KONU: ÖZET DEĞERLENDİRME SUNUM YAPAN: DR. ERSAN YILDIZ

Transkript

1 KONU: ÖZET DEĞERLENDİRME SUNUM YAPAN: DR. ERSAN YILDIZ

2 KONU BAŞLIKLARI 1 Beton Barajlar ile İlgili Genel Bilgiler 2 Temel Kayası 3 Beton Özellikleri 4 Ön Tasarım İçin Rijit Blok Stabilite Analizi 5 Beton Barajların Deprem Analizleri 6 Beton Barajların Termal Analizleri 7 Beton Baraj Ölçüm Sistemleri

3 1 BETON BARAJLAR İLE İLGİLİ GENEL BİLGİLER Beton Barajlar Ağırlık Barajlar Kemer Barajlar

4 1 BETON BARAJLAR İLE İLGİLİ GENEL BİLGİLER Ağırlık Barajlar Geleneksel Kütle Beton Barajlar Silindirle Sıkıştırılmış Beton Barajlar (Günümüzde tercih edilmektedir) Wolvedans Barajı, Kemer RCC Cindere Barajı, Katı Dolgu Yüklere Ağırlık ve Malzeme Dayanımı ile Mukavemet Gösterirler.

5 1 BETON BARAJLAR İLE İLGİLİ GENEL BİLGİLER SSB Barajlar SSB Sıradan toprak işleri ekipmanı ile taşınabilen, serilebilen ve sıkıştırılabilen, sıfırçökme(no slump) beton. Hızlı yapım sürelerine ve düşük maliyetlere olanak sağladığı için günümüzde tercih edilmektedir.

6 1 BETON BARAJLAR İLE İLGİLİ GENEL BİLGİLER Kemer Barajlar Tek Eğrilikli Kemer Barajlar Çift Eğrilikli Kemer Barajlar Monticello Barajı, Tek Eğr. Kemer Yükleri kemerlenme etkisi ile vadi ayaklarına ileterek taşırlar. Deriner Barajı, Çift Eğr. Kemer Vadi Genişliği / Baraj Yüksekliği < 3 olduğu durumlarda tercih edilebilir.

7 Hazırlanan rehberde, Temel Kayası Bölümünde, Baraj Göl Alanı ve Baraj Yerinde Yapılması Gerekli Jeolojik Haritalama, Arazi ve Laboratuvar Deneyleri, Jeofizik Araştırma, Kaya Sınıflama Değerlendirmeleri ve Haritalama ile ilgili detaylı bilgiler, Konsolidasyon ve Perde Enjeksiyonu Tasarımı ve Uygulaması ile ilgili detaylı bilgiler yeralmaktadır. 1. Barajlar Kongresi Ekim TEMEL KAYASI

8 Çimento, Katkılar, Agrega, 3 BETON ÖZELLİKLERİ Beton Çimento, Su, Agrega ve Katkı maddelerinin uygun oranlarda karıştırılması ile elde edilen, taze halde iken şekil verilebilen ve zamanla sertleşen ve dayanım kazanan bir malzemedir. Karma Suyu, Beton Sınıfları, Karışım Tasarımı, Karışım Tasarımı Betonun kullanılacağı iklim koşulları, yükleme durumu, yapı tipine ve malzeme özelliklerine göre uygun işlenebilme özelliğine, yoğunluğa, geçirimsizliğe, dayanım ve dayanıklılığa sahip olan en ekonomik betonun tasarlanmasıdır. Beton Kalite Kontrolü, Beton Dayanımı ile ilgili kriterler ve detaylı bilgiler hazırlanan rehberde yer almaktadır.

