DÜZENSİZ DALGA ŞARTLARINDA TETRAPOD BLOKLU DALGAKIRANLARIN STABİLİTELERİNİN ARAŞTIRILMASI

Transkript

1 i YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ DÜZENSİZ DALGA ŞARTLARINDA TETRAPOD BLOKLU DALGAKIRANLARIN STABİLİTELERİNİN ARAŞTIRILMASI İnş. Müh. Demet ENGİN F.B.E. İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Kıyı ve Liman Mühendisliği Programında Hazırlanan YÜKSEK LİSANS TEZİ Tez Danışmanı: Doç. Dr.Yeşim ÇELİKOĞLU (YTÜ) İSTANBUL, 2011 i

2 ii İÇİNDEKİLER Sayfa SİMGE LİSTESİ... iv ŞEKİL LİSTESİ... v ÇİZELGE LİSTESİ... viii ÖNSÖZ ÖZET... ix... x ABSTRACT... xi 1. GİRİŞ DALGAKIRANLAR VE STABİLİTE Giriş Beton Bloklu Dalgakıranlar Beton Blok Tipleri Beton Blokların Yerleştirilme Teknikleri Dalga Tırmanması, Aşma, Enerji İletimi, Yansıma ve Kırılma Koruma Tabakası Tasarımı Stabilite ve Hasar Kavramı Stabilite Kriterleri Hasar İfadeleri KONU İLE İLGİLİ ÇALIŞMALAR DENEYSEL ÇALIŞMALAR Deney Sistemi ve Ölçüm Yöntemleri Dalga Kanalı Dalga Ölçümleri Deney Düzeneğinin Hazırlanması Çalışmada İzlenen Yöntem Hasarın Tespiti Hasar Kriterleri Hasarın Hesaplanması DENEYSEL ÇALIŞMA ve SONUÇLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ Düzenli Dalga Şartları Düzensiz Dalga Şartları SONUÇLAR ve ÖNERİLER Sonuçlar ii

3 iii 6.2 Öneriler KAYNAKLAR EKLER Ek 1 Tetrapod Blokların Özellikleri Ve Tasarım Dalgasının Hesaplanması Ek 2 Hasarın Hesaplanması Ek 3 Tetrapod İçin Porozitenin Hesaplanması Ek 4 I. Tip Yerleşim İçin Düzenli Dalgalar ile Yapılan Deneylerde Elde Edilen Dalga Kayıtlarına Ait Karakteristikler ve Hasar Tablosu Ek 5 II. Tip Yerleşim İçin Düzenli Dalgalar ile Yapılan Deneylerde Elde Edilen Dalga Kayıtlarına Ait Karakteristikler ve Hasar Tablosu Ek 6 I. Tip Yerleşim İçin Düzensiz Dalgalar ile Yapılan Deneylerde Elde Edilen Dalga Kayıtlarına Ait Karakteristikler ve Hasar Tablosu Ek 7 II. Tip Yerleşim İçin Düzensiz Dalgalar ile Yapılan Deneylerde Elde Edilen Dalga Kayıtlarına Ait Karakteristikler ve Hasar Tablosu ÖZGEÇMİŞ iii

4 iv SİMGE LİSTESİ K A A c D D D D n D N50 d t f F N g H D H i H s K K D N N 0 N D N o P P r R R u S S z T t T ort T z u c W w α β γ s γ w μ ρ a ρ b ρ s ρ w Iribarren ile Hudson un verdiği stabilite formülündeki stabilite katsayısı Rölatif özgül kütle Enkesitte aşınmaya uğrayan alan Kuvvetin etki ettiği taş alanı Dalga yayılma hızı Bloğun boyu Su derinliği Yapının kaplama tabakasındaki taşın, çakılın veya kumun karakteristik çapı Nominal çap Nominal taş çapı Topuk su derinliği Yeni sürtünme katsayısı Şeve dik gelen bileşke kuvvet Yerçekimi ivmesi Tasarım dalga yüksekliği Gelen dalga yüksekliği Belirgin dalga yüksekliği Iribarren in verdiği stabilite formülündeki stabilite katsayısı Stabilite katsayısı Fırtına süresi ya da dalga sayısı Rölatif hasar Hasar parametresi Rölatif hasar Şevin porozitesi Porozite Şevin pürüzlülüğü Şev yönünde bileşenine karşı koyan kuvvet Düşey dalga tırmanması Hasar Dalga dikliği Dalga periyodu Zaman Ortalama dalga periyodu Sıfırı yukarı kesme dalga periyodu Kırılma dalga tepesindeki akışkan partikülünün yatay yörüngesel hızı Taş ağırlığı Yüzeydeki akışkan partikülünün sahip olduğu hız Şevin yatayla yaptığı açı Yakın kıyının şev açısı Taşın özgül ağırlığı Suyun özgül ağırlığı Blokların içsel sürtünme katsayısı Kaplama tabakasında kullanılan elemanın özgül kütlesi Kaplama tabakasının bağıl yoğunluğu Kaplama tabakasında kullanılan elemanın özgül kütlesi Suyun özgül kütlesi iv

5 v ŞEKİL LİSTESİ Sayfa Şekil 2.1 Eğimli dolgu tipi dalgakıran korumasında kullanılan bazı beton bloklar... 3 Şekil 2.2 Prefabrik blokların tarihi gelişimi... 4 Şekil 2.3 Küp blok... 6 Şekil 2.4 Tetrapod blok... 6 Şekil 2.5 Tetrapod beton blok kalıbı ve stok alanı... 7 Şekil 2.6 Dolos blok... 8 Şekil 2.7 Accropode blok... 8 Şekil 2.8 Coreloc blok... 9 Şekil 2.9 Tetrapod blok birinci tip yerleştirme... 9 Şekil 2.10 Tetrapod blok ikinci tip yerleştirme Şekil 2.11 Dalga tırmanması ve parametreleri Şekil 2.12 Düşey kıyı yapısı üzerinden yansıma Şekil 2.13 Keson kesiti (Van Der Meer, 1988) Şekil 2.14 Stabil dalgakıranlar (Van Der Meer, 1988) Şekil 2.15 Stabil ve batık dalgakıran (Van Der Meer, 1988) Şekil 2.16 Kaya şevler (Van Der Meer, 1988) Şekil 2.17 Çakıl plajlar (Van Der Meer, 1988) Şekil 2.18 Kum plajlar (Van Der Meer, 1988) Şekil 2.19 Kuvvet Diyagramı (Ergin vd., 1971) Şekil 3.1 Surf benzerlik parametresi ile hasarın değişimi H 50 formülü ile Losada ve Gimenez-Curto ifadelerinin karşılaştırılması) Şekil 3.2 Hasar parametresinin (S) H 50 ile değişimi (Kısa düzensiz dalga şartları, Vidal vd., 2006) Şekil 3.3 Hasar parametresinin (S) H 50 ile değişimi (Uzun düzensiz dalga şartları, Vidal vd., 2006) Şekil 3.4 Hasar parametresinin (S) H 50 ile değişimi (Düzenli dalga şartları, Vidal Şekil 3.5 vd., 2006) T=1.35s için her iki tip yerleştirmede 1000 ve 3000 dalga sonucunda oluşan hasar (Tümer vd., 2000) Şekil 3.6 Farklı periyotlar için hasar oranları Şekil 4.1 YTÜ Hidrolik ve Kıyı-Liman Laboratuvarı Şekil 4.2 Dalga kanalı Şekil 4.3 Dalga üreteci arkasındaki sönümlendirici Şekil 4.4 Dalga kanalı görünüşü Şekil 4.5 Piston tipi dalga üreteci ve Edinburg design piston çalışma prensibi Şekil 4.6 Dalga üreteci Şekil 4.7 HR Wavedata veri toplama sistemi Şekil 4.8 Birinci yerleştirme yöntemi için dalgakıran enkesiti (birimler cm dir) Şekil 4.9 İkinci yerleştirme yöntemi için dalgakıran enkesiti (birimler cm dir) Şekil 4.10 Hasar başlangıcı Şekil 4.11 Iribarren hasarı Şekil 4.12 Yıkılma Şekil 5.1 T= 0.9 s için hasar grafiği Şekil 5.2 T= 1.1 s için hasar grafiği Şekil 5.3 T= 1.2 s için hasar grafiği Şekil 5.4 T= 1.35 s için hasar grafiği Şekil 5.5 T= 1.5 s için hasar grafiği Şekil 5.6 T= 0.9 s için hasarın N 0 ile ifadesi v

6 vi Şekil 5.7 T= 1.1 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.8 T= 1.2 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.9 T= 1.35 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.10 T= 1.5 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.11 T= 0.9 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.12 T= 1.1 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.13 T= 1.2 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.14 T= 1.35 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.15 T= 1.5 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.16 T= 0.9s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği Şekil 5.17 T= 1.1s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği Şekil 5.18 T= 1.2s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği Şekil 5.19 T= 1.35s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği Şekil 5.20 T= 1.5s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği Şekil 5.21 T= 0.9s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği Şekil 5.22 T= 1.1s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği Şekil 5.23 T= 1.2s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği Şekil 5.24 T= 1.35s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği Şekil 5.25 T= 1.5s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği Şekil 5.26 T=0.9 s için hasar grafiği Şekil 5.27 T=1.1 s için hasar grafiği Şekil 5.28 T=1.2 s için hasar grafiği Şekil 5.29 T=1.35 s için hasar grafiği Şekil 5.30 T=1.5 s için hasar grafiği Şekil 5.31 T= 0.9 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.32 T= 1.1 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.33 T= 1.2 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.34 T= 1.35 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.35 T= 1.5 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.36 T= 0.9 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.37 T= 1.1 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.38 T= 1.2 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.39 T= 1.35 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.40 T= 1.5 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.41 T= 0.9 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.42 T= 1.1 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.43 T= 1.2 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.44 T= 1.35 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.45 T= 1.5 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.46 T= 0.9 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.47 T= 1.1 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.48 T= 1.2 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.49 T= 1.35 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.50 T= 1.5 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.51 T= 0.9 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.52 T= 1.1 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.53 T= 1.2 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.54 T= 1.35 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.55 T= 1.5 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil 5.56 T= 0.9 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.57 T= 1.1 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları vi

7 vii Şekil 5.58 T= 1.2 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.59 T= 1.35 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları Şekil 5.60 T= 1.5 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları vii

8 viii ÇİZELGE LİSTESİ Sayfa Çizelge 2.1 Dalgakıran tipleri... 2 Çizelge 2.2 Küp için çeşitli hasarlara karşılık gelen K D değerleri (Massie, 1986)... 6 Çizelge 2.3 Tetrapod için çeşitli hasarlara karşılık gelen K D değerleri (Massie, 1986)... 7 Çizelge 2.4 K nün şevle değişimi (Hedar, 1986) Çizelge 2.5 Yapı elemanlarına göre f ve K D katsayıları (Ergin ve diğ, 1971) Çizelge 2.6 Koruyucu tabakadaki hasar ile koruyucu bloklar arasındaki H/H D=0 fonksiyonu (CERC, 1984) Çizelge 2.7 K D stabilite katsayıları (CERC, 1984) viii

9 ix ÖNSÖZ Çalışmamın her safhasında benimle yakınen ilgilenen, her zaman bilgisi ve tecrübelerinden faydalandığım, değerli hocam Doç. Dr. Yeşim ÇELİKOĞLU'na bana ayırdığı zaman için çok teşekkür ederim. Yüksek lisans eğitimim süresince ve deneysel çalışmalarım esnasında benden yakın ilgi ve desteğini esirgemeyen Prof. Dr. Yalçın YÜKSEL ve Prof. Dr. Esin ÇEVİK'e bana aktarmış oldukları değerli bilgi ve tecrübelerinden dolayı teşekkür ederim. Dalga kayıtlarının elde edilmesi sırasında bana yardımcı olan Arş. Gör. Burak AYDOĞAN'a ve sonraki süreçte bilgisinden faydalandığım Arş. Gör. Dr. Kubilay CİHAN ve Arş. Gör. Dr. Mehmet N. ÖZTÜRK'e teşekkür ederim. Deneysel bir çalışma olmasından dolayı ihtiyaç duyduğum teknik desteği sağlayan Hidrolik Anabilimdalı Laboratuvarı teknisyesni Gazi KURT'a teşekkürü bir borç bilirim. Çalışmalarımız sırasında birbirimize her daim destek olduğumuz başta tez arkadaşım Ufuk Y. YURTBİL olmak üzere tüm yüksek lisans ve doktora öğrencisi arkadaşlarıma teşekkürlerimi sunarım. Bugünlere gelmemde en büyük pay sahibi olan, manevi desteğini hiçbir zaman esirgemeyen sevgili aileme sabır ve hoşgörüsünden dolayı sonsuz teşekkür ederim. ix

10 x ÖZET Dalgakıranlar en pahalı ve inşaatı en zor olan deniz yapılarından biridir. Dalgakıranların koruyucu tabakalarında çok büyük ağırlıklı taş elemanların kullanılması hem çevresel hem de ekonomik nedenlerden dolayı her zaman uygun olmayabilir. Bu gibi durumlarda tetrapod, dolos, core-loc, accropod gibi yapay beton bloklar kullanılmaktadır. Dalgakıranların koruyucu tabakalarında kullanılan bu yapay bloklar yüksek kilitlenme kabiliyetine sahip olduklarından stabilite katsayıları daha büyüktür. Tetrapod, dalgakıranların koruma tabakasında sıkça tercih edilen bir beton bloktur ve şev üzerine iki sıra üst üste gelecek şekilde yerleştirilmektedir. Tetrapod, dalgakıranın koruyucu tabakası üzerine iki farklı biçimde dizilebilmektedir. Ancak bu iki yöntemin hidrodinamik davranışları birbirlerinden farklıdır ve bu iki yerleştirme şeklinin stabilite açısından birbirlerine göre avantaj ve dezavantajları hakkında yapılmış pek fazla çalışma mevcut değildir. Bu çalışmada I.ve II. tip yerleştirme şeklinin düzenli ve düzensiz dalga şartlarında dalgakıran stabilitesi üzerindeki etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Anahtar kelimeler: Taş dolgu dalgakıran, tetrapod blok, dalga tırmanması, stabilite x

11 xi ABSTRACT Breakwaters are the one of the marine structures that the most expensive and most difficult constructured. It s not appropriate to use heavy stones in the armour layer of the breakwaters always due to the environmental and economical reasons. In this cases, artificial concrete blocks are used like tetrapod, dolos, core-loc, accropod, etc. Due to the artificial blocks have higher interlocking ability their stability coefficients bigger than stones. Tetrapod is a frequently used armour unit for brakwaters and they are placed on the slope as two layers. Top layer of tetrapod can be placed with two different methods. But each method has a different hydrodynamic behaviour and there haven t been many studies about the advantages and disadvantages of two methods. In this work, effect on stability of tetrapod breakwaters of I. and II. type method has been investigated experimentally under regular and irregular wave conditions. Key words: Rubble mound breakwater, tetrapode blocks, wave runup, stability xi

12 1 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. 20.yy. ın son yarısında ise gelişen teknoloji ile güçlü iş makinelerinin ortaya çıkması limancılığın önemini bilen ülkeler için daha dayanıklı deniz 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. Kıyı yapıları genel olarak yüksek maliyetli ve belirli bir tasarım ömrüne sahip oldukları için uygulanacak proje tipi ve yapının 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 bloklarla oluşturulan 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 anlayışdan dolayı çoğu firmalar belirli tolerenslarda güvenlikten fedakarlık ederek tek tabakalı dalgakıran projeleri tasarlamaya başlamıştır. Daha büyük bloklarla tek sıra olarak uygulanan tek tabakalı dalgakıranlar yeni tasarımlarla son on yıldır kullanılan yeni bir sistem haline gelmiştir. Bu her iki tip kaplamada bloklar dalgakıran koruma tabakasına düzensiz olarak yerleştirilmektedir ve kilitlenme özelliğine sahiptirler. Ayrıca stabilite açısından davranışları farklıdır. Bu tezde, düzensiz dalga koşulları altında iki farklı tipte yerleştirilmiş tetrapod blokların stabiliteleri incelenmiştir.

