KONU: YAPISAL TASARIM SUNUM YAPAN: İnş. Y. Müh. ALDONAT KÖKSAL Hidro Dizayn Mühendislik Müşavirlik İnşaat ve Ticaret A.Ş.

Transkript

1 KONU: YAPISAL TASARIM SUNUM YAPAN: İnş. Y. Müh. ALDONAT KÖKSAL Hidro Dizayn Mühendislik Müşavirlik İnşaat ve Ticaret A.Ş.

2

3 KOMİTENİN AMACI KAYNAK DOKÜMANLAR YAPISAL TASARIM KOMİTESİ KONULARINA GENEL BAKIŞ SANTRAL BİNASI DOLUSAVAK DERİVASYON-DİPSAVAK SU ALMA YAPISI TÜNELLER DENGE BACALARI VE ŞAFTLAR CEBRİ BORULAR KUYRUK SUYU YAPILARI YAPISAL TASARIMA GENEL BAKIŞ SONUÇ VE ÖNERİLER

4 1. Barajlar Kongresi (BBK) çalışmaları Devlet Su İşleri (DSİ) vetürk Müşavir Mühendisler ve Mimarlar Birliği nin (TMMMB) öncülüğünde, ODTÜ ve özel sektör müşavirlik firmalarının gönüllü katkı ve katılımları ile 2012 yılının ilk aylarında başlamıştır. Bu çerçevede oluşturulan komitelerin çalışmaları ve periyodik olarak düzenlenen toplantılar sonucunda, kılavuz bir doküman niteliği taşıyacak Tasarım Kriterleri nin belirlenmesi hedeflenmiştir. Bu amaçlar doğrultusunda Yapısal Tasarım Komitesi de,iş kapsamı olarak belirlenen su yapılarının tasarım ve onay aşamalarında kullanılan farklı uygulamalarla birlikte, esas alınan yabancı kaynakları da inceleyerek, yaşanan sıkıntılara son verecek, tüm sektör çalışanı meslektaşlarımız tarafından kullanılabilecek bir referans doküman oluşturmayı hedeflemiştir.

5 Çalışmalar öncesinde, DSİ Barajlar ve HES Dairesi nde 03 Şubat 2012 tarihinde gerçekleştirilen ilk toplantıda, yapılacak çalışmalarda kaynak doküman olarak öncelik sırasıyla; ICOLD (International Commission on Large Dams) ACI (American Concrete Institute) USACE (United States Army Corps of Engineers) yayınlarının takip edilmesi gerektiği konusunda görüş birliğine varılmıştır. Başlangıçta hedeflenen referans dokümanların yanı sıra Devlet Su İşleri nin çeşitli yayınlarından ve Türk Standartları ndan da faydalanılmıştır.

6 Yapısal Tasarım Komitesi çalışmaları 4 ana başlık altında toplanmıştır. Bunlar: Santral Binası Tasarımı Dolusavak Tasarımı Derivasyon-Dipsavak Tasarımı Yardımcı Tesislerin Tasarımı

7 Yardımcı Tesisler, 8 alt başlık altında çalışılmıştır. Enjeksiyon Galerileri Su Alma Yapıları Kapak Şaftları Tüneller Denge Bacaları ve Şaftlar Vana Odaları Cebri Borular Kuyruksuyu Yapıları

