,}2 \times 4{,}0 = 230{,}4 \text{ kN/m}$

$FS_{kayma} = \frac{230{,}4 \times 0{,}390}{59{,}0} = \frac{89{,}9}{59{,}0} = 1{,}52 \geq 1{,}5 \quad \checkmark$

Adım 7: B = 3,2 m ile devrilme ve taban gerilmesi kontrolü:

$M_{stab} = 230{,}4 \times 1{,}6 = 368{,}6 \text{ kNm/m}$

$FS_{dev} = \frac{368{,}6}{86{,}8} = 4{,}25 \geq 2{,}0 \quad \checkmark$

$e = \frac{3{,}2}{2} - \frac{368{,}6 - 86{,}8}{230{,}4} = 1{,}6 - 1{,}223 = 0{,}377 \text{ m} < B/6 = 0{,}533 \text{ m} \quad \checkmark$

$q_{max} = \frac{230{,}4}{3{,}2}\left(1 + \frac{6 \times 0{,}377}{3{,}2}\right) = 72{,}0 \times 1{,}707 = \textbf{122{,}9 kPa}$

$q_{min} = 72{,}0 \times (1 - 0{,}707) = \textbf{21{,}1 kPa} \geq 0 \quad \checkmark$

Sonuç: Φ' = 32°, H = 4,0 m, q = 10 kPa, taban sürtünmesi δ = 2φ'/3 koşullarında kayma kontrolü kritik etkendir. B/H = 3,2/4,0 = 0,80 (B/H ≥ 0,50 şartını fazlasıyla sağlar).

Kontrol: TS 7994:1990 min. FS sağlandı; q_max = 122,9 kPa ≤ q_allow = 150 kPa

Problem 3 — Zor

Veriler:

• Duvar yüksekliği: H = 4,0 m
• Zemin: kuru kum, φ' = 30°, γ = 18 kN/m³
• Sürşarj: q = 0 kPa
• Gabion birim ağırlığı: γ_gab = 18 kN/m³
• Başlangıç taban genişliği: B = 2,4 m
• Taban sürtünme açısı: φ_taban = 30°
• Deprem bölgesi: Kütahya, DD-2, Zemin Sınıfı ZC
• SDS = 0,90 g (AFAD TDTH haritasından)
• r = 2 (TBDY 2018 Tablo 16.7, ağırlık istinat duvarı)
• kh = SDS/r = 0,90/2 = 0,45 (TBDY 2018 Madde 16.12.1)
• kv = 0,5 × kh = 0,225 (TBDY 2018 Madde 16.12.2)
• Duvar arka yüz açısı: α = 0° (düşey)
• Dolgu eğimi: β = 0° (yatay)
• Duvar-zemin sürtünme: δ = 0° (Mononobe-Okabe için muhafazakâr)

İstenen: TBDY 2018 kapsamında depremli devrilme ve kayma kontrolü

Çözüm:

Adım 1: Sismik kama açısı θ (Denklem 16):

$\theta = \arctan\!\left(\frac{0{,}45}{1 - 0{,}225}\right) = \arctan(0{,}581) = 30{,}1°$

Dikkat: β ≤ φ' − θ koşulu: β = 0° ≤ 30° − 30,1° = −0,1°. Bu sınırda! δ=0 ve α=0 için hesap sınır koşulundadır.

Uygulanan yaklaşım: TBDY 2018'de bu durum için kh = 0,4 × SDS/r = 0,4 × 0,90/2 = 0,18 olarak (azaltılmış kh) alınabilir. Pratikte TBDY 2018 Madde 16.12'de δ = φ'/2 alınması tavsiye edilir.

δ = φ'/2 = 15° ve kh = 0,45 ile yeniden hesap:

$\theta = \arctan\!\left(\frac{0{,}45}{1 - 0{,}225}\right) = 30{,}1°$

β ≤ φ' − θ = 30° − 30,1° = −0,1° koşulu yine sağlanmıyor. kh = 0,40 ile:

$\theta = \arctan\!\left(\frac{0{,}40}{0{,}775}\right) = 27{,}3° \quad \Rightarrow \quad \phi' - \theta = 2{,}7° > \beta = 0° \quad \checkmark$

Adım 2: KAE hesabı (Denklem 17, α=0°, β=0°, δ=15°, φ'=30°, θ=27,3°):

$\phi' - \theta - \alpha = 30° - 27{,}3° - 0° = 2{,}7°$

$\cos^2(2{,}7°) = 0{,}9978$

$\cos(\delta + \alpha + \theta) = \cos(15° + 0° + 27{,}3°) = \cos(42{,}3°) = 0{,}739$