13 2 2. DALGAKIRANLAR ve STABİLİTE 2.1 Giriş Dalgakıranlar, dalga etkisi ve akıntısından uzakta güvenli bir kıyı sahası sağlama amacıyla dünyanın birçok yerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Liman içinde sakin su seviyesine ulaşmak ve limandaki gemilerin güvenli bir şekilde yükleme ve boşaltma yapması için bu koruma yapısı inşaa edilmektedir. Dünyada kullanılan dalgakıran tipleri genel olarak Çizelge 2.1 de de görüldüğü üzere üç sınıfta (OCDI,1991) toplanmaktadır. Birincisi taş veya çeşitli şekillerdeki beton bloklarla korunan eğimli dalgakıranlar, ikincisi düşey yüzlü dalgakıranlar ve birinci-ikinci tipi birlikte içeren kompozit dalgakıranlar, üçüncüsü ise özel tipteki dalgakıranlardır. Birinci tip dalgakıranlarda, taş dolgu dalgakıranların kullanılması öncelikli olarak avantaj sağlamasına rağmen, büyük boyutlu taşların bulunamadığı durumlarda Şekil 2.1 de görüldüğü gibi, çeşitli ünitelerden oluşan beton bloklar tercih edilmektedir. Ancak, bu tür dalgakıranlarda ise blokların kendi içerisinde kilitlenmesinin sağlanması için, yerleştirilmesine çok özen gösterilmesi gerekmektedir. Ayrıca, bu işlemin yapılabilmesi için donanımlı ve ekipman ile deneyimli personele ihtiyaç duyulmaktadır. Çizelge 2.1 Dalgakıran tipleri Eğimli(taş dolgu) tip Taş dolgu Taş dolgu (çok tabakalı) Taş dolgu (blok kaplamalı) Beton bloklu Şekillenebilen taş dolgu (basamaklı) Düşük kretli Düşey yüzlü Monolitik beton Bloklu Kompozit Sandık tipi Keson taş dolgu temelli Yatayda kompozit Keson Özel tip (ağırlık tipi olmayan) Perde duvarlı Çelik kazıklı Yatay döşemeli Yüzen tip Pneumatic Hidrolik

14 3 Şekil 2.1 Eğimli dolgu tipi dalgakıran korumasında kullanılan bazı beton bloklar 2.2 Beton Bloklu Dalgakıranlar Şekil 2.2 de prefabrik beton blokların günümüze kadar olan gelişimi gösterilmektedir. 20. yüzyılın son yarısında kullanılmaya başlanan ve son 10 yıldır geliştirilen farklı şekilleri ile önemi artan prefabrik beton bloklar temel olarak, farklı tasarımları sayesinde K D stabilite katsayısını yüksek tutmak ve bu sayede dalgakıran tasarımlarında güvenlik ve ekonomiklik şartlarını arttırma esasına göre tasarlanmaktadır. 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 20 yılda geliştirilen yeni tasarımları sayesinde tek sıra olarak da uygulanmaya başlanmıştır. Batimetriye uyum sağlayan bu blokların bakım ve onarım maliyetlerinin de düşük olması günümüzde uygulama alanlarını yaygınlaştırmıştır.

15 4 Şekil 2.2 Prefabrik blokların tarihi gelişimi Dalgakıranlarda dalgaların dinamik yükünü ilk önce karşılamak üzere geliştirilen ilk prefabrik beton blok modeli CUBE lerdir. Pek çok limanda uygulanmış olan Cube kaplamalar yerini daha sonra Fransa nın Sogreah Laboratuvarlarında yapılan deneysel araştırmalarla geliştirilen TETRAPODE lara bırakmıştır. Patentsiz olarak üretilen bu model dalgakıran alt malzemesinin üzerine iki sıra olarak uygulanmış ve daha sonra geliştirilecek olan diğer modellere de ışık tutmuştur. Tetrapodlar uzun bir süre kullanıldıktan sonra yerini 1960 lı yıllarda yine aynı laboratuvarlarda geliştirilen DOLOS lara bırakmıştır li yıllarda ise Fransa nın Antifer limanına uygulanan ve adını da buradan alan ANTIFER CUBE ler geliştirilmiştir. Antifer Cube ler, Tetrapod lar gibi alt malzeme üzerine iki sıra olarak uygulanmış avantaj olarak şekillerinden dolayı daha iyi kenetlendikleri için dalgakıranların güvenliği de artmıştır. Tetrapod lar, Antifer Cube lere göre daha az betondan üretildikleri için ekonomik anlamda da avantaj sağlamıştır. Amerika Birleşik Devletleri tarafından en son prefabrik beton blok

16 5 olarak CORE-LOC lar geliştirilmiştir. Core-Loc lar yüksek hidrolik stabiliteye sahip olmasından dolayı dalgakıranlarda güvenlik açısından günümüzde projelerde tercih edilmektedir. Blokların Avantajları; Dik eğimli dalgakıranlara kolaylıkla uygulanabilmektedir. Yerine konulması için özel bir yöntem gerektirmemektedir. Sistem bir bütün olarak çalıştığından ünite ağırlığından ciddi bir şekilde tasarruf edilmektedir ve ekonomiklerdir. Blokların birbirlerine bağlı olması nedeniyle, birbirlerine çarpması engellenmektedir. Ağırlıklarının düşük olması nedeniyle, yerleştirme için yüksek kapasiteli ve donanımlı ekipmanlara ihtiyaç duyulmamaktadır. Dalga tırmanmasını ve dalga enerjisini, şaşırtmalı olması nedeniyle, diğer sistemlere göre daha fazla azaltmaktadır. Dalga ve depremin etkisi ile dolguda veya yüklemeden dolayı zeminde oluşabilecek farklı oturmalara, sistem kendini uydurmakta dolayısıyla, homojenliği bozulmamaktadır. Ciddi fırtına sonrası yapılacak kontrollerde, bağlantılarda oluşabilecek kopmaların onarılması veya blokların değiştirilmesi oldukça kolaydır. Yapılacak özel bir sistem ile bloklar arasındaki bağlantıyı gösteren bir kontrol paneli yardımıyla, bloklar arasındaki bağlantının kopup kopmadığı, kopmuş ise nerede oluştuğu konusunda, istenildiği an takibine olanak vermektedir. Blokların Dezavantajları; Tetrapod ve dolos gibi bloklar iki sıra halinde dalgakıran inşaasında hala yaygın olarak kullanılmaktadır. İki sıra bloklu dalgakıranlar blokların şekillerine göre bir sıra bloğun üzerine diğer bir sıra gelecek şekilde yerleştirilir. Böyle bir sıranın stabilitesi blokların tek tek stabilitesine bağlıdır ve düşük kilitlenmeye sahiptir. Hasar başladıktan sonra dalga yüksekliği arttıkça hasar artar tondan daha ağır bloklarda bu tip yerleştirmelerde kırılmalar olabilmekte ve yapıda büyük hasarlar meydana gelebilmektedir. Tek sıra bloklu dalgakıranlarda ise en popüler kullanılan blok Accropode ve Coreloc dur. Bu tip bloklar ise hasar başladıktan sonra oldukça ani bir şekilde yapının tamamında hasar meydana getirebilmektedir. Tek tabaka olmasından dolayı dalga tırmanması yüksek olmaktadır. Ancak bu dezavantaj başlangıç hasarı için olan stabilite parametresinde güvenlik faktörünün 1.5 gibi alınmasıyla avantaja dönüştürülebilinir (Van der Meer, 1999).

17 Beton Blok Tipleri Cube Taş küpler ya da beton küpler dalgakıran koruyucusu olarak asırlardır kullanılmışlardır. Böylelikle, küpler doğal taşlar ile birlikte kullanılan en eski koruyucu birimlerdir. Şekil 2.3 de görülen küp blokların yoğunlukları kullanılan betonun yoğunluğuna bağlıdır. Küp için stabilite katsayısı değerleri Çizelge 2.2 de verilmiştir. Şekil 2.3 Küp blok Çizelge 2.2 Küp için çeşitli hasarlara karşılık gelen K D değerleri (Massie, 1986) Hasar (%) K D Tetrapod Şekil 2.4 te gösterilen deniz yıldızı şeklindeki bloklara tetrapod denilmektedir. Bunlar bir gövde ve bu gövdeye simetrik şekilde yerleştirilmiş dört eşit konik ayaktan meydana gelmektedir. Tetrapodlar kilitlenme özelliğine sahip özel beton elemanlardan biridir. Fransızların Paris teki Sotramer Neyrpic Laboratuvarı tarafından geliştirilip patenti yine aynı laboratuvar tarafından alınmış bulunmaktadır. Çizelge 2.3 te stabilite katsayısı değerleri verilmiştir. Şekil 2.4 Tetrapod blok

18 7 Çizelge 2.3 Tetrapod için çeşitli hasarlara karşılık gelen K D değerleri (Massie, 1986) Hasar (%) K D Tetrapod kullanılacak deniz inşaasında beton bloklar kolay yerleştirilebilmeleri bakımından inşaa alanına yakın imal edilmektedir. Yapımında kullanılan metal kalıp Şekil 2.5 te görüldüğü gibi dört ana kısımdan oluşmaktadır. Hazır beton kalıbın üst kısmından doldurulmaktadır. Üst üç parça kalıp bir gün ve alt parça kalıp ise üç gün içinde tekrar başka dökümde kullanılmak üzere sökülebilmektedir. Şekil 2.5 Tetrapod beton blok kalıbı ve stok alanı Dolos Bu tip bloklar çapa şekline benzerlik göstermektedirler (Şekil 2.6). Güney Afrika da geliştirilmiş olan doloslar iyi kenetlenme kapasitesinden dolayı en büyük stabilite katsayısına (K D =20-25) sahiptir. Bu nedenle dalgakıran şevinde aşağı doğru birlikte hareket edebilirler. Eğimi 1:2 den daha dik olan şevler üzerinde kullanıldığında blokların bütünüyle kayması olasıdır.

19 8 Şekil 2.6 Dolos blok Accropode Bu blok tipi Avrupa da yaygın olarak kullanılmaktadır (Şekil 2.7). Sogreah (Fransa) laboratuvarlarında 1981 yılında patentli olarak üretime geçirilen Accropode tek tabakada stabilitesiyle güvenilir bir koruma yapısı sağlamaktadır. Ancak tek tabaka olmasından dolayı dalga tırmanması yüksek olmaktadır ve zamanla oluşan çökme ve oturmadan dolayı ayrışmalar meydana gelerek filtre tabakası görünür hale gelebilmektedir. Şekil 2.7 Accropode blok Core-Loc Coreloc, Accropode ile hem şekilsel hem de davranışsal benzerlik gösterdiği için Accropode nin geliştirilmiş hali olarak kabul edilmektedir. Amerika Birleşmiş Devletleri tarafından 1996 yılında tanıtılan bu tip blok tek sıra bloklu dalgakıranlarda accropode kadar çok kullanılmaktadır. Her iki blok tipi de kuvvetlidir ve bir ayaklarının kırılması durumunda bile ağırlıklarının %90 ına sahiptirler. Ayrıca kırılmaları durumunda kilitlenme özellikleri azalmamaktadır. Stabilite deneylerine göre büyük dalga yüksekliklerinde hasar başladıktan sonra yapının tamamında ani hasar meydana geldiği gözlemlenmiştir.

20 9 Şekil 2.8 Coreloc blok Beton Blokların Yerleştirilme Teknikleri Yukarıda da bahsedildiği gibi beton blokların yerleştirilmesi için özel bir yöntem gerekmemektedir. Fakat tetrapod bloklar iki tabakalı kullanıldığında dalgakıranın koruyucu tabakasına iki farklı şekilde yerleştirilmektedir. Bu iki tip yerleştirme stabiliteleri bakımından farklı sonuçlar verebilmektedir. Birinci Tip Yerleştirme Alt tabakadaki tetrapodların üç bacağı şeve oturur ve bir bacağı yukarı doğrudur. İkinci sırada ise tetrapodların bir bacağı birinci sıra tetrapodların arasına yerleştirilir (Şekil 2.9). Şekil 2.9 Tetrapod blok birinci tip yerleştirme İkinci Tip Yerleştirme İlk tabaka birinci tiple aynı şekilde yerleştirilir. İkinci sırada ise tetrapodların üç bacağı ilk tabakaya oturur, bir bacak yukarı bakar (Şekil 2.10).

21 10 Şekil 2.10 Tetrapod blok ikinci tip yerleştirme I.ve II. tip yerleştirme durumuna göre dalga tırmanması farklılık göstermektedir ve stabilite değişmektedir. II. tip yerleştirmenin, I. tip yerleştirmeye göre daha az stabil olduğu elde edilmiştir. Ayrıca uygulamada %20 daha az beton kullanıldığı deneysel çalışmalarla ortaya konmuştur (Taş,2006). 2.3 Dalga tırmanması, aşması, enerji iletimi, yansıma ve kırılma Dalga tırmanması Yapıya tesir eden dalganın sahip olduğu enerji ile yapı üzerinde yükselmesine dalga tırmanması denir (Şekil 2.11). Dalgalar şev üzerinde kırıldığında momentumlarının bir kısmını şeve tırmanan suyun önüne aktarır (CERC, 1984). a) Düzenli dalgaların tırmanması: Yapı yüksekliği dalga aşmasına izin verilmeyen durumlarda tırmanma yüksekliğine (R u ) bağlı olarak belirlenmektedir. Bu yükseklik sakin su seviyesinden itibaren suyun yapı üzerinde ulaştığı maksimum düşey mesafe olarak tanımlanır. Şekil 2.11 Dalga tırmanması ve parametreleri

22 11 Düzenli dalgalarda tırmanma yapının şekline, pürüzlülüğüne, yapı topuğundaki su derinliğine, yapı önündeki taban eğimine ve gelen dalganın karakteristiklerine bağlıdır. R u =f(h i, T, d t,, β, r, P) (2.1) Burada; H i : gelen dalga yüksekliği, d t : topuk su derinliği, P: şevin porozitesi, r: şevin pürüzlülüğü, R u : dalga tırmanması, T: dalga periyodu, α: yapının şev açısı, β: yakın kıyının şev açısıdır. Yukarıdan da anlaşıldığı üzere tırmanma ile ilgili değişken sayısının çok olması bu olayın bütün geometrik değişkenler ve dalga koşulları için tam anlamıyla tanımını mümkün kılmamaktadır (CERC,1984). a) Düzensiz dalgaların tırmanması: Düzensiz dalgaların oluşumu çok karmaşık yapıdadır. Karmaşık dalgaların özelliklerini teker teker dalgaları inceleyerek elde etmek zordur. Bu nedenle istatistiksel yaklaşımla ele alınmaları gerekmektedir. D Angremond ve Oorschot(1968), tırmanmanın istatistiksel özelliklerinin, verilen eğim için, dalga özelliklerine bağlı olduğunu belirtmişlerdir. Dalga spektrumunun formuna ilaveten spektrumun karakteristik dalga yüksekliği ve periyodu tırmanmanın istatistiksel tanımlaması için önemlidir. Günbak (1979) ve Saville (1962) tırmanma yüksekliklerinin düzensiz dalgaların kendileri gibi Rayleigh dağılımına uyduklarını ispatlamışlardır. Dalga Aşması a) Düzenli dalgalar: Dalgakıran yapısını, dalga spektrumundaki en büyük dalga dikkate alarak yapı aşılamayacak şekilde dizayn etmek ekonomik bir yöntem değildir. Eğer maksimum tırmanmaya karşılık gelen yükseklik, kret yüksekliğinden daha düşük ise tırmanan su kret üzerinden aşacaktır. Aşan su miktarı birim zamanda kret uzunluğundan geçen hacim ile verilmektedir. Aşan suyu uzaklaştırmak için drenaj sistemi yapılmalıdır. Eğer dalgakıran yapısı arkasında önemli liman operasyonları yapılıyorsa dalga aşmasına izin verilmez. Hatta dalga aşması miktarı liman operasyonlarındaki kret seviyesi için tasarımda bir kriter olarak kullanılabilir. Aşmanın istenilmediği durumda yapının üzerindeki tırmanma miktarını azaltmak amacıyla basamaklı dalgakıran yapılabilir. Böylece kret seviyesinin de düşük olması sağlanabilir.

