ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Mustafa Can TAŞ TEK TABAKALI TAŞ DOLGU DALGAKIRANLARIN GÜVENLİK VE EKONOMİK ANALİZİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ADANA, 2006

2 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ TEK TABAKALI TAŞ DOLGU DALGAKIRANLARIN GÜVENLİK VE EKONOMİK ANALİZİ Mustafa Can TAŞ YÜKSEK LİSANS TEZİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANA BİLİM DALI Bu tez 25/12/2006 Tarihinde Aşağıdaki Jüri Üyeleri Tarafından Oybirliğiyle Kabul Edilmiştir. İmza. İmza. İmza. Yrd.Doç.Dr. Mustafa MAMAK Yrd.Doç.Dr. Zeliha SELEK Yrd.Doç. Dr. Hatice ÇAĞATAY DANIŞMAN ÜYE ÜYE Bu tez Enstitümüz İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.

3 ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ TEK TABAKALI TAŞ DOLGU DALGAKIRANLARIN GÜVENLİK VE EKONOMİK ANALİZİ Mustafa Can TAŞ ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman: Yrd. Doç. Dr. Mustafa MAMAK Yıl : 2006 Sayfa: 70 Jüri: Yrd. Doç. Dr. Mustafa MAMAK Yrd. Doç. Dr. Zeliha SELEK Yrd. Doç. Dr. Hatice ÇAĞATAY Dünyadaki çoğu dalgakıranların iki sıra elemanın yerleştirilmesi ile oluşan kaplama yüzeyleri vardır lerden sonra bu kaplama tabakaları için kaya yerine prefabrik beton bloklar kullanılmaya başlanmıştır. Bu bloklar ekonomik ve güvenlik avantajını beraberinde getirmiştir. Bu tip dalgakıranlar Accropode lar geliştirilene kadar iki tabakalı kaplama yüzeyine sahiplerdi. Accropode lar ve Core Loc larla birlikte daha ekonomik ve daha stabil olan tek tabakalı dalgakıranlar oluşturulmaya başlanmıştır. Bu tez çalışmasında öncelikle prefabrik bloklar tanıtılmış ve tek tabaka ile çift tabaka uygulamaları için güvenlik karşılaştırmaları yapılmış, daha sonra taş kaplaması ve blok kaplaması arasında karşılaştırma yapmak için core locla yapılan tek tabakalı bir dalgakıran örneği üzerinde ekonomik ve güvenlik analiz yapılmıştır. Anahtar kelimeler: Core-Loc TM, dayanıklılık, dalgakıranlar, tek tabaka, kaplama I

4 ABSTRACT MSc THESIS ECONOMICAL and STABILITY ANALYSIS OF THE SINGLE LAYER RUBBLE MOUND BREAKWATERS Mustafa Can TAŞ DEPARTMENT OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCE UNIVERSITY OF CUKUROVA Supervisor: Assist Prof.Dr. Mustafa MAMAK Year:2006 Pages:70 Jury: Assist. Prof. Dr. Mustafa MAMAK Assist. Prof. Dr. Zeliha SELEK Assist. Prof. Dr. Hatice ÇAĞATAY Most rubble mound breakwaters in the world have an armour which consist of two layers of units. After 1950 s prefabricated concrete blocks have been started to use instead of rock armouring. These blocks have brought the economical and stability advantages with together. This type of breakwaters have had two layers until Accropodes had developed. More economical and more stable single layer breakwaters have started to issue with Accropodes and Core-locs TM. In this thesis study, firstly, prefabricated blocks have been introduced and their Single Layer-Double layer application types have been compared and for the comparison between the rock armouring and the block armouring, economical and stability analysis have been made on a single layer breakwater sample which was armoured with core- locs. Key Words: Core-Loc TM, stability, breakwaters,single layer, armouring II

5 TEŞEKKÜR Öncelikle bana tezim boyunca akademik destek veren hocama ve her zaman arkamda olan aileme, Kıyı Yapıları Mühendisliği kaynaklarının yetersiz olduğu ülkemizde bilgi birikimini ve elindeki kaynakları benimle paylaşan Sn. Prof. Dr. Ali Rıza GÜNBAK a, tez konumu aynı zamanda görerek incelememe olanak sağlayan STFA Deniz İnşaat Oman ekibine ve meslektaşım İbrahim YALÇINER e teşekkürü bir borç bilirim. III

6 İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ.I ABSTRACT.II TEŞEKKÜR III İÇİNDEKİLER...IV ŞEKİLLER DİZİNİ VI TABLOLAR DİZİNİ VII 1.GİRİŞ ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR.2 3. MATERYAL VE METOD Giriş Şevli Dalgakıranların Boyutlandırılma Esasları Koruyucu Tabakadaki Elemanların Stabilitesi Stabilite Katsayısı K yı Etkileyen Faktörler Stabilite Katsayısı ve Dalga Yüksekliğinin Hasar Yüzdesine Etkisi Derecelenmiş Riprap Kaplama Tabaka Kalınlığı ve Eleman Sayısı Kret Yüksekliği ve Genişliği Kret Yüksekliği Kret Genişliği Beton Başlık Yapısı Koruyucu Tabakanın Taban Seviyesi Arka Yüzde Koruyucu Tabaka Tasarımı Filtre Tabakaları PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Prefabrik Blokların Gelişimi ve Yapılış Amaçları Prefabrik Beton Blokların Karşılaştırılması Tek Tabakalı Dalgakıranlar ile İki Tabakalı Dalgakıranların IV

7 Karşılaştırılması Single Layer Dalgakıranların Güvenlik Analizi ve Avantajları SONUÇLAR VE ÖNERİLER.42 KAYNAKLAR...44 ÖZGEÇMİŞ 45 EKLER...46 V

8 ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 3.1 Taş dolgu dalgakıran kısımları.4 Şekil 3.2 Filtre tabakaları dalga kırılması hali 13 Şekil 3.3 Filtre tabakaları-dalga kırılmaması hali.14 Şekil 3.4. Dalgakıran tasarımı örneği.16 Şekil 4.1 Prefabrik blokların tarihi gelişimi 18 Şekil 4.2 Core loc lara kadar geliştirilen bazı blok tasarımları...20 Şekil 4.3 Tabaka sayısına göre stabilite katsayısı-hasar durumunu..25 VI

9 TABLO DİZİNİ SAYFA Tablo 3.1 Çeşitli kaplama elemanları için K değerleri.7 Tablo 3.2 Prefabrik bloklara ait hasar yüzdeleri..8 Tablo 3.3 Eleman Tiplerine göre poroziteler verilmiştir 10 Tablo 4.1 Prefabrik bloklara ait K D değerleri.21 Tablo 4.2 Prefabrik blokların tabaka sayısı ve eğimle kıyaslanması..25 Tablo 4.3 Sohar Fishery Limanı bölgesine ait su seviyesi değerleri...27 Tablo 4.4 Sohar dalgakıranları bölgesine ait su seviyesi değerleri.27 Tablo 4.5 Sohar daki istatistiki H S değerleri...27 Tablo 4.6 Sohar daki istatistiki H max değerleri..28 Tablo 4.7 İstatistiki dalga yönleri.. 28 Tablo 4.8 Kuzey dalgakıranı için dizayn dalga yüksekliği hesaplamaları...29 Tablo 4.9 Güney dalgakıranı için gerekli taş ağırlıkları ve dalga bilgileri...31 Tablo 4.10 Taş kaplama kategorileri ve kret yükseklikleri Tablo 4.11 Kuzey dalgakıranı için taş ağırlıkları ve dalga bilgileri Tablo 4.12 Taş kaplama kategorileri ve başlık yükseklikleri...33 Tablo 4.13 Kuzey dalgakıranı kaplama miktarları Tablo 4.14 Güney dalgakıranı kaplama miktarları...34 Tablo 4.15 Kuzey dalgakıranı kaplama ağırlıkları Tablo 4.16 Güney dalgakıranı kaplama ağırlıkları Tablo ton kategorilerine ait birim maliyet Tablo 4.18 Kuzey dalgakıranında kullanılan malzemelere ait maliyetler.. 35 Tablo 4.19 Güney Dalgakıranına ait kaplama maliyetleri..36 Tablo 4.20 Dalgakıranlara ait toplam maliyet Tablo ton kategorilerine ait toplam birim maliyet..36 Tablo ton kategorilerine ait toplam toplam maliyet...37 Tablo 4.23 Toplam taş kaplama maliyeti...37 Tablo 4.24 Güney dalgakıranı için kullanılacak CoreLoc yerleştirme br. Maliyeti...37 Tablo 4.25 Toplam Core Loc maliyeti 37 Tablo 4.26 Toplam dalgakıran maliyeti..38 VII