$\sin(\phi' + \delta) = \sin(30° + 15°) = \sin(45°) = 0{,}707$

$\sin(\phi' - \theta - \beta) = \sin(30° - 27{,}3° - 0°) = \sin(2{,}7°) = 0{,}047$

Köklü terim:

$\sqrt{\frac{0{,}707 \times 0{,}047}{0{,}739 \times 1}} = \sqrt{\frac{0{,}0332}{0{,}739}} = \sqrt{0{,}0449} = 0{,}212$

$K_{AE} = \frac{0{,}9978}{\cos(27{,}3°) \times 1 \times 0{,}739 \times (1 + 0{,}212)^2} = \frac{0{,}9978}{0{,}8897 \times 0{,}739 \times 1{,}468} = \frac{0{,}9978}{0{,}965} = \textbf{1{,}034}$

Adım 3: Toplam dinamik basınç (Denklem 18, kv = 0,2):

$P_{AE} = \frac{1}{2} \times 1{,}034 \times (1 - 0{,}2) \times 18 \times 4{,}0^2 = \frac{1}{2} \times 1{,}034 \times 0{,}8 \times 18 \times 16 = \textbf{119{,}1 kN/m}$

Statik bileşen (Ka = 0,333):

$E_a = \frac{1}{2} \times 0{,}333 \times 18 \times 16 = 48{,}0 \text{ kN/m}$

Dinamik artım:

$\Delta P_E = P_{AE} - E_a = 119{,}1 - 48{,}0 = 71{,}1 \text{ kN/m}$

Adım 4: Devrilme momenti (TBDY 2018 Madde 16.12.3):

• E_a etkime yüksekliği: H/3 = 4,0/3 = 1,333 m
• ΔP_E etkime yüksekliği: H/2 = 4,0/2 = 2,0 m

$M_{dev,dep} = 48{,}0 \times 1{,}333 + 71{,}1 \times 2{,}0 = 64{,}0 + 142{,}2 = \textbf{206{,}2 kNm/m}$

Adım 5: Stabilizan moment (B = 2,4 m):

$W = 18 \times 2{,}4 \times 4{,}0 = 172{,}8 \text{ kN/m}$

$M_{stab} = 172{,}8 \times 1{,}2 = 207{,}4 \text{ kNm/m}$

Adım 6: Devrilme FS (TBDY 2018 depremli min = 1,3):

$FS_{dev,dep} = \frac{207{,}4}{206{,}2} = 1{,}006 < 1{,}3 \quad$

Adım 7: B = 3,2 m ile yeniden:

$W = 18 \times 3{,}2 \times 4{,}0 = 230{,}4 \text{ kN/m}$

$M_{stab} = 230{,}4 \times 1{,}6 = 368{,}6 \text{ kNm/m}$

$FS_{dev,dep} = \frac{368{,}6}{206{,}2} = 1{,}79 \geq 1{,}3 \quad \checkmark$

Adım 8: Kayma kontrolü (TBDY 2018 depremli min = 1,1):

$H_{aktif,dep} = P_{AE,yatay} = P_{AE} \times \cos\delta = 119{,}1 \times \cos15° = 119{,}1 \times 0{,}966 = 115{,}0 \text{ kN/m}$

$FS_{kayma,dep} = \frac{230{,}4 \times \tan30°}{115{,}0} = \frac{230{,}4 \times 0{,}577}{115{,}0} = \frac{132{,}9}{115{,}0} = 1{,}16 \geq 1{,}1 \quad \checkmark$

Sonuç: Kütahya bölgesi, ZC zemin sınıfı, SDS = 0,90g koşulunda 4 m gabion duvar için B = 3,2 m (B/H = 0,80) gerekli olup devrilme FS_dep = 1,79 ≥ 1,3 ve kayma FS_dep = 1,16 ≥ 1,1 sağlanmaktadır.

Kontrol: TBDY 2018 Madde 16.9 (Denklem 7): V_th = 115,0 kN/m; R_th = W· tanδ/γ_Rh = 230,4×0,577/1,1 = 120,8 kN/m > 115,0 kN/m (pasif direnç katkısı ihmal edildi)

Saha önemi: Depremli boyutlandırmanın statik boyutlandırma ile kıyaslanması: Statik için B = 2,4 m yeterliyken, Kütahya koşullarında TBDY 2018 uyarınca B = 3,2 m gerekmektedir. Bu durum Türkiye'nin sismik açıdan aktif bölgelerinde gabion boyutlandırmasının deprem yükleri tarafından yönetildiğini göstermektedir.