23 12 b) Düzensiz dalgalar: Düzensiz dalga koşullarında üstten aşma miktarı ard arda dalgalar geldikçe değişecektir. Kıyı yapılarına etkiyen rüzgar dalgalarının ortalama ve ekstrem aşma miktarları tam olarak bilinmemektedir (CERC,1984). Dalga Enerjisinin İletimi Dalga enerjisinin yapı üzerinden veya geçirimli tabaka içinden yapı arkasına aktarılmasına dalga enerjisinin iletimi (transmisyonu) denir. Dalgalar dalgakırana tesir ettiklerinde enerjileri kısmen veya tamamen ya yansır, ya harcanır, ya da yapı üzerinden veya içerisinden iletilirler. Bilindiği gibi ölü deniz dalgaları olarak da isimlendirilen soluğan dalgaları daha yatık tepeli ve düzenli sinüzoidal şekillidirler. Dalga üretim alanının dışında yayılan soluğan dalgaları çok kolay iletilen dalgalardır. Bu nedenle bu tip dalgalar yapıyı görmez ve kolayca dalgakıran arkasına geçebilirler. Limanı koruyan dalgakıranlar, liman içerisinde hasara ve salınıma yol açmamaları için dalga enerjisini yansıtarak veya harcayarak enerji aktarımını minimize etmelidirler (CERC, 1984). Dalga Yansıması Dalga enerjisi, herhangi bir kıyı yapısı üzerinde harcanmamış ise yansıma meydana gelir (Şekil 2.12). Yüzeyin geçirimsiz ve düşey olması halinde tam yansıma oluşur. Gelen ve yansıyan dalga özellikleri aynıdır. Yansımayı yani gelen dalga enerjisini soğurmak için taş dolgu dalgakıranlar inşaa edilmektedir (Yüksel vd., 1998). Şekil 2.12 Düşey kıyı yapısı üzerinden yansıma Dalga Kırılması Açık denizden kıyıya yaklaşan dalganın kıyıya belli bir uzaklıktan itibaren değişimlere uğrayarak kıyıya kadar ulaştığı ve sonuçta kırılarak sönümlendiği bilinmektedir (Dally vd., 1984; Jannsen ve Battjes, 1978; Battjes, 1986). Dalgaların, kırılmadan sönümlenene kadar enerjilerini harcadıkları bölgeye surf bölgesi denilmektedir.

24 13 Dalga kırılması sırasında büyük ölçüde enerji açığa çıkmaktadır. Kabdaşlı ve Türker (2001) açığa çıkan enerjinin, dalgaların kırılma tiplerine göre gösterdiği değişimleri incelemiş ve en fazla enerjinin plunging tipi kırılmalarda açığa çıktığını gözlemlemiştir. Bu olayın kıyı stabilitesindeki önemi de özellikle Van der Meer (1988) in çalışmalarından sonra ortaya çıkmış ve bu konudaki araştırmaları yoğunlaştırmıştır. Dalgaların teorik olarak kırılma şartlarının belirlenmesi için iki yaklaşım uygulanabilir. Bunlar; 1-Kinematik stabilite kriteri: Dalga kretindeki akışkan partikülünün yatay orbital hızının dalga yayılma hızını geçmesi durumunda kırılmanın olduğunu kabul eder ve u c >c dir. 2-Dinamik stabilite kriteri: Yüzeydeki akışkan partikülünün maksimum düşey ivmesinin yerçekimi ivmesine eşit olduğunda kırılmanın olduğunu kabul eder ve dw g dt olarak gösterilebilir (Yüksel ve Çevik, 2009). 2.4 Koruma Tabakası Tasarımı Dalgakıranları oluşturan başlıca kısımlar çekirdek, filtre tabakası ve koruyucu kaplama tabakasıdır. Bu kısımlar, dalgakıran üzerine gelen dalgaların yarattığı tesirler, yapıya gelen kuvvetler ve dağılımlarına göre farklı geometri ve boyutlarda biraraya gelerek dalgakıranı oluştururlar. Ancak yapı üzerine tesir eden dalgaların kuvvetlerinin ve dağılımlarının tam olarak bulunabilmesi çok zordur. Günümüzde kullanılan teorik ve ampirik dalgakıran formülleri bir takım ön kabullerle çıkarılmış olup formüller kullanılırken bu kabüllerin ışığı altında değerlendirilmelidir (Ergin vd., 1971). Koruyucu yapay kaplama olarak kullanılacak beton elemanlar bazı özelliklere sahip olmalıdır (Sogreah, 1998). Herhangi bir şev açısında, tekil bloklardan oluşan bir tabaka şeklinde yerleştirildiğinde hidrolik olarak yeterli stabiliteye sahip olmalıdırlar. Tasarım dalga ve özelliklerini aşan durumlarda stabilitelerini korumalıdırlar. Koruyucu tabakanın, şev üzerinde sallanmaya eğilimleri dikkate alınmalıdır. Bloklardaki kırılma sonucu yerel stabilitenin bozulması durumunda ve kırılmayı izleyen oturma sürecinde tabaka stabilitesini korumalıdırlar. Maksimum dalga enerjisini sönümleyebilmek için yeterli porozite ve şev pürüzlülüğüne sahip olmalıdır. Minimum beton koruma tabakası hacmiyle maksimum performans göstermelidirler.

25 14 Diğer bir çeşit koruma tabakası üzerine onarım için yerleştirildiklerinde hidrolik açıdan stabil olmalıdırlar. İç gerilim düşük olmalı böylece donatısız olarak imal edilebilmelidirler. Beton dökümü ve kalıp işlemleri kolay olmalıdır. Görüş niteliğinin düşük olduğu sularda bile koruyucu tabakayı oluşturmak kolay olmalıdır. Üretim yeri ve yükleme alanı olarak çok az yer işgal etmelidirler. Klasik inşaat yöntemleri ve gereçlerinden faydalanabilmelidirler Stabilite ve Hasar Kavramı Deniz yapıları tasarım ömrü boyunca ya hiç hasar görmeyecek ya da çok az hasar görecek şekilde tasarlanmaktadır. Bu yapıların tasarımında belli bir hasar riski gözönüne alınırsa çok az hasar görecek şekilde yapıyı boyutlandırmak daha ekonomik olacaktır. Hasar, yapının tamamının veya kaplama tabakalarını oluşturan elemanların yer değiştirmesi olarak tanımlanmaktadır. Hasar, deney süresince yer değiştiren blokların sayılması ya da şevin başlangıç profili ile deney sonrası profilinin karşılaştırılması ile elde edilmektedir. Stabilitesizliğe neden olan başka bir etken ise blok malzemelerinin bozulmasıdır. Kıyı ve liman koruma yapıları, dalga etkisine karşı H/ΔD ile tanımlanan stabilite parametresine göre sınıflandırılabilmektedir (Van Der Meer, 1988). Burada, H: dalga (ρs - ρ w) yüksekliği, : rölatif özgül kütle=, ρ s : kaplama tabakasında kullanılan elemanın ρ w özgül kütlesi, ρ w : suyun özgül kütlesi, D: Yapının kaplama tabakasındaki taşın, çakılın veya kumun karakteristik çapıdır. Stabilite parametresine göre koruma yapıları aşağıdaki gibi sınıflandırılmaktadır. H / ΔD < 1 Kesonlar veya Kıyı Duvarları: Bu tip yapılarda hasara müsade edilmez. D çapı yapının genişliği veya yüksekliğidir (Şekil 2.13). Şekil 2.13 Keson kesiti (Van Der Meer, 1988)

26 15 H / ΔD = 1-4 Stabil Dalgakıranlar: Sadece ciddi tasarım koşulları altında küçük hasarlara müsade edilebilir. Çap, nominal çap gibi her bir elemanın karakteristik çapıdır. Genellikle üniform şevler ağır yapay kaplama ya da doğal bloklar kullanılarak inşaa edilmektedir (Şekil 2.14). Şekil 2.14 Stabil dalgakıranlar (Van Der Meer, 1988) H / ΔD < 3 S-Şekilli ve Basamaklı Dalgakıranlar: Bu tür yapılar sakin su seviyesi üstünde ve altındaki farklı eğimlerin yumuşak bir geçiş bölümü ile birleşmesinden oluşur. Basamaklı dalgakıranlar ise deniz tarafında daha dik bir eğim ve sakin su seviyesi üzerinde yatay bir basamak ile tasarlanmaktadır. Dalga kuvvetlerine, şevdeki taşların ağırlığı karşı koyar. Yapıda ilk fırtına ile belli bir profil oluşur ve daha sonra bu profil değişmez. Profillerde meydana gelebilecek değişiklikler önem taşır (Şekil 2.15). Şekil 2.15 Stabil ve batık dalgakıran (Van Der Meer, 1988) H / ΔD = 6-20 Kaya Eğimli Kıyılar: Taş çapları rölatif olarak küçüktür. Büyük dalgaların etkilerinde yapıyı oluşturan malzemeler bir miktar yer değiştirir ve ciddi dalga etkisine karşı duramaz. Çeşitli dalga sınır koşulları altında gelişecek olan profil tasarımının amacıdır (Şekil 2.16). Şekil 2.16 Kaya şevler (Van Der Meer, 1988)

27 16 H / ΔD = Çakıl Kıyılar: Değişen dalga koşulları ve su seviyeleri (gelgit) ile sürekli değişim göstermektedir. Tasarım yapılırken farklı koşullardaki değişim önem taşır (Şekil 2.17). Şekil 2.17 Çakıl plajlar (Van Der Meer, 1988) H / ΔD > 500 Kumul ve Kum Tepeleri: Çok küçük çaplı malzemeler ciddi dalga etkilerine karşı oldukça dayanıklıdır. Fırtına sırasındaki kum tepelerinin erezyona uğramaları sonucunda oluşan profil gelişimi temel tasarım parametresidir (Şekil 2.18). Şekil 2.18 Kum plajlar (Van Der Meer, 1988) Bu yapılar tasarım koşulları altındaki davranışlarına bağlı olarak statik ve dinamik stabil yapılar olarak sınıflanabilir (Van Der Meer, 1988). a) Statik Stabil Tasarım şartları altında hiç hasara izin verilmeyen veya çok az hasara izin verilen yapılara statik olarak stabil denir. Statik stabilite tasarım parametresi, hasar ile karakterize edilir ve H/ΔD <3 olarak tanımlanır (Van Der Meer, 1998). Kesonlar ve klasik dalgakıranlar bu gruba dahillerdir. Mase vd. (1995) statik stabiliteyi, şev profilinin büyük değişime uğramadığı profil olarak tanımlamaktadır. Statik stabil şevlerdeki koruyucu tabaka elemanlarının stabiliteleri aşağıdaki değişkenlere bağlıdır.

28 17 H s : Belirgin dalga yüksekliği, T ort : Ortalama dalga periyodu, N: Fırtına süresi ya da dalga sayısı, d: Su derinliği, D N50 : Nominal taş çapı, : Rölatif özgül kütle, α: Şevin yatayla yaptığı açı, P: Yapının geçirgenliği b) Dinamik Stabil Dinamik stabilite kavramında ise profil değişimi kabul edilen yapılar söz konusudur. Dinamik stabilite tasarım parametresi, profil ile karakterize edilir ve H/ΔD > 6 olarak tanımlanır (Van Der Meer, 1998). Sakin su seviyesi civarındaki taş, çakıl ve kum taneleri, dalganın tırmanma ve geri çekilme etkisiyle profil dengeye ulaşıncaya kadar sürekli hareket eder Stabilite Kriterleri Iribarren (1938) taş dolgu dalgakıranlar için ilk stabilite formülünü tamamlamıştır. Daha sonra Hudson (1951), yapı stabilitesinin koruyucu taşların şekillerine bağlı olduğunu öne sürerek Iribarren in vermiş olduğu ifadeyi geliştirmiştir. Ancak Van Der Meer(1987), Hudson un dikkate almadığı dalga periyodu, fırtına süresi, permeabilite ve hasar seviyesi gibi bir çok değişkenin etkisini de gözönüne alarak yeni bir stabilite ifadesi ortaya koymuştur. 1) İribarren İribarren formülünün çıkarılışında dalgakıran eğimli yüzeyinden bir taşın oynatılabilmesi için gerekli dalga dinamik kuvvetinin (F N ), dalgakıran önündeki dalga yüksekliğine (H), kuvvetin geldiği taş alanına (A) ve suyun özgül ağırlığına (γ w ) bağlı olduğu kabulü yapılmıştır. Şekil 2.19 Kuvvet diyagramı (Ergin vd., 1971) F N : Şeve dik gelen bileşke kuvvet R: Şeve karşı koyan kuvvet α: Dalgakıran yüzeyinin yatayla yaptığı açı W: Taş ağırlığı

29 18 Iribarren Cavanilles tarafından 1938 de yayınlanan Iribarren formülü aşağıda ifade edilmektedir. W k1 sh 3 s 3 1 cos sin w (2.2) μ: Blokların içsel sürtünme katsayısı γ s : Taşın özgül ağırlığı γ w : Suyun özgül ağırlığı =1 ve γ w =1.0 ton/m 3 olduğu kabulü ile ve K=k 3 1 olarak alınarak 3 K s H W (2.3) 1 3 cos sin 3 s stabilite formülü elde edilmiştir. K katsayısı boyutsuz olmadığı için değişkenlerin değerine bağlı olarak denklem (2.3) doğru netice vermeyebilir yılında Hudson =1 ve γ w =1.0 ton/m 3 kabullerini gözönüne almayarak denklem (2.2) ye göre yeni Irıbarren Formülünü (Irıbarren-Hudson formülü) önermiştir. Formülde görülen K katsayısının değerleri Çizelge 2.4 te verilmiştir. W s w 3 3 cossin s K H w (2.4) Çizelge 2.4 K nün şevle değişimi (Hedar, 1986) Eğim K 1: : : : : : :5 0.03

