1

stanbul Boaz Kysnda Top-Down Yntemi ile Derin Kaz

Yaplmas Bir Vaka Analizi

nder Akakal, Cevdet Bayman, Selim kiz,

Fatih Kula, Turan Durgunolu

Z: Hatice Sultan ve Fehime Sultan isimli iki tarihi Osmanl Yalsnn restorasyon

almalar kapsamnda drt bodrum kat ina edilmesi planlanmaktadr. Bodrum kat

inas iin gerekli olan kaz derinlii arazi yzeyinden 24 m, deniz seviyesinin 21.20 m

aasndadr. Zemin profili kontrolsz dolgu, denizel alvyon ve deniz tarafna doru

derinleen taban kayadan olumaktadr. hale srecinde geoteknik tasarm grubu

tarafndan elik boru destekleme sistemi nerilmise de destek elemanlar arasnda

kalan snrl alma alan nedeni ile alternatif baka bir yntem aranmtr. Bu aamada

alt yklenici tarafndan kayaya soketli diyafram duvar ve fore kazkl sistem ile tekil

edilecek Top-Down inaat yntemi nerilmi ve verenin deerlendirmesi neticesinde

uygun bulunmutur. Zorlu zemin koullarnda kalc diyafram duvar ve fore kazk

uygulamalarnn tamamland THY - Do&Co JV Ortaky Hotel Projesi ilgi ekici bir

vaka analizi olarak bu makale kapsamnda sunulmaktadr.

ABSTRACT: Within the restoration campaign of two historical Ottoman waterfront

mansions namely Hatice Sultan and Fehime Sultan, four basement levels were planned

to be constructed. Planned excavation depth was 24 m below the ground surface and

approximately 21.20 m below the sea level. Uncontrolled fill, marine alluvium layer and

bedrock are components of soil profile which the bedrock is sloped towards the seaside.

In the bidding stage, steel propping system was submitted by the geotechnical design

group however this design was eliminated because of the limited operation area between

propping elements. The method of top-down construction of the basement levels with

permanent diaphragm wall and bored piles socketed into bedrock was agreed to be

realized by the Client based on the alternative proposal given by the foundation

subcontractor during the bidding stage. THY - Do&Co JV Ortakoy Hotel Project where

permanent diaphragm wall and piles were implemented in challenging soil conditions is

presented within the paper as an interesting case study.

2

1 GR

Fehime Sultan ve Hatice Sultan Yallar 19. yzyln ikinci yarsnda Sultan II.

Abdlhamid tarafndan Sultan V. Muratn kzlarna dn hediyesi olarak stanbul

Boaz kysnda ina ettirilmitir. Fehime Sultan yaps daha sonra Plevne Savunmas

ile baar sergileyen Gazi Osman Paaya hediye edilmitir. Cumhuriyet dneminde

ilkokul olarak kullanlan kk ne yazk ki 2002de kan yangn nedeni ile ar hasar

grmtr. Bunun yannda Hatice Sultan Yals bir dnem yetimhane olarak ve daha

sonra da zel bir yzme kulb olarak kullanlmtr. Yallar iine alan bu ada zerinde

son yllarda Trk Hava Yollar Do&Co Ortakl tarafndan yap ilet devret modeli ile

bir otel projesi gelitirilmektedir. Fehime Sultan yalsnn yangndan sonra kalan yap

elemanlar restorasyon almalar iin depo ve atlye sahasna tanmtr. Otel projesi

kapsamnda halen ayakta olan Hatice Sultan Yalsnn restorasyonu, 2002deki

yangndan ar zarar grm olan Fehime Sultan Yalsnn aslna uygun olarak sklen

tarihi paralar da kullanlarak yeniden ina edilmesi planlanmaktadr. Bu restorasyon

almalar kapsamnda otopark ihtiyacnn karlanmas adna Hatice Sultan Yalsnn

ve tarihi bir am aacnn bulunduu keler haricinde kalan alan altnda drt kat

bodrum ina edilmesi planlanmtr. Zayf zemin koullar, yksek su seviyesi ve evre

yaplarn yaknl nedeni ile planlanan derin kaznn Top-Down inaat yntemi ile

desteklenerek gerekletirilmesi ynnde karar klnmtr. Makalenin sunulduu tarihte

diyafram duvar ve fore kazk uygulamalar tamamlanm, bir blmde ise zemin kat

demesinin inas ve deme alt kaz almalar devam etmektedir.

