Çelik boru ve kutu profil göğüslemeli (strut) iksa statik projesi; kentsel yoğunluğun yüksek olduğu sahalarda, komşu parsel mülkiyet sınırlarının aşılamadığı, metro tünelleri veya altyapı şebekeleri nedeniyle zemin ankrajı uygulanamayan derin kazı çukurlarında yanal zemin basınçlarını bertaraf eden yatay/eğimli çelik basma elemanlarının geoteknik ve yapısal mühendislik tasarımıdır. Bu sistem; düşey iksa elemanları (fore kazık, mini kazık, diyafram duvar veya çelik IPE/HEB berliner perdeleri), bu elemanları yatayda birbirine bağlayan rijit göğüsleme kuşak kirişleri (waler beams) ve karşılıklı kazı yüzeyleri arasına basınç çubuğu olarak yerleştirilen çelik boru (CHS) veya kutu (SHS/RHS) profillerden oluşur. Sistem; Rankine ve Coulomb aktif toprak basınçlarına, TBDY 2018 Bölüm 16 uyarınca tanımlanan dinamik sismik itkilere, şev üstü ağır iş makinesi veya komşu bina sürşarj yüklerine ve TS EN 1991-1-5 standardına göre açık havada maruz kalınan termal genleşme/büzülme kuvvetlerine karşı koymak üzere boyutlandırılır.

3194 sayılı İmar Kanunu'nun 21. ve 22. maddeleri ile Çevre, Şehircilik ve İklim Değişikliği Bakanlığı Derin Kazı Güvenliği Yönergeleri gereğince, can ve mal güvenliğini doğrudan etkileyen derin kazı destek sistemlerinin belediye veya ilgili idarelerce onaylanmış bir statik iksa projesine bağlanması yasal bir zorunluluktur. Göğüslemeli iksa sistemleri, zemin ankrajları gibi zeminin sürtünme kapasitesine değil, yapısal çeliğin eksenel basınç rijitliğine güvenir. Doğru bir geoteknik aşamalandırma (stage analysis) yapılmadan kurgulanan, boru profillerin Euler burkulma tahkiki ihmal edilmiş veya hidrolik ön yükleme (pre-loading) verilmemiş strut tasarımları; şantiyede iksa perdesinin aşırı ötelenmesine, komşu yollarda ve yapılarda oturma çatlaklarına, çelik boruların lokal flanş ezilmesiyle katlanmasına ve nihayetinde çukurun toptan göçmesine zemin hazırlar.

Yasal Mevzuat, İdari Standartlar ve İlgili Merci Onay Süreci

Çelik göğüslemeli iksa projelerinin tasarımı; TBDY 2018 (Bölüm 16 - Deprem Etkisi Altında Temel Zemini ve Dayanma Yapıları), TS EN 1997-1 (Eurocode 7 - Geoteknik Tasarım), ÇYTHYEP 2018 (Çelik Yapıların Tasarım, Hesap ve Yapım Esaslarına Dair Yönetmelik), TS EN 1993-1-1 (Eurocode 3 - Çelik Yapıların Tasarımı) ve TS EN 1991-1-5 (Sıcaklık Değişimi Etkileri) normlarına tam uyumla gerçekleştirilir.

Büyükşehir ve İlçe Belediyeleri İmar Müdürlükleri (Derin Kazı ve İksa Denetim Komisyonları), Altyapı Koordinasyon Merkezleri (AYKOME/UKOME) ve varsa Raylı Sistem Daire Başkanlıkları statik onay sürecinde şu teknik şartları arar:

• İksa çukurunun her iki yakasındaki zemin deplasmanlarının, komşu parsel temellerinde izin verilen diferansiyel oturma limitleri dahilinde (δh​≤15−20 mm) tutulduğunun sonlu elemanlar analiziyle belgelenmesi.

• Çelik boru ve kutu profillerin eksenel basma kapasitelerinin, sıcaklık artışından (ΔT=±15−25∘C) kaynaklanacak ilave termal yükler altında dahi zorlanma sınırını aşmadığının hesap raporunda gösterilmesi.

• Strut uçlarındaki hidrolik ön yükleme (pre-load) değerlerinin ve kama (wedge) sabitleme detaylarının paftalara milimetrik işlenmesi.