10 Tablo ton luk kaplama elemanı yerleştirme maliyeti..39 Tablo 4.28 Sohar dalgakıranlarına ait ocaktaşı ve Coreloc stabilite katsayıları.40 VIII

11 1. GİRİŞ Mustafa Can TAŞ 1.GİRİŞ 20.yy. ortalarına kadar dünyada kullanılmakta olan kıyı koruma yapıları ve limanlar geleneksel olarak kısa ömürlü ve sık bakım gerektiren dökme taş tipi dalgakıranlarla oluşturulmakta idi. Günümüzde, dalga koşullarının uygun olduğu nispeten daha durgun sularda bu uygulama tipi yapılan ekonomik analizlere göre karlı oldukları için hala sıkça uygulanmaktadır 20.yy. ın son yarısında ise gelişen teknoloji ile güçlü iş makinelerinin ortaya çıkması limancılığın önemini bilen ülkeler için daha dayanıklı su yapıları oluşturma fırsatı yaratmıştır. Aynı dönemde geliştirilen özel tasarım beton bloklar geleneksel dalgakıran tiplerine koruyucu bir kalkan görevi görmekle kalmamış dalgakıranları bakım ve onarım masraflarını en aza indirgeyerek daha ekonomik ve uzun ömürlü hale getirmişlerdir. Su yapıları genel olarak yüksek maliyetli ve belirli bir proje ömrüne sahip oldukları için uygulanacak proje tipi ve ömrü yapılacak olan fizibilite analizi ile saptanmaktadır. Bu çalışmalarda belirli kayıplara müsaade edilerek ortaya çıkacak olan hasar ve bakım maliyeti arasında bir kar-maliyet oranı belirlenmekte ve bölgeye en uygun tasarım oluşturulduktan sonra proje hayata geçirilmektedir. Beton blok kaplı dalgakıranlar, ortalarında ince malzemeden oluşan yoğun bir çekirdek, çekirdeği kaplayan farklı boyutlardaki kayalar ve bu kayalar üzerine yerleştirilen iki sıra beton blok kaplama esasına dayanmaktadır. Son yıllarda değişen ekonomik anlayış müteahhit firmaları uluslararası yapılan ihalelerde avantaj sağlamak için belirli toleranslarda güvenlikten fedakarlık ederek Single Layer dalgakıran projeler üretmeye yöneltmiştir. Daha büyük bloklarla tek sıra olarak uygulanan Single Layer tipi dalgakıranlar yeni tasarımlarla son on yıldır kullanılan yeni bir sistemdir. Bu çalışmada öncelikle tabaka tabaka oluşturulan taş dolgu dalgakıranlara ve bu dalgakıranların koruyucu tabakaları için geliştirilen özel tasarım beton bloklara değinilecek daha sonra tek koruyucu tabakalı (single layer) taş dolgu dalgakıranların avantajlarını irdelemek için bir örnek üzerinde ekonomik ve güvenlik analiz yapılacaktır. 1

12 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Mustafa Can TAŞ 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Taş dolgu dalgakıranlar, diğer dalgakıran türlerine nisbeten gelen dalga enerjisini daha az yansıtır. Geçen yüzyılın sonlarına doğru inşa edilen Cherbourg ve Plymouth taş dolgu dalgakıranları, gelen dalganın enerjisini yansıtarak sönümlemede çeşitli problemlerle karşılaşmıştır (Townson, 1973). Bir dalgakıranın tasarım ve inşaat süreci, özellikle geçmiş tecrübelere ve oluşturulan fiziksel modele bağlıdır. Tasarımdaki ana hedef, dalgakıranı oluşturan elemanların büyüklük ve yerleşim düzenini belirlemektir. Bunun için genellikle ampirik formülleri içeren yaklaşımlar kullanılmaktadır (PIANC, 1980; USACE, 1984).Hudson (1959) formülü, taş dolgu dalgakıranların stabilitesinin hesabında yaygın olarak kullanılan ifadelerden biridir. Bu formül ile koruyucu tabakadaki her bir taşın ağırlığı bulunabilmektedir. 3 γ r H r = (2.1) K S W 3 r ( 1) cotθ Burada; W r, her bir taşın ağırlığını; γ r, taşın birim ağırlığı; H, tasarım dalgasının yüksekliğini; K, boyutsuz stabilite katsayısını; S r, relatif özgül kütleyi ve θ dalgakıranın eğimini göstermektedir. Hudson formülünde tabakalar arasındaki sürtünme ihmal edilmiş, fakat sürtünmeye bağlı bu etkinin, K boyutsuz stabilite katsayısına dahil edildiği kabul edilmiştir. K değerleri, yapılan model deneylerinden elde edilmiş ve USACE (1984) tarafından yayınlanmıştır.van der Meer (1995), koruyucu tabakada kullanılan kaya malzemesi için aşağıdaki ampirik formülü çıkarmıştır; D H s n 50 ξ = 6.2P 0.18 ( S N ) 0. 2 (2.2) 2

13 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Mustafa Can TAŞ Burada H s, belirgin dalga yüksekliği;, relatif yoğunluk; D n50, nominal malzeme çapı; P, boyut suz permeabilite katsayısı; N, hasar seviyesine ulaşan dalga sayısıdır. S ve ξ ifadeleri, S = A ξ = c D ( H L ) 1/ n 50 tan θ şeklinde tanımlanmış olup, A c, erozyona maruz kalan kesit alanı ve L 0, derinsu dalga boyudur. 3

14 3. MATERYAL VE METOD Mustafa Can TAŞ 3. MATERYAL VE METOD 3.1 Giriş Düzenli yerleştirilmiş taş dolgu dalgakıranlar ortada ocak artığı malzemeden oluşan yoğun bir çekirdekten, bu çekirdek üzerine belirli eğime sahip ocak taşlarından oluşan filtre tabakasından ve son olarak dalgaları ilk olarak sönümleyecek daha büyük ocak taşlarından veya prefabrik beton bloklardan bir veya iki sıra olarak meydana getirilen koruyucu tabakadan oluşur. Şekil 3.1 de bir taş dolgu dalgakıran örneği verilmektedir. Koruyucu tabakanın oluşumunda kullanılacak eleman boyutlandırması bazı esaslara dayanmaktadır. Aşağıdaki bölümlerde koruyucu tabaka boyutlandırma esaslarına, gelişmekte olan prefabrik bloklara ait özelliklere ve bu blokların ekonomik ve güvenlik avantajlarına değinilecektir. Şekil 3.1 Taş dolgu dalgakıran kısımları 4

