İksa, bir kazı gerektiğinde toprağı, suyu ve bitişik yapıları tutma işlevi gören bir sistemi tanımlamak için kullanılan bir terimdir. İksa tasarımı çok karmaşık bir konu olabilir. Tasarımcı, kazı iksasının davranışını etkileyen birçok bilinmeyen ve faktörle yetinmek zorundadır. Tipik olarak, hafriyat iksalarında tasarlanması gereken iki sistem vardır: A) Toprağı içeren Toprak Tutma Sistemi, yani destek duvarı (palto, diyafram duvar, vb.) ve b) Destek Sistemi (yani, dahili veya toprak tutma sistemini destekleyen tırmıklar, payandalar veya ankrajlar gibi harici destekler.
Her iki sistem için de ayrıntılı hesaplamalar yapmak, özellikle parametrelerin değiştirilmesi gerektiğinde çok zaman alıcı bir süreç olabilir. Buna ek olarak, birçok güncel yazılım programı, iksa kazıları tasarlamak için gerekli yapısal ve jeoteknik analizlerin entegre bir platformunu sunmamaktadır. Sonuç olarak tasarımcı, hafriyat ve yapısal sistemi ayrı ayrı analiz etmek için çok sayıda yazılım programı kullanmak zorunda kalır. Sonlu eleman analizleri dışında, karmaşık yüzey profillerinden yanal zemin basınçlarını hesaplamak için çok az teorik çözüm vardır. Ayrıca tasarımcı aynı kazı için farklı aşamaları farklı dosya adları altında kaydetmek zorundadır. Sonuç olarak, tüm süreç gereksiz yere karmaşık ve zaman alıcı hale gelebilir.
İksa, hem geleneksel hem de doğrusal olmayan analiz yöntemleriyle tasarlanabilir. Geleneksel analiz yöntemlerinin gerçek davranışı doğru bir şekilde tahmin etmede bariz sınırlamaları olduğu anlaşılsa da, bunlar sorunu çerçevelemek ve daha titiz sonlu elemanlar yöntemleri için bir geri kontrol sağlamak için önemlidir.
Şekil 1: Ankrajlarla desteklenen bir asker yığını duvarı kullanan bir iksa sisteminin iksa tasarım örneği
a) İstinat duvarı tasarımında Toprak – Su basınçları
Her şeyden önce, bir tasarımcı, duvara etki etmesi beklenen yanal toprak basınçlarının türünü uygun şekilde seçmelidir. Çoğu istinat duvarı için aktif veya hareketsiz toprak basınçları uygundur. Pasif toprak direnci dikkatli kullanılmalıdır. Yeterli drenaj sağlanmadığı takdirde su basınçlarının dahil edilme olasılığı dikkate alınmalıdır. ABD’de, tasarım yaklaşımına bağlı olarak, bazı tasarım kodları (LRFD), her basıncı bir güvenlik faktörü ile çarpan güvenlik faktörleri uygular. Avrupa’da, zemin dayanımının güvenlik faktörlerine bölündüğü ve yüklerin doğasına göre (geçici ve kalıcı) çarpıldığı bir dayanım tasarımı yaklaşımı uygulanmaktadır. Her yöntemin yararları ve eksiklikleri vardır.
b) İksa tasarımında Dış Stabilite kontrolleri
Dış stabilite kontrolleri, iksa sisteminin genel stabilitesini temsil eden hesaplamalara atıfta bulunur. Tipik olarak iki hesaplama yapılır:
b1) İksa sistemlerinin pasif direnci: Bu hesaplama, kazı altındaki yatay yönde mevcut toprak direncini dikkate alır.
Emniyetli kayma faktörü = Yatay kuvvetlere direnme / yatay kuvvetleri tahrik etme
Geçici koşullar için en az 1.2 güvenlik faktörü gereklidir.
b2) İksa sistemlerinin moment – dönme stabilitesi: Bu tür hesaplama, duvarın dönme göçmesi için iksanın stabilitesini dikkate alır.
Güvenlik devrilme faktörü = Dayanma momentleri / sürüş momentleri
Normal koşullar altında en az 1.5 güvenlik faktörü gereklidir.
c) İksa duvarı tasarımında Rulman Stabilitesi: Her durumda, bir tür temel malzemeyle (ister kaya ister toprak olsun) bir istinat duvarı inşa edilmelidir. Bir istinat duvarı zemine dayandığında, taşıma stabilitesi daha kritik olma eğilimindedir. Bu kontroldeki ilk görev, duvarın ayak ve topuğundaki taşıma gerilmelerini doğru bir şekilde hesaplamaktır. Yatak gerilmelerinin her iki tarafta da hesaplanması gerekmesinin nedeni, devrilmenin ayak parmaklarında artan gerilmelere ve topuk tabanındaki gerilmelerin azalmasına neden olmasıdır. Yatak gerilmeleri, izin verilen yatak gerilmelerine karşı incelenmelidir ve tipik olarak minimum 3,0 güvenlik faktörü belirtilir. Böyle yüksek bir güvenlik faktörünün kullanılması, tipik olarak duvar oturmalarının kabul edilebilir seviyelerde tutulmasını sağlar. Aksi takdirde, oturma kontrolü kritikse, ayrıntılı oturma hesaplamaları gerekir.
d) İksa tasarımında küresel stabilite Bir diğer endişe konusu, kazının genel küresel stabilitesidir. Bazı durumlarda, diğer kontroller kabul edilebilir faktörler sağlarken, duvar, istinat duvarının çok altında uzanan genel bir dönme tipi göçmeye karşı hassas olabilir. Böyle bir yenilme modu, en yaygın olarak, daha zayıf toprak bölgelerinin bulunduğu yamaçlarda veya duvar tabanının altında yumuşak bir jeomateryal bulunduğunda açıklanır.
e) İksa sisteminde yapısal kontroller: Bir kere stabilite kontrolleri tatmin edici olduğunda, gerçek bireysel iksa bileşenleri tasarlanabilir. Beton istinat duvarları için bu, gerekirse boylamasına ve kesme donatısının uygun boyutlandırılmasını içerir.