2 PROJE ZELLKLER

Fehime Sultan ve Hatice Sultan Yallar stanbul Boaznn Ortaky kylarnda

Boazii Kprs gney bat ayana 75 m uzaklkta yer almaktadr. Yallarn

restorasyon almalar kapsamnda Hatice Sultan Yals ve tarihi bir am aacnn

bulunduu keler haricinde kalan alanlar altnda drt bodrum kat ina edilmesi

planlanmaktadr (ekil 1). 2002 ylnda gerekleen yangnda hasar grm Fehime

Sultan Yalsnn kalntlar restore edilmek ve yeni inaatta tekrar kullanlmak zere

restorasyon sahasna tanmtr. Kaz evresi yaklak olarak 372 m olup kaz alan

yaklak olarak 6064 mdir. Saha kotlar deniz seviyesine gre +1.00 m ve +3.00 m

arasnda deimektedir. Kaz derinlii deniz seviyesinden 21.20 m aada olup

maksimum kaz derinlii yaklak 24 mdir.

3

ekil 1. Sahann Havadan Grnm ve Planlanan Kaz Snr (fotoraf 2002 ylndaki

yangndan sonra, restorasyon almalar balamadan nce ekilmitir)

ksa destek sistemleri ihalesi aamasnda ihaleye katlan firma tarafndan zemin

koullar, yksek su seviyesi ve evre yaplarn yaknl dikkat ekilerek bodrum

katlarnn top-down yntemi ile ina edilmesi nerilmi ve veren tarafndan uygun

bulunmutur. Planlanan bodrum katlar ve zemin profili ekil 2de verilmektedir.

ekil 2. Deniz Tarafna Dik Dorultuda Yap ve Zemin Kesiti

Bodrum katlar inas iin uygulanmas planlanan diyafram duvarn ayn zamanda

yapnn kalc perdesi olarak kullanlmas dnlmektedir. Top-Down inaat metodu

ile diyafram duvar panelleri yap demeleri tarafndan desteklenecektir ve ina edilecek

yap demelerinin kaz esnasnda tanmas adna yap kolonlarnn daha nceden ina

edilmi olmas gerekmektedir. Bu nedenle diyafram duvar uygulamalarna paralel

olarak kalc yap kolonlarnn da fore kazklar ile tekil edilmesi planlanmtr.

Diyafram duvar ve fore kazklarn temel ve demeler ile yapsal btnlnn

4

salanabilmesi iin gerekli donat sreklilii zel baz balant detaylar gelitirilerek

gerekletirilebilmitir.

3 ZEMN ZELLKLER

Zemin ett almalar kapsamnda sahada en derini 50 m olan 10 adet sondaj

yaplm olup iki tane sondaj deniz kysna yakn ve deniz tarafna doru 45 eimli

olarak gerekletirilmitir. Bu iki sondaj ise 100 m uzunluunda uygulanmtr. Ayrca

jeofizik deneyleri kapsamnda MASW ve mikrotremor almalar srdrlm olup

elde edilen veriler nda zemin modeli oluturulmutur.

Zemin profilinin kontrolsz dolgu, denizel alvyon ve taban kaya tabakalarndan

olutuu grlmektedir. Taban kayay oluturan birimler dayk, kumta ve eyl olarak

belirtilmektedir. Dey sondaj loglarnda kaya tabakasnn saha genelinde yzeyden

derinliinin 13.50 m ile 27.20 m arasnda deitii grlmektedir. Bu nedenle diyafram

duvar ve fore kazklarn, taban kaya iinde belli bir soket uzunluu salanacak ekilde

deiken derinlikte ina edilmeleri uygun bulunmutur. Her ne kadar zemin ett

almalar dikkate alnarak diyafram duvar ve fore kazk boylar belirlenmi olsa da

uygulama esnasnda karlalan kaya kotlarna gre yeterli soket boyunun

salanabilmesi iin yer yer diyafram duvar ve fore kazk boylar uzatlmtr. Tipik

zemin profili ekil 3de grlebilmektedir.

ekil 3. Tipik Zemin Profili

Laboratuvar ve arazi deneyleri dikkate alnarak hesaplarda kullanlan zemin ve kaya

tabakalarnn ortalama birim hacim arlk ve drenajl kesme dayanm zellikleri Tablo

1de zetlenmektedir. Su seviyesi sahann denize yaknlnn da etkisi ile arazi

seviyesinin 1.0 - 3.0 m aasnda yer ald dikkate alnmtr.

5

Tablo 1. Zemin zellikleri

Zemin Tabakas (kN/m) () c (kN/m)

Kontrolsz Dolgu ve Denizel Alvyon 18 28 1

Ayrm Kaya 22 33 20

Taban Kaya 24 33 50

4 N TASARIM VE ALTERNATF PROJE

hale sreci ncesinde iveren tarafndan grevlendirilmi geoteknik tasarm grubu

tarafndan proje kapsamnda yaplacak bodrum kazs iin elik boru dayamalarla

desteklenen diyafram duvarl bir iksa sistemi nerilmitir. elik boru destekler arasnda

kalan ara mesafe deyde 5.0 m yatayda 8.20 m eklinde projelendirilmitir. Destekler

arasnda kalan mesafenin snrl olmas nedeni ile yaplacak kaz almalar iin yeterli

emniyeti salayan bir alan oluturulamad grlmtr. Bunun yannda bodrum

perdesi ile diyafram duvar arasnda kalan alann akl ile doldurularak yapnn yzmeye

kar gvenli olmas hedeflenmi fakat oluturulan bu akl havuzu nedeni ile alan kayb

sz konusu olmutur.

hale srecinde taeron firma tarafndan yaplan deerlendirme neticesinde, destekler

arasnda kalan mesafenin kaz almalarnn emniyetli bir ekilde yaplabilmesi iin

yeterli olmamas, akl havuzu nedeni ile ortaya kan yer kaybnn ortadan kaldrlmas

ve kaz almalarna paralel yap demelerinin tamamlanmas nedenleri ile kaznn

Top-Down inaat teknii ile desteklenmesinin uygun olaca ortaya konmutur.

Top-Down inaat yntemi ile diyafram duvar ve fore kazklar, kazya paralel olarak

yap demelerinin yukardan aaya doru tek tek inas ile desteklenmekte ve bu

ekilde iksa yatay deplasmannn snrlandrlmas mmkn olmaktadr. evre yaplarn

yaknl nedeni ile iksa sistemi deplasmannn snrlandrlmas nem arz etmektedir.

Top-Down inaat yntemi ile planlanan uygulama admlar ekil 4de tarif

edilmektedir. Buna gre uygulama admlar, ilk olarak evre kalc diyafram duvar ve

yapnn kolonlarn tekil edecek fore kazklarn ina edilmesi, zemin kat demesinin

diyafram duvar ve fore kazklar ile yapsal btnlk salanacak ekilde ina edilmesi, 1.

bodrum kat demesi alt kotuna kadar kaz yaplmas, 1. bodrum kat demesinin ina

edilmesi, temel inasna kadar bu sralamaya uygun olarak kalan kaznn yaplmas ve

demelerin ina edilmesi eklinde zetlenebilmektedir.

6

ekil 4. Top Down naat Yntemi Uygulama Admlar

Kayaya soketli diyafram duvar ve kaz almalar dikkate alnarak yaplan yeralt

suyu szma analizi sonucu irdelenerek saha iine szacak su miktarnn minimize

edilebilmesi iin gerekli soket derinlii 5.0 m olarak hesaplanmtr. Su seviyesinin iksa

arkasnda alalmasndan dolay olumas beklenen maksimum oturma 18 mm olarak

hesaplanm olup bu deerin evre yaplar dikkate alnarak uygun snrlar iinde kald

eklinde deerlendirilmitir.

Uygulanan fore kazklar temel seviyesi zerinde basn temel seviyesi altnda

kaldrma kuvveti nedeni ile ekme tesirleri altnda almaktadr. Bu nedenle yapnn

kalc kolonu olarak da kullanlmakta olan fore kazklarn kayaya soket miktar nem

kazanmaktadr. Suyun kaldrma kuvvetinin yap arl ile dengelenememesi nedeni

kazklarda oluan ekme kuvvetlerinin karlanmas adna yaplan hesap sonucu soket

miktar 6.0 m olarak belirlenmitir.

Top-Down inaat yntemi ile birlikte ortaya kan inaat zorluklarndan bir tanesi

diyafram duvar veya fore kazk makinesi ile uygulanan ve kalp kurularak ina edilen

yap elemanlar arasnda donat srekliliinin salanmasdr. Donat srekliliinin

salanabilmesi adna diyafram duvar ve fore kazk donat kafesleri ierisine zel olarak

tasarlanm elik plakalar ve ilave donatlar yerletirilmektedir. Ayca temel ve duvar

bodrum izolasyonlarnn yaplabilmesi iin betonarme imalatlarna paralel zel

detaylarn uygulanmas gerekmektedir. lave donat yerleim detaylarnn zlmesi iin

ortaya konan zmler bir sonraki blmde sunulmaktadr.

7

5 KALICI DYAFRAM DUVAR NAATI

Daha nceki blmlerde belirtildii zere diyafram duvarlarn taban kayaya

minimum 5.0 m soketlenmesi gerekmektedir. Yol cephesinde taban kayann temel

seviyesi zerine ykselmesi nedeni ile yer yer kaya zemin iinde diyafram duvar imalat

20 mye kadar kmtr. Diyafram duvar imalatlarnn yaplabilmesi iin sahaya

maksimum 81 kNm tork ve dakikada 25 devir kapasiteli bir hidrofreze cutter tipi

diyafram duvar makinas mobilize edilmitir. Mobilize edilen bu diyafram duvar

makinasnn maksimum 70 m derinliinde diyafram duvar yapma kapasitesi

bulunmaktadr (ekil 5a).

Diyafram duvarlarn yapnn kalc elemanlar olarak kullanlacak olmas

uygulamada deylik kontroln n plana karmaktadr. Hidrofreze cutter tipi diyafram

duvar makineleri zerine monte edilmi olan deylik kontrol sistemi ile yatay sapma

miktar izin verilir miktarlarda tutulabilmitir (ekil 5b-5c).

ekil 5a. Hidrofreze-Cutter tipi Diyafram Duvar Makinesi

ekil 5b 5c. Deylik Kontrol Sistemi

Zemin ett almalar neticesinde zetlenen taban kaya numunelerinin tek eksenli

basn mukavemeti deerleri aada verilmektedir.

8

Tablo 2. Tek Eksenli Basn Mukavemeti (UCS) Deerleri - Mpa

Dayk Kumta eyl - Kumta

UCS

Deeri

Min. Mak. Min. Mak. Min. Mak.

0.7 65 3.6 160 1.0 67

Taban kayadan alnan numuneler zerinde yaplan tek eksenli basn mukavemeti

deneyleri neticesinde elde edilen deerlerin derinlie gre deiimi ekil 6da

verilmektedir.

ekil 6. Tek Eksenli Basn Mukavemeti (UCS) Deerlerinin Derinlikle Deiimi

Taban kaya iinde minimum 5.0 m soket yaplabilmesi iin karlalan kaya

derinliine gre diyafram duvar boylarna yerinde karar verilmitir. Diyafram duvar

derinliini deiken kaya tabakasna gre 28 m ile 32 m arasnda uygulanmtr.

Diyafram duvar imalat hz kullanlan yksek kapasiteli hidrofreze cutter diyafram

duvar makinesi sayesinde ortalama yaklak 2.65 m/gn olarak hesaplanmaktadr. Bu

deer gnde yaklak 60 m diyafram duvar imalatna tekabl etmektedir.

Diyafram duvar donat kafesleri iine deme ve temel balantlarnn yaplabilmesi

adna gerekli seviyelerde ilave donatlar yerletirilmitir (ekil 7). Kazya paralel n

alacak diyafram duvar panellerinin iine yerletirilen ilave balant donatlarna, ekil

11de grlebilen strafor plastik paralar sayesinde ince bir beton tabakas krlarak

ulalabilmesi ve bu donatlarn kolaylkla bklp deme ile balantsnn

salanabilmesi planlanmtr.

-80

-60

-40

-20

0

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Ko

t (m

)

Tek Eksenli Basn Mukavemeti (UCS) (Mpa)

Dyke

Sandstone

Shale-

Sandstone

Dayk

Kumta

eyl -

Kumta

9

ekil 7. Deme ve Temel Seviyelerine Yerletirilen lave Balant Donatlar

6 FORE KAZIK UYGULAMASI

Top-Down inaat yntemi dahilinde yapnn kolonlarnn tekil edilebilmesi iin

aplar 100 cm ve 120 cm olan fore kazklarn ina edilmesi planlanmtr. Temel

seviyesi zerinde basn altnda alan kazklarn temel seviyesi altnda ekme tesiri

altnda olaca grlmektedir. Proje kapsamnda ina edilecek bodrum katlarnn

yaklak 21 m su seviyesinin altnda olmas nedeni ile yapya byk miktarda kaldrma

kuvvetinin tesir ettii hesaplanmtr ve bu ykn ina edilen kazklar ile tanaca

planlanmtr. Yapnn kalc kolonlarn tekil edecek kazklarn yan sra baz

blgelerde sadece temel altndan kaya iinde 6 m soketlenecek ekilde ilave 65 cm

apnda ekme kazklarnn da uygulanmas gereklilii grlmtr. Kayaya soketlenen

kazklarn ekme kapasiteleri sadece kaya iinde kalan blmlerinin srtnmesi dikkate

alnarak hesaplanmtr.

Fore kazk uygulamas tam boy boru srlerek hassas bir alma ile

gerekletirilmi olup kazklarn deyden kakl uygulama boyunca sk sk kontrol

edilmitir (ekil 8).

ekil 8. Fore Kazk Uygulamalar

10

Yapnn kalc kolonlar olarak kullanlmas planlanan fore kazklarn deme ve

temel elemanlar ile yapsal srekliliinin salanmas adna yerletirilen ilave balant

donatlarnn yerletirilmesi gerekmektedir. Bu donatlarn beton iinde yeterli

soketlenme boyunun salanabilmesi iin kazk kesiti boyunca uzatlmalar gerektii

ortaya konulmutur. Fore kazklar tremi borusu kullanlarak betonlanacaklarndan orta

blmlerinde bir akln olmas dolays ile ilave donatlarn bu aklk iinden

gememeleri gerekmektedir. Bu nedenle bu ilave donatlar kazk donat kafesi iine

monte edilen ekil 9da grlen ring donatlara monte edilmi ve dolaysyla yeterli

soketlenme miktar salanmtr.

ekil 9. lave Fore Kazk Balant Demiri Ring Plaka Uygulamas

7 TOP-DOWN KAZI AAMASI

Sahada makalenin hazrland tarihte zemin kat deme almalar ve 1. bodrum

kat iin gerekli kaz almalar devam etmektedir. ekil 10da grlebilecei gibi 1.

bodrum kat kazs hizasna kadar kuru bir ortamda kaz yaplmas mmkn olabilmitir.

ekil 10. Top-Down Kaz Aamas

11

8 ZET

stanbul Boaz kysnda 19. yy sonlarnda ina edilmi iki Osmanl yals olan

Hatice ve Fehime Sultan Yallarnn restorasyon almalar kapsamnda projeye drt

bodrum kat ilave edilmesi planlanmtr. Bodrum katlarnn inas iin derinlii 24 mye

varan kaz yaplmas gerekmektedir. Yaplacak bu kaznn desteklenmesi adna ihale

sreci ncesinde iverenin grevlendirdii bir geoteknik tasarm grubu tarafndan elik

dayamalar ile desteklenmi geici diyafram duvar nerilmitir. elik boru elemanlarnn

arasnda gvenli bir kaz almas iin yeterli mesafe olmamasndan olay, taeron

tarafndan alternatif olarak bodrum katlarn top-down yntemi ile ina edilmesi teklif

edilmi ve veren tarafndan daha uygun bulunmutur. Bu yntem dahilinde ncelikle

yapnn kalc birer paras olarak kullanlmas planlanan diyafram duvar ve fore

kazklarn ina edilmesi planlanarak projeye ekonomi getirilebilmitir. Yap

demelerinin kaz almasna paralel olarak diyafram duvarlar destekleyecek ekilde

yukardan aaya doru ina edilmeleri sayesinde yatay deplasmanlarn izin verilen

snrlar iinde tutulmas mmkn olabilmektedir. Top-Down ynteminin bir dier

avantaj ise fore kazklarn taban kaya iinde soketlenmesi salanarak yapya tesir eden

kaldrma kuvvetinin kazklar ile tanmas mmkn olmu, yapnn arlatrlmas gibi

alan kaybna neden olabilecek detaylar ortadan kaldrlm sonu itibari ile yap

alanndan kazan salanm ve gvenli bir tasarm ortaya konabilmitir. Kazya paralel

ina edilecek temel ve demelerin diyafram duvar ve fore kazklar ile aralarnda donat

sreklilii ilave balant donatlar ile salanabilmitir. Taban kayada rastlanan yksek

tek eksenli basn mukavemeti deerlerine ramen yksek kapasiteli bir hidrofreze

cutter diyafram duvar makinesi ile kayada minimum 5.0 m soket yaplarak uygun bir

imalat hz yakalanabilmitir. Kaz aamalar esnasnda ise kayaya soketli diyafram

duvarlar sayesinde saha iinde kuru bir alma ortamnn saland grlebilmektedir.

Sonu olarak zorlu zemin ve evre koullar dikkate alndnda top-down inaat

ynteminin gvenli, ekonomik bir zm oluturduu ayn zamanda projeye zaman

kazandrabildii grlmektedir.

9 TEEKKRLER

Destekleri iin Trk Hava Yollar Ynetim Kurulu ve cra Komitesi Bakan Sayn

Hamdi Topuya, Do&Co Firmas CEOsu Sayn Atilla Doudana ve Gryap naat

Firmasna teekkrlerimizi sunarz.