15 3. MATERYAL VE METOD Mustafa Can TAŞ 3.2 Şevli Dalgakıranların Boyutlandırılma Esasları Şevli bir dalgakıran tasarımı için gerekli hesaplamalar şöyle sıralanabilir ; 1-Kret yüksekliği ve genişliği 2-Beton başlık 3-Gövdenin deniz tarafında koruyucu tabaka tasarımı 4-Gövdenin kara tarafında koruyucu tabaka tasarımı 5-Yapının baş tarafında koruyucu tabaka tasarımı 6-Ara tabakaların tasarımı 7-Çekirdek tasarımı 8-Filtre tabakaları tasarımı Tasarımı etkileyen faktörler aşağıdaki gibi sıralanabilir; 1-Dalga şartları 2-Temel şartları 3-Malzeme durumu 4-Dalga aşmasına ne şekilde izin verileceği 5-Kabul edilebilir hasar yüzdesi 6-İnşa yönetimi (mevcut ekipman) 7-Estetik ve çevresel uyum Koruyucu Tabakadaki Elemanların Stabilitesi Hudson ( ) model ve saha deneylerine dayanarak koruyucu tabakadaki elemanların stabilitesi için şu ifadeyi kullanmıştır; γ r.h = K S W 3 r 3 ( 1) cotθ (Uniform boyutlu ) (3.1) 5

16 3. MATERYAL VE METOD Mustafa Can TAŞ NOT 1 NOT 2 W (kg) γ r (kg/m 3 ) H (m) :Münferit bir elemanın min. ağırlığı :Taşın birim ağırlığı :Tasarım dalgası yüksekliği K (boyutsuz) :Stabilite katsayısı Hudson formülünde yapının üzerinden az miktarda dalga aşmasına (overtopping) izin verilmektedir. Hudson formülü ile eldeki malzemeye göre θ açısı da bulunabilir. Maximum tabaka eğimi 1/1.5 ten büyük olmamalıdır Stabilite Katsayısı K yı Etkileyen Faktörler Stabilite katsayısını etkileyen faktörler maddeler halinde verilirse; 1-Taşın biçimi 2-Koruyucu tabakanın sıra sayısı 3-Taşların yerleştirilme tarzı 4-Taşların kenetlenme özelliği (pürüzlülük, köşelerin keskinliği) 5-Dalga türü (kırılan-kırılmayan) 6-Taşın yapıdaki yeri (gövdesinde veya başında oluşu) 7-Dalganın yaklaşma açısı 8-Model ölçeği 9-Taşın birim ağırlığı 10-Kaplamanın deniz suyu seviyesi altındaki uzantı nispeti 11-Alt tabaka malzemesinin büyüklüğü ve porozitesi 12-Çekirdek yüksekliğinin deniz suyu seviyesine göre durumu 13-Kret yapısının mevcudiyeti 14-Deniz suyu seviyesinden olan kret seviyesinin dalga yüksekliğine göre durumu 15-Kret genişliği K değeri bu faktörlerin etkisi göz önüne alınacak şekilde belirlenmelidir. Tablo 3.1 de çeşitli kaplama elemanları için K değerleri verilmiştir; 6

17 3. MATERYAL VE METOD Mustafa Can TAŞ Tablo 3.1 Çeşitli kaplama elemanları için K değerleri Gövde Baş Eleman Tipi Sıra Yerleştirme K Eğim K Eğim Şekli Kırılan Kırılmayan cot θ Kırılan Kırılmayan cot θ QUARRYSTONE Pürüzsüz yuvarlak 2 rastgele Pürüzlü köşeli 1 rastgele uygun değil uygun değil Pürüzlü köşeli 2 rastgele MODIFIED KÜP 2 rastgele yok TETRAPODE 2 rastgele QUADRIPODE 2 rastgele HEXAPODE 2 rastgele TRIBAR 1 üniform DOLOS 2 rastgele >2 Önemli notlar: 1-Bu tablodaki K değerleri hasarsızlık veya en çok %5 oranında hasara izin vermektedir. Hasar yüzdesi, kret ortasından itibaren yapı ön yüzünde dalga etkisi ile yer değiştiren elemanların hacimsel yüzdesini ifade etmektedir. Hasara izin verilmesi durumunda K büyütülebilir. Bu durum yatırım ve işletme masrafları açısından ekonomik olabilir. Ayrıca elemanların biraz hareketli olması kilitlenmeyi sağlayabilir. 2-Genellikle iki sıra koruyucu tabaka tavsiye edilmektedir. Bu durumda birinci sıradaki taş ağırlıkları, malzemenin % 75 i W den büyük olmak kaydı ile 0.75 W ile 1.25 W arasında değişebilir. Tek sıra halindeki elemanlar daha ağır olacaktır ve bu durumda elemanların yerleştirilmesine daha fazla özen gösterilmelidir. 3-Yapının baş kısmı dalga hareketi bakımından daha fazla hasara maruzdur. Bu kısımdaki elemanlar daha ağır olabileceği gibi mevcut malzemeye göre daha az eğimlide yapılabilir. 7

18 3. MATERYAL VE METOD Mustafa Can TAŞ Stabilite Katsayısı ve Dalga Yüksekliğinin Hasar Yüzdesine Etkisi Dalgakıran gövdesinde iki sıralı rastgele yerleştirilmiş blokların kırılmayan ve kısmi aşmalı dalga şartlarında tespit edilmiş hasar yüzdeleri Tablo 3.2. de gösterilmiştir. Tablo 3.2 Prefabrik bloklara ait hasar yüzdeleri Hazar Yüzdesi (%) Eleman Tipi Pürüzsüz H/H h= Quarrystone K Pürüzlü H/H h= Quarrystone K Tetrapode ve H/H h= Quadripode K Tribar H/H h= K Burada; H h =0 sıfır hasar yüzdesi için dalga yüksekliğidir. Örnek : Pürüzlü quarrystone için hasarsız durumda H h=0 = 2.00 m. ve K= 4.0 tür. H=2.5 m. ve K=10.0 için hasar yüzdeleri nedir? Çözüm : H H h = 0 = 2.5 = Hasar yüzdesi ~ % K=10.00 Hasar yüzdesi~%

19 3. MATERYAL VE METOD Mustafa Can TAŞ Derecelenmiş Riprap Kaplama Dalgakıran dışında daha çok kaplama malzemesi olarak derecelenmiş riprap taş kullanılması durumunda Hudson ve Jackson (1962) aşağıdaki ifadeyi önermişlerdir; 3 γ r. H W 50 = derecelenmiş taş (3.2) K ' 3 ( S 1) cotθ r W 50,malzemenin %50 sini geçiren boyutlu taşın ağırlığıdır. Maksimum ağırlık 3.6W 50, minimum ağırlık 0.22W 50 olmalıdır Tabaka Kalınlığı ve Eleman Sayısı Koruyucu veya altındaki tabakanın kalınlığı aşağıdaki ifadeden bulunabilir. r=n k b V 1/3 (3.3) burada, n : sıra sayısı k b : biçim faktörü (elemanların paketlenme yoğunluğu ile ilgili) V : münferit eleman hacmi (W/γ r ) Kaplanan yüzeyde birim alana gelen eleman sayısı ; P 2 3 N = n.k b 1 V (3.4) 100 Burada, P: toplam hacimdeki boşluk yüzdesi (porozite) 9