9 3 BETON ÖZELLİKLERİ Beton Dayanımı Beton barajların göçme mekanizmaları beton çatlaması ile ilişkilidir. Bu anlamda, özellikle deprem performansı için beton kayma ve çekme dayanımları son derece önemlidir. Çekme ve kayma gibi yükleme durumları için beton dayanımı, basınç dayanımı üzerinden ifade edilebilmektedir. GKB için çekme dayanımı yaklaşık olarak (USACE,1995) 0.12 fck fck 20MPa f spt : yarmada çekme day. fct Rc Rd Rab f sp t fspt 0.6 fck fck 20MPa R c,r d,r ab : faktörler SSB için çekme dayanımı yaklaşık olarak (USACE,1995) f ct R c R d R ab sp t SSB döküm derzleri için f f spt 0.12 f 0.6 f ck ck f f ck ck f R dct 25MPa 25MPa dr f ct f spt : yarmada çekme day. R c,r d,r ab : faktörler R dr : 0.67 (YB lu), 0.33 (YB suz)

10 4 RİJİT BLOK STABİLİTE ANALİZİ (ÖN TASARIM) Yükler Zati Ağırlıklar : Baraj gövdesinin kendi ağırlığı ile gövde üzerindeki dolguların ve yardımcı yapılarınağırlıkları. Hidrostatik Yükler : Suyun, barajın akışaşağı ve akışyukarı yüzlerinde yaptığı hidrostatik basınç nedeniyle oluşturduğuyükler. Dolgu ve Sediment İtkisi : Dolgu veya sedimentin gövde üzerinde uyguladığı yanal basınçlardan oluşan kuvvetler. Kaldırma Kuvveti : Baraj temeli ile temel kayası arasındaki su basınçları nedeniyle gövdeye etki eden kaldırma kuvvetleri. Eşdeğer Statik Deprem Kuvvetleri : Barajın kendi ataleti, dolgular ve rezervuar suyu nedeniyle deprem sırasında gövde üzerine etki edecek dinamik kuvvetlerin temsil edildiğieşdeğer statik kuvvetler.

11 4 RİJİT BLOK STABİLİTE ANALİZİ (ÖN TASARIM) Kaldırma Kuvveti İşletme ve Deprem Deprem (MDE) Sonrası H1 H1 x H3 Drenaj Delikleri Drenaj Perdesi H2 Drenaj Perdesi Delikleri H2 U3 L U2 U2 U1 Enjeksiyon Perdesi Drenaj Perdesi U1 Enjeksiyon Perdesi Drenaj Perdesi U1 = w x H1 U2 = w x H2 U1 = w x H1 U2 = w x H2 U3 için genel formül (USACE,2005) U3 = (1 E) (U1 U2) [(L X) / L] + U2 [E : Dren Efektifliği, 0.67 ye kadar alınabilir]

12 4 RİJİT BLOK STABİLİTE ANALİZİ (ÖN TASARIM) Eşdeğer Statik Deprem Kuvvetleri Sismik katsayı, k, yer hareketine, barajın dinamik özelliklerine, geometrisine, zemin yapı etkileşiminegöredeğişebilir, ön stabilite hesabının diğer öğeleriyle uyumlu olacak şekilde tasarımcı tarafından mühendislik yargısı ile belirlenmelidir. USACE(2005) k=2/3xpgadeğerinin altında alınmaması önerilir. Düşey yöndeki deprem kuvvetleri ön stabilite hesaplarında, yapı periyodu ve sistem dinamik özelliklerine bağlı olarak dikkate alınabilir. (Düşey deprem hareketi, barajın gerilme tahkiklerinin yapıldığı ve deprem davranışının daha doğru bir şekilde modellendiği tepki spektrumu, zaman tanım alanında analizler gibi yöntemlerde kesinlikle dikkate alınmalıdır)

13 4 RİJİT BLOK STABİLİTE ANALİZİ (ÖN TASARIM) Yükleme Durumları 1 Yapım Sonu Durumu (Olağandışı) 2 İşletme (Normal) 3 Yapım Sonu Durumu + İEE (Akışyukarı Yönde) (Aşırı) 4 İşletme + İEE (Akışaşağı Yönde) (Olağandışı) 5 İşletme + EED (Akışaşağı Yönde) (Aşırı) 6 Olası En Büyük Taşkın (Olağandışı) 7 Deprem Sonrası Statik Durum (Normal Rezidüel) 8 Deprem Sonrası + Artçı (Aşırı Rezidüel)