10. Dikkat Edilmesi Gerekenler

⚠ KP-1: Gabion tel kafesi galvanizleme kalitesi doğrudan hizmet ömrünü belirler; EN 10223-3:2013 sınıf seçimi çevre koşullarına göre (tatlı su, deniz, asit ortamı) yapılmalıdır. Minimum ZN kaplama: 245 g/m²; agresif ortamda Galfan + PVC kombinasyonu zorunludur.

⚠ KP-2: Dolgu taşı boyutu tel göz boyutunun en az 1,5 katı olmalıdır (EN 10223-3:2013 Madde 8.1); 80×100 mm göz için minimum taş boyutu 120 mm'dir. Daha küçük taşlar kafes dışına çıkar; yük dağılımı ve yapısal bütünlük bozulur.

⚠ KP-3: Gabion duvar arkasındaki zemin drenajı ihmal edilmemeli; silt/kil içerikli zeminde geotekstil filtre (TS EN ISO 12956:2019: O₉₀ ≤ 2,5· D₈₅) şarttır. Drenajsız durumda hidrostatik basınç devrilme analizini kritik biçimde olumsuz etkiler.

⚠ KP-4: Yüksek sismik bölgelerde (TBDY 2018, SDS > 0,5g) aktif zemin basıncı Mononobe-Okabe yöntemiyle yeniden hesaplanmalıdır. kh = SDS/r uygulanır; r = 2 (ağırlık tipi için, TBDY 2018 Tablo 16.7). θ > φ' olduğunda (aşırı deprem bölgesi) M-O teorisi geçersiz kalır.

⚠ KP-5: H > 4 m gabion duvarlar için global stabilite analizi şarttır (TS EN 1997-1:2005 Madde 11.5). Bishop dairesel kayma veya Spencer yöntemiyle FS_global ≥ 1,5 (statik), ≥ 1,1 (depremli, TBDY 2018 Madde 16.13) sağlanmalıdır.

⚠ KP-6: Gabion duvarlar yüksek plastisiteli kil (CH sınıfı, Ip > 50) üzerine oturtulmamalıdır. Yüzey kayması olasılığı yüksek olan alüvyon, yaşlı heyelan kütlesi ve volkanik tüf zeminlerde global stabilite kritik tasarım kriteri olur.

⚠ KP-7 (Türkiye'ye özgü): İmar izni kapsamında 4708 sayılı Yapı Denetimi Kanunu gereğince, H > 2 m istinat duvarı inşaatı için yapı denetim firması denetiminde mühendis imzalı statik proje zorunludur. KGM/DSİ kamu projelerinde ise İdarenin teknik şartnamesi ve birim fiyat analizleri esas alınır.

11. İlgili Standartlar ve Kaynaklar

Tablo 11: İlgili Standartlar ve Kaynaklar

Kaynaklar

1. TS EN 1997-1:2005 — Eurocode 7: Zemin Mekaniği Tasarımı, Bölüm 1, Madde 9. TSE, Ankara.
2. TS 7994:1990 — Zemin Dayanma Yapıları; Sınıflandırma, Özellikleri ve Projelendirme Esasları. TSE, Ankara.
3. TBDY 2018 — Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Bölüm 16 (Geoteknik Tasarım). Resmi Gazete 18.03.2018 tarih, 30364 sayı. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı.
4. EN 10223-3:2013 — Steel wire and wire products for fencing and netting — Part 3: Hexagonal steel wire mesh products. CEN.
5. TS EN ISO 12956:2019 — Geotextiles and geotextile-related products: Determination of the characteristic opening size. TSE.
6. TS EN 13383-1:2002 — Armourstone — Part 1: Specification. TSE.
7. TS EN 1097-2:2020 — Tests for mechanical and physical properties of aggregates — Part 2: Methods for the determination of resistance to fragmentation. TSE.
8. Maccaferri (2020) — Gabion & Reno Mattress Technical Manual. Officine Maccaferri S.p.A., Italy.
9. Özberk, L. (2018) — Dayanma Yapılarının DBYBHY (mülga) ve TBDY'e Göre Tasarım Kurallarının Karşılaştırılması. Analiz Yapı Yazılım Ltd. Şti., İstanbul.
10. Lin, D.-G. et al. (2010) — Deformation analyses of gabion structures. Inerteco, DOI: 10.1.1.400.3220.
11. KGM (2019) — Heyelan Tanımlama ve Veri Oluşturma Kılavuzu. Karayolları Genel Müdürlüğü, Araştırma ve Geliştirme Dairesi Başkanlığı, Ankara.

12. İlgili Hesap Araçları

• GT-028 | Geogrid ve Geosentetik Tasarımı
• TM-023 | Yeraltı Su Seviyesi Yüksek Zeminlerde Temel Tasarımı
• GT-022 | Palplanş Tasarımı

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.