20 3. MATERYAL VE METOD Mustafa Can TAŞ Tablo 3.3. de değişik eleman tiplerinde sıra sayısı ve yerleştirme durumuna göre poroziteler verilmiştir; Tablo 3.3 Eleman Tiplerine göre poroziteler verilmiştir; Eleman Tipi Sıra n Yerleştirme k b P (%) Quarrystone (pürüzsüz) 2 Rastgele Quarrystone (pürüzlü) 2 Rastgele Küp ( modifiye) 2 Rastgele Tetrapod 2 Rastgele Quadripod 2 Rastgele Hexapod 2 Rastgele Tribar 1 Uniform Tribar 2 Rastgele Dolos 2 Rastgele Quarrystone(derecelenmiş) - Rastgele Kret Yüksekliği ve Genişliği Kret Yüksekliği Taş dolgu yapının yüksekliği dalga tırmanması ve aşması problemi ile ilgilidir. Kret seviyesi tasarım dalgasının yapı üzerinden ne ölçüde aşmasına izin verilip verilmemesine bağlıdır. Az miktarda dalga aşmasına izin verilmesi yapı için zararlı olmamakla birlikte arka kısımdaki durgun su şartlarını etkileyebilir. Dalga tırmanması dalga karakteristiklerine, yapı eğimine, kaplamanın pürüzlülüğüne ve porozitesine bağlıdır. 10

21 3. MATERYAL VE METOD Mustafa Can TAŞ Kret Genişliği Kret genişliği dalga aşmasına izin verilip verilmemesine,yapının inşa tarzına ve bakım-onarımı için üzerindeki ulaşım ihtiyacına bağlı olarak değişir. Minimum kret genişliği üç eleman boyutundan küçük olmamalıdır. Kret genişliği aşağıdaki ifade ile bulunabilir; 1 3 W B n.k b = (3.5) γ r burada; B: kret genişliği Beton Başlık Yapısı Beton başlık şu nedenlerden dolayı yapılır; - Kreti güçlendirir - Kret seviyesini arttırır - Bakım için ulaşım yolu görevi görür Koruyucu Tabakanın Taban Seviyesi Koruyucu tabaka kırılan dalgalar için tabana kadar inmelidir. Kırılmayan dalgalar içinse minimum deniz suyu seviyesinden önde 1.5 H, arkada H kadar tabana inmelidir. 11

22 3. MATERYAL VE METOD Mustafa Can TAŞ Arka Yüzde Koruyucu Tabaka Tasarımı Yapı çift yönlü olarak aynı şartlara maruz ise koruyucu tabakanın tasarımı iki tarafta da aynıdır. Daha az şiddetli dalga şartlarına maruz ise elemanların ağırlığı küçültülebilir. Arka yüzün tasarımında dalga aşmasının derecesi de önemli rol oynar Filtre Tabakaları Filtre tabakaları moloz taş yığma yapıların stabilitesi için önemlidir. Çekirdek veya temel malzemesinin erozyonu sonucu yapının göçmesi ihtimal dahilindedir. Çekirdeğin korunması için ara tabakalarda da filtre uygulaması yapılabilir. Yapı temelindeki kohezyonsuz ince malzemenin erozyonu, yatak tabakası (filtre örtüsü) ile korunmalıdır. Plastik tekstil filtre örtüsü de kullanılabilir. Kohezyonlu temeller için yatak malzemesi olarak çakıl serilmesi uygun olur. Aşağıda bir dalgakıranın tasarımı ile ilgili örnek çözüm verilecektir. Şekil 3.2 ve Şekil 3.3 de dalga kırılma durumuna göre dalgakıran kesiti tasarım esasları verilmiştir. 12

23 3. MATERYAL VE METOD Mustafa Can TAŞ Şekil 3.2 Filtre tabakaları Dalga kırılması hali 13

24 3. MATERYAL VE METOD Mustafa Can TAŞ Şekil 3.3 Filtre tabakaları-dalga kırılmaması hali 14

25 3. MATERYAL VE METOD Mustafa Can TAŞ Bir dalgakıran tasarımı örneği Veriler: Maksimum su derinliği Tasarım dalgası yüksekliği Tırmanmaya göre kret seviyesi :11.00m :3.4m (kırılmayan) :3.00 m (deniz suyu seviyesinden) Çözüm: Koruyucu tabaka : 2 sıralı,rastgele yerleştirilmiş,pürüzsüz yuvarlak quarrystone; γ r =2.65 t/m 3, K=2.4, cot θ=2, k b =1.02 W = K. H x ( S 1) cotθ 2.4( ) r γ r = 3 3 = t () W 4.83 r = n. k 2 x1.02 = 2. 5 m b = γ r Ara tabaka: W = 0.48t r = 2 x =1.15m 15

26 3. MATERYAL VE METOD Mustafa Can TAŞ Çekirdek: W/200-W/6000=24-0.5kg. Kret genişliği: B = 3 x1.02 = m Şekil 3.4 Dalgakıran tasarımı örneği 16

27 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ 4.PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ 4.1 Prefabrik Blokların Gelişimi ve Yapılış Amaçları 20. yüzyılın son yarısında kullanılmaya başlayan ve son 10 yıldır geliştirilen farklı şekilleri ile önemi artan prefabrik beton bloklar temel olarak, farklı tasarımları sayesinde K stabilite katsayısını yüksek tutmak ve bu sayede dalgakıran tasarımlarında güvenlik ve ekonomiklik şartlarını arttırma esasına göre uygulanmaya başlanmıştır. Daha önceleri en içte ocak artığı malzemelerden oluşan yoğun çekirdek malzemesi üzerine konulan değişik boyutlarda iri kaya parçaları üzerine 2 sıra olarak uygulanan prefabrik beton bloklar son 10 yılda geliştirilen yeni tasarımları sayesinde tek sıra olarak ta uygulanmaya başlanmıştır. Batimetriye uyum sağlayan bu blokların bakım ve onarım maliyetlerinin de düşük olması günümüzde uygulama alanlarını yaygınlaştırmıştır. Şekil 4.1 de prefabrik beton blokların günümüze kadar olan gelişimi gösterilmektedir. 17

28 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Şekil 4.1 Prefabrik Blokların Tarihi Gelişimi Dalgakıranlarında dalgaların dinamik yükünü ilk önce karşılamak üzere geliştirilen ilk prefabrik beton blok modeli Fransa nın Antifer limanına uygulanan ve adını da buradan alan ANTIFER CUBE lerdir. Patentsiz olarak üretilen bu model dalgakıran alt malzeme üzerine iki sıra olarak uygulanmış ve daha sonra geliştirilecek olan diğer modellere de ışık tutmuştur. Pek çok limanda uygulanmış Antifer Cube kaplamalar yerini daha sonra Fransa nın Sogreah Laboratuarlarında yapılan deneysel araştırmalarla geliştirilen TETRAPODE lara bırakmıştır. Patentsiz olarak üretilen bu model de Antifer Cube ler gibi alt malzeme üzerine iki 18

29 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ sıra olarak uygulanmış avantaj olarak şekillerinden dolayı daha iyi kenetlendikleri için dalgakıranların güveliğini de artmıştır. Tetrapode lar ayrıca Antifer Cube lere göre daha az betondan üretildikleri için ekonomik anlamda da avantaj sağlamıştır.tetrapode lar uzun bir süre kullanıldıktan sonra yerini 1960 lı yıllarda yine aynı laboratuarlarda geliştirilen DOLOS lara bırakmıştır. Şekil itibari ile hidrolik stabilitesi daha yüksek olan Dolos lar da patentsiz olarak üretilmiş ve diğer modeller gibi alt malzeme üzerine iki sıra olarak uygulanmıştır.değişen ekonomik anlayışlardan ötürü 1980 yılında Sogreah Laboratuarları güvenlik yönünden belirli kriterlerde fedakarlık yaparak, tek sıra uygulanabilen ve ekonomik anlamda büyük avantaj sağlayan ACCROPODE ları geliştirmiştir. Birbirine daha iyi kenetlenen bu model ayrıca Sogreah tarafından geliştirilen ilk patentli modeldir. Single Layer dalgakıranların firmalara uluslar arası ihalelerde sağladığı avantaj gözden kaçmamış ve diğer ülkeleri de bu konuda çalışmaya itmiştir. Prefabrik beton bloklarda en son gelişmeyi Accropode lara alternatif olarak CORE-LOC lar la Amerika Birleşik Devletleri yapmıştır. Core-Loc lar Accropode lara göre daha yüksek hidrolik stabiliteye sahip olmasından dolayı dalgakıranlarda güvenlik açısından projelerde tercih sebebi olmuşlardır. US Crops tarafından patentli bu modelde ayrıca Accropode lara göre daha az beton kullanılmaktadır. Yukarıda kısaca tarihine değinilen prefabrik beton blok modelleri dışında zaman zaman farklı modeller de geliştirilmiş ancak uygulama olarak bahsedilen modeller daha çok kullanılmıştır. 4.2 Prefabrik Beton Blokların Karşılaştırılması Bahsedildiği gibi prefabrik blokların gelişimi son elli yıla dayanmaktadır. Bu uygulamanın getirdiği avantajlardan dolayı şirketler pek çok modeller geliştirmiş ve günümüze yaklaştıkça yapılan laboratuar deneyleri sayesinde daha iyi sonuçlar veren tasarımlar geliştirilmiştir (Şekil 4.2). Ek-3 te prefabrik bloklara ait spesifik bilgiler verilmiştir. 19