14 4 RİJİT BLOK STABİLİTE ANALİZİ (ÖN TASARIM) Ön Tasarım İçin Dayanım Parametreleri Bölge Çekme Dayanımı, t Pik Kohezyon Sürtünme Açısı, Rezidüel Kohezyon** Ana SSB 0.09 c 0.09 c Kaya SSB Kontağı * Yastık betonlu döküm derzi Yastık betonsuz döküm derzi 0.05 c 0.05 c c 0.05 c c c * Kaya Kayma Dayanımı, Kaya SSB kontağı dayanımından daha küçükse, Kaya Kayma Dayanım parametreleri kullanılacaktır. ** Çatlamış bölgelerde kohezyon dayanımı kalmadığı varsayılır.

15 4 RİJİT BLOK STABİLİTE ANALİZİ (ÖN TASARIM) Güvenlik Sayıları Yükleme Durumu Kayma Güvenlik Sayısı (1) Tabanda Basınç Bölgesi Zemin Emniyet Gerilmesi Güv. Sayısı Betonda İzin Verilen Basınç Gerilmesi Betonda İzin Verilen Çekme Gerilmesi Normal 3.0 (2.0) 100% c Çekmeye izin verilmiyor Olağandışı 2.0 (1.5) 75% c 1.35 t Aşırı 1.0 (3) (1.1) Bileşen taban içerisinde c (2) 1 Sahaya özgü detaylı bilgi bulunması durumunda parantez içindeki değerler kullanılabilir. 2 İzin verilebilir çekmenin üstünde, betonda çatlamanındikkatealındığı nonlineer analiz yapılabilir. 3 Dinamik analiz sonucunda kabul edilebilir deplasmanlar bulunursa G.S. <1 olmasına izin verilebilir.

16 5 BETON BARAJLARIN DEPREM ANALİZLERİ Deprem Seviyeleri ve Perfomans Kriterleri Durum İşletme Esaslı Deprem (İED) Emniyet Esaslı Deprem (EED) Taban Çatlaması Yok veya oldukça sınırlı Beklenir Gövde Çatlaması Yok Beklenir Kayma Yok Yok veya sınırlı Devrilme Yok Yok Beton Ezilmesi Yok Yok Yerel kopma Yok Yok Su Kaçağı Yok veya oldukça sınırlı Beklenir Enjeksiyon Perdesi Hasarı Yok Hasar Görebilir Temel Kayası Hasarı Yok Çatlama beklenir, ezilme beklenmez Mekanik Aksam Kullanıma Hazır Hasar Görebilir Dolusavak Hasarı Yok Hasar Görebilir Dipsavak Hasarı Yok İşlevsel Kalmalı Rezervuar Boşaltımı Gerekmez Gerekebilir

17 5 BETON BARAJLARIN DEPREM ANALİZLERİ Analiz Yöntemleri (Ağırlık Barajlar) PGA L / H 2 Düşey Derz Ön Tasarım Kati Tasarım < 0.2 g > 0.2 g > 4 < 4 > 4 < 4 Var Yok Var Yok Var Yok Var Yok 2D Statik Elastik Analiz Veya Rijit Blok Stabilite Analizi 2D Statik Elastik Analiz 3D Statik Elastik Analiz 2D Dinamik Elastik Analiz 3D Dinamik Elastik Analiz 2D Dinamik Elastik Analiz 3D Dinamik Elastik Analiz Mevcut Barajların Değerlendirmesi 2D Dinamik Elastik Analiz 3D Dinamik Elastik Analiz 2D Dinamik Elastik Ötesi Analiz 3D Dinamik Elastik Ötesi Analiz 2D Dinamik Elastik Ötesi Analiz 3D Dinamik Elastik Ötesi Analiz

18 5 BETON BARAJLARIN DEPREM ANALİZLERİ Analiz Yöntemleri (Kemer Barajlar) PGA Kati Tasarım Mevcut Barajların Değerlendirmesi < 0.2 g 3D Statik Elastik Analiz 3D Dinamik Elastik Analiz > 0.2 g 3D Dinamik Elastik Analiz 3D Dinamik Elastik Ötesi Analiz

19 6 BETON BARAJLARIN TERMAL ANALİZLERİ Beton Barajlarda Çatlaklar Yüzey Gradyant Çatlaklar Yatay Çatlaklar Betonun içerisindeki sıcaklık ve dış sıcaklık farkları sebebi ile açık yüzeylerde oluşan çatlaklardır. Genelde sınırlı biçimde yayılması nedeniyle yapısal sağlamlığı tehdit etmemektedir. Kütle beton içinde düşeyde oluşan sıcaklık farkları nedeni ile oluşur. Temel bölgesinin yaratacağı rijitlik etkisi ile bu çatlakların temele yakın oluşması muhtemeldir. Özellikle SSB gibi katmanlar arası çekme dayanımının zayıf olduğu malzemelerde bu çatlaklarınoluşması engellenmelidir.

20 I. Derece Analiz 1. Barajlar Kongresi Ekim BETON BARAJLARIN TERMAL ANALİZLERİ Analiz Metodları Basit ve hızlı analiz yöntemi Girdiler : Beton Adibiyatik Ortamda Çıkaracağı Sıcaklık Aylık Sıcaklık Ortalamaları Beton için Elastisite Modülü ve Genleşme Katsayısı Basit sınır koşulları öngörülerek maksimum sıcaklık farkı için yapılır. Termal çatlamanın geniş çatlak açıklıklarına neden olacağı barajlarda derz aralıklarının tahmin edilmesi amacı ile kullanılır.

21 II. Derece Analiz 1. Barajlar Kongresi Ekim BETON BARAJLARIN TERMAL ANALİZLERİ Analiz Metodları 1D veya 2D bir ağ üzerinde sıcaklıkların gövde içerisinden dışarısına doğru değişimi, detaylı elhesapları veyabilgisayar programları ile yapılır. Girdiler : Beton Adibiyatik Ortamda Çıkaracağı Sıcaklık Aylık ve Günlük Sıcaklık Ortalamaları Beton için Elastisite Modülü ve Genleşme Katsayısı Hem yüzey, hem yatay çatlaklar için gerçekleştirilebilir. Termal çatlamanın risk yaratmayacağı barajlarda kesin hesap yöntemi olarak kullanılabilir.

22 III. Derece Analiz 1. Barajlar Kongresi Ekim BETON BARAJLARIN TERMAL ANALİZLERİ Analiz Metodları 2D veya 3D sonlu elemanlar analizleri ile gerçekleştirilen en detaylı analiz yöntemidir. Girdiler : Beton Adibiyatik Ortamda Çıkaracağı Sıcaklık Aylık ve Günlük Sıcaklık Ortalamaları Beton için Elastisite Modülü, Sünme Modülü ve Genleşme Katsayısı Beton dayanımının zamana göre değişimi Yapım planı ve imalat miktarları Zemin elastisite modülü ve genişleme modülü Beton ve zeminin termal konduktivitesi ve kapasitans değerleri, Saha koşulları, rüzgar/güneş durumu ve benzeri diğer bilgiler Hem sıcaklık değişimleri, hem gerilmeler belirlenebilir. Kemer barajlar ile büyük barajlarda kullanılması önerilir.

23 7 BETON BARAJ ÖLÇÜM SİSTEMLERİ Deplasman Ölçümleri Röperler, Derz Ölçerler, Dikey Gezler, Tiltmetreler, GPS Tabanlı Ölçümler Diğer Ölçümler İvme Ölçerler Termometre/Termokapl Toplam Basınç Ölçerler Birim Uzama Ölçerler Sızma Ölçümleri Vağızlı savaklar, Piyezometreler

24 TEŞEKKÜRLER