8 Santral Binası, nehir yatağından alınan suyun türbinlenerek enerji üretiminin sağlandığı yapı olarak tanımlanabilir. Bu yapının tasarım ve projelendirme aşamalarında, farklı disiplinlerin koordinasyonu büyük önem taşır. 1. Barajlar Kongresi kapsamında Yer Üstü, Yarı Gömülü ve Yeraltı olmak üzere 3 e ayrılan santral binalarından, uygulamada çokça tercih edilmesi sebebiyle öncelikli olarak yarı gömülü ve yer üstü santral binaları ele alınmıştır. Daha geniş araştırma gerektiren gömülü santral binaları ise bir sonraki çalışmaya bırakılmıştır. Santral binası yerleşiminin belirlenmesinde cebri boru ve mansap şartları, zemin koşulları, vadigenişliği, ulaşım, kamulaştırma, enerji nakil hattı, etek santralleri ve dolusavağın yeri gibi birçok faktör etkili olmaktadır. Santral binası türbin ve jeneratör bloğu, montaj bloğu vekumanda/kontrolyapıları olmak üzere 3 ana kısımdan oluşur. Bu yapılar bir bütün halinde olabileceği gibi3 farklı blok halinde de tasarlanabilir. Santral Binası Ana Teçhizatlarından olan Türbin ve Jeneratör tipinin seçimi net düşü ve debi değerlerine bağlı olarak belirlenir. Ana Teçhizatları oluşturan diğer kısımlar ise Emme Borusu, Salyangoz ve Emniyet Vanası dır.

9

10 Akarsuyun baraj veya gölet rezervuarına doldurduğu suyun fazlasını mansaba taşıyan yapılar, dolusavak olarak adlandırılır. 1. Barajlar Kongresi kapsamında yapılan çalışmada, Dolusavak tipleri ve ön boyutlandırma kriterleri Hidrolik Komite tarafından çalışılmış olup, Yapısal Tasarım çalışmalarında dolusavak yapısını oluşturan kısımlar; Yaklaşım Kanalı, Eşik Yapısı, Boşaltım Kanalı ve Enerji Kırıcı Yapılar olmak üzere 4 ana başlık altında toplanmıştır.

11

12 Derivasyon-Dipsavak sistemini oluşturan yapılar ana hatlarıyla; Giriş Yapısı, Dipsavak Şaftı ve Sualma Yapısı, Tünel,Tıkaç Betonu, Cebri Boru ve Vana Odası olmak üzere 5 e ayrılmıştır. Derivasyon yöntemine, baraj inşaatı süresince kontrol edilmesi gereken feyezan debisi, baraj yerinin jeolojik yapısı ve topografik durumu, inşa edilecek barajın tipi ve yapım süresi, dolusavak, dipsavak ve boşaltım tesislerinin konumu dikkate alınarak ve inşaat sırasına bağlı olarak karar verilmelidir. Komitemiz, başlıca derivasyon yöntemlerini; Açık kanallı derivasyon, Kondüvi (Aç-kapa tünel), Borulu derivasyon, Kademeli derivasyon, ve Tünelli derivasyon olmak üzere 5 kategoriye ayrılarak çalışılmıştır.

13

14 Akarsu ve baraj gölü gibi su kaynaklarından suyu alıp iletim kanalı, kondüvi, enerji tüneli veya cebri boru gibi iletim sistemlerine veren yapıya Sualma Yapısı denmektedir. Uygun sualma yapısı tipini seçmek, saha koşulları, yapı ekonomisi, proje ihtiyaçlarına göre verimliliği gibibirçok faktöre bağlıdır. Sualma yapıları genel olarak Bağımsız Karşıdan Alışlı Sualma Yapıları ve Gövdeye Bitişik Sualma Yapıları olarak iki ana kategoriye ayrılmıştır. Bağımsız Karşıdan Alışlı Sualma Yapıları; Kule Tipi, Kaya Yamaca Yaslı Eğik, Şaftlı ve Dipten Alışlı olmak üzere 4 ana gruba ayrılmıştır. Gövdeye Bitişik Sualma Yapıları ise yapı gövdesinden aldığı suyu genellikle bir cebri boru vasıtasıyla gövdenin hemen mansabında yer alan santral binasına iletirler ve bu tip su alma yapısı yaygın olarak beton barajlarda tercih edilir. Yaklaşım kanalı ve kanat duvarları, eşik yapısı, ızgara, dalgıç perde, batardo kapağı, işletme kapağı ve üst yapı su alma yapısı elemanlarını oluşturmaktadır.