30 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Antifer Quadripod Tetrapod Dolos Tribar Şekil 4.2 Core loc lara kadar geliştirilen bazı blok tasarımları Bu tasarımlara ait özet bilgi verilirse; Cube ve Antifer Cube: Bu tip bloklarda her bir birim için kullanılan çimento oranı 300 kg/m 3 ten az, su-çimento oranı %45 ten az olmalıdır. Ayrıca kullanılan agrega dışarı ile temas etmemeli ve geçirimsiz beton kullanılmalıdır. Rastgele dizilerek üç sıraya kadar kullanılabilmektedirler. Ancak yapılan deneylerde ikinci sıranın yerleştirilmesinin güç olduğu saptanmıştır. 20

31 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Tetrapode: Tetrapode lar iki sıra kullanılırlar. Uygulamada birinci (alt) tabakada şekilsel olarak üç ayak dalgakıranın eğimli yüzeyine oturacak şekilde yerleştirilir. İkinci sırada ise tek ayak aşağı veya üç ayak aşağı bakacak şekilde yerleştirilir. Tek ve üç ayağın yukarı bakma durumuna göre stabilite değişmektedir. Tek ayak yukarı bakacak şekilde yerleştirildiğinde daha az stabilite elde edilmektedir. Ayrıca tek ayak yukarıda uygulamasında %20 daha az beton kullanılmaktadır. Tetrapode uygulamasına örnek olarak Libya da Misurata ya yapılan dalgakıranlar incelenmiş, son 12 yıldır herhangi bir hasara uğramadığı görülmüştür. Accropode: Laboratuarlarda yapılan üç eksenli model testlerinde çok iyi sonuçlar alınan accropode lar tek tabaka uygulamaya olanak sağlayan ilk Bugüne kadar yaklaşık 110 yerde kullanılmışlardır. Bir uygulamada kafa kısımındaki yanlış uygulamadan dolayı meydana gelen basit bir hasar dışında herhangi bir olumsuz sonuçla karşılaşılmamıştır. Accropode lar genelde 1:1.33 eğimle yapılmaktadırlar. Core Loc: Prefabrik beton bloklardaki en son tasarım olan Amerikan CLI şirketinden patentli Core Loc lardır. Bu yeni tasarım, Accropode larla başlayan Single Layer dalgakıran uygulamalarını bir adım daha ileri taşıyarak hem ekonomik hem de güvenlilik yönünden avantaj sağlamıştır. Core Loc ları ve diğer blokları stabilite açısından incelediğimiz zaman yapılan deneylerde çıkan sonuçlar aşağıdaki gibidir; Tablo 4.1 de yukarıda özelliklerinden bahsedilen prefabrik blokların stabilite katsayıları verilmiştir. Tablo 4.1 Prefabrik bloklara ait K D değerleri Birim Cube Antifer Tetrapode Accropode Core Loc K D Kaynak Yukarıdaki tabloda görüldüğü gibi Core Loc lar en iyi K D değerine sahiptir. Core Loc lar aynı stabilite için Cube ve Antifer Cube lere ve Tetrapode lara göre yaklaşık %50, Accropode lara göre ise yaklaşık %10 daha az beton içermektedir. 21

32 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Henüz 10 yıldır uygulanmakta olan Core Loc lara ait bazı saha görüntüleri EK-1 de verilmiştir. 4.3 Tek Tabakalı Dalgakıranlar ile İki Tabakalı Dalgakıranların Karşılaştırılması İki sıra prefabrik blok kaplama günümüzde hala kullanılan popüler bir uygulamadır. Ancak accropode larla birlikte tek sıra uygulamalar başlamış ve core loc larla bu uygulama daha da yayılmıştır. Tabaka sayısı dalgakıranların biçimini etkileyen en önemli faktördür. Çünkü dalgakıran yüzey eğimi, dalgakıran yüksekliği gibi temel kriterler tabaka sayısına bağlı olarak değişmektedir. Tabaka sayısının bir veya iki olması durumuna göre oluşan avantajlar ve dezavantajları iki gurupta incelemek mümkündür Single Layer Dalgakıranların Güvenlik Analizi ve Avantajları Accropode larla başlayan single layer uygulamaların model testleri sayesinde daha stabil olduğu bulunmuştur. Inter Locking sistem de denilen bu uygulamalarda kaplama elemanları inşaatın hemen bitiminde şekillerinin getirdiği avantaj sayesinde biribrlerine iyi kenetlenmektedirler. Van der Meer (1988) stabilite katsayısı ile oluşabilecek hasar durumunu ilişkilendirmiş ve aşağıdaki ifadeleri bulmuştur; H s D n = K D (cotα) 1/3 = f (cotα) (4.1) Bu stabilite formülünü kaplama elemanları için şöyle ifade etmiştir; H D s n50 = f (cotα, T m ( veyaξ m ), N, P, S) (4.2) 22

33 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Burada; H s D n50 α T m : Karakteristik dalga yüksekliği : Kirim ağırlık : Kaplama malzemesi çapı : Dalgakıran eğimi : Dalga periyotu ξ m : Kırılma parametresi N P S : Dalga sayısı : Permabilite faktörü : Hasar düzeyi (taşlar için) Stabilite katsayısının hasar durumu ile kıyaslanması için N od faktörü baz alınmıştır. Hasarın başlangıçı için N od =0, tam bozulma için N od > 0.5 koşuluna bakılmaktadır. Örneğin; H s D n N = 6.7 N 0.4 od f ( φ ) som f ( Rc / Dn ) (4.3) burada; S om Rc : Dalga dikliği : Başlık yüzeyi olarak tanımlanmaktadır. Dalga dikliği için Van der Meer (1988) aşağıdaki ifadeyi vermiştir; 2 p S = 2πH /( gt ) (4.4) om s edilmiştir; Model testlerinden alınan sonuçlar dahilinde aşağıdaki sonuçlar elde 23

34 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ H s D n = 3.7 N od =0; H s D n = 4.1 N od >0.5 Single Layer için kullanılan Accropode lar ve Core Loc lar için; H s D n = 2.50 Accropode H s D n = 2.78 Core Loc olarak belirlenmiştir. Tek tabakalı dalgakıranlar ile iki tabakalı dalgakıranlar arasındaki tabaka sayısına bağlı stabilite katsayısı-hasar durumunu gösteren grafik Şekil 4.3 te verilmiştir. 24

