REZERVUAR SU YÜKSEKLİĞİ DEĞİŞİMİNİN KÜRTÜN BARAJININ LİNEER OLMAYAN DEPREM DAVRANIŞINA ETKİSİ

Altıncı Ulusal Dprm Mühndisliği Konransı, 16-2 Ekim 27, İstanbul Sixth National Conrnc on Earthquak Enginring, 16-2 Octobr 27, Istanbul, Turky REZERVUAR SU YÜKSEKLİĞİ DEĞİŞİMİNİN KÜRTÜN BARAJININ LİNEER OLMAYAN DEPREM DAVRANIŞINA ETKİSİ THE EFFECT OF RESERVOIR WATER LEVEL CHANGE ON NONLINEAR EARTHQUAKE BEHAVIOR OF KUTRUN DAM Almdar BAYRAKTAR1, Murat Emr KARTAL2, Yasmin BİLİCİ3, Şvkt ATEŞ4, Mhmt AKKÖSE5 ÖZET Mvsim dğişikliklri v yağışlara bağlı olarak barajların mnba yüzünd birikn su miktarı dğişmktdir. Bu ndnl yıl boyunca rzrvuar su yükskliğind oluşacak arklılıklar, rzrvuarın baraj üzrindki tkilrini d dğiştircktir. Bu çalışmada, rzrvuar su yükskliğind mydana gln dğişimin ön yüzü bton kaplı kayadolgu (ÖYBKKD) bir barajın dprm davranışı üzrindki tkisinin inclnmsi amaçlanmıştır. Sayısal uygulamalarda örnk olarak Gümüşhan nin Kürtün ilçsind bulunan Kürtün Barajı sçilmiştir. Kürtün Barajı DSİ taraından inşa dilmiş v 23 yılında işltmy açılmıştır. Baraj-rzrvuar-tml tkilşimini içrn sonlu lman analizlrind barajın iki boyutlu sonlu lman modli kullanılmıştır. Rzrvuar tkilri Lagrang yaklaşımına dayanan sonlu sıvı lmanlarla dikkat alınmıştır. Barajın işltmy açıldığı yıldan itibarn kayddilmiş olan arklı rzrvuar yükskliklri v barajın boş hali için sonlu lman modllri oluşturulmuştur. Bton plak v kaya dolgu arasında kaymaya v açılmaya izin vrn arayüzy lmanlar tanımlanarak çalışmada tmas analizi d grçklştirilmiştir. Barajın bulunduğu konum da dikkat alınarak sismik analizlrd 1992 Erzincan dprminin doğu-batı bilşni dikkat alınmıştır. Zaman-tanım alanında grçklştiriln malzm bakımından linr olmayan analizlrd Druckr-Pragr modli kullanılmıştır. Linr olmayan analiz sonuçlarına gör rzrvuar su yükskliğindki dğişimin Kürtün Barajının dinamik davranışı üzrindki tkisi blirlnmy çalışılmıştır. Çalışmada, bton plakta oluşan yrdğiştirmlr v asal grilmlr dğrlndirilmiştir. Anahtar Klimlr: Baraj-rzrvuar-tml tkilşimi, Ön yüzü bton kaplı kaya dolgu baraj, Lagrang yaklaşımı, Zaman-tanım alanında linr olmayan analiz. ABSTRACT Watr lvl o rsrvoir at upstram sit o dams changs dpnding upon sasons and prcipitations. Thror, dirncs in watr lvl o rsrvoir, which will b ormd by yar, will chang th inlunc o th rsrvoir on dam rspons. In this study, it is aimd to invstigat th ct o watr lvl changs o rsrvoir on arthquak bhavior o concrt acd rockill dam. In th numrical xampls, Kurtun Dam, which is locatd in Kurtun, Gumushan, is slctd. Kurtun Dam was built by DSI and opnd to businss ntrpris in 23. Two dimnsional init lmnt modls including dam-rsrvoir-oundation intraction is usd in init lmnt analyss. Finit lmnt modls du to mpty and dirnt rsrvoir watr lvl cass 1 Pro. Dr., Karadniz Tknik Ünivrsitsi, İnşaat Mühndisliği