15

16 Tüneller ve yeraltı yapıları, mühendislik alanındaki en önemli yapıların başında gelirler. Gerek tasarım, gerekse yapım aşamalarında, birçok mühendislik disiplininin ortak çalışmasını gerektirirler. Tünel tasarımında, tünelin açılacağı zeminin iyi tanınması gerekir. Ancak, zeminlerin genellikle anizotropik davranış göstermesi ve heterojen yapıları, süreksizliklerinin bulunması ve yeraltı suyu ile etkileşimleri, zeminin mekanik ve fiziksel özelliklerinin belirlenmesini güçleştirmektedir. Ayrıca, tünel çevresindeki karmaşık yük dağılımları, geometrideki değişiklikler, yapı-zemin etkileşiminin modellenmesindeki zorluklar, tünellerin tasarım aşamasını çok daha karmaşık ve önemli hale getirmektedir. Tünel tasarımda temelde deneysel (ampirik) ve sayısal olmak üzere iki ana yöntem bulunmaktadır. Ancak, tünel tasarımlarında bu yöntemlerden birini seçmek yerine, birbirinin tamamlayıcısı niteliğinde değerlendirmek daha doğru olacaktır.

17 Tüneller iç basınca maruz olup olmadıklarına göre basınçlı ve basınçsız tüneller olarak 2 ye ayrılır. Servis tünelleri ve kanal vazifesi gören tüneller basınçsız tünel sınıfındadır. Basınçlı tüneller sınıfına giren enerji tünelleri düşük basınçlı, orta basınçlı ve yüksek basınçlı tüneller olmak üzere 3 gruba ayrılır. Basınçlı tünellerde hangi tip kaplama yapılacağı (betonarme kaplama, çelik kaplama, öngermeli betonarme kaplama), ebat ve geometrik tip seçimi aşağıda verilen temel kriterlere dayanmaktadır: Tünelin fonksiyonel gereksinimleri, Tünelin geçtiği kaya biriminin dayanımı, su ile etkileşimi, geçirgenliği ve su tablası durumu, Tünel ebatlarının yapılabilirlik (minimum ebat) sınırları, Tünel ekonomik kesit analizi, Düşeyde ve yatayda kaya kütlesinin gerilme dayanımlarının iç su basıncına göre yeterliliği, Su akacak yüzeyin düzgün bir yüzey haline getirilerek sürtünme kayıplarının azaltılması ihtiyacı, Tünel kaplaması ile sağlanması gerekli olan sızdırmazlık seviyesi.

18

19 Şaftlar, dik veya dike yakın açılan tüneller olarak değerlendirilebilirler. Doğrultularından dolayı tünellerden farklı açım teknikleri gerektirseler de tasarım esasları tünellerle aynıdır. Denge bacaları, basınçlı sistemlerde ani kapanma ve açılma durumlarında oluşan şok dalgalarının emiliminin sağlanması amacıyla açılan özel şaftlardır. Denge bacaları temelde bir şaft şeklinde olsalar da zaman zaman hacim ihtiyaçlarının karşılanması amacıyla değişik geometrilerde de olabilmektedir. Şaftlar ve denge bacaları, düzgün gerilme dağılımı sağlaması sebebiyle genelde dairesel olarak açılırlar. Boyutları hidrolik hesaplar sonucunda belirlenir. Denge bacalarının çap ve yükseklikleri, salınım hesapları yapılarak bulunur. Mansaba olabildiğince yakın ve topoğrafyaya uygun bir bölgeye yerleştirilirler. Bölgenin seçiminde jeolojik/jeoteknik koşullar da önemli bir faktördür. Denge Bacaları ve Şaftlar, 1. Barajlar Kongresi çalışmaları kapsamında destek tasarımları, yükler ve yükleme durumları ile sayısal analiz yöntemleri başlıkları altında irdelenmiştir.

