KARAYOLLARINDA YÜZEY DRENAJI. Prof. Dr. Mustafa KARAŞAHİN

Transkript

1 KARAYOLLARINDA YÜZEY DRENAJI Prof. Dr. Mustafa KARAŞAHİN

2 Drenajın Amacı Yağmur veya kar suyunun yolun taşkına neden olmasına engel olmak ve yol yüzeyinde suyun birikmesine engel olmak, Karayolu üstyapısı ve taban zemininin taşıma gücünü korumak, Şevlerin erozyona uğramasını engellemek.

3 Karayollarında Drenaja Neden Olan Su Kaynakları (Eriyen kar) (Yağış) (Sızma) Su kaynakları - Yağış - Sızma - Zemin içerisindeki boşluklardan yükselen kapiler su - Çatlaklardan sızan su - Eriyen karın üstyapıya sızması (Yeraltı su tablası) (Kapiler su)

4 Karayoluna Gelen Su Kaynakları

5 Zayıf Drenajın Neden Olduğu Tekerlek izi derinliği Bozulmalar

6 Çatlama (Cracking)

7 Çukurlar (Potholes)

8 Erozyon (Erosion)

9 Yıkama (washout)

10 Don yükselmesi (Heaving) Çatlaklar içerisindeki su donar ve hacim genişlemesi oluşur. Bundan dolayı da, çatlaklar oluşur. Ne zaman oluşur? Donma sıcaklığına ulaşıldığında, Buz lensleri oluşturacak serbest suyun varlığı, Dona hassas zeminlerin varlığı

11 Taşkın (Flooding)

12 Yüzeysel Drenaj Şekilleri Ditch= hendek Embankment= dolgu

13 Yüzeysel Drenaj Şekilleri

14 Tipik bir karayolu enkesiti

15 Kapiler Etki Kapiler etki, suyun serbest su tablası üzerinde yükselmesidir. Dane çapları küçüldükçe, kapileriteye karşı hassasiyet artar.

16 Suyun, zemin içerisinden geçmesi «permeabilite» olarak bilinir. Çakıl ve kumlar yüksek permeabiliteye sahiptirler. Kil ve siltler ise düşük permebiliteden dolayı, suyun hareketini bariyer gibi engeller. Permeabilite

17 KARAYOLLARINDA YÜZEY DRENAJI» YÜKSEK STANDARTLI YOLLAR (OTOYOLLAR, DEVLET YOLLARI) İki şeritli yollarda %1.5 2 *** asfalt veya beton kaplama olduğunda su kolayca kenara aktarılır. Bu sebeple yüksek standartlı yollarda eğim daha düşüktür! -Bordürün görevi: Hendek oluşturup, suyun uzaklaşmasını sağlamak. Üç ve daha fazla şeritli yollarda % 1.5 min (şerit başına % 0.5, max % 4) *** *Düşük hacimli yollarda : %2-6 *Kentiçi Yollarda : %1.5-3 *Banketler : Asfalt veya beton %2-6 Bordür >= %4 Prof. Dr. Mustafa KARAŞAHİN

18

19 Drenaj sistemindeki eksiklik veya yanlış nedir?

20

21 KARAYOLLARINDA YÜZEY DRENAJI» Tasarım Için Kullanılan Fezeyan(sel) Dönegelme Süreleri Periyotlar (sene) Hendek Menfez - Şehirlerarası düşük hacimli yollar : Şehirlerarası yüksek hacimli yollar : Önemli yollar (can ve mal kaybı yüksek) : - Kentiçi yollar : Bu sene aralıklarınaki max yağış miktarı alınır. Düşük Hacimli Yollar - Yağmur Yoğunluğu (mm/st) Prof. Dr. Mustafa KARAŞAHİN