• Kazı derinliği boyunca sahada uygulanacak deformasyon takip (aletsel gözlem - inklinometre, reflektör ve çatlak ölçer) izleme planının statik proje ekinde bulunması.

• TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası (İMO) tescilli proje sicil kaydı ve mimari bodrum kat perdeleri, kolon aksları ile çelik strutların söküm aşamalarını gösteren süperpozisyon uyumu.

Yapısal Analiz, Zemin Etkileşimi ve Modelleme İş Akışı

Kompleks basınç transferine sahip çelik göğüslemeli iksa projeleri, zemin-yapı etkileşimini adım adım çözen 5 aşamalı kronolojik bir mühendislik akışıyla modellenir:

Zemin Verilerinin Modellenmesi ve Temel Tasarımı

Sondaj loglarından elde edilen zemin tabakalanması, yeraltı su seviyesi (YASS), kayma dayanımı açıları (ϕ′), efektif kohezyon (c′) ve elastisite modülleri geoteknik yazılımlara aktarılır. Kazıkların kazı tabanı altına soketlenme derinliği (D), taban kabarması ve hidrolik taban patlaması güvenlik katsayıları denetlenerek belirlenir. Düşey taşıyıcı eleman olarak dairesel kesitli fore kazıklar veya rijitliği yüksek mini kazık sıraları kurgulanır.

3 Boyutlu FEM Taşıyıcı Sistem Modellemesi

İksa sistemi 2D/3D zemin-yapı etkileşimli sonlu elemanlar (FEM) yazılımlarında (Plaxis, GeoStudio vb.) aşamalı kazı (stage-construction) prensibine göre modellenir. İlk kademe hafriyat, birinci sıra çelik göğüslemelerin yerleştirilmesi, ön gerilme verilmesi ve ardından alt kademe hafriyat adımları adım adım simüle edilir. Çelik boruların eksenel rijitliği (EA) ve eğilme ataleti (EI), zemin boşalmasıyla oluşan yatay deformasyonları sönümleyecek şekilde modele entegre edilir.

Kesit Kapasite, Süneklik ve İkinci Mertebe Tahkikleri

Çelik strut elemanlarında eksenel basınç kuvveti altında Euler burkulması tahkikleri (Pu​≤ϕc​Pn​) ÇYTHYEP 2018 limitlerinde çözülür. Uzun açıklıklı strutlarda narinlik katsayıları (λ=KL/r) kısıtlanır; P−Δ ve P−δ ikinci mertebe etkileri denetlenir. Kuşak kirişlerinin (çift NPU veya HEB profilleri) çift eksenli eğilme, kesme ve flanş ezilme gerilmeleri kontrol edilir.

İdare Onaylı İmalat Paftalarının Çizimi

İMO ve idari komisyon standartlarında hazırlanan paftalarda; strut aks yerleşim planı, kademe hafriyat kotları, boru profil et kalınlıkları, flanşlı birleşim detayları, kuşak kirişi askı konsolları, köşe göğüsleme gusset plakaları ve krikolama pabuçları milimetrik olarak çizilir. Detaylı profil tonaj tabloları paftalara eklenir.

Saha Aplikasyon ve İmalat Kontrol Kılavuzu

Şantiyede kazı ekibinin strut seviyesine inmeden bir alt kademeyi kazmasını yasaklayan güvenlik notları, hidrolik krikolarla uygulanacak ön germe tonaj değerleri, manometre okuma föyleri ve strutların bodrum betonarme perdeleri imal edildikten sonraki söküm (de-propping) sırası teknik şartname olarak sunulur.

Ruhsat ve Statik Ön İnceleme İçin Gerekli Evraklar

Çelik boru ve kutu profil göğüslemeli iksa statik projenizin hazırlanabilmesi ve ruhsat onay sürecinin başlatılabilmesi için gereken teknik evraklar şunlardır:

• Parselin Güncel İmar Durum Belgesi (İmar Çapı) ve Aplikasyon Krokisi

• Sayısallaştırılmış Mimari Avan veya Ruhsat Projesi (DWG formatında; bodrum kat sayısı, hafriyat alt kotu ve temel kalınlıkları)

• Bakanlık Formatında Onaylı Ayrıntılı Geoteknik Zemin Etüt Raporu

• Komşu Parsel Yapı Bilgileri (Komşu binaların temel derinlikleri, bodrum durumları ve zemin üstü kat adetleri)

• Altyapı Hatları Aplikasyon Planı (Kazı cephesine bitişik sokaktan geçen doğalgaz, su, elektrik, kanalizasyon ve telekom güzergahları)

Çelik Göğüslemeli (Strut) İksa İçin Kritik Statik Tahkikler ve Sahada Hata Önleme Parametreleri

Göğüslemeli iksa mühendisliğinde yapısal çeliğin basma davranışı, açık hava koşulları ve zemin dinamiğiyle doğrudan etkileşir. Sahada geri dönülemez hasarlar üreten iki ana mühendislik tahkiki şunlardır:

Uzun Açıklıklı Strutlarda Euler Burkulması ve Termal Genleşme Kombinasyonu: Kazı çukurunun genişliği 15 metreyi aştığında, çelik boru profillerin narinliği hızla yükselir. Eksenel basınca çalışan boru, burkulma sınırına yaklaştığında en küçük bir eksantrisitede aniden bel verir. Bunun üzerine yaz aylarında güneş radyasyonuyla borunun ısınması (ΔT), çeliğin boyunu uzatmak ister. Ancak iki uçtaki kazık perdeleri harekete izin vermediği için sıcaklık artışı strut gövdesinde devasa bir ek termal eksenel kuvvet (ΔN=E⋅A⋅α⋅ΔT) biriktirir. Bu durum hesaba katılmazsa strutlar patlayarak burkulur ve iksa perdesi çöker. Bu riski önlemek için narinlik oranları λ≤120 sınırında tutulmalı, gerekli durumlarda kazı çukuru ortasına düşey çelik askı/kazık profilleri (king post) çakılarak strutların serbest burkulma boyu (Lk​) yarıya indirilmelidir.

Hidrolik Ön Yükleme (Pre-loading) İhmali ve Kuşak Kirişi Flanş Ezilmesi: Strut elemanları yerine yerleştirilip sadece mekanik kamalarla sıkıştırılırsa, zemin iksa perdesini itene kadar çelik profil yüke girmez. Zeminin harekete geçmesi ise çevre zemin yüzeyinde 20 ila 40 mm arasında kontrolsüz yatay ötelenmelere ve komşu cadde/binalarda hasarlara neden olur. İmalat aşamasında her strut, hidrolik krikolar vasıtasıyla tasarım yükünün %30 ila %50'si oranında ön gerilmeye tabi tutulmalı ve boşluğu alınmalıdır. Ayrıca strutın bastığı noktada, kuşak kirişinin gövdesinde lokal ezilme (web crippling) ve burkulma oluşmaması için kuşak kirişi profillerinin içine rijit berkitme levhaları (stiffener) kaynaklanmalıdır.

Değer Mühendisliği: İmalat Maliyetini Düşüren Mühendislik Optimizasyonu

Çelik göğüslemeli iksa projelerinde değer mühendisliği; kazı güvenliğini sağlarken çelik tonajını ve şantiyede kiralama/satın alma maliyetini en rasyonel düzeyde tutma sanatıdır. Tecrübesiz yaklaşımlarda burkulma riskinden çekinilerek kazı boyunca gereksiz yere ∅1016 mm veya 30 mm et kalınlığında devasa borular seçilir; bu da vinç maliyetlerini, şantiye montaj zorluğunu ve tonaj faturasını ikiye katlar.

Değer mühendisliği kapsamında; dairesel içi boş profillerin (CHS) her iki eksende eşit olan yüksek atalet yarıçapı (i=I/A​) avantajı kullanılır. Kutu profiller yerine boru profiller tercih edilerek aynı çelik kesit alanıyla burkulma direnci %20 artırılır. Orta kısımlara atılacak tekil çelik "king post" düşey taşıyıcıları sayesinde boru boyları bölünür; böylece profil et kalınlıkları 16−20 mm'den 10−12 mm mertebesine indirilir. Sistem tamamen flanşlı ve cıvatalı modüler birleşimlerle çözülerek, betonarme perdeler tamamlandıkça strutların kesilmeden, hasarsız şekilde sökülüp bir sonraki projede kullanılabilmesi (veya kiralık boru sistemine iadesi) sağlanır. Bu yaklaşım kaba iksa maliyetinde %25 ila %35 arasında somut bir finansal tasarruf üretir.