20 Cebri borular, baraj ve/veya hidroelektrik santral tesislerinde rezervuardan alınan suyun içme, sulama ya da enerji üretimi gibi kullanım amacına göre istenen yere taşınmasında kullanılır. 1. Barajlar Kongresi Yapısal Tasarım Komitesi çalışmalarında cebri borular, hem yardımcı tesisler, hem de derivasyon-dipsavak cebri borusu başlığı altında olmak üzere, 2 farklı başlık altında incelenmiştir. Rapor kapsamında cebri borular; cebri boru türleri, su darbeleri, boru çapının belirlenmesi, mesnet aralıklarının belirlenmesi, sıcaklık değişimlerinin etkileri, don tesirleri ve tespit kütleleri başlıkları altında çalışılmıştır.

21

22 Kuyruksuyu Yapıları, santral binası içerisinde bulunan türbinden çıkan suların, santral binasından çıktığı yerden başlayıp, dere yatağına ulaşıncaya kadar suyu ileten yapılardır. Kuyruksuyu yapıları hidrolik hesaplarla boyutlandırılır. Kanalının kapasitesi, kanaldan geçen akımın karakteristik özellik (hız, akım derinliği, pürüzlülük katsayısı) ve mansap şartlarına bağlıdır. Boyutları belirlenen kuyruksuyu kanalına ait statik ve stabilite analizleri yapılabilir. Kuyruksuyu yapılarında, ekonomik oluşu sebebiyle, genelde duvarlı ve trapez kanallar tercih edilir. Ancak, mansap şartları sebebiyle kondüvi ya da tünel gibi kapalı kesitler de dahil olmak üzere, projeye özel çözümler de yapılmaktadır.

23

24 Her bir baraj yapısına ait yapısal tasarım ; Stabilite Analizleri Tasarım Yükleri Yükleme Halleri Emniyet Katsayıları Zemin Gerilmeleri Analiz Yöntemi Yapı Tipi Seçimi ve Boyutlandırma Statik ve Betonarme Analizler Yük Faktörleri Donatı Kriterleri başlıkları altında özetlenebilecek olup, bütün yapıları kapsayacak şekilde genel bilgiler verilecektir. Ayrıca santral binası ve derivasyon-dipsavak yapılarının yapısal tasarımı ile ilgili detaylı bilgiler örnek projeler eşliğinde sunulacaktır.

25 Zati Yükler: Yapının (kaplama) kendi ağırlığı ile üzerindeki mekanik ekipman ağırlıklarından oluşan yüklerdir. Hareketli Yükler: Montaj, işletme veya bakım-onarım sırasında vinç, treyler vb. ekipman, yaya ve/veya araçlardan kaynaklanan yükler, kar yükleri, rüzgar yükleri, sürşarj yükü vb. yüklerdir. Dolgu Yükleri: Yapı çevresinde (varsa) yer alan dolgudan kaynaklanacak düşey ve yatay yüklerdir. Dolgunun suya doygun olup olmama durumuna göre hesaplanır. Kaya yükü: Kaya-yapı etkileşiminin değerlendirilmesinden elde edilmiş yükleri ve/veya biçim bozukluğunu ifade etmektedir. Kaplama çevresindeki zeminden kaynaklanan yanal yüktür. Kaya yükleri, Terzaghi Kaya Yük Sınıflandırması veya kaya kütle sınıflandırma sistemlerine dayalı benzer kaya yük tahminlerine göre belirlenebilir. Tünel ve şaft gibi yapılarda göz önünde bulundurulur. Sediment Yükleri: Yapı membasında sediment birikiminden dolayı meydana gelen yatay ve düşey yüklerdir. Suyun Kaldırma Kuvveti: Suyun yapı temeli altındaki su akımı ile yukarı kaldırma kuvvetidir. Kaldırma kuvveti dağılımını belirlemek için sızma analizleri yapılabilir. Analizlerde zemin tipi, dolgu malzemesi özellikleri ile enjeksiyon perdesi ve drenaj sistemi dikkate alınır.

26 Deprem yükleri: Deprem yükleri yapının kütlesine, dinamik toprak basıncı olarak dolgu ve zemine, hidrodinamik basınç olarak da suya etkir. Hidrostatik yükler: Rezervuar su seviyesine ve işletme koşullarına bağlı olarak hesaplanacak yapı içindeki ve dışındaki su basınçları. Ayrıca tünel tipi yapılar için hidrostatik yükler aşağıdaki gibi sınıflandırılmıştır: İşletme durumu hidrostatik yük; normal işletme durumunda maksimum iç su basıncından minimum dış su basıncının çıkarılması sonucunda elde edilen basıncı ifade eder. Transient hidrostatik yük; maksimum transient hidrostatik iç su basıncından; örneğin su darbesi etkisinden dolayı oluşan iç su basıncı etkisinden, minimum dış su basıncının çıkarılması sonucunda elde edilen basıncı ifade eder. Dış hidrostatik yük; tünel boş iken etki eden su tablasından dolayı oluşan maksimum dış su basıncını ifade etmektedir. Elektro-Mekanik Yükler: Santral binası tasarımında bahsi geçen yüklerden su (koç) darbesi ve türbin, jeneratör mesnet yükleri vb. yükleri ifade eder.

27 Su yapıları tasarımı için yükleme halleri; İnşaat Sonu Hali: Yapı zati ağırlığı, dolgu (varsa) yatay ve düşey yükleri, sürşarj (varsa) yükü, hareketli yükler (varsa). Tünel tipi yapılar için yapı zati ağırlığına ilaveten dışta çevresel kaya yükü ve varsa yer altı suyu basıncı alınmalıdır. İnşaat Sonu Deprem Hali: İnşaat sonu yükleri (hareketli yükler hariç) ve bu yüklere ilaveten projede belirlenen yer ivmesinden dolayı oluşan ek sismik yüklerden oluşmaktadır. İşletme Hali: Baraj/yapı işletmeye alınmıştır. Yapı zati ağırlığı, dolgu (varsa) yatay ve düşey yükleri, sürşarj (varsa) yükü, hareketli yükler (varsa), yapı içinde ve dışında hidrostatik su yükü, alttan kaldırma (uplift) kuvveti alınır. İşletme Deprem Hali: İşletme durumu yükleri (hareketli yükler hariç), yapı ve dolgudan kaynaklanacak ek dinamik yükler ile suyun hidrodinamik itkisi. Feyezan Hali: Taşkın durumunda yapı zati ağırlığı, dolgu (varsa) yatay ve düşey yükleri, sürşarj (varsa) yükü, yapı içinde ve dışında feyezan hidrostatik su yükü, alttan kaldırma (uplift) kuvveti alınır. Onarım Hali:Yapı zati ağırlığı, dolgu (varsa) yatay ve düşey yükleri, sürşarj (varsa) yükü, hareketli yükler (varsa), onarım halinde iken hidrostatik itkiler, alttan kaldırma (uplift) kuvveti alınır.

28

29 STABİLİTE HESABININ AMACI: Her yükleme durumu için elde edilecek tesirlere göre kayma, devrilme ve yüzme güvenlik katsayılarının belirlenmesi. Yapı tabanındaki zemin emniyet gerilmelerinin belirlenmesi ve mevcut zeminin taşıma gücü açısından kontrol edilmesi.

30 Yapı tipinden bağımsız olarak stabilite analizinde kullanılan emniyet katsayıları için iki yöntem benimsenmiş olup bunlar bugüne kadar alışılagelmiş metod olan DSİ yayınlarına göre ve USACE, EM Stability Analysis of Concrete Structures a göre verilmiştir. DSİ yayınlarında yer alan yöntem: Güvenlik Katsayıları Yükleme Kategorileri Olağan yük hali Olağanüstü yük hali Kayma Devrilme Yüzme 1.2

31 USACE, EM de yer alan yöntem: Kritik Yapılarda Kayma Emniyet Katsayıları Olağan Olağanüstü Arazi durumu yük hali yük hali Aşırı yük hali İyi Tanımlanmış 1,7 1,3 1,1 İyi Tanımlanmamış 2,0 1,5* 1,1* * Bölgesel, yer hareketi çalışması olmadan yapılan sismik analizleri için olağan üstü yük halinde g s =1,7 ; aşırı yük halinde g s =1,3 alınmalıdır. Normal Yapılarda Kayma Emniyet Katsayıları Olağan Olağanüstü Aşırı yük Arazi durumu yük hali yük hali hali İyi Tanımlanmış 1,4 1,2 1,1 İyi Tanımlanmamış 1,5 1,3 1,1

32 USACE, EM de yer alan yöntem: Tüm Yapılarda Yüzme İçin Emniyet Katsayıları Olağan Olağanüstü Aşırı yük Arazi durumu yük hali yük hali hali Tüm Sınıflar 1,3 1,2 1,1 Devrilme Stabilitesi Limitleri Arazi durumu Olağan yük hali Olağanüstü yük hali Aşırı yük hali Tüm Sınıflar Taban plağının tamamı basınçda Taban plağının en az %75 i basınçda Bileşke kuvvet taban plağı içerisinde

33 Yapı Temeli Altında Oluşan Gerilmeler; formülü ile hesaplanır. Zemin gerilmesi (kn/m 2 ) N: Düşey kuvvetler toplamı (kn) A: Temel kesit alanı (m 2 ), W: Atalet momenti (m 3 ), M 0 : Temel ortasındaki toplam moment (M 0 = ΣN x e) (knm) c=(σm k - ΣM d )/ΣN, e=l/2 c formülü ile bulunur. c : e : M k : M d : Bileşke kuvvetin yeri (m) Eksantrisite (dışmerkezlik) (m) Karşı koyan momentler (knm) Devirmeye çalışan momentler (knm) Bileşke kuvvetin yeri temel uzunluğunun üçte birinden daha küçük olması durumunda temel altında çekme gerilmesi çıkacaktır. Bu durumda zeminin çekmeye çalışmadığı dikkate alınarak, maksimum zemin gerilmesi; formülünden hesaplanmalıdır.

34 Önceleri, zeminin doğrusal elastik olduğu varsayımıyla türetilmiş ve basit geometrilerin modellenmesine olanak tanıyan analitik yöntemler, bilgisayar teknolojisindeki ilerlemeler ile yerini daha karmaşık modellere ve gerçeğe daha yakın malzeme tanımlamaları ile çözebilen sayısal çözümleme yöntemlerine bırakmıştır. Bu yöntemlerden en yaygın olarak kullanılanı ise sonlu elemanlar yöntemidir (finite element method). Bunun yanısıra sonlu farklar yöntemi (finite difference method), sınır elemanlar yöntemi (boundary elements methods) ve ayrık elemanlar yöntemi (discrete/distinct element method) de kullanılabilmektedir.

35 Yapı tipi seçimi ve boyutlandırma her yapı için farklı olup Yapı yerinin jeolojik/jeoteknik yapısı, Topoğrafik durumu, Yapım süresiveya İlave düşü olanaklarının değerlendirilmesi gibi kriterlere bağlıdır. Önemli olan maliyet, risk ve uygulama kolaylıkları açısından optimum olan seçimin yapılmasıdır. Hidrolik olarak ön boyutlandırılması yapılan yapıların yapısal olarak boyutlandırılması her yapı için farklılık göstermektedir. Süre göz önünde bulundurularak hidrolik yapılardan sadece Santral Binası ve Derivasyon- Dipsavak yapılarının yapısal boyutlandırması ve tasarımı ile ilgili daha detaylı bilgi verilecektir.