30 19 Denklem (2.3) deki K=k 3 1 boyutsuz katsayısının laboratuvar deneyleri ile bulunması gerektiği düşünülerek 1965 yılında Irıbarren kendi formülünü gözden geçirilmiş olarak tekrar yayınlamıştır. W K H 1 3 f cos sin 3 s s 3 (2.5) Burada f: Yeni sürtünme katsayısıdır (Çizelge 2.5). Çizelge 2.5 Yapı elemanlarına göre f ve K katsayıları (Ergin vd., 1971) Tabii kaya f=2.28 K=0.430 Beton blok f=2.84 K=0.430 Tetrapod f=3.47 K= ) Hudson Hudson çalışmalarına Irıbarren formülü ile başlamış ve 1953 yılında (2.4) ifadesini vermiştir yılında yaptığı çalışmada da, koruyucu kaplama tabakasının stabilitesine etki eden parametreleri belirlemiş, daha sonra bunları boyut analizi (Buckingham Teoremi) yöntemi ile çözerek yapıda hiç hasar olmama durumunu sağlayan (2.6) denklemini elde etmiştir (Hudson vd., 1979). W= γ γ H s s KD -1 cotα γw 3 3 (2.6) Hudson eşitliğinde kullanılan K D stabilite katsayısının doğru seçimi oldukça zordur. Bu eşitlikte blokların stabilitesine etki eden birçok parametre K D stabilite katsayısında toplanmıştır. Hatta dalganın sadece yüksekliği ile ele alınması dalganın diğer özelliklerinin de bu katsayıda yer aldığını düşündürmektedir. K D değerleri aşağıda verilen parametreleri içermekte olup hiç hasar olmama şartına göre elde edilmiştir. Hiç hasar olmama şartı Hudson tarafından koruyucu tabakada hareket eden eleman sayısının toplam eleman sayısına oranının %(0-5) olması olarak tanımlanmaktadır. Daha büyük hasar seçildiğinde başka bir deyişle bakım masraflarını arttırıldığında daha küçük bloklar elde edebilir. Bu ilk yatırım maliyetinin azalması demektir. Böyle bir seçim için proje dalga yüksekliğinde yapılacak azaltma Çizelge 2.6 da görülmektedir. Bu çizelgede öngörülen değerler proje

31 20 dalga yüksekliğinin aşılmamasıdalgaların kırılmaması ve dalganın dalgakıran üzerinden aşmaması durumu için geçerlidir. K D parametresine bağlı değişkenler Kaplama elemanlarının şekilleri Kaplama tabakasında yer alan eleman sayısı Elemanların yerleştirilme şekilleri ve yüzey pürüzlülüğü Yapıya gelen dalganın kırılıp kırılmaması Gelen dalganın yaklaşım açısı Model ölçeğinin etkileri Elemanların su seviyesinin altındaki derinlikleri Alt tabaka malzemelerinin büyüklükleri ve poroziteleri Sakin su seviyesine göre çekirdek yüksekliği Kronman tipi Dalga yüksekliğine göre kronmanın sakin su seviyesine olan yüksekliği Kret genişliği Çizelge 2.6 Koruyucu tabakadaki hasar ile koruyucu bloklar arasındaki H/H D=0 fonksiyonu (CERC, 1984) %HASAR Malzeme Ocaktaşı H/H D= (pürüzsüz) Ocaktaşı H/H D= (pürüzlü) Tetrapod H/H D= Quadripod Tribar H/H D= Dolos H/H D=

32 21 Hudson formülü yetersiz olmasına rağmen günümüzde ön tasarım için mühendislerce sıklıkla kullanılmaktadır. Bu nedenle son yıllarda yapılan çalışmalarla CERC de (1984) verilen K D değerleri 0 hasar kriteri ve çok az üstten aşma koşuluna göre Çizelge (2.7) de yeniden daha detaylı olarak belirlenip yayımlanmıştır. Hudson formülünün en büyük eksikliği yapı için çok kritik olan tırmanma ve geri çekilme olayları ile ilişkilendirilebilecek T dalga periyodu terimini içermemesidir. Çizelge 2.7 K D stabilite katsayıları (CERC, 1984) Yüksel vd. (1998), Hudson formülünün duyarlılığı hakkında aşağıdaki tespitlerde bulunmuşlardır. Dalga yüksekliğinin etkisi: Dalga yüksekliğinde %10 luk bir artış taş ağırlığını yaklaşık olarak %33 arttırmaktadır.

33 22 Taş yoğunluğunun etkisi: Taşın yoğunluğundaki %10 luk bir artış taş ağırlığını yaklaşık olarak %50 azaltmaktadır. Deniz suyu yoğunluğunun etkisi: Deniz suyunun yoğunluğunda %2.5 lik bir artış taş ağırlığında %13 lük bir artışa neden olmaktadır. K D ve eğimin etkisi: Her iki parametrenin lineer etkisi vardır. Taş boyutlarında yapılacak %10 luk bir hata yine taş ağırlığında %33 lük bir hataya neden olabilmektedir. 3) Van Der Meer Van Der Meer (1988 b), yapılan deneyler sonucunda Hudson formülünde dikkate alınmayan periyot ve fırtına süresinin tetrapodların stabilitesi için etkin parametreler olduğunu ortaya koymuştur. Tetrapod dalgakıranlarda kırılmayan dalga şartı için tek bir ifade vermiştir. H s D n (3.75N / N )S 0.2 m (2.7) Burada; H s : Yapının topuğundaki belirgin dalga yüksekliği, Δ: Rölatif özgül kütle, D n : Nominal çap = (W/ ρ s ) 1/3, N o : Rölatif hasar, N: Dalga sayısı (fırtına süresi), S m : Dalga dikliği = 2πH s / gt 2 m, T m : Sıfırı yukarı kesme dalga periyodudur. Kullanılan bazı teknikler ile hasarın içine sadece yerlerinden ayrılan elemanlar değil, yerinde sallanan ve nominal çap kadar dönen elemanlar da ilave edilmiştir. Bu nedenle (2.7) denkleminde tanımlanmış olan N 0 parametresinde bu ilave hasarlar da dikkate alınmıştır. Tetrapod için D n = 0.65D (D, bloğun boyudur) olarak tanımlanmaktadır (Van Der Meer, 1999) Hasar İfadeleri Van Der Meer (1988a) yaptığı çalışmalarda kırılan dalga tiplerine göre hasar parametresini porozite, dalga sayısı (fırtına süresi), hasar seviyesi ve surf parametresi ile yapı eğimi ve dalga dikliğinin bir fonksiyonu olarak belirlemiştir. Van Der Meer (1988) bütün deneylerinde 1:30 deniz taban eğimi kullanmıştır. Dalgalar 0.90m su derinliğinde üretilmiş ve yapı ise su derinliğinin 0.40m olduğu yerde oluşturulmuştur. Ancak kilitlenme özelliğine sahip tetrapod ve küp gibi yapay elemanlarla oluşturulan dalgakıranlar genelde 1:1.5 gibi dik eğimlerde uygulandıkları için Van Der Meer (1988) de bu eğimi

34 23 kullanmıştır. Kırılmayan dalga koşullarında tetrapod dalgakıran için Denklem (2.7) yi tek bir ifade olarak vermiştir. Yapının tasarım ömrü boyunca yer değiştirecek blokların sayısı, tasarım aşamasında önemli parametrelerden birisidir. Daha önceden bahsedildiği gibi hasar, deney süresince yer değiştiren blokların sayılması ya da şevin başlangıç profile ile deney sonrası profilinin karşılaştırılması ile elde edilmektedir. Hasar ile ilgili olarak Thomson ve Shuttler bir hasar parametresi tanımlamışlardır (Van Der Meer, 1988). Aρ 9D N = D b n50 (2.8) 3 π ρadn50 6 N D : Hasar parametresi A: Enkesitte erozyona uğrayan alan ρ a : Kaplama tabakasında kullanılan elemanın özgül kütlesi Buradaki hasar, şevin 9D n50 genişliğindeki parçasından erozyona uğramış alanın (A), malzemenin dalgakıran şevine serilmiş durumundaki boşluklu yoğunluğu (ρ b ) ile çarpımının, D n50 çapındaki küre hacmine oranı ile elde edilen D n50 çapındaki taşların sayısıdır (Van Der Meer, 1988 a). Bağıl yoğunluk koruyucu kaplama tabakasının porozitesini hesaba katmak için kullanılmaktadır. Bu hasar parametresinin avantajı, koruyucu kaplama tabakasının boyutlarından bağımsız olması ve hasarın yüzde cinsinden karşılaştırılmasına imkan vermesidir. Görüldüğü gibi bu parametre doğrudan erozyon alanına ve taş çapına bağlıdır. Broderick (1984) bağıl yoğunluğu hesaptan çıkarıp S boyutsuz hasar parametresini tanımlamıştır. S boyutsuz hasar parametresi; S= A/ D 2 n50 (2.9) Kaya dolgu yapılar için hasar, S, erozyona uğramış alanın nominal çapa oranı olarak ifade edilmiştir. Blok elemanlar için ise hasar, genelde bir çap mesafesinden daha fazla yer değiştirmiş elemanların sayısı olarak ifade edilmiştir. Çoğunlukla N 0 tanımı ile S tanımı karıştırılmaktadır. S tanımının içinde yer değiştirme ve oturma bulunmakta iken porozite ve tabaka sayısı dikkate alınmamaktadır. Rölatif hasar, N 0, ise blok elemanlar için önerilen bir hasar parametresi olarak tanımlanmış ve bir nominal çap genişliğindeki bölgeden

35 24 ayrılmış olan (boyuna eksen boyunca) blokların sayısı ile ifade edilmiştir. Genellikle S, N 0 ın iki katıdır (Van Der Meer, 1988 b). Sıfır hasar için N 0 =0, (2.7) denklemi aşağıdaki denkleme dönüşmektedir (Van Der Meer, 1999): H s D n 0.85S 0.2 m (2.10) Sıfır hasar kriteri sağlanması zor bir kriter olması nedeniyle buna göre tasarlanan koruma tabakalarında fazla sayıda blok kullanılması gerekmektedir. Taş bloklarda hasarın başlangıcında bazı oturmalar ve ufak çapta yer değiştirmeler gözlenmektedir. N 0 =0.5 için de benzer bir durum bulunmaktadır ve bu durumun sıfır hasar durumuna göre daha ekonomik olduğu ortaya konmuştur (Van Der Meer, 1999).

36 25 3. KONU İLE İLGİLİ ÇALIŞMALAR Vidal vd. (2006) yaptıkları çalışmada, taş dolgu dalgakıranların hasar tanımlaması için dalga yüksekliği parametresini belirlemeye çalışmışlardır. Tasarım ömrü içinde, bir taş dolgu dalgakırana ulaşan en yüksek 50 dalganın ortalama dalga yüksekliği olarak tanımlanan H 50 dalga yüksekliği parametresinin, koruyucu tabaka hasarına olan etkisini açıklamışlardır. Thompson ve Shuttler (1975) in verileri kullanılarak, H 50 parametresinin, Van der Meer tarafından verilmiş olan ifadede olduğu gibi, deniz durumundaki dalga sayısını hesaba katan mevcut formüller kadar, Rayleigh dağılımına uyan deniz durumlarındaki hasarı da açıklayabileceği gösterilmiştir. Taş dolgu dalgakıranlar için verilmiş olan mevcut stabilite formüllerinin, H 50 dalga yüksekliği parametresinden faydalanılarak kolayca dönüştürülebileceği gösterilmiştir. Bu makalede, örnek olarak Meer (1988) ile Losada ve Gimenez-Curto (1979) formülleri seçilmiştir. Meer (1988) ifadesi fırtına durumunda hasar gelişimini veren formüle dönüştürülerek, Losada ve Gimenez-Curto (1979) ifadesiyle elde edilen hasar miktarıyla karşılaştırılmıştır. Meer (1988) düzensiz dalga şartlarında taşdolgu dalgakıran üzerine gelen H s belirgin dalga yüksekliği ve T m ortalama dalga periyoduna sahip N dalga için hasarı (S) aşağıdaki gibi vermiştir. 4 ve için H ΔD s n50 =6.2P S 0.5 ξm N ya da için 4 H ΔD s n S P m =1P cotαξ N (3.1) Burada D n50 koruma tabakasındaki taşların boyutu, ρ s koruma tabakasındaki taşların özgül (ρs - ρ w) kütlesi, ρ w suyun özgül kütlesi ve Δ = rölatif özgül kütle ile ρ P+0.5 H s ξ mc = (6.2P tanα), burada (3.1) ifadesindeki =N ΔD w n50 s terimi, stabilite parametresidir ve boyutsuz hasar parametresi S, dalgakıranın bölümleri içindeki ortalama aşınmış alan A e ile koruma tabakası taşı büyüklüğünün karesi arasındaki oran olarak tanımlanmıştır:

37 e 2 n50 26 A S= (3.2) D Ttanα m (3.1) formülünde ξ = surf benzerlik parametresi, P ise permeabilite 2πH /g parametresidir. m s Meer ifadesinin dönüştürülmesiyle elde edilmiş olan H 50 formülü de aşağıdaki gibi verilmiştir. ve cotα 4 için H s = 4.44P 0.18 S 0.2 ξ -0.5 m n50 ΔD ve cotα 4 için H s = 0.716P S 0.2 cotαξ P m n50 ΔD (3.3) H 50 formülünde, dalga sayısının etkisi, H 50 parametresi kullanılarak dikkate alınmıştır. H 50 formülü kullanılarak, dalga yüksekliği dağılımının hasar üzerindeki etkisi ihmal edilmiştir. Yukarıda bahsi geçen her iki formül de farklı dalga yüksekliği dağılımlarına sahip deniz durumları için koruma tabakası stabilitesini hesaplamak için kullanılabilmektedir. Bu, H 50 formülünün, sığ su ya da geçiş derinliklerinde bulunan taş dolgu dalgakıranların koruma tabakasındaki hasarı tanımlayabileceği anlamına gelmektedir. Losada ve Gimenez-Curto (1979) düzenli dalga şartları altındaki taş dolgu dalgakıran için stabilite ifadesini aşağıdaki gibi vermiştir: N = A(ξ - ξ )exp B(ξ - ξ ),ξ > ξ s ile tan (3.4) (3.4) ifadesindeki A ve B katsayıları, koruma tabakası blok tipine, hasar düzeyine ve koruma tabakası şev açısına bağlıdır. Şekil 3.1, H 50 formülü ile Losada ve Gimenez-Curto formülleri kullanılarak hesaplanmış stabilite sayılarının surf benzerlik parametresi ile değişimleri karşılaştırılmıştır. Her iki ifade için de hemen hemen benzer eğilimler görülmüştür.