Statik Proje Kapsamı ve Teslim Bileşenleri

Belediye ruhsat onayı ve şantiye imalatı için hazırlanan komple mühendislik paketi şu bileşenlerden oluşur:

• Zemin & Temel Analiz Paketi: TBDY 2018 ve TS EN 1997 standartlarında Geoteknik İksa Değerlendirme Raporu, Plaxis/GeoStudio zemin deformasyon analiz çıktıları, Kazık Aplikasyon ve Donatı Paftaları, Aletsel Gözlem (İnklinometre) Planı.

• Taşıyıcı Sistem Statik-Dinamik Hesap Raporu: Çelik strut ve kuşak kirişi 3D/2D FEM analiz raporu, Euler burkulma tahkikleri, ÇYTHYEP 2018 kesit zorlanma föyleri, TS EN 1991-1-5 termal yük analizleri, krikolama ön gerilme hesap föyü.

• İdare ve Şantiye Uygulama Paftaları: Belediye onaylı iksa genel yerleşim planı, kademeli kazı enkesitleri, strut-kuşak birleşim detayları, hidrolik kriko pabuç açılımları, berkitme plakaları kaynak şemaları, söküm etaplama planı, detaylı çelik/betonarme metraj cetvelleri ve teknik yapım şartnamesi.

Sıkça Sorulan Sorular

Statik Proje Fiyatı Nasıl Belirlenir?

Çelik göğüslemeli iksa statik proje hizmet bedeli; TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası (İMO) Mühendislik Asgari Ücret Tarifesi geoteknik ve çelik yapı katsayıları baz alınarak hesaplanır. Fiyatlandırma; kazı derinliğine (hafriyat kotu), iksa çukurunun çevre uzunluğuna, kazı açıklığına (strut serbest boyu), kademe sayısına ve 2D/3D zemin-yapı etkileşimli sonlu elemanlar analizlerinin getirdiği mühendislik modelleme süresine göre şeffaf bir şekilde belirlenir.

Ruhsat ve İdare Onay Süreci Ne Kadar Sürer?

Zemin etüt raporunun ve mimari bodrum kat projelerinin teslim edilmesinin ardından; aşamalı sonlu elemanlar analizleri, çelik burkulma tahkikleri ve uygulama paftalaması 10 ila 15 iş günü içinde tamamlanır. Dosyanın ilgili İlçe veya Büyükşehir Belediyesi Derin Kazı İksa Komisyonu'na teslim edilmesini takiben onay süreci, idarenin dosya yoğunluğuna ve varsa altyapı kurum (İSKİ, metro vb.) görüşlerine bağlı olarak ortalama 3 ila 5 hafta arasında sonuçlanmaktadır.

Komşu parsel altına geçici zemin ankrajı yapmak yerine çelik strut (göğüsleme) ne zaman zorunludur?

Komşu parsel maliklerinin tapu altından ankraj geçmesine noter onaylı muvafakat vermediği durumlarda hukuki olarak strut zorunludur. Ayrıca kazı cephesine bitişik alanda metro tüneli koruma bandı, yüksek gerilim kabloları veya ana kanalizasyon kolektör hatları gibi altyapıların bulunduğu durumlarda ve zemin tabakasının gevşek suya doygun alüvyon olması sebebiyle enjeksiyon tutunma direncinin (pull-out) sağlanamadığı sahalarda çelik strut sistemi mühendislik açısından tek güvenli seçenektir.

Projeniz İçin Teknik Ön İnceleme ve Statik Metraj Teklifi Alın

Komşu parsel mülkiyet sınırlarını ihlal etmeden, burkulma ve termal gerilmelere karşı yapısal kararlılığı doğrulanmış, belediye derin kazı onay komisyonlarından revizyonsuz geçecek çelik boru ve kutu profil göğüslemeli (strut) iksa projeniz için kıdemli geoteknik ve statik mühendislik ekibimizle iletişime geçebilirsiniz. Mimari bodrum kat planlarınızı, kazı derinliğinizi ve onaylı geoteknik zemin etüt raporunuzu bize ileterek; iksa sisteminizin uygulanabilirlik analizini, optimize çelik metraj fizibilitesini ve resmi statik proje teklifinizi hızla edinebilirsiniz.