36 Yapısal hesaplar Taşıma Gücü yöntemine göre yapılacak olup, tasarım yük değerlerinin elde edilmesinde kullanılacak yük katsayıları TS 500 de öngörüldüğü şekli ile alınır. Tasarımda, yapıya etkimesi olasılığı bulunan tüm yük birleşimleri dikkate alınmalıdır. Yanal toprak itkisi ve hidrostatik basınç olan durumlarda alınan yük katsayıları alttaki tabloda verilmiştir. Tasarım Yük Katsayıları (TS 500) Olağanüstü Yük Tanımı yük hali Zati Yükler Dolgudan kaynaklı yanal İtkiler/ Hareketli Yükler Hidrostatik Yükler 1,4 1,6 1,4 Statik hesaplarda, analizi yapılan yapının tüm elemanlarında maksimum tesirleri elde etmek için stabilite analizinde bahsedilen olası bütün yükleme durumları gözönüne alınmalıdır. Statik analizler sonucunda elde edilecek en elverişsiz kesit tesirlerine göre yapı elemanları eğilme ve kesme dayanımları yönünden kontrol edilerek gerekli donatılandırma TS 500 de verilen ilkeler doğrultusunda yapılmalıdır. Beton malzeme özellikleri ve karakteristikleri TS 500, donatı çelikleri TS 708 e uygun olmalıdır.

37 Donatılı beton kaplamalı tünellerin tasarımı ise taşıma gücüne ve servis durumu kriterlerine göre yapılmalıdır. Aşağıda taşıma gücü hesaplarında kullanılması önerilen yük faktörleri USACE EM Tunnels and Shafts in Rock a göre verilmiştir. Ayrıca servis durumu için kaya koşullarına bağlı olmak üzere uygun bir çatlak genişliği dikkatealınmalıdır. Taşıma Gücü Yönteminde Kullanılması Önerilen Yük Faktörleri (EM , USACE) Su Tünelleri için Önerilen Tasarım Kriterleri ve Yük Faktörleri Yük Durumu Zati Yük Kaya Yükü İşletme Durumu Hidrostatik Yük 1.4 Transient Hidrostatik Yük 1.1 Dış Hidrostatik Yük Hareketli Yük 1.4 Yükleme Durumu: 1 İşletme Hali 2 Ani Vana Kapanma Hali 3 İnşaat Sonu / Boşaltım Hali 4 Bakım Onarım Hali

38 Minimum pas payı: Zemin ile doğrudan ilişkide olan / su ile temas eden yüzeylerde : 7.5 cm Diğer durumlarda: 5.0 cm Pas payı için verilen bu değerler tavsiye niteliğindedir. Yerindeki şartlara göre değerlendirilmesi gerektiği unutulmamalıdır. Zeminde ya da sudaki zararlı maddelere karşı alınması gereken pas payı tedbirleri ise ayrıca incelenmesi gereken bir konu olarak değerlendirilmiştir. Büzülme (Rötre) donatısı : Rötre ve sıcaklık tesirlerinden dolayı meydana gelen çatlakları dağıtmak için gerekli en az donatı oranı için DSİ Su Tutucu Betonarme Yapıların Yapımına Ait Genel Teknik Şartname de ve burada verilen kriter kullanılmaktadır. A smin = min x b x d ; min fctk fyk min : toplam kesit alanına göre, çatlakları dağıtmak için gerekli pursantaj. f ctk : betonun çekme mukavemeti (3 günlük, C20 beton için = 7.50 kg/cm 2, C25 beton için = 8.70 kg/cm 2 ) f yk : donatı çeliğinin akma mukavemeti (S420 için = 4200 kg/cm 2 ) b : kesit genişliği (1.00 m). d : kesit kalınlığı (beton yüzey bölgesi =25 cm olarak alınması tavsiye edilmektedir)