38 27 Şekil 3.1 Surf benzerlik parametresi ile hasarın değişimi (H 50 formülü ile Losada ve Gimenez-Curto ifadelerinin karşılaştırılması) Farklı dalga yüksekliği dağılımlarına sahip deniz durumları için yapılan laboratuvar deneyleri kullanılarak, bir deniz durumu dizisindeki hasar gelişimini açıklayabilen mevcut tek stabilite formülü olan Van der Meer (1985) tarafından geliştirilmiş yöntem ile VdM formülünün, düzensiz dalga şartlarında hasar gelişimini düzgün bir şekilde gösterdiği görülmüştür. Aynı zamanda, herhangi bir dalga yüksekliği dağılımı ve süresine sahip farklı deniz durumlarında hasar gelişimini belirlemek için H 50 formülünün kullanılabileceği gösterilmiştir. Şekil 3.2, 3.3 ve 3.4 te hasar parametresinin H 50 ile değişimi verilmiştir. Şekillerden de görüldüğü gibi dönüştürülmüş H 50 formülünden elde edilen veriler ölçümlerle uyum göstermektedir. Şekil 3.2 Hasar parametresinin (S) H 50 ile değişimi (Kısa düzensiz dalga şartları, Vidal vd., 2006)

39 28 Şekil 3.3 Hasar parametresinin (S) H 50 ile değişimi (Uzun düzensiz dalga şartları, Vidal vd., 2006) Şekil 3.4 Hasar parametresinin (S) H 50 ile değişimi (Düzenli dalga şartları, Vidal vd., 2006) H 50 parametresinin hesabı, hem kısa dönem, hem uzun dönem için yapının topuğundaki gelen dalga istatistiklerine dair detaylı bilgiler gerektirmektedir. Bu istatistikler bir kez bilindikten sonra, H 50 analitik olarak ya da Montecarlo simülasyonu ile hesaplanabilmektedir. H 50 rasgele bir değişken olduğundan süre limitli deniz durumlarında, yapının faydalı ömrünün çoklu Montecarlo simülasyonları kullanılırken, H 50 parametresinin ortalama değerinin kullanılması tavsiye edilmektedir. Taş dolgu koruma tabakasının stabilitesi üzerine yapılan laboratuvar deneyleri söz konusu olduğunda, H 50 formülünün uygulanması, yapının topuğundaki tüm gelen dalga

40 29 yüksekliklerinin ve periyotlarının, serbest yüzey ölçümlerinden hesaplanmasını gerektirmektedir. Kim vd. (2007), Kore deki Jungjuk adasındaki kıyı duvarının hidrolik stabilitesini araştırmak amacıyla bir çalışma gerçekleştirmişlerdir. Bu ada güneyden gelen tayfunlardan dolayı yüksek su seviyesine ve büyük dalgalara maruz kalmaktadır. Kıyı duvarının asıl fonksiyonu buradaki kıyı yapılarını dalga etkilerinden ve taşkından korumaktadır. Bu çalışmada kıyı duvarının çeşitli tasarımlarında stabilitenin araştırılması için düzensiz dalga şartları oluşturularak deneyler yapılmıştır. Kıyıya dik olarak gelen dalga şartlarında koruma tabakasındaki taş ağırlıklarının belirlenmesi için Hudson veya Van Der Meer (CIR/CUR, 1991) formülleri kullanılmıştır. Deneyler kıyı duvarının gövde kısmında tasarım şartının yeterince stabil olduğunu göstermiştir. Ancak büyük ve kırılan dalgaların etkisinde olan kafa kısmında yeterli stabilitenin sağlanamadığı görülmüştür. Genellikle kafa kısmında kullanılan koruma tabakası taş ağırlığı gövdede kullanılan taş ağırlığının 1.5 katı alınmaktadır. Aslında kafa kısmı için böyle bir düzenleme yoktur. Bu çalışmada kafa kısmı için çeşitli tasarım önerileri getirilmiştir. Tümer vd. (2000) tarafından düzenli dalga şartlarında gerçekleştirilen çalışmada iki farklı şekilde yerleştirilen tetrapod bloklar kırılan dalga şartlarına maruz bırakılmış ve yerleştirme şeklinin stabiliteye etkisi deneysel olarak araştırılmıştır. Deneyler kanal taban eğimi 1/20 olan 1m genişliğinde, 1m yüksekliğinde ve 20m uzunluğundaki bir dalga kanalında gerçekleştirilmiştir. Kanalın 14m uzunluğu boyunca her iki kenarı camdan yapılmıştır. Kanalın içine şev eğimi 1:1.5 olan dalgakıran kesiti yerleştirilmiştir. Deneylerde kullanılan dalgaların periyotları, 1.10s, 1.20s, 1.35s, 1.50s ve 1.65s olarak belirlenmiştir. Farklı kırılan dalga yükseklikleri elde edebilmek amacıyla her periyotta ve her iki diziliş için; açıkta 50, 55 ve 60cm ve topukta ise sırasıyla 15, 20 ve 25 cm olan sakin su seviyelerinde deneyler tekrarlanmıştır. Yapı şev eğimi ile taban eğimi sabit tutularak ve farklı kırılan dalga şartları yaratabilmek amacıyla üç farklı su derinliğinde deneyler yürütülmüştür. Kırılan dalga yüksekliklerinin belirlenebilmesi amacıyla görüntü işleme sistemi kullanılmıştır. Her set içerisinde bir önceki deneyde kesitte oluşan hasar sürekli korunmuş ve daha sonra uygulanacak olan daha büyük dalganın bir önceki deneyde ortaya çıkmış olan hasarı zaten oluşturacağı varsayımıyla, hasar sürekli üst üste eklenerek kaydedilmiştir. Çalışma, yapı üzerinde kırılan dalga koşullarının yapıda oluşturduğu hasarın tespiti amacıyla yapıldığı için, hesaplarda dalgakıran üzerinde bulunan tüm tetrapodlar dikkate

41 30 alınmştır. Düzenli dalga şartları altında, dalga yüksekliğine göre hasar eğrileri verilmiştir. Ayrıca fırtına süresinin etkisinin görülebilmesi için 1000 ve 3000 adet dalga sonrasında elde edilen hasarların da grafikleri çizilerek gösterilmiştir. Şekil 3.5 te 1.35s için her iki tip yerleştirmede 1000 ve 3000 dalga sonucunda oluşan hasar belirlenmiştir. Hasara ek olarak yerinde sallanan tetrapodlar ile dalga tırmanması ve geri çekilme olayları gözlemlenmiştir. Bu gözlemler ve ölçümler için esas alınan H D tasarım dalga yüksekliği, Hudson formülünde CERC(1984) deki tetrapod stabilite kaysayısı olan K D =7 değeri alınarak belirlenmiştir. W= γ γ H s 3 d 3 s KD -1 cotα γw (3.5) Şekil 3.5 T=1.35s için her iki tip yerleştirmede 1000 ve 3000 dalga sonucunda oluşan hasar (Tümer vd., 2000)

42 31 Tüm deney koşulları her iki tip yerleştirme için aynı olmasına rağmen iki tip yerleşimin poroziteleri birbirinden farklıdır. I. tip yerleşimde porozite %54 iken II. tip yerleşimde porozite %61 dir Yerleştirme şekillerinin kırılan dalga koşullarında belirgin bir stabilite üstünlüğüne sahip olmadığı ve ikinci tip yerleştirmenin daha ekonomik olduğu ortaya konmuştur. Kırılan dalga şartlarında, kırılmayan dalga şartlarına göre tam hasara çok daha hızlı erişildiği görülmüştür. Gürer vd. (2005), yaptıkları çalışmada tetrapod bloklar için bilinen iki tip yerleşim metodunun dalgakıran stabilitesine olan etkisini karşılaştırmayı amaçlamışlardır. Kırılan dalga etkisine maruz kalan taş dolgu dalgakıran stabilitesi için Van Der Meer (1988a) in vermiş olduğu stabilite formülleri kullanılmıştır. Plunging tipi kırılma için denklem (3.6), surging tipi kırılma için ise denklem (3.7) verilmiştir H/ΔD s n50 ξ m =6.2P (S/ N) (3.6) p H/ΔD s n50 =1.0P (S/ N) cotαξ m (3.7) Bu ifadelerde H s : Belirgin dalga yüksekliği, Δ: Rölatif özgül kütle, D n50 : Taşın nominal çapı, P: Porozite, S: Hasar, N: Dalga sayısı, T m : Ortalama periyot, ξ m : Surf parametresi, α: şev eğimi, L 0 : Derin su dalga uzunluğudur. Van Der Meer (1988 b), tetrapodlar için stabiliteyi ise denklem (3.8) de tanımlamıştır H/ΔD s n50 = (3/75N 0 /N )S (3.8) m Şekil 3.6 da her iki yerleştirme metodu için hasar eğrileri çizilmiştir. Şekilde görüldüğü gibi dalga sayısı, I. tip yerleştirme için daha önemlidir. I. tip yerleştirme metodu için hasar gelişimi üzerinde dalga sayısı etkin bir rol oynarken, II. tip yerleştirme metodu için dalga sayısının etkinliğinden bahsedilmemektedir. İki metodun stabilite karşılaştırması, II. metodun I. metoddan daha hızlı hasar başlangıcına sahip olduğunu açıkca göstermektedir. İlk yerleştirme şekli yavaş hasar gelişimine sahiptir ve böylelikle tasarım dalga yüksekliğinin belirlenmesi ile beraber biraz daha dayanıklıdır. İkinci yerleştirme şeklinde ise, kritik dalga yüksekliğine ya da hasara varana kadar hasar gelişmemektedir. Kritik dalga yüksekliğinin aşılması durumunda dalga sayısı ne olursa olsun hızla göçtüğü görülmektedir. Bu özellik tasarım dalga yüksekliğinin belirlenmesi ile beraber dalgakıranı daha az dayanıklı yapmaktadır. Bu çalışmada toplamda 181 adet deney yapılmıştır. Porozite haricinde deney koşulları sabit tutulmuştur. Hasar gelişim eğrileri her iki yerleştirme metodunda, iki farklı fırtına süresi için T=1.1s, 1.35s, 1,5s ve 1.8s periyotlarda elde edilmiştir. Deneyler, tetrapodların

43 32 başlangıç hasarı için II. yerleştirme şeklinin I. yerleştirme şekline göre daha yüksek stabilite sağlamış olduğunu göstermiştir. Bununla beraber, kritik dalga yüksekliğinin aşılmasıyla düşük başlangıç hasarının devamında hızlıca göçme gerçekleşmiştir. İlk yerleştirme metodu için göçme, artan dalga yüksekliğiyle beraber yavaş yavaş olmuştur. T=1.1s için hasar oranı (Gürer vd., 2005) T=1.35s için hasar oranı (Gürer vd., 2005)

44 33 T=1.5s için hasar oranı (Gürer vd., 2005) T=1.8s için hasar oranı (Gürer vd., 2005) Şekil 3.6 Farklı periyotlar için hasar oranları (Gürer vd., 2005) Dalgakıranlarda dinamik dalga etkileri koruyucu tabaka blok ağırlığı ile karşılanmaktadır. Koruyucu tabaka blok ağırlığı dalgakıran stabilitesi açısından oldukça önemlidir. Turan (2000) yaptığı çalışmada koruyucu tabaka blok ağırlığı ile ilgili son yıllarda geliştirilen bazı ampirik formülleri (Hudson (1958), Iribarren(1965), Heder (1986), Van Der Meer (1987) karşılaştırarak blok ağırlıklarının belirlenmesinde kullanılan farklı kriterlerin sonuca etkilerini incelemiştir. Yagci vd. (2004) düzensiz yerleştirme durumunda dalgakıran kesitindeki antifer blokların düzenli ve düzensiz dalga şartları altında stabilite performansını deneysel olarak incelemişlerdir. Stabilite performans deneyleri 60 cm sakin su seviyesinde düzensiz

45 34 dalgalar için cot α = 1.25, 1.5, 2.0, 2.5 ve düzenli dalgalar için cot α= 2.5 gibi farklı eğimler kullanılarak yapılmıştır. Antifer bloklar bu eğimler üzerine düzensizce yerleştirilip düzenli ve düzensiz dalga şartlarında performansları test edilmiştir. Her şev eğimine 20 düzensiz dalga serisi ve cotα=2.5 olan eğime ise 8 düzenli dalga serisi uygulanmıştır. Düzensiz yerleştirme tekniği icin antifer blokların stabilitesini karakterize etme amaçlı Hudson formülü kullanılmıştır. Hudson formülünde K D ve K D cotα parametreleri antifer bloklar için çalışmanın sonunda tanımlanmıştır. Farklı temsili dalga yükseklikleri (H s, H 1/10 ve H maks ) dikkate alınmıştır. Dalgakıran stabilitesini en iyi şekilde belirlemek için bu üç parametre incelenmiştir. Deneysel dalga verilerinin geçerliliğini kontrol etmek için ölçülen ve analiz edilen dalga yüksekliği istatistikleri Rayleigh dağılımından elde edilenlerle karşılaştırılmıştır. Hasar oranı her uygulanan seri için Denklem (3.9) a göre hesaplanmıştır Kıpırdayan BS Dönen BS + Yuvarlanan BS Hasar oranı = (3.9) Toplam tetrapod blokların sayısı Her eğim için belirgin dalga yüksekliği-hasar oranı grafiği çizilmiş ve polinom eğrileri geçirilmiştir. Bu polinom eşitliği kullanılarak hasar oranları 0.01, 0.02, 0.03 e karşık gelen belirgin dalga yüksekliği değerleri hesaplanmıştır. Sonrasında bu değerler kullanılarak çeşitli hasar seviyelerine karşılık gelen K D ve K D cotα, her eğim için Denklem (3.10) a göre bulunmuştur. γ H 3 s D 3 K = γ γ s W -1 cotα w (3.10) Ayrıca dalgakıran stabilitesi üzerinde dalga periyodu ve dalga dikliğinin etkileri bulunmuştur. Bu etkiyi araştırmak için boyutsuz Iribarren-Battjess surf parametresi (Iribarren sayısı) kullanılmıştır. Iribarren-Batjess surf parametresi Bruun ve Günbak (1978) a göre aşağıdaki gibi tanımlanmıştır. Ir = tanα H L s 0 (3.11) Bu çalışma sonucunda stabilite katsayısı hasar oranının ve aralıklarında tutarlı bir sıralama göstermemiştir. Stabilite fonksiyonu ise daha iyi bir sonuç

46 35 vermemiştir. Böylece stabilite fonksiyonunun yapı stabilitesini stabilite katsayısından daha iyi temsil ettiği görülmüştür. Yapı için en stabil şevin cotα=2.5, en zayıf şevin ise cotα=1.25 olduğu belirlenmiştir. Tek tabakalı yerleştirilen tetrapod blokların üzerinde daha önceden deneysel model çalışmaları yapılmıştır. Jong vd. (2004) ise iki tabakalı yerleşim durumunda ikinci tabakanın stabilitesini araştırmayı ve ikinci tabakada bulunan tetrapodların birinci tabakanın içine doğru hareket edip etmediğini gözlemlemeyi amaçlamışlardır. Delft Üniversitesi laboratuvarında bulunan dalga kanalında deneyler gerçekleştirilmiştir. Dalga dikliği sabit tutulup dalga yüksekliği ve periyotları arttırılarak dalgakıran kesiti üzerine 1000 adet dalga gönderilerek toplamda 7 deney yapılmıştır. Düzensiz dalga olarak JONSWAP spektrumu kullanılmıştır. Bir önceki hasar onarılmamıştır ve kümülatif hasar dikkate alınmıştır. Önceki yapılan deneylerden farklı olarak akım alanına daha uygun olmasını sağlamak amacıyla çekirdek tasarımı Burcharth ın yöntemine göre ölçeklendirilmiştir.tetrapod sıkılığı 0.25, 0.30 ve 0.40, dalga yükseklikleri H s = m ve dalga dikliği ise %2 den %6 ya kadar arttırılarak deneyler yapılmıştır. Jong vd. (2004) gerçekleştirdikleri deneyleri D Angremont vd.(1999) ile Van den Bosch vd. (2002) nin çalışmalarıyla karşılaştırmışlardır. D Angremont (1999) vd. ve Van den Bosch vd. (2002), çekirdeği Burcharth kuralları na (Burcharth, 1999) göre tasarlamamışlardır. Bu nedenle, D Angremont vd. (1999) ve Van den Bosch vd. (2002) e benzer şekilde çekirdek ve filtre tabakası arasına geotekstil malzemesi konularak geçirgenlik engellenmiş ve geçirgen olması durumundaki stabilite deneyleri karşılaştırılmıştır. İlk sonuç olarak ikinci tabakanın Burcharth kuralları na göre yapılması durumunda daha stabil olduğu gözlemlenmiştir. İlk deneyler Van Den Bosch vd. (2002) çalışması ile geotekstil malzemesinin kullanıldığı deneyler arasında benzerlik olduğunu göstermiştir. Bu deney sonucunda, ikinci tabaka hasarının ilk tabakanın hasarına bağlı olduğu ve ilk tabaka hasar görmedikçe ikinci tabakanın birinci tabaka içine doğru hareket etmediği görülmüştür. Geçirgenliğin etkisi dikkate alınmıştır. Çekirdeğin yüksek geçirgenliğe sahip olmasının ikinci tabakanın stabilitesini arttırdığı bilindiğinden, sadece çekirdeğin geçirgenliğinin önemli olmadığı birinci tabakanın büyük geçirgenliğinin olmasının da ikinci tabakanın stabilitesini düşürmesi bakımından önemli olduğu vurgulanmıştır. Hasarın önlenebilmesi için tetrapod sıkılığının fazla olmasına ihtiyaç duyulmuştur. Az sıkılıkta yerleştirildikleri takdirde, su seviyesi hizasında alanın azalacağı, ana koruyucu tabakada boşluklar yaratacağı ve ikinci tabakanın açıkta kalacağı belirtilmiştir. Bu nedenle,

47 36 dalgakıranın daha düşük seviyedeki kesitinde yerleştirme sıkılığının arttırılması gerektiği ve dolayısıyla dayanımının arttığı ortaya konulmuştur.

48 37 4. DENEYSEL ÇALIŞMA 4.1 Deney Sistemi ve Ölçüm Yöntemleri Dalga Kanalı Bu çalışmada deneyler Yıldız Teknik Üniversitesi, Hidrolik ve Kıyı-Liman Mühendisliği Laboratuvarı nda (Şekil 4.1) bulunan 1m yüksekliğinde 1 m genişliğinde ve 20 m uzunluğunda yan yüzeyleri 14 m cam kaplı olan dalga kanalında (Şekil 4.2) gerçekleştirilmiştir. Şekil 4.1 YTÜ Hidrolik ve Kıyı-Liman Laboratuvarı Dalga üretimi tabana mafsallı palet yardımıyla ve paletin kendisine üstten bağlanmış hidrolik piston aracılığıyla sağlanmaktadır. Ayrıca yansıma olmaması için dalga üretecinin kendisine ait bir sönümlendirme sistemi mevcuttur (Şekil 4.3). Dalgaların üretildiği kısımda dalga kanalının sakin su seviyesi 60 cm dir. Deneysel ölçümler, 1/10 eğimle 33 cm su yüksekliğine indirilmiş yatay tabanda gerçekleştirilmiştir. Dalga kanalı kesiti Şekil 4.4 te gösterilmiştir.

49 38 Şekil 4.2 Dalga kanalı Şekil 4.3 Dalga üreteci arkasındaki sönümlendirici

50 39 Şekil 4.4 Dalga kanalı görünüşü

51 Dalga Ölçümleri Deney aşamasında Edinburgh Design firmasının ürettiği Ocean and Wave dalga üretim sistemi ile üretilen dalgaların oluşturduğu su yüzeyi değişimleri, kanal boyunca farklı noktalarda bulunan üç adet ikiz çubuklu elektrodlu probe lar aracılığı ile CLE3 C30 model 8 kanallı bir dalga monitöründe ölçülmüştür. Ölçümler ise, HR Wavedata programının 3.0 sürümü kullanılarak değerlendirilmiştir. Her deneyden önce sakin su durumunda sistemin direnci dengeye getirilmek suretiyle kalibrasyonu yapılmıştır. Ocean and Wave Düzensiz Dalga Üretim Sistemi Ocean and Wave beraber kullanılması gereken yazılımsal ve donanımsal bir dalga üretim sistemidir. Ocean, dalga üreticini çalıştıran programın ismi, Wave ise programın çalıştırılmasını sağlayan programlama diline verilen isimdir. Wave dili ile yazılan komutlar ile, Ocean programı kullanılarak mekanik ve hidrolik parçalardan oluşan dalga üreticinin istenilen dalgaları üretmesi sağlanır. Piston tipi çalışan mekanizma ile hem düzenli hem de düzensiz dalgalar üretilebilmektedir (Şekil 4.5 ve 4.6). Şekil 4.5 Piston tipi dalga üreteci ve Edinburg design piston çalışma prensibi Ocean and Wave isimli program ile istenilen frekans ve genlik değerlerinin Ocean programına girilmesi ile düzenli dalga üretilebildiği gibi, Wave programlama dili kullanılarak belirli komutlar ve parametreler yardımı ile düzenli veya düzensiz dalgalar da üretilebilmektedir. Düzensiz dalga koşullarını oluşturmak için bilinen belli başlı parametrik spektrum modelleri kullanılabilmektedir. Bu spektrum modelleri arasında Pierson- Moskowitz, JONSWAP, Bretschneider, Scott, Neumann spektrumları yer almaktadır. Üretilecek düzensiz dalgaların beklenmedik sonuçlar vermemesi için sistemin kalibre

52 41 edilmesi gerekmektedir. Aksi takdirde üretilen dalgalar, istenilen yükseklik ve periyod değerlerinde olmayacaklardır. Şekil 4.6 Dalga üreteci HR Wavedata Dalga Verisi Toplama Sistemi HR Wavedata programının çalışma prensibi; her saniye içerisinde belirli aralıklarla ikiz çubuk elektrotlarda meydana gelen akım değişikliklerinin dalga monitöründe dalga yüksekliğine çevrilerek değerlendirilmesi şeklindedir. Dalga serisinin frekansa bağlı olarak yükseklik değişimini göstermesi sayesinde üretilen dalgaların karakteristik özellikleri de elde edilmektedir. Şekil 4.7 de ölçümlerin yapıldığı CLE3 C30 model 8 kanallı dalga monitörü ve bu ölçümlerin değerlendirildiği HR Wavedata program gösterilmektedir.

53 42 Şekil 4.7 HR Wavedata veri toplama sistemi Deney Düzeneğinin Hazırlanması Değerlendirilmesi yapılacak olan dalgakıran modeli, 1 m genişliğindeki dalga kanalının camlı olan bölgesine yerleştirilmiştir. Düz tabana yerleştirilen dalgakıran kesitinin şev eğimi 1:1.5 dur. Çekirdek bölümü, ince taneli kum ile, filtre tabakası ise kumun kaplama tabakasına geçişini engellemek için 2-3 cm çaplı kırma taş ile doldurulmuştur. Bu işlemden sonra kesit için hazırlanan topuktan itibaren en üst kısma kaplama tabakası olarak tetrapodlar iki farklı şekilde dizilmiştir (Şekil 4.8 ve 4.9). Şekil 4.8 Birinci yerleştirme yöntemi için dalgakıran enkesiti (birimler cm dir)

54 43 Şekil 4.9 İkinci yerleştirme yöntemi için dalgakıran enkesiti (birimler cm dir) 4.2 Çalışmada İzlenen Yöntem Deneysel çalışmalara başlanılmadan önce ön çalışmalar yapılarak dalga üretimi ve veri toplama sistemleri incelenmiş olup farklı dalga yüksekliklerinde ve periyodlarında hem düzenli dalga koşulları, hem de Bretschneider spektrumları ile düzensiz dalga koşulları oluşturulmuş ve 5 farklı periyod kullanılmasına karar verilmiştir. Deneyler, dalgakıran kesitinin topuğunda 33 cm sakin su seviyesinde tetrapodların her iki dizilişi için 5 set halinde yapılmştır. Hem düzenli hem de düzensiz dalga için yapılan deneyler 1:1.5 şev eğiminde gerçekleştirilmiş ve kullanılan dalgaların periyodları 0.9s, 1.1s, 1.2s, 1.35s ve 1.5s olarak belirlenmiştir. Her bir dalga serisi 45 dk sürmekte ve ortalama 3000 dalga içermektedir. Her set içerisinde hasar oluşturmayacak kadar küçük dalga ile deneye başlanılarak bir önceki deneyde kesitte oluşan hasar korunmuş ve dalgakıranın tamamen yıkılmasına kadar dalga yüksekliği arttırılmıştır. Seri sonunda deformasyona uğrayan kesit üzerindeki bloklar toplandıktan sonra tekrar dizilmiştir. Deneylerde kullanılan dalga şartları ve elde edilen hasar miktarları Ek de verilmiştir. CERC(1984) dalganın etkin olduğu bölgeyi 1.5H D sakin su seviyesi altı ve 1.0H D sakin su seviyesi üstü olarak tanımlamıştır. Burada H D, tasarım dalga yüksekliğidir. Ancak Gürer (2000), ön deney çalışmalarında gözlemler sonucunda bu etkin bölgeyi sakin su seviyesinin 0.88H D mesafe aşağısı ve 1.44H D mesafe yukarısı arasında kalan bölge olarak belirlemiştir. Bu yapılan çalışmada tetrapodların etkin bölgesi olarak Gürer vd. (2005) in tanımladığı aralık kabul edilmiştir.

55 44 Deneylerde hasara ek olarak yerinde sallanan ve dönen tetrapodlar da dikkate alınmıştır. Dalga tırmanması ve geri çekilmesi de bu çalışmada ayrıca gözlemlenmiştir. Bu gözlemler ve ölçümler için esas alınan H D tasarım dalga yüksekliği Ek 1 de gösterildiği gibi CERC (1984) deki tetrapod stabilite katsayısı olan K D =8 değeri Hudson formülüne yerleştirilerek belirlenmiştir. 4.3 Hasarın Tespiti Hasar Kriterleri Losada vd. (1986), görsel değerlendirmeye dayanan üç farklı hasar derecesi tanımlamışlardır. Vidal vd. (1991) ise, yıkılma başlangıcı (start of destruction) olarak adlandırdıkları hasar derecesini ortaya koyarak toplamda dört hasar derecesi ifade etmişlerdir. Hasarın başlangıcı (Initation of damage): Bu hasar, blokların en az bir kenar uzunluğundan daha fazla uzağa hareket etmesi durumudur. Iribarren in belirlediği hasara göre yer değiştirmiş blokların sayısının %10-%15 i kadardır. Bu değer güvenlik durumu limiti bakımından fiziksel olarak güvenli ve tehlikeli durumlar arasındaki limit anlamına gelmektedir (Şekil 4.10). Şekil 4.10 Hasar başlangıcı Iribarren hasarı (Iribarren damage): Koruyucu üst tabaka bloklarının alt katmandaki bloklardan ayrılması anlamına gelmektedir. Iribarren hasarı meydana geldiğinde blokların dizilişlerinin büyük ölçüde değiştiği gözlemlenmiştir (Şekil 4.11). Şekil 4.11 Iribarren hasarı

56 45 Yıkılmanın başlangıcı (start of destruction): Koruyucu kaplama tabakasının daha altındaki katmanlarda hasarın başlangıcı olarak tanımlanmaktadır. Yıkılma (destruction): Bu tip hasarda ise koruyucu bloklar yerlerinden çıkar ve filtre ve çekirdek malzemesi dağılır. Eğer dalgaya maruz bırakılmaya devam edilirse tüm enkesit yok olur (Şekil 4.12). Şekil 4.12 Yıkılma Hasarın Hesaplanması Bölüm 2.4 te hasar kavramı ile ilgili araştırmalar verilmişti. Deneyler sırasında hasar, hem klasik olarak çok fazla tercih edilen yüzde (%S) olarak hem de Meer in (1988 b) hasar parametresine göre hesaplanmış ve grafikleri çizilmiştir. Hasarın yüzde miktarı: Hareket eden tetrapod blokların sayısı %S = x100 (4.1) Toplam tetrapod blokların sayısı Van Der Meer e göre: D n50 genişliği x Hareket eden tetrapod blokların sayısı N 0 = (4.2) Toplam genişlik Blokların hareketi ile ilgili üç farklı hareket tipi belirlenerek bunların hasara farklı oranlarda katkıda bulundukları kabul edilmiştir. Hareket tipleri şunlardır: Kıpırdama: Bloklar gelen dalganın etkisi ile oldukları yerde hareket ederler. Hasara katkı oranı %25 tir. Dönme: Bir bloğun yerini boşaltarak nominal çaptan daha az ötelenmesi hareketidir. Hasara katkı oranı %50 dir.

57 46 Yuvarlanma: Bir bloğun yerini boşaltarak nominal çaptan daha fazla ötelenmesi hareketidir. Hasara katkı oranı %100 dür. Bu durumda 4.1 ifadesi aşağıdaki şekli almaktadır; 0.25 Kıpırdayan BS Dönen BS + Yuvarlanan BS %S= x100 (4.3) Toplam tetrapod blokların sayısı BS: Blok Sayısı Deney sırasında her dalga periyodu için birbiri ardına üretilen farklı dalgalar, küçük dalga yüksekliğinden başlatılarak kesit üzerine gönderilmiş olup küçük dalganın meydana getirdiği hasar onarılmamış ve büyük kesit üzerinde daha büyük dalga ile çalışılmaya devam edilmiştir. Başka bir deyişle dalgakıran şevine, her bir dalga serisinden sonra müdahale edilmemiştir. Böylece hasar her bir periyod için kümülatif olarak belirlenmiştir (Gürer vd.,2005). Hasar hesaplanırken düzenli dalgalar için bütün kesit yerine en aktif olan sakin su seviyesinin 0.88H D altı ve 1.44H D üstü arasındaki bölge dikkate alınmıştır. Düzensiz dalgalarda ise bu bölge, her bir dalga şartında yapının topuğuna gelen maksimum dalga yüksekliği dikkate alınarak belirlenmiştir. Ek-2 de hasar miktarının her iki yöntemle hesaplanması bir örnekle gösterilmiştir.

58 47 5. DENEY SONUÇLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ Bu çalışmada dalgakıranın koruyucu tabakasına iki farklı şekilde yerleştirilen tetrapod blokların yapı üzerine gelen düzenli ve düzensiz kırılmayan dalga şartlarında stabiliteleri araştırılmıştır. 5.1 Düzenli Dalga Şartları Deneylerde öncelikle düzenli dalgaların yapıya olan etkisi incelenerek yapıda oluşan hasar iki şekilde belirlenmiştir. Şekil 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 ve 5.5 de görülen grafikler hasarın yüzde olarak ifadesi (%S) ile yapı önündeki dalga yüksekliklerinin değişimlerini göstermektedir. Bu şekillerden görüldüğü gibi her iki tip yerleştirme için 0.9, 1.1, 1.2, 1.35, 1.5 s periyotlarında deneyler gerçekleştirilmiştir. Fırtına süresi olarak 3000 dalga dikkate alınmıştır. Hasar miktarı yapı önündeki dalga yüksekliği arttıkça artmaktadır. Ayrıca dalga periyodu arttıkça da hasarın daha büyük dalga yüksekliğinde oluşmaya başladığı görülmektedir. Ayrıca I. tip yerleştirmenin II. Tip yerleştirmeye göre biraz daha stabil olduğu görülmektedir. Bunun nedeninin I. tip yerleştirmenin II. Tip yerleştirmeye göre daha fazla kilitlenme kabiliyetine sahip olmasından kaynaklandığı söylenebilir %S T=0.9s I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 0 H i(topuk) (cm) Şekil 5.1 T= 0.9 s için hasar grafiği

59 %S T=1.1s I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 0 H i(topuk) (cm) Şekil 5.2 T= 1.1 s için hasar grafiği 10 8 %S T=1.2s I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 0 H i(topuk) (cm) Şekil 5.3 T= 1.2 s için hasar grafiği

60 %S T=1.35s I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 0 H i(topuk) (cm) Şekil 5.4 T= 1.35 s için hasar grafiği 10 8 %S T=1.5s I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 0 H i(topuk) (cm) Şekil 5.5 T= 1.5 s için hasar grafiği

61 50 Şekil 5.6, 5.7, 5.8, 5.9 ve 5.10 da görülen grafiklerde ise Van der Meer in (1988b) önerdiği hasar yöntemi kullanılarak elde edilen hasarın (N 0 ) yapı önündeki dalga yüksekliği ile değişimi verilmiştir. Bu grafiklerdeki eğilim hasar (%S) grafikleri ile aynı görülmektedir. 2 1,5 No 1 0,5 T=0.9s I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 0 H i(topuk) (cm) Şekil 5.6 T= 0.9 s için hasarın N 0 ile ifadesi 2 1,5 No 1 0,5 T=1.1s I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 0 H i(topuk) (cm) Şekil 5.7 T= 1.1 s için hasarın N 0 ile ifadesi