Bölümü, 618 Trabzon, almdar@ktu.du.tr 2 Arş. Gör., Zonguldak Karalmas Ünivrsitsi, İnşaat Mühndisliği Bölümü, Zonguldak, murat_mr_kartal@hotmail.com 3 İnş. Müh., DSİ 22. Bölg Müdürlüğü, Trabzon, biliciyasmin@hotmail.com 4 Yrd. Doç. Dr., Karadniz Tknik Ünivrsitsi, İnşaat Mühndisliği Bölümü, Trabzon, 618, sats@ktu.du.tr 5 Yrd. Doç. Dr., Karadniz Tknik Ünivrsitsi, İnşaat Mühndisliği Bölümü, Trabzon, 618, akkos@ktu. du.tr 723

724 Rzrvuar Yükskliğinin Kürtün Barajının Dprm Davranışına Etkisi rcordd sinc 23 ar ormd. Hydrodynamic cts o rsrvoir watr ar considrd with init luid lmnts basd on th Lagrangian approach. Bsids, contact analysis is ralizd using intrac lmnt, which allows slippag and opning and closur, btwn concrt slab and rockill. East-wst componnt o 1992 Erzincan arthquak is mployd in sismic analyss du to location o th dam. Druckr-Pragr modl is utilizd in matrially nonlinar tim-history analyss. Th ct o rsrvoir watr lvl changs on dynamic rspons o Kurtun Dam according to nonlinar analyss is dtrmind. In th study, displacmnts and principl strsss occurrd in th concrt ac slab ar valuatd. Kywords: Dam-rsrvoir-oundation intraction, Concrt acd rockill dam, Lagrangian approach, Nonlinar tim-history analysis. GİRİŞ Yağışlara bağlı olarak yıl boyunca barajların rzrvuar su yükskliklri sürkli olarak dğişim göstrmktdir. Bununla birlikt, barajlar tasarlanırkn rzrvuar su yükskliklri minimum, normal v maksimum olarak dikkat alınmaktadır. Barajların dprm davranışları da blirlnirkn arklı su sviylri dikkat alınmalıdır. Günümüzd inşa diln modrn ön yüzü bton kaplı kayadolgu (ÖYBKKD) barajlar dik ğimli v oldukça yüksk inşa dilbilmktdirlr. Bu da rzrvuar suyunun baraj üzrindki tkilrinin araştırılmasını grktirmktdir. Özllikl ÖYBKKD barajların mnba yüzündki bton plağın sismik davranışının blirlnmsi oldukça önmlidir. Bu tip barajların dprm davranışları aslında linr lastik dğildir. Özllikl yüksk kaya dolgu barajların dprm davranışları linr olmayan analizlrl blirlnmlidir. Hidrodinamik basınçların barajların dinamik davranışı üzrindki tkilri 193 dan bri araştırılmaktadır (Wstrgaard, 1933; Zinkiwicz v Nath, 1963). Bazı araştırmacılar Lagrang v Eulr yaklaşımlarıyla baraj-rzrvuar sistmlrinin dinamik davranışlarını blirlmişlrdir (Chopra, 1968; Sanini vd., 1978; Calayır vd., 1996, Bayraktar vd., 25). Günümüzd inşa diln ÖYBKKD barajlar gittikç artan şv ğimlri ndniyl özllikl bton plak üzrin tkiyn hidrodinamik basınç tkilrinin araştırılmasını grktirmktdir. Bton plağın dinamik davranışındaki n önmli tknlrdn biri d btonun kaya dolgu il birlşimidir (Bayraktar vd., 27). Birlşimlr sonlu lman modllrind ortak düğüm noktalarıyla modllnbildiği gibi arayüzy lmanlar kullanılarak ayrı düğüm noktalarıyla da modllnbilir. Linr olmayan analizlrd ayrık birlşimlrin tkisi çşitli araştırmacılar taraından araