Bugün Savo Kusić, ahşap pencereler, ahşap-alüminyum pencereler, özel pencereler, kapılar ve teklif talepleri konularına odaklanıyor. Bu metin bir jeoteknik arşivi olarak kalmaktadır ve istinat duvarlarının tasarımı, jeoteknik araştırmalar veya hafriyat işleri için bir teklif değildir.
Pasif toprak basıncını belirleme yöntemleri
Pasif toprak basıncı, yalnızca duvarın zemine doğru deformasyonunun, dış kuvvete karşı koyan zeminin iç direncini harekete geçirecek kadar büyük olması durumunda ortaya çıkar. Franzius deneysel olarak pasif toprak basıncını etkinleştirmek için ıslak kum s=30_h_1,5 durumunda duvar hareketinin gerekli olduğunu ve s=23h2,5 su altı kumu durumunda duvar hareketinin gerekli olduğunu belirledi; burada hareket s mm cinsindendir ve h duvarın yüksekliğidir m’de. Bu nedenle duvarın yüksekliği h=3,0 m ise pasif basıncı aktif hale getirmek için ıslak kum durumunda duvarın zemin yönünde s=156 mm hareketi gereklidir. Ancak çoğu durumda duvarın bu kadar büyük bir hareketine izin verilmediğinden bu durum aşağıdaki yollardan biriyle ele alınır:
a) Temel oranı CD’de olduğu gibi (şek. 1a) duvar yüksekliği küçükse, CD oranının önündeki toprak tabakası daha sonra kazılabileceği veya aşınabileceği sürece pasif toprak basıncı Ep dikkate alınmaz ve yalnızca duvarın tüm yüksekliği üzerindeki aktif toprak basıncı Ea ile hesaplanır. AB.
b) Duvar yüksekliğinin daha yüksek olması durumunda (şek. 1b), duvarın CD kısmındaki pasif toprak basıncı Ep yerine, Ea1 ve Ea2.
c) Büyük yatay kuvvetler alması gereken dikmelerde, saldırı kuvvetine R karşı koymak için duvarın AB tüm yüksekliği üzerinde tam bir pasif basınç Ep gereklidir (şek. 1c). Bu durumda zemin deformasyonu önceden hidrolik vinçler kullanılarak gerçekleştirilir ve eğer zemin yumuşak kil veya yük altında kuvvetli deforme olan benzeri bir malzemeden oluşuyorsa, bu malzeme gerekli genişlikte b iç sürtünme açısı büyük ve kolayca sıkıştırılabilen çakıl malzemesi ile değiştirilir, böylece yapının yükü altında zeminde sonradan meydana gelebilecek deformasyonlar ortadan kalkar.
Şek. 1. Pasif toprak basıncı etkisi durumları
Pasif toprak basıncını belirlemenin çeşitli yöntemleri vardır; bunların arasında en ünlüsü Coulomb ve Rebhann-Poncelet’in grafik yöntemleridir.
Coulomb grafik yöntemi
Bu yönteme göre gerçek bir kayma yüzeyi benimsenmiş olup, toprağın iç direnci kohezyon olmadan sadece sürtünmeden ibarettir (c=0). Pasif toprak basıncı bir direnç kuvveti olarak göründüğünden, bunlar toprağın iç sürtünme açısı ve Ep kuvvetinin normalden karşı işaretli duvara sapma açısıdır, yani -δ ve -ϕ (şek. 2a).
Duvarın iç yüzeyi AB ise ve isteğe bağlı bir kayma yüzeyi AC kabul edersek, Ep dış kuvvetine, ABCA kayan prizmasının ağırlığı W ve kayan yüzey AC boyunca sürtünme direnci Q karşı çıkar. W ağırlığı boyutu, yönü ve yönü ile bilindiği için, Q ve Ep kuvvetleri ise yönleri ve yönleri ile bilindiğinden, Ep kuvvetinin büyüklüğünün belirlendiği bir kuvvet planı oluşturmak mümkündür (şek. 2b).
Şek. 2. Coulomb Pasif Toprak Basıncı
Ancak kayan prizmanın dış kuvvet etkisi altında büyük olasılıkla oluşacağı ve en fazla dışarı itileceği kritik kayma yüzeyine AC karşılık gelen en küçük pasif basınç Ep,min gerekli olduğundan bu işlem şu şekilde yapılır (Şekil 3).
Şek. 3. Coulomb tarafından pasif toprak basıncı EP’nin belirlenmesi
Çeşitli isteğe bağlı kayan yüzeyler AC1, AC2, AC3 çizilir. . . ve karşılık gelen her kayan prizma için ağırlığı belirleyin W1 = AΔABC1 x 1,00 x γ, W2 = AΔABC2 x 1,00 x γ, W3 = AΔABC3 x 1,00 x γ. Daha sonra her prizma için uygun kuvvet planı oluşturularak EP1, EP2, EP3 kuvvetleri belirlenir… Bu kuvvetler EP kuvvet diyagramına uygun bir ölçekte uygulanır ve bu diyagrama apsis eksenine paralel olan teğet en küçük değeri verir. Ep, kritik kayma yüzeyine AC karşılık gelir. Bu yöntemin dezavantajı, grafik çözümü nedeniyle gerçeklikten çok sapan bir Ep kuvveti verebilmesidir. Bu nedenle bu yöntem nadiren kullanılır.
Culmann’ın grafik yöntemi
Bu yönteme göre, pasif toprak basıncı Ep’nin istinat duvarının normaliyle -δ açı yaptığı, toprağın doğal eğim çizgisinin yatayla -ϕ açısıyla örtüştüğü ve konum çizgisinin duvar çizgisiyle -(δ+ϕ) açısıyla örtüştüğü varsayılmaktadır (şek. 4a). Limit denge durumunda üç etkili kuvvet W, Q ve Ep bir noktada kesişir. W kuvveti yönü, büyüklüğü ve yönü ile, Q ve Ep kuvvetleri ise yönü ve yönü ile bilindiğinden, bir kuvvet planı çizebiliriz (şek. 4b). Bu kuvvet üçgenini saat yönünün tersine 90°- ϕ döndürürsek, W kuvveti zeminin doğal eğim çizgisi AN yönünde, Q kuvveti kayma yüzeyi AC yönünde ve Ea kuvveti BH konum çizgisi yönünde düşecektir, çünkü W ve Q kuvvetleri arasındaki açı şu şekildedir: α+ϕ, Ep ile duvara dik olan δ arasındaki açı ve Ep kuvvetinin yönü, BH konum çizgisinin yönü ile çakışırken (şek. 4a).
Şek. 4. Coulomb’a göre pasif toprak basıncının belirlenmesi
Pasif toprak basıncını belirleme prosedürü aşağıdaki gibidir (şek. 4c). A duvarının ayağından, birkaç isteğe bağlı kayan yüzey AC1, AC2, AC3… çiziyoruz. Bu yüzeylerin her biri bir kayan prizmaya ABC1, ABC2 karşılık gelir, Benimsediğimiz çizime dik uzunluğu birliğe eşit olan ABC3…. Bu dünya prizmalarının ağırlıkları W1 = AΔABC1 x 1,00 x γ, W2 = AΔABC2 x 1,00 x γ ise, W3 = AΔABC3 x 1,00 x γ, burada γ toprağın hacimsel ağırlığıdır, toprağın doğal eğimi çizgisine AN uygulanır, I, II, III noktalarını elde ederiz… Bu noktalardan konum çizgisine paralel çizgiler çizerek kesişme noktalarını elde ederiz. R1, R2, R3… A_I_R1, A_II_R2, A_III_R3 üçgenleri kuvvet düzlemleridir W, Q ve karşılık gelen kayan yüzeyler için Ep. R1, R2, R3… noktalarını bağlayarak, Cullmann’ın Ep Çizgisi olarak adlandırılan Cullmann pasif toprak basınçları çizgisini elde ederiz. Toprağın doğal eğim çizgisine paralel olan bu çizgiye teğet, en küçük uzunluğu KK’ verir, bu da W kuvvetlerine göre pasif toprak basıncını Ep verir.
Eğer AK yönünü arazi çizgisi ile kesişime kadar uzatırsak, en az dirençli AC kayma yüzeyini elde ederiz.
Rebhann-Poncelet yöntemi
Bu yönteme göre prosedür, Q kuvvetinin kayma yüzeyine normalle -ϕ açısıyla ve Ep kuvvetinin duvar çizgisine normaliyle -δ açısıyla etki etmesi farkıyla aktif toprak basıncını belirleme prosedürüne benzer. Rebhann’a göre AΔABC = AΔACD (şek. 5a). Pasif toprak basıncını belirleme prosedürü aşağıdaki gibidir:
Şek. 5. Rebhann-Poncelet’e göre pasif toprak basıncının belirlenmesi
Duvarın A tabanından yatayla -ϕ açı yapacak şekilde toprağın doğal eğiminin çizgisini çiziyoruz.
B duvarının üst kısmından -(δ+ϕ) açısıyla BH konum çizgisini çiziyoruz. Konumun ve zeminin doğal eğiminin kesiştiği M noktasında, normal, çap olarak AN’nin üzerinde bir yarım daire ile L kesişim noktasına kadar yükseltilir.
Pusulanın AL açılmasıyla L noktasını D’ye (AL=AD) aktarırız.
Konum çizgisine paralel D noktasından arazi çizgisi ile C kesişim noktasına kadar çizim yaparak toprak basınç üçgeninin bir kenarını DC = e elde ederiz. C noktasını F’ye (DC= DF) aktararak ve normal CK’yi toprağın doğal eğim çizgisine indirerek, DCF toprak basınç üçgenini elde ederiz, buradan Ep=1/2_γ_ ef, burada γ toprağın hacim ağırlığıdır.
AC doğrusu kayan yüzeyi temsil eder. Pasif toprak basıncı diyagramı ba’dır (şek. 5b).
Ep = xh/2, dolayısıyla x = 2_Ep_/h
Ep kuvvetinin saldırı noktası, abc üçgeninin ağırlık merkezinin yüksekliğindedir. Ep kuvveti, destek duvarına normalle -δ açıyla etki eder.
Belirtilen yöntem, birim, formül ve değerler tarihi bir kaynaktan aktarılmıştır ve jeoteknik etüt, statik hesap, istinat duvarı projesi veya uygulama planı yerine geçmez. Pasif direnci harekete geçirme olasılığı, izin verilen deformasyona, gerçek parametrelere ve toprağın katmanlaşmasına, yeraltı ve yüzey sularına, drenaja, ek yüklere, sismik etkilere, erozyona, kazıya, inşaat aşamalarına ve komşu binalara bağlıdır. Belirli bir araziye yönelik çözüm, uygun araştırma ve yetkili jeoteknik ve inşaat uzmanları tarafından mevcut düzenlemelere göre belirlenmelidir.