22 KARAYOLLARINDA YÜZEY DRENAJI» * Yağmur suyunun drenaj tesisine gelinceye kadar geçen süreye «kontrasyon süresi» denir. (tc) Rasyonel Yöntem Q=(C*I*A) / 360 Q: Debi, akış (m^3/sn) C: Katsayı I: Yağmur Yoğunluğu (mm/st) A: Alan (hektar) -Debi ile zaman arasındaki ilişkiyi gösteren grafik «Hidrograf» * Herhangi bir drenaj tesisi yaptığımızda «Pik» değerini kullanıyoruz. Drenaj Alanı Şehirlerarası -Beton veya asfalt -Asfalt makadam (? ) -Çakıl kaplama veya banket -Sıkıştırılmış toprak -Dik çimli alan (10:24) -Orman alanı -Tarım alanları C sus tutma yeteneği az olduğu için değerler büyük yani akışa geçen su az. çok farklı zemin tipleri olduğu için değerler arası fark fazla Prof. Dr. Mustafa KARAŞAHİN

23 KARAYOLLARINDA YÜZEY DRENAJI» Kentiçi Yollarda -Düz arazi %30 geçirimsiz -Düz arazi %65 geçirimsiz -Orta dik arazi %50 geçirimsiz -Orta dikarazi %70 geçirimsiz -Düz ticari arazi %70 geçirimsiz C ** Yani arazi eğimi ve geçirimlilik önemli C katsayısı için ** Değerler ne kadar yüksek tutulursa o kadar emniyetli tarafta kalınır. Farklı arazi tipleri içeren alanlarda: Cw= Ci.Ai Ai A: Alan (hektar) C: Katsayı Cw: Ağırlık akış katdayısı Prof. Dr. Mustafa KARAŞAHİN

24 KARAYOLLARINDA YÜZEY DRENAJI» Örnek: 175 hektarlık alanın %50 si çimli, dik arazi, %30 u ormanlık, %20 si tarım arazisidir. Buna göre ağırlık akış katsayısını hesaplayınız (Cw). Çözüm Cw= 175(0.5* * *0.3) / 175 Cw=0.42 -Drenaj tesisi Prof. Dr. Mustafa KARAŞAHİN

25 KARAYOLLARINDA YÜZEY DRENAJI» Hendek ve Açık Kanal Hesabı V = R2/3.S 1/2 n V: Ortalama Hız (m/sn) R: Hidrolik Yarıçap (m) A: Kanal Boyuna Eğimi (m/m) n: Manning Pürüzlülük Katsayısı Q= V.A dan A= Q/V -Kesiti belirliyoruz -Kullandığımız kaplamaya göre hızı sınırlayacağız Prof. Dr. Mustafa KARAŞAHİN

26 Kentiçi Yolların Yüzeysel Drenajı Kentiçi yollarda kaldırım yapılması halinde yolun bombe eğiminden dolayı bordürlerde biriken yağmur suları uygun bir şekilde dren edilmelidir. Bu amaçla kaldırım kenarlarına yapılacak dikey veya yanal ızgaralar (veya rogarlar) ile yüzeysel yağmur suları toplanıp büzler ile uygun deşarj noktasına iletilerek dren edilecektir. Şehiriçi yolların yüzeysel drenajının tasarımı: Toplayıcı sistem (ızgara veya rogar) Taşıyıcı sistem (büz veya boru) olarak ayrı ayrı yapılacaktır. Bordür oluğu debisi, yol kenarındaki bordürde üçgen şeklinde biriken yağmur sularıdır. Yolun yanal eğiminden dolayı yol üstüne düşen yağmur suları üçgen şeklinde yol kaplaması üzerinde yayılmakta ve aynı zamanda yolun boyuna eğimi ile akışa geçmektedir. Bordür oluğundaki suyun debisi, suyun yayılma genişliği (G) ve/veya suyun akış yüksekliği (y) başta olmak üzere yolun yanal eğimi, yolun boyuna eğimi, kaplamanın Manning pürüzlülük katsayısı, yağış şiddeti, vb.faktörlere bağlıdır. Bordür oluğu debisi Qb:

27

28 Yol üstüne düşen yağmur suları, suyun yayılma genişliği (G), suyun bordürde yükselme miktarına (y) bağlıdır. Ancak suyun yayılma genişliği araçların su sıçratması, kayma direnci, kavşaklarda karşıdan karşıya geçen yayaların suyun üzerinden atlaması, vb. nedenlere bağlı olarak şerit genişliğinin ¼, ½ veya ¾ ü kadar olmak üzere seçilir. Ancak su yayılma genişliği azaldıkça rogar ara mesafelerinin azalacağı gözönünde tutulmalıdır. Yol yüzeyine düşen yağmur sularının debisi:

29

30

31 Tasarım frekansının seçiminde Yolun önemi Yol güvenliği ve benzer yollardaki kaza sayısı Tasarım hızı Mevcut ve gelecekteki trafik hacmi Yolun gelecekteki önemi ve çevresinin potansiyel gelişimi gibi hususlar göz önüne alınacaktır.

32 Suyun kaplamada yayılma genişliği ise Yaya trafiği hacmi Yolun önemi Trafik hacmi gibi hususlar göz önüne alınacaktır.

33 Rogar aralığı (F)

34

35 Kontrol bacaları, büz çapının değiştiği yerde kollektörün eğim değiştirdiği yerde Maksimum 100m aralıkta yapılır. Kontrol bacalarından gelen sular yola paralel olarak döşenen kollektör ile yol boyunca iletilerek uygun yerlerde yüzeye deşarj edilir. Kollektörler minimum ø30cm çapında boru olup artan debi miktarına bağlı olarak boruçapı değiştirilir. Borulardaki su akış hızı maksimum 6m/san ve çökelmeyi önlemek için minimum 0,5m/san olmalıdır.

36

37 Kentdışı Yollarda Yüzeysel Drenaj Kentdışı önemli yollarda özellikle yüksek dolgularda yol yüzeyinden yanal akışa geçen yağmur sularının dolgu şevini erezyona uğratması sözkonusudur. Bunu önlemek için Şekilde görüldüğü gibi, bordürler ile yüzeysel yağmur suları yol platformunda tutularak belli aralıkta yapılacak düşüm olukları ile araziye deşarj edilir.

38 Bordür yüksekliği (h) projesine uygun olarak suyun yayılma genişliği (B) 200cm veya suyun yüksekliği (y) 4 ila 7cm olması için gerekli genişlikte seçilir. Bordür oluğunda biriken suların debisi aşağıdaki formül ile hesaplanır

39 Bordür oluğunda toplanan yağmur suları geçirimsiz kaplamalar üzerinde akışa geçmelidir. Aksi takdirde bordür oluğunda toplanan yağmur sularının bir kısmı yolun boyuna eğimi ile iletilirken bir kısmı da yolun gövdesine sızarak yol gövdesinin stabilitesini olumsuz yönde etkiler. Bordür oluğundaki su y yüksekliğine eriştiği noktalarda Şekilde görüldüğü gibi, düşüm olukları yapılır. Düşüm oluğu bordürlerden gelen yağmur sularını dolgu şevine zarar vermeden deşarj eden yüzeysel drenaj yapılarıdır.

40

41

42

43

44 Uygulama Bir kentiçi karayolunda, boyuna eğim % 4, enine eğim %2, şerit genişliği 3 mt, kaldırım genişliği 1.6 mt dir. Manning pürüzlülük katsayısı 0,015 ve suyun akış yüksekliği 4 cm, yağış yüksekliği 100 mm ve yüzeysel akış kaysayısı 0.90 olduğuna göre, rögar aralığını hesaplayınız.

45 Çözüm Öncelikle, bordür oluğu debisi hesaplanır Qb= *(1/(0.02*0.015))* *4 8/3 Qb= lt/sn

46 F= 3600*47.25/((3+1.6)* 0.90 * 100)= 410 mt