62 51 2 1,5 No 1 0,5 T=1.2s I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 0 H i(topuk) (cm) Şekil 5.8 T= 1.2 s için hasarın N 0 ile ifadesi 2 1,5 No 1 0,5 T=1.35s I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 0 H i(topuk) (cm) Şekil 5.9 T= 1.35 s için hasarın N 0 ile ifadesi

63 52 2 1,5 No 1 0,5 T=1.5s I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 0 H i(topuk) (cm) Şekil 5.10 T= 1.5 s için hasarın N 0 ile ifadesi Ayrıca yapılan deneylerin sonucunda iki farklı yerleştirme için tırmanma ve geri çekilme miktarları da belirlenmiştir (Şekil ). Bu grafikler incelendiğinde yapı önündeki dalga yüksekliği arttıkça tırmanma ve geri çekilme miktarlarının arttığı görülmüştür. I. ve II. tip yerleştirmede hemen hemen aynı miktarda tırmanma ve geri çekilme meydana geldiği görülmüştür. TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=0.9s R umaks (cm) I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 1 R dmaks (cm) H i(topuk) (cm) Şekil 5.11 T= 0.9 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları

64 53 TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.1s R umaks (cm) I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 1 R dmaks (cm) H i(topuk) (cm) Şekil 5.12 T= 1.1 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.2s R umaks (cm) I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 1 R dmaks (cm) H i(topuk) (cm) Şekil 5.13 T= 1.2 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları

65 54 TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.35s R umaks (cm) I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 1 R dmaks (cm) H i(topuk) (cm) Şekil 5.14 T= 1.35 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.5s R umaks (cm) I. Tip Yerleştirme II. Tip Yerleştirme 1 R dmaks (cm) H i(topuk) (cm) Şekil 5.15 T= 1.5 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları

66 Düzensiz Dalga Şartları Düzenli ve düzensiz dalgalar karşılaştırıldıklarında düzensiz dalga şartlarına sahip bir fırtınayı temsil eden H 1/10 parametresinin yarattığı hasar seviyesi ile bu fırtınaya eşdeğer düzenli dalgalara sahip fırtınaların sebep olduğu hasar seviyelerinin birbirleriyle daha fazla uyum gösterdiği gözlenmektedir. Bu uyum Şekil 5.16, 5.17, 5.18, 5.19 ve 5.20 de I. tip yerleştirme şekli için, Şekil 5.21, 5.22, 5.23, 5.24 ve 5.25 de ise II. Tip yerleştirme şekli için görülmüştür. Bu nedenle düzensiz dalgalara sahip fırtınaların etkisi altındaki eğimli taş dolgu dalgakıranlarda tasarım parametresi olarak bu fırtınayı temsil eden H 1/10 parametresi dikkate alınmıştır %S H i -H s -H rms -H 1/10(i)(topuk) (cm) T=0.9s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (Hs) Düzensiz Dalga (Hrms) Düzensiz Dalga (H1/10) Şekil 5.16 T=0.9s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği

67 %S H i -H s -H rms -H 1/10 (topuk) (cm) T=1.1s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (Hs) Düzensiz Dalga (Hrms) Düzensiz Dalga (H1/10) Şekil 5.17 T=1.1 s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği 10 8 %S H i -H s -H rms -H 1/10 (topuk) (cm) T=1.2s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (Hs) Düzensiz Dalga (Hrms) Düzensiz Dalga (H1/10) Şekil 5.18 T=1.2 s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği

68 %S H i -H s -H rms -H 1/10 (topuk) (cm) T=1.35s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (Hs) Düzensiz Dalga (Hrms) Düzensiz Dalga (H1/10) Şekil 5.19 T=1.35 s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği 10 8 %S H i -H s -H rms -H 1/10 (topuk) (cm) T=1.5s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (Hs) Düzensiz Dalga (Hrms) Düzensiz Dalga (H1/10) Şekil 5.20 T=1.5 s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği

69 %S T=0.9s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (Hs) Düzensiz Dalga (Hrms) Düzensix Dalga (H1/10) 0 H i -H s -H rms -H 1/10 (topuk) (cm) Şekil 5.21 T=0.9 s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği 10 8 %S H i -H s -H rms -H 1/10 (topuk) (cm) T=1.1s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (Hs) Düzensiz Dalga (Hrms) Düzensiz Dalga (H1/10) Şekil 5.22 T=1.1 s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği

70 %S H i -H s -H rms -H 1/10 (topuk) (cm) T=1.2s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (Hs) Düzensiz Dalga (Hrms) Düzensiz Dalga (H1/10) Şekil 5.23 T=1.2 s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği T=1.35s %S 4 2 Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (Hs) Düzensiz Dalga (Hrms) Düzensiz Dalga (H1/10) 0 H i -H s -H rms -H 1/10 (topuk) (cm) Şekil 5.24 T=1.35 s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği

71 %S H i -H s -H rms -H 1/10 (topuk) (cm) T=1.5s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (Hs) Düzensiz Dalga (Hrms) Düzensiz Dalga (H1/10) Şekil 5.25 T=1.5 s için düzenli ve düzensiz dalga grafiği Düzensiz dalgaların yapıya olan etkisi durumunda da yapıda oluşan hasar yine iki şekilde H 1/10 a göre belirlenmiştir. Şekil 5.26, 5.27, 5.28, 5.29 ve 5.30 de görülen grafikler hasarın yüzde olarak ifadesi (%S) ile yapı önündeki maksimum dalga yüksekliklerinin değişimlerini göstermektedir. Hasar miktarı yapı önündeki dalga yüksekliği arttıkça artmaktadır. Ayrıca dalga periyodu arttıkça da hasarın daha büyük dalga yüksekliğinde oluşmaya başladığı görülmektedir. Yerleştirme şekline göre ise yine düzenli dalga şartlarında olduğu gibi I. tip yerleştirmenin II. Tip yerleştirmeye göre daha stabil olduğu görülmektedir. 9 %S H 1/10(i)(topuk) (cm) T=0.9s I. Tip Yerleştirme(H1/10) II. Tip Yerleştirme(H1/10) Şekil 5.26 T=0.9 s için hasar grafiği

72 61 %S H 1/10(i) (topuk) (cm) T=1.1s I. Tip Yerleştirme(H1/10) II. Tip Yerleştirme(H1/10) Şekil 5.27 T=1.1 s için hasar grafiği %S H 1/10(i) (topuk) (cm) T=1.2s I. Tip Yerleştirme(H1/10) II. Tip Yerleştirme(H1/10) Şekil 5.28 T=1.2 s için hasar grafiği

73 %S T=1.35s I. Tip Yerleştirme(H1/10) II. Tip Yerleştirme(H1/10) H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.29 T=1.35 s için hasar grafiği 9 %S T=1.5s I. Tip Yerleştirme(H1/10) II. Tip Yerleştirme(H1/10) H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.30 T=1.5 s için hasar grafiği

74 63 Şekil ( ) de görülen grafiklerde ise düzenli dalga şartlarında olduğu gibi Van der Meer in (1988b) önerdiği hasar yöntemi kullanılarak oluşturulan hasar grafikleri verilmiştir. %S hasar grafikleriyle aynı eğilimi göstermektedir. No 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 H 1/10(i) (topuk) (cm) T=0.9s I. Tip Yerleştirme (H1/0) II. Tip Yerleştirme(H1/10) Şekil 5.31 T= 0.9 s için hasarın N 0 ile ifadesi No 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 H 1/10(i) (topuk) (cm) T=1.1s I. Tip yerleştirme (H1/10) II. Tip Yerleştirme (H1/10) Şekil 5.32 T= 1.1 s için hasarın N 0 ile ifadesi

75 64 No 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 H 1/10(i)(topuk) (cm) T=1.2s I. Tip Yerleştirme (H1/10) II. Tip Yerleştirme (H1/10) Şekil 5.33 T= 1.2 s için hasarın N 0 ile ifadesi No 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 H 1/10(i) (topuk) (cm) T=1.35s I. Tip Yerleştirme (H1/10) II. Tip Yerleştirme (H1/10) Şekil 5.34 T= 1.35 s için hasarın N 0 ile ifadesi

76 65 No 1,3 1,2 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 H 1/10(i) (topuk) (cm) T=1.5s I. Tip Yerleştirme (H1/10) II. Tip Yerleştirme (H1/10) Şekil 5.35 T= 1.5 s için hasarın N 0 ile ifadesi Yapılan deneylerin sonucunda düzensiz dalga şartlarında da her iki yerleştirme durumunda meydana gelen tırmanma ve geri çekilme miktarları da belirlenmiştir (Şekil ). Yapı önündeki dalga yüksekliği arttıkça tırmanma ve geri çekilme miktarlarının arttığı görülmüştür. I. ve II. tip yerleştirme birarada incelendiğinde, tırmanma ve geri çekilme miktarının I. tip yerleştirmede daha fazla meydana geldiği görülmüştür. TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=0.9s R u maks (cm) I. Tip (H1/10) II. Tip (H1/10) R d maks (cm) H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.36 T= 0.9 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları

77 66 TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.1s R u maks (cm) I. Tip (H1/10) II. Tip (H1/10) R d maks (cm) H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.37 T= 1.1 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.2s R u maks (cm) I. Tip (H1/10) II. Tip (H1/10) R d maks (cm) H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.38 T= 1.2 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları

78 67 TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.35s R u maks (cm) I. Tip (H1/10) II. Tip (H1/10) R d maks (cm) H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.39 T= 1.35 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.5s R u maks (cm) I. Tip (H1/10) II. Tip (H1/10) 3 R d maks (cm) H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.40 T= 1.5 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları

79 68 Düzenli ve düzensiz dalga şartları birarada incelendiğinde (Şekil ) I. tip yerleştirme için %S hasar grafiklerinden düzensiz dalga şartlarında hasarın daha geç başladığı görülmüştür. Şekil de ise Van der Meer in (1988 b) önerdiği hasar yöntemi kullanılarak oluşturulan hasar grafikleri verilmiştir. Şekiller incelendiğinde %S hasar grafikleriyle aynı eğilimde oldukları görülmektedir. 2 1,5 No 1 0,5 T=0.9s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (H1/10) 0 H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.41 T= 0.9 s için hasarın N 0 ile ifadesi 2 1,5 No 1 0,5 T=1.1s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (H1/10) 0 H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.42 T= 1.1 s için hasarın N 0 ile ifadesi

80 69 2 1,5 No 1 0,5 T=1.2s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (H1/10) 0 H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.43 T= 1.2 s için hasarın N 0 ile ifadesi 2 1,5 No 1 0,5 T=1.35s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (H1/10) 0 H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.44 T= 1.35 s için hasarın N 0 ile ifadesi

81 70 2 1,5 No 1 0,5 T=1.5s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (H1/10) 0 H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.45 T= 1.5 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil ( ) de tırmanma ve geri çekilme miktarları düzenli ve düzensiz dalga şartları için birarada verilmiştir. Düzensiz dalga şartlarında tırmanma ve geri çekilme miktarlarının düzenli dalga şartlarına göre daha fazla olduğu belirlenmiştir. Yapının topuğundaki dalga yüksekliği arttıkça tırmanma ve geri çekilme miktarlarının da arttığı görülmüştür. TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=0.9s R umaks (cm) Düzenli Düzensiz R dmaks (cm) H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.46 T= 0.9 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları

82 71 TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.1s R umaks (cm) Düzenli Düzensiz R dmaks (cm) H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.47 T= 1.1 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.2s R umaks (cm) Düzenli Düzensiz R dmaks (cm) H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.48 T= 1.2 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları

83 72 TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.35s R umaks (cm) Düzenli Düzensiz R dmaks (cm) H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.49 T= 1.35 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.5s R umaks (cm) Düzenli Düzensiz R dmaks (cm) H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.50 T= 1.5 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları

84 73 Şekil ( ) de %S hasar grafikleri II. tip yerleştirme için düzenli ve düzensiz dalga şartları için verilmiştir. Düzenli ve düzensiz dalga şartları birarada incelendiğinde II. tip yerleştirme için %S hasar grafiklerinden düzensiz dalga şartlarında hasarın daha geç başladığı görülmüştür. Van der Meer in (1988 b) önerdiği hasar yöntemi kullanılarak oluşturulan hasar grafikleri de düzenli ve düzensiz dalga şartları için Şekil de verilmiştir. %S hasar grafikleriyle aynı eğilimi göstermektedir. 2 1,5 No 1 0,5 T=0.9s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (H1/10) 0 H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.51 T= 0.9 s için hasarın N 0 ile ifadesi 2 1,5 No 1 0,5 T=1.1s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (H1/10) 0 H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.52 T= 1.1 s için hasarın N 0 ile ifadesi

85 74 2 1,5 No 1 0,5 T=1.2s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (H1/10) 0 H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.53 T= 1.2 s için hasarın N 0 ile ifadesi 2 1,5 No 1 0,5 T=1.35s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (H1/10) 0 H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.54 T= 1.35 s için hasarın N 0 ile ifadesi

86 75 2 1,5 No 1 0,5 T=1.5s Düzenli Dalga(Hi) Düzensiz Dalga (H1/10) 0 H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.55 T= 1.5 s için hasarın N 0 ile ifadesi Şekil da görülen grafiklerde ise yine II. tip yerleştirme için düzenli ve düzensiz dalga şartları altında tırmanma ve geri çekilme miktarları çizilmiştir. Düzensiz dalga şartlarında tırmanma ve geri çekilme miktarlarının düzenli dalga şartlarına göre daha fazla olduğu belirlenmiştir. Yapının topuğundaki dalga yüksekliği arttıkça tırmanma ve geri çekilme miktarlarının da arttığı görülmüştür. TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=0.9s R umaks (cm) Düzenli Düzensiz R dmaks (cm) H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.56 T= 0.9 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları

87 76 TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.1s R umaks (cm) Düzenli Düzensiz R dmaks (cm) H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.57 T= 1.1 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.2s R umaks (cm) Düzenli Düzensiz R dmaks (cm) H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.58 T= 1.2 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları

88 77 TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.35s R umaks (cm) Düzenli Düzensiz R dmaks (cm) H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.59 T= 1.35 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları TIRMANMA ve GERİ ÇEKİLME T=1.5s R umaks (cm) Düzenli Düzensiz R dmaks (cm) H i -H 1/10(i) (topuk) (cm) Şekil 5.60 T= 1.5 s için tırmanma ve geri çekilme miktarları

89 78 6. SONUÇLAR ve ÖNERİLER 6.1 Sonuçlar Bu deneysel çalışma, tetrapod dalgakıranlarda tetrapod blokların yerleştirme şekillerine göre stabilitelerinin belirlenmesi amacıyla gerçekleştirilmiştir. I. Tip: Alt tabakadaki tetrapodların üç bacağı şeve oturur ve bir bacağı yukarı doğrudur. İkinci sırada ise tetrapodların bir bacağı birinci sıra tetrapodların arasına yerleştirilir. II. Tip: İlk tabaka birinci tiple aynıdır. İkinci sırada ise tetrapodların üç bacağı ilk tabakaya oturur, bir bacak yukarı bakar. Deneyler, dalgakıran kesitinin topuğunda 33 cm sakin su seviyesinde 5 set halinde yapılmıştır. Hem düzenli hem de düzensiz dalga için kullanılan dalgaların periyodları 0.9, 1.1, 1.2, 1.35 ve 1.5 sn olarak belirlenmiştir. Deney koşulları her iki tip yerleşim için aynıdır. Deneylerde düzenli ve düzensiz dalgaların yapıya olan etkisi incelenerek yapıda oluşan hasar iki şekilde belirlenmiştir. İlk olarak hasarın yüzde olarak ifadesi (%S) ile yapı önündeki dalga yüksekliklerinin değişimleri incelenmiştir. İkinci olarak Van der Meer in (1988b) önerdiği hasar yöntemi (N 0 ) kullanılarak yapı önündeki dalga yükseklikleri ile değişimleri elde edilmiştir. Ayrıca iki tip yerleşim için de tırmanma ve geri çekilme miktarı elde edilmiştir. Düzenli ve düzensiz dalga koşullarına maruz bırakılan yapı için her iki tip yerleştirme ile yapılan deneylerden elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibi özetlenebilir: 1. Hasar hesaplanırken düzenli dalgalar için bütün kesit yerine en aktif olan sakin su seviyesinin 0.88H D altı ve 1.44H D üstü arasındaki bölge dikkate alınırken düzensiz dalgalarda bu bölge, yapı farklı dalga yüksekliklerine maruz kaldığı için, H maks dikkate alınmıştır. 2. Hasar miktarı yapı önündeki dalga yüksekliği arttıkça artmaktadır. Ayrıca dalga periyodu arttıkça da hasarın daha büyük dalga yüksekliğinde oluşmaya başladığı görülmektedir. 3. I. tip yerleştirmenin kilitlenebilme özelliğine sahip olması bakımından II. tip yerleştirmeye göre daha stabil olduğu belirlenmiştir.