39 Örneğin C20 beton ve S420 sınıfı çelik için minimum donatı, A smin = (7.5/4200) x 100 x 25 = 4.46 cm 2 /m olarak bulunur. Dolayısıyla rötre için minimum 14/30 donatı kullanılmaktadır. Ancak komite, bugüne kadar benimsenmiş ve gündemde olan minimum 14/30 donatı uygulamasındaki 30 cm donatı aralığının, cm donatı aralığına göre daha büyük çatlak genişliklerine sebep olacağı görüşündedir. Olası korozyon tehlikesi düşünülerek minimum donatı çapı 14 mm seçilirken, korozyon tehlikesini (çatlak genişliklerini) azaltmaya yönelik olarak, donatı aralılarının azaltılması da gündeme alınmalıdır. Bu tamamen teknik bir yaklaşım olup, konuyla ilgili son kararın DSİ ve akademisyenlerce verilmesi gerekmektedir. Zira, konunun birim fiyat tariflerinden kaynaklanan bir de mali boyutu vardır. Aksi halde komite, rötre çatlaklarının küçültülmesi maksadı ile 14/30 (5.13 cm 2 ) ile yaklaşık aynı alanı veren 12/20 (5.65 cm 2 ) minimum donatı uygulamasının daha uygun ve efektif olacağı kanaatindedir.

40 Isı ve Rötre İçin Minimum Donatı Oranları: Minimum donatı oranları ile ilgili olarak USACE, EM Strength Design for Reinforced- Concrete Hydraulic Structures (paragraf 2-8 a-b-c) üzerinde yapılan çalışma ve tartışmalar sonucu elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibidir: Yapısal elemanların tasarımında ısı ve büzülme (rötre) gerilmeleri için hesaplanan minimum donatı oranı brüt kesit alanının ine eşit (her iki yüz toplamı) olup aşağıda verilen tablodaki limit değerlerini geçmeyecektir. Min. Isı ve Rötre Donatısı Kesit Yüksekliği (h) b: Kesit genişiği (m) h: Kesit Yüksekliği (m) 0 < h <=35 cm 14/30* 35 cm < h <150 cm Her bir yüzde: xbxh h > 150 cm 28/30** * Burada verilmek istenenin donatı alanı olduğu yaklaşımı ile 14/30 yerine 12/20dahauygun görünmektedir. Kesit yüksekliği (35cm), donatı alanının pursantaja bölünmesiyle elde edilmiştir. ** Burada verilmek istenenin donatı alanı olduğu yaklaşımı ile 28/30 yerine 20/15 ya da 22/20 daha uygun görünmektedir. Kesit Yüksekliği (150 cm), donatı alanının pursantaja bölünmesiyle elde edilmiştir. Bir yüz için pursantaj uygun görünmekle birlikte, ikinci yüzde de uygulanacak olmasının, büyük kütle betonları, ağırlık duvarları, yaslamalı tip duvarlar, vb. dikkate alınarak, DSİ ve akademisyenlerce tekrar değerlendirilmesi gerektiği düşünülmektedir.

41 1. Barajlar Kongresi kapsamında Yapısal Tasarım Komitesi tarafından yürütülen çalışmalarda, hidrolik yapılarının tasarım aşamasında gerek ulusal standart ve yönetmeliklerin yetersizliği, gerekse dış kaynaklı dokümanların ülkemizde uygulanmasında yaşanan aksaklıklar ile birlikte farklı uygulama ve sıkıntılara çözüm olabilecek bir referans doküman oluşturulması hedeflenmiştir. Yapılan çalışmalar sırasında ve sonrasında görülmüştür ki, yapısal tasarım konularında birbirinden oldukça farklı tasarım kriterleri uygulanmaktadır. Yapısal Tasarım Komitesi nce yürütülen çalışmalar neticesinde, tek ve ortak bir paydada buluşulabilmesi için yürürlükteki şartname ve yönetmeliklerin ilgili kurum ve kuruluşlarca yeniden düzenlenmesi gerektiği konusunda görüş birliğine varılmıştır. Özellikle tasarım kriterleri, şartname ve yönetmeliklere bağlı olarak seçildiği için karar ve çözüm aşamasında üniversite ve ilgili tüm kurumların desteği ile daha detaylı olarak ele alınmalıdır. 1. Barajlar Kongresi kapsamında yapılan bu çalışma ileriki yıllarda da geliştirilecek ve referans dokümanların oluşumuna temel teşkil edecektir.

42