35 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Şekil 4.3 Tabaka sayısına göre stabilite katsayısı-hasar durumunu Aşağıda prefabrik beton blokların model test sonuçlarına göre tabaka sayısı ve dalgakıran eğimine göre kıyaslanmasını özetleyen Tablo 4.2 de verilmiştir; Tablo 4.2 Prefabrik blokların tabaka sayısı ve eğimle kıyaslanması Accropode Core-Loc Tetrapode Cube Tabaka sayısı Eğim 1:1.33 1:1.33 1:1.5 1:1.5 K D H s / D n Hasar N od Hasar (%) Eğimli yüzey alanı (m 2 ) 0.182H s 0.148H s 0.350H s 0.370H s 25

36 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Prefabrik beton blok uygulamalarından Single Layer tipi dalgakıran uygulamasının getirdiği sonuçları irdelemek açısından Oman da yapılan bir dalgakıran projesi örneği aşağıda verilmiştir. ÖRNEK : Sohar Dalgakıranları: 1-Proje Bilgileri: Yer : Sohar,Oman Proje : Seawater Intake and Return System For Sohar Industrial Area. Amaç : Endüstriyel alana sağlanacak olan soğutma ve içme suyu temini için gerekli deniz suyunu pompalayacak ünitelerin önüne iki adet dalgakıran yapılması. 2-Dizayn için gerekli datalar: Bölgede daha önce yapılmış Sohar Fishery limanına ait dalga istatistikleri Tablo 4.3 de, bu limanın yakınına yapılacak endüstriyel alan için alınan lokal dalga istatistikleri ise Tablo 4.4 de verilmiştir.tablo 4.4 deki değerler Tablo 4.3 deki değerlere göre yaklaşık 30 cm fazlalık göstermektedir. Bu değerler ayrıca Ağustos 2002 tarihinde kontrol edilmiş ve tabloların uygun olduğu saptanmıştır. Güvenli bölgede kalmak için Tablo 4.4 ün kullanılmasına karar verilmiştir. Tablo- 4.5 te ise Sohar Fishery limanına ait ekstrem dalgaların istatistik sonuçları verilmiştir. Ayrıca bölgeye ait kaydedilmiş en yüksek dalga değerleri ise Tablo 4.6. te, bölgeye gelen dalgaların gerçek Kuzey yönüne göre geliş açıları ise Tablo 4.7 de verilmiştir. 26

37 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Tablo 4.3 Sohar Fishery Limanı bölgesine ait su seviyesi değerleri; Su seviyeleri Yükseklik(mCD) En yüksek gel-git seviyesi(hat) +3.1m En yüksek normal su yükselme seviyesi(mhhw +2.6m Gerçek su seviyesi(msl) +1.9m En düşük normal su yükselme seviyesi(mllw) +0.8m En düşük gel-git yükselmesi (LAT) 0.00m Tablo 4.4 Sohar dalgakıranları bölgesine ait su seviyesi değerleri; Su seviyeleri Yükseklik(mCD) En yüksek gel-git seviyesi(hat) +3.40m En yüksek normal su yükselme seviyesi(mhhw +2.90m Gerçek su seviyesi(msl) +2.00m En düşük normal su yükselme seviyesi(mllw) +0.90m En düşük gel-git yükselmesi (LAT) 0.00m Tablo 4.5 Sohar daki istatistiki H S değerleri Derinlik miktarı Tekrarlanma periyotu (yıl) (mcd) Max. periyot, Tp (s)

38 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Tablo 4.6 Sohar daki istatistiki H max değerleri Derinlik miktarı Tekrarlanma periyotu (yıl) (mcd) Tablo 4.7 İstatistiki dalga yönleri Derinlik miktarı Tekrarlanma periyotu (yıl) (mcd) Tablo 4.5 ve Tablo 4.7 de verilen dalga yükseklik ve geliş açılarına ait istatistiki değerler değişik dalga kesitlerinin tasarımında kullanılacaktır. Kuzey dalgakıranı Kuzey ve Kuzeybatıdan gelecek dalgalara maruz kalacaktır. Doğudan gelecek yüksek dalgalar ise Güney dalgakıranı tarafından tutulacaktır. Kuzey ve Kuzeybatıdan gelecek dalgalara ait fetch uzunlukları Doğu ve Güneydoğudan gelecek olan dalgalara ait fetch uzunluklarına göre daha küçüktür. Yapılan istatistiki çalışmalara göre ortalama rüzgar hızı 20 m/sn ve dalga yüksekliği H s =4.5 m ve bu değere ait dalga periyodu T s =7.5 sn dir. Bu değerlere dayanarak Kuzey dalgakıranına ait dalga karakteristik özellikleri Tablo 4.8 de verilmiştir. 28

39 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Tablo 4.8.Kuzey dalgakıranı için dizayn dalga yüksekliği hesaplamaları, H 0 =4.5m, T s =7.5sec Mesafe d d s H d s /L 0 tanhkd α( 0 0 H s β ) K r d s /H 0 (m) (m) (m) (m) (m) ( 0 ) Kafa m- Kafa m- 500m m- 350m m- 200m Dalgakıranların Tasarımı: Genel: Güney dalgakıranının kafa kısmı ve kafaya yakın 370 m lik kısmı en çok dalga etkisine maruz kalacak bölgelerdir. Dalgakıranın Core Loc ile kaplanacak bu kısmın eğimi 3/4 olarak tasarlanmıştır. Geri kalan kısım kavisli bölüme kadar 2/3 eğimle, kavisli baş kısım ise 1/3 eğimle yapılacaktır. Eğimin son bölümde düşük olmasının sebebi burada dalganın dikey kuvvetinin daha fazla olmasıdır. Taş ağırlıklarının belirlenmesi için bugüne kadar 30 un üzerinde teori geliştirilmiştir. Bunlardan en çok kullanılanı ise Hudson formülüdür. Bu proje için kullanılacak ağırlık hesaplamasında SPM(1984) tarafından verilen formül geliş açısı göz önünde tutularak aşağıda verilen Günbak (2001) ifadesinden faydalanılmıştır. 3 γ r H s W = cos( β 30) (4.5) 3 K ( S 1) cotα D r Bu formülasyon yardımı ile dalgakıranların kesitleri belirlenirken SPM(1984) kriterleri dahilinde stabilite katsayısı olarak K D =2 dalga kırılma şartına göre,k D =4 29

40 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ ise dalga kırılmama şartına göre kullanılmıştır. Dalganın kırılmaya başlayacağı geçiş bölgesinde ise gövde kesiti için K D =3 olarak alınmıştır. Ayrıca S r =γ r /γ w ifadesi ile belirlenirken bu ifadede γ w :deniz suyu birim hacim ağırlığı, γ r =dalgakıranda kullanılan kayalara ait birim hacim ağırlığıdır. α terimi ise dalgakıran şevlerinin yatayla yaptığı açıdır. Bu projede core loc ların uygulanacağı bölümler 2/3, sadece kaya kaplanacak bölümler ise 2/3 eğimle inşa edilecektir. Bölgede yapılan incelemelerin sonucunda γ r =2.74 t/m 3, γ w =1.03 t/m 3, takviyesiz beton için γ c =2.62 t/m 3,agregalı beton için γ c =2.59 t/m 3 olarak saptanmıştır. Modelleme deneylerinde kullanılan beton için ise γ c =2.50 t/m 3 tür. Projede kullanılan taş ve betona ait spesifik bilgiler (EK-1) de verilmiştir. Diğer taraftan tasarımda kullanılacak olan H s dalga yüksekliği parametresi hesaplamalarda SPM (1984) kriterlerine göre en yüksek dalga yüksekliğinin 1/10 u olarak kullanılacaktır (H 1/10 ). Bu değer ayrıca Van der Meer (1988) kriterlerine göre de incelenmiş ve seçilen H s değerinin yeterli ve güvenli olacağı bir kez daha belirlenmiştir. Bu dalga yüksekliği için belirlenen dalga periyodu R p =100 yıl olarak saptanmıştır. Kullanılacak H s değerinin oluşma olasılığı ise yapılan istatistiki çalışmalara göre %26 olarak kaydedilmiştir. Tüm bu verilere göre işverenin isteği üzerine proje ömrü 30 yıl kararlaştırılmıştır. Dalga tırmanma yüksekliğini belirlemek için Günbak (2001) teorisi sadeleştirilirse; tanα 0.8xζxH s x cos( β ζ = => R u = H / L ζ 0 15) (4.6) Burada; R u = Dalga tırmanma yüksekliği H s = Tasarım dalga yüksekliği L 0 =1.56 T 2 T= Dalga periyodu α =Dalgakıranın yatayla yaptığı şev açısı β =Dalgakıran aksına göre dalga geliş açısı 30