90 79 4. Hasar, kritik bir dalga yüksekliğinden sonra çok hızlı gelişip dalgakıranda daha çok hasara yol açacağından dolayı II. tip yerleşim yönteminde kullanılacak olan tasarım dalga yüksekliği çok dikkatli seçilmelidir. 5. İki tip yerleştirme yönteminde tırmanma ve geri çekilme miktarının, düzenli dalga koşullarına göre düzensiz dalga koşullarında daha fazla olduğu gözlemlenmiştir. 6. Yapı önündeki dalga yüksekliği arttıkça dalga tırmanma ve geri çekilme miktarlarının arttığı görülmüştür. 7. İki tip yerleştirme yöntemi için tırmanma ve geri çekilme karakterleri açısından herhangi bir fark bulunmamıştır. 8. I. tip yerleştirme yönteminde tırmanma ve geri çekilme miktarının II. tip yerleştirme yöntemine göre daha fazla olduğu gözlemlenmiştir. Bu, I. tip yerleştirmede dalganın tırmandığı yüzeyin II. tip yerleştirmeye göre daha pürüzsüz olmasından kaynaklanmaktadır. 6.2 Öneriler 1. Deneyler sabit dalga atak açısı ile yapılmıştır ve dalga cepheleri dalgakırana paralel alınmıştır. Ancak farklı yaklaşım açılarınında etkinliğinin belirlenebilmesi için araştırılmalıdır. 2. Farklı su derinliklerinde ve farklı şev eğimlerinde stabiliteleri incelenmelidir. 3. İkinci tip yerleştirme yöntemindeki stabilite artışına neden olabilecek porozite ve diğer faktörlerin etkileri daha detaylı incelenmelidir.

91 80 KAYNAKLAR Burchart, H.F., Liu, Z. ve Troch, P. (1999), Scaling of Core Material in Rubble Mound Breakwater Model Tests, Güney Afrika. Bruun, P., Günbak A.R. (1978), Stability of Sloping Structures in Relation to Risk Criteria in Design, Coastal Engineering, 1(4): CERC (1984), Shore Protection Manual, 4th ed., Coastal Engineering Research Center, Us Army Corps Engrs, Vicksburg, Va. Çevik, E., Yüksel, Y. ve Zengin, Ö., (2002), Accropode Dalgakıranlarda Stabilite, IV. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu, Cilt 2, Ekim 2002, Antalya. Çötür, M. (1969), Limanlar Ve Barınaklar Dalgakıran İnşaatlarında Klasik Beton Bloklar Yerine Tetrapodların Kullanılması, Türkiye Mühendislik Haberleri, İstanbul. D Angremond, K., Berendsen, E., Bhageloe, G.S., Van Gent, M.R.A., ve Van Der Meer, J.W. (1999), Breakwaters with a Single Armour Layer, Güney Afrika. Ergin, A., Öner, O. ve Günbak, A. R. (1971), Taşdolgu Dalgakıranlar, ODTÜ, Ankara. Günbak, A. R. (1979), Rubble Mound Breakwaters, Division of Port Ocean Engineering, The University of Trondheim, The Norway. Gürer, S. (2000), Tetrapod Dalgakıranların Stabilitelerinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, YTÜ Fen Bilimleri Enst., İstanbul. Gürer, S., Çevik E., Yüksel Y. ve Günbak A.R. (2005), Stability of Tetrapod Breakwaters For Different Placing, West Palm Beach(Florida), ISSN Heder, P. A. (May 1986), Armour Layer Stability of Rubble-Mound Breakwaters, Journal of Waterway, Port, Coastal, and Ocean Engineering, Vol. 112(3): Hudson, R. Y. (1959), Laboratory Investigation of Rubble Mound Breakwaters, WES, Research Report No. 2-2, USA. Hudson, R.Y. (1958), Design and Quarry-Stone Cover Layer for Rubble-Mound Breakwaters, U.S. Waterways Experiment Station, Research Report No. 2-2, Vicksburg, Miss. Iribarren, C. R. (1965), Formule Poule Calcul des Diques en Enrochements Natuels ou Elements Artificiels, XXI International Navigation Congress, Stockholm. Jong, W.D., Verhagen H.J. ve Olthof J. (2004), Experimental Research on The Stability of Armour and Secondary Layer in A Single Layered Tetrapod Breakwater, ICCE. Kabdaşlı, M. S. (1992), Kıyı Mühendisliği, İstanbul Teknik Üniversitesi İnşaat Fakültesi Matbaası, İstanbul. Kim Y.T., Lee J.I. ve Heo J.W. (2007), Stability of Armour Block at Starting Part of Seawall, Journal of Coastal Research, ISSN

92 81 Losada, M. A. ve Desire J. M. (1986), Stability of Blocks As Breakwater Armor Units, Journal of Structural Eng., 112 (11). Losada, M. A. ve Gimenez-Curto (1979), The Joint Effect of Wave Height and Period İn The Stability of Rubble Mound Breakwaters Using Iribarren s Number, Coastal Eng., 3: Massie, W. W. (1986), Volume III Breakwater Design, Coastal Engineering, Delft Technical University, Netherlands. OCDI (1999), Technical Standards For Port and Harbour Facilities in Japan, Tokyo. Taş, M. C. (2006), Tek Tabakalı Taş Dolgu Dalgakıranların Güvenlik Ve Ekonomik Analizi, Yüksek Lisans Tezi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enst., Adana. Thomson, D.M. ve Shuttler, R.M. (1975), Riprap design for wind wave attack: A laboratory study on random waves, HRS Wallingford, Report 61, İngiltere. Tümer, D., Çevik, E., Günbak, A.R. ve Yüksel, Y. (2000), Kırılan Dalga Şartlarında Tetrapod Dalgakıran Stabilitesinin Araştırılması, 3. Ulusal Kıyı Mühendisliği Sempozyumu, , Çanakkale. Turan M. U. (2000), Dalgakıranlarda Blok Ağırlıklarının Belirlenmesi Üzerine Yapılan Çalışmaların İncelenmesi, Deü Mühendislik Fakültesi Fen Ve Mühendislik Dergisi, 2(1): Van Den Bosch, A.F.M., D angremond, K., Verhagen. H.J., ve Olthof, J. (2002), İnfluence Of The Density Of Placement On The Stability Of Armour Layers On Breakwaters, ICCE. Van Der Meer, J. W. (1988 a), Rock Slopes and Gravel Beaches under Wave Attact, Doctorate Thesis, Deft Technical University, Netherlands. Van Der Meer, J. W. (1999), Design of Concrete Armour layers, Coastal Structures, 1: Van der Meer, J. W. (1987), Stability of Breakwater Armour Layers-Design Formula, Journal of Coastal Engineering, 11: Van Der Meer, J. W. (1988 b), Stability of Cubes, Tetrapods and Accropode, ICE, Design of Breakwaters, 6: Vidal C., Medina R. ve Lomonaco P. (2006), Wave Height Parameter For Damage Description Of Ruble-Mound Breakwaters, Coastal Engineering,53: Yagci, O., Kapdasli, M.S. ve Cigizoglu, H.K. (2004), The Stability Ofthe Antifer Units Used On Breakwaters İn Case Ofirregular Placement, Ocean Engineering, 31: Yüksel, Y. ve Çevik, E. (2009), Kıyı Mühendisliği, Yıldız Teknik Üniversitesi Matbaası, İstanbul.

93 82 EKLER Sayfa Ek 1 Tetrapod Blokların Özellikleri ve Tasarım Dalgasının Hesaplanması (Düzenli Dalga Şartlarında) Ek 2 Hasarın Hesaplanması Ek 3 Tetrapod İçin Porozitenin Hesaplanması Ek 4 Ek 5 Ek 6 Ek 7 I. Tip Yerleşim için Düzenli Dalgalar ile Yapılan Deneylerde Elde Edilen Dalga Kayıtlarına Ait Karakteristikler ve Hasar Tablosu II.Tip Yerleşim için Düzenli Dalgalar ile Yapılan Deneylerde Elde Edilen Dalga Kayıtlarına Ait Karakteristikler ve Hasar Tablosu I. Tip Yerleşim için Düzensiz Dalgalar ile Yapılan Deneylerde Elde Edilen Dalga Kayıtlarına Ait Karakteristikler ve Hasar Tablosu II. Tip Yerleşim için Düzensiz Dalgalar ile Yapılan Deneylerde Elde Edilen Dalga Kayıtlarına Ait Karakteristikler ve Hasar Tablosu... 93

94 83 Ek 1 Tetrapod Blokların Özellikleri ve Tasarım Dalgasının Hesaplanması (Düzenli Dalga Şartlarında) Tetrapod yüksekliği Nominal çap Suya doygun ağırlığı : h=7 cm : D n =0.65h=4,55 cm : W=188.9 gr Özgül ağırlığı : γ s =2.22 gr/cm 3 Hudson Formülü: W K D H s 3 d 3 s 1 cot w K D =8 alınarak (CERC, 1984); H d H D = cm

95 84 Ek 2 Hasarın Hesaplanması Dalgakıran kesitinde ortaya çıkan hasar, hem klasik olarak çok fazla tercih edilen yüzde (%S) olarak hem de Meer in (1988 b) hasar parametresine göre hesaplanmış ve grafikleri çizilmiştir. Dalgakıran koruyucu tabakasında, I. tip yerleştirme için düzenli dalgalar koşulları altında sakin su seviyesinin 0.88H D altı ve 1.44H D üstü arasındaki bölgede bulunan Tetrapod sayısı 231 adettir. Örnek olarak yapılan herhangi bir deney sonunda bu bölgedeki toplam yerinden ayrılmış olan Tetrapod sayısı 14 olursa; bu koşul için hasar iki şekilde belirlenir; Hasarın yüzde miktarı: 14 % S Van Der Meer e göre: D n = 4.55 cm Dalgakıran şevine yerleştirilen Tetrapod bloklarının sayısı: 231 Tetrapodun yerleştirildiği şev genişliği: 90 cm D n genişliği içine sığacak Tetrapod adedi= Yerinden çıkan Tetrapod sayısı 14 ise hasar parametresi; N 0 = olur. Ayrıca blokların kıpırdanma ve dönme gibi davranışlarının dikkate alındığı genişletilmiş hasar değerleri, her iki hasar parametresi yöntemiyle heseplanmış ve grafikleri çizilmiştir. Eğer aynı kesitte 8 adet kıpırdamış, 3 adet dönmüş ve 2 adet yuvarlanan tetrapod var ise bu durumda genişletilmiş hasar değerleri iki yöntem için şu şekilde hesaplanır. Kıpırdanmanın hasara etkisi = Kıpırdayan blok adedi x 0.25 Dönmenin hasara etkisi = Dönen blok adedi x 0.5 Yuvarlanmanın hasara etkisi = Yuvarlanan blok adedi x 1.0

96 %S= Kıpırdayan BS Dönen BS + Yuvarlanan BS Toplam tetrapod blokların sayısı x100 BS: Blok Sayısı Bu durumda: % S olur % N olarak bulunur.

97 86 Ek 3 Tetrapod İçin Porozitenin Hesaplanması Porozite hesaplanırken düzenli dalga şartlarında I. tip yerleşim için kesitin 0.88H D mesafe aşağısı ve 1.44H D mesafe yukarısı arasında kalan bölgede bulunan tetrapod sayısı dikkate alınmıştır. Porozite için bilinmesi gereken alan sınırlarda bulunan tetrapodların eksenleri arasındaki mesafelerinin çarpımından bulunur ve hacme tabaka yüksekliğinin bulunan alan ile çarpılması ile ulaşılır. Şev genişliği Şev uzunluğu : 47 cm : 100 cm Tetrapod ların oturduğu alan : cm 2 (şev alanı) Tetrapod un yüksekliği : 9.33 cm Tetrapod un yerleşeceği alanın boş hacmi : cm 2 (brüt hacim) Bir Tetrapod hacmi : 85.9 cm 3 Hacim içindeki Tetrapod adedi (üst) : 120 (alt) : 111 Hacim içindeki toplam Tetrapod hacmi : cm Porozite : II. tip yerleşimde ise alt sırada 104, üst sırada ise 100 adet olmak üzere toplamda 204 adet tetrapod kullanılmıştır. Tetrapod ların oturduğu alan : cm 2 (şev alanı) Tetrapod un yerleşeceği alanın boş hacmi : cm 2 (brüt hacim) Bir Tetrapod hacmi : 85.9 cm 3 Hacim içindeki Tetrapod adedi (üst) : 104 (alt) : 100 Hacim içindeki toplam Tetrapod hacmi : cm Porozite :

98 Ek 4 I. Tip Yerleşim için Düzenli Dalgalar ile Yapılan Deneylerde Elde Edilen Dalga Kayıtlarına Ait Karakteristikler ve Hasar Tablosu 87

99 88 Y. S. : yuvarlanan blok sayısı K. S. : yerinde kıpırdayan blok sayısı D. S. : dönen blok sayısı (nominal çaptan fazla yer değiştirmeyen blok sayısı)

100 Ek 5 II.Tip Yerleşim için Düzenli Dalgalar ile Yapılan Deneylerde Elde Edilen Dalga Kayıtlarına Ait Karakteristikler ve Hasar Tablosu 89

101 90 Y. S. : yuvarlanan blok sayısı K. S. : yerinde kıpırdayan blok sayısı D. S. : dönen blok sayısı (nominal çaptan fazla yer değiştirmeyen blok sayısı)

102 Ek 6 I. Tip Yerleşim için Düzensiz Dalgalar ile Yapılan Deneylerde Elde Edilen Dalga Kayıtlarına Ait Karakteristikler ve Hasar Tablosu 91

103 92 Y. S. : yuvarlanan blok sayısı K. S. : yerinde kıpırdayan blok sayısı D. S. : dönen blok sayısı (nominal çaptan fazla yer değiştirmeyen blok sayısı

104 Ek 7 II. Tip Yerleşim için Düzensiz Dalgalar ile Yapılan Deneylerde Elde Edilen Dalga Kayıtlarına Ait Karakteristikler ve Hasar Tablosu 93