41 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Dalgakıran başlık yüksekliği dalga tırmanma yüksekliğine ve dalga aşmasına izin verilmeyecek şekilde +2.9 m olarak belirlenmiştir. Güney Dalgakıranı Güney dalgakıran yüzeyine konulacak kaplama taş ağırlıkları ve dalga tırmanma hesaplarına ait sonuçlar Tablo 4.9 da verilmiştir. Tablo 4.9 Güney dalgakıranı için gerekli taş ağırlıkları ve dalga bilgileri Mesafe(m) Kesit H s (m) β( 0 ) Cota γ ρ µ/τ( 3 ) KD W(t) Malzeme R u (m) Kafa A-A Core Loc m-Kafa B-B CoreLoc m-960m C-C Taş m-800m D-D Taş m-593m E-E Taş m-447m E1-E Taş m-200m F-F Taş 1.37 Yukarıdaki sonuçlara göre belirlenen kesitlerde kullanılacak taş kategorileri ve başlık yükseklikleri Tablo 4.10 da verilmiştir. 31

42 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Tablo 4.10 Taş kaplama kategorileri ve kret yükseklikleri Kesit A-A Kaplama cinsi Tip veya Ağırlık Kret Yüksekliği(m+CD) A-A Core-Loc 3m B-B Core-Loc 3m C-C Stone (4-6)t +7.5 to +9.0 D-D Stone (2-4)t +5.5 to +7.5 E-E Stone (2-4)t +5.5 E1-E1 Stone (2-4)t +5.5 F-F Stone (0.6-2)t +5.5 Yukarıda çıkan sonuçlara göre Ankara DLH laboratuarı ve HRWallingford danışmanı gözetiminde yapılan modelleme testlerinde herhangi bir sorun çıkmamış sadece kafa kısmındaki taşlarda hafif oynamalar saptanmıştır. Ancak bu kısım ayrıca Core loc larla güçlendirileceğinden test sonuçlarında herhangi bir olumsuzluğa rastlanmamıştır. Güney dalgakıranının core loc larla kaplanacak baş kısmına gelecek en yüksek dalga atağı periyodu Rp=50 yıl olarak kaydedilmiş bu periyotta gelebilecek dalganın tepe noktasını geçme miktarı ise 1 lt/sec/m olarak belirlenmiştir. Bu tırmanma miktarının ise dalgakırana hiçbir zararı olmayacaktır. Sadece taş kaplı kısımlarda ise hiçbir zaman dalga tırmanması beklenmemektedir. Kuzey Dalgakıranı Kuzey dalgakıranı, Kuzey ve Kuzey doğudan gelecek dalgalara karşı Güney dalgakıranı tarafından korunacaktır. Tablo 4.11 de gerekli taş ağırlıkları (w) ve dalga tırmanma (Ru) miktarları verilmiştir. Tablo 4.12 de ise farklı kesitler için taş kategorileri ve tepe yükseklikleri verilmiştir. 32

43 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Tablo 4.11 Kuzey dalgakıranı için taş ağırlıkları ve dalga bilgileri Mesafe Kesit H s (m) (β 0 ) Cota γ ρ µ/τ( 3 ) K D W(t) Malzeme R u (m) Kafa G-G Taş m-Kafa H-H Taş m-568m I-I Taş m-290m J-J Taş 1.71 Tablo 4.12 Taş kaplama kategorileri ve başlık yükseklikleri Kesit Kaplama Cinsi Kategori(t) Kret yüksekliği(m+cd) G-G Taş (4-6) +6.5 H-H Taş (2-4) +6.0 to +6.5 I-I Taş (0.6-2) +5.5 to +6.0 J-J Taş (0.6-2) +5.5 Kuzey Dalgakıranı için Ankara da yapılan model testlerinde Kuzey ve Kuzey batıdan gelecek dalgalara karşı herhangi bir hasar görülmemiştir. Dalgakıranların her ikisi için de kullanılacak olan ocak artığı (core) malzeme için gerekli spesifik bilgiler EK-1 de, tasarım ve tasarıma ait kesitler, yapım aşamalarında alınan saha görüntüleri EK-2 de sunulmuştur. 4-Ekonomik Analiz: Kuzey ve Güney dalgakıranına ait toplam kullanılan taş miktarları Tablo 4.13 ve Tablo 4.14 te verilmiştir; 33

44 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Tablo 4.13 Kuzey dalgakıranı kaplama miktarları; Kategori (t) Toplam Miktar (m 3 ) ton m ton (iç) m ton (dış) m ton (dış) m ton (kafa) m 3 Tablo 4.14 Güney dalgakıranı kaplama miktarları; Kategori (t) Toplam Miktar (m3) ton m ton (iç) m ton (dış) m ton (dış) m ton (dış) m ton (dış) m ton (dış) m ton (kafa) m 3 Core loc (3 m 3 ) 3071 adet Yukarıda kategorilerine ayrılan taş miktarları ağırlığa çevirildiğinde elde edilen ağırlıklar Tablo 4.15 ve 4.16 da verilmiştir; Tablo 4.15 Kuzey dalgakıranı kaplama ağırlıkları Kategori (t) Toplam Miktar (m3) Ort γtaş (t/m3) Ağırlık (ton) ton m t/m ton ton (iç-dış) m t/m ton ton (dış) m t/m ton ton (kafa) m t/m ton 34

45 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Tablo 4.16 Güney dalgakıranı kaplama ağırlıkları Kategori (t) Toplam Miktar (m3) Ort γtaş (t/m3) Ağırlık (ton) ton m t/m ton ton (iç-dış) m t/m ton ton (dış) m t/m ton ton (dış) m t/m ton ton (dış) m t/m ton ton (dış) m t/m ton ton (kafa) m t/m ton Dalgakıranlarda kullanılacak taş yerleştirme birim maliyetleri ve toplam maliyetler Tablo 4.17, Tablo 4.18, Tablo 4.19 ve Tablo 4.20 de verilmiştir; Tablo ton kategorilerine ait birim maliyet; Br. Fiyat (R.O.) Br. Fiyat (USD) Taş çıkarma ve sahaya getirme maliyeti Taş yerleştirme maliyeti (işçilik) TOPLAM BR. MALİYET Tablo 4.18 Kuzey dalgakıranında kullanılan malzemelere ait maliyetler Kategori (t) Ağırlık (ton) Br. Maliyet (USD) Toplam Tutar (USD) ton 191, ton ,193, ton (iç-dış) 61, ton , ton (dış) 6, ton , TOPLAM 260, ton ,637,

46 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Tablo 4.19 Güney Dalgakıranına ait kaplama maliyetleri Kategori (t) Ağırlık (ton) Br. Maliyet (USD) Toplam Tutar (USD) ton 601, ton ,739, ton (iç-dış) 129, ton , ton (dış) 22, ton , ton (dış) 53, ton , ton (dış) 10, ton , ton (dış) 67, ton , TOPLAM 885, ton ,504, Tablo 4.20 Dalgakıranlara ait toplam maliyet ton kategori Maliyet (USD) Kuzey Dalgakıranı 1,637, Güney Dalgakıranı 5,504, TOPLAM 7,141, ton kategorisinde taşıma için fiyat anlaşması ton başına değil sefer başına yapılmaktadır. Bunun nedeni, bu taşların boyutlarından dolayı düz dorseli tırlarla az sayıda taşınmasıdır. Bu kategori için yapılan maliyet analizleri Tablo 4.21, Tablo 4.22, Tablo 4.23, Tablo 4.24, Tablo 4.25, Tablo 4.26 da belirtilmiştir ; Tablo ton kategorilerine ait toplam birim maliyet Br.Fiyat (R.O.) Br.Fiyat (USD) Patlatma ve taş çıkartma maliyeti Taş getirme maliyeti Taş yerleştirme maliyeti (işçilik) TOPLAM BR. MALİYET

47 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Tablo ton kategorilerine ait toplam toplam maliyet Dalgakıran Adı Kullanılan ton Miktarı Br. Maliyet (USD) Toplam (USD) Kuzey ton , Dalgakıranı Güney Dalgakıranı ton , GENEL TOPLAM 210, Tablo 4.23 Toplam taş kaplama maliyeti Taş Sınıfı Toplam Maliyet (USD) t 7,141, t 6.0 t 210, Toplam Maliyet 7,352, Tablo 4.24 Güney dalgakıranı için kullanılacak Core Loc yerleştirme birim maliyeti Core Loc fiyatı R.O./adet USD/adet Taşıma maliyeti 0.40 R.O./adet 1.04 USD/adet Yerleştirme maliyeti 3.00 R.O./adet 7.77 USD/adet Toplam Maliyet R.O./adet USD/adet Tablo 4.25 Toplam Core Loc maliyeti Core Loc sayısı Core Loc yerleştirme Toplam Maliyet maliyeti 3071 adet USD/adet 345, USD 37

48 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Tablo 4.26 Toplam dalgakıran maliyeti ProjedeKullanılan Kaplamalar Kaplama Maliyeti (USD) Taş yerleştirme Core Loc TOPLAM Core Loc boyutları uygulanacak dalgakıran tipine ve tabaka sayısına göre değişmektedir. Sohar da single layer olarak yapılan bu dalgakıran projesinde kullanılan core loc boyutu 3 m 3 tür. K D katsaysı 16 olan Core Loc lar yerine K D katsayısı 4 olan taş kaplamada kullanılacak taş ağırlığı Hudson formülü yardımı ile hesaplandığında; W x4.07 = x1.66 x1.33 ton Sohar dalgakıran projesi için taş temin edilen ocak yaklaşık 30 km uzaklıkta bulunmaktadır. Hudson formülü ile elde edilen 7.60 ton luk düzgün kaplama taşlarını patlatmalarda elde etmek ve bu mesafeden sahaya taşıyacak sistemi kurmak oldukça maliyetlidir. Ne kadar düzgün olurlarsa olsunlar bu boyuttaki taşları yüklemek ve kapasite açısından tırlara indirmek maliyeti oldukça kabartmaktadır. Çünkü ortalama bir tır yaklaşık 70 ton kapasitelidir ve dorseye yerleştirme şekilleri de tek sıra olacağından bir seferde ancak 4-5 taş getirilebilecektir. Bu da taşıma maliyetini arttıran önemli bir faktördür ton luk bir taşın birim maliyeti için ekonomik analizi Tablo 4.27 de belirtilmiştir; 38

49 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ Tablo ton luk kaplama elemanı yerleştirme maliyeti BİRİM MALİYET Ocaktan taş çıkarma maliyeti (7.60 ton) USD/adet 3071 Adet Taş getirme maliyeti sefer başına Sefer USD/ton Taş yerleştirme işçilik maliyeti (7,60t) 98, Adet USD/ton TOPLAM TOPLAM MALİYET USD USD USD USD Güney dalgakıranın m den sonrası ve kafa kısmı için uygulanacak 3 m 3 lük Core loc kaplama yerine Hudson formülü ile elde ettiğimiz 7.60 tonluk taş kaplama yaptığımızda oluşacak ekonomik kayıp hesaplandığında; Core Loc (3 m 3 ) kaplama maliyeti = USD Taş (7.60 ton) kaplama maliyeti = USD Sohar dalgakıranları örneğinde görüldüğü gibi prefabrik betonlardan core loc ların getirdiği ekonomik avantaj ortadır. Fakat bu ekonomik avantajı sadece birim maliyetlerinin yerlerine konulacak ocak taşına göre düşük olması ile sınırlandırmamak gereklidir. Çünkü prefabrik betonlar uygulama açısından da zaman kazandırdıkları için işçilik, şantiye araçları gibi günlük olarak hesap edilen masrafların azalmasını sağlamaktadır. Bu tarz büyük projelerde çalışan işçi sayısının çokluğu düşünüldüğünde ekonomik anlamda her günün ayrı önemi vardır. Özellikle su yapıları gibi büyük projelerde iş bitiminde şartnamede belirtilen garanti süresi başlamaktadır. Sohar projesinde sözleşmede belirtilen garanti süresi bir yıl olarak belirlenmiştir. Bu süre içerisinde oluşacak her türlü hasarın onarım maliyetinden müteahhit firma sorumludur. Bakım ve onarım maliyeti açısından 39

50 4. PREFABRİK BLOKLARIN AVANTAJLARI VE ANALİZİ Mustafa Can TAŞ incelediğimizde ocak taşları sülfatlı ortama maruz kaldıklarında zamanla deforme olurlar. Deforme olan taşların yerine yenilerini koymak gerektiğinden stoklama imkanı bulunmayan şantiyelerde tekrar ocaktan taş temin etme masrafları doğmaktadır. Prefabrik betonlar ise yapılarındaki sülfat koruyuculu katkı maddeler sayesinde deforme olmazlar. Bu sayede deniz şartlarından en çok etkilenen dış kaplama bölümünde hasara bağlı onarım masrafları oldukça düşük olmaktadır. Yapılan ekonomik analiz sonucunda anlaşıldığı gibi Core loc gibi prefabrik bloklar birim maliyet, işçilik, araç masrafları, bakım onarım masrafları ve zaman kazancı açısından çok avantajlıdır. 5-Güvenlik Analizi: Prefabrik beton blokların kullanılma amaçları sadece ekonomik olmaları değildir. Ocak taşı ile yapılan kaplama ile kıyaslandığında getirdikleri güvenlik avantajları ekonomiden daha önemli olmuştur. Ayrıca hasar yüzdelerinin çok düşük olması direk olarak ekonomik olmalarını da sağlamıştır. K D stabilite katsayısı güvenliği etkileyen önemli faktördür. Daha önce de bahsedildiği gibi yapının eğimi, kullanılan taşların birim hacim ağırlığı,yapının tabaka sayısı, dalga şartları gibi içsel ve çevresel özellikler bu katsayıyı etkilemektedir. Ayrıca malzemenin dalgakıranlardaki kullanılma bölgesi de K D yi etkileyen önemli bir faktördür. Çünkü dalga kırılma şartları dalgakıranların her bölümünde aynı değildir. Yapılan model deneylerinden elde edilen sonuçlara göre core loc lar ile ocak taşları için belirlenen K D katsayıları Tablo 4.28 de belirtilmiştir; Tablo 4.28 Sohar dalgakıranlarına ait ocaktaşı ve Coreloc stabilite katsayıları Malzeme Dalgakıran Gövdesi Dalgakıran Başı Ocaktaşı 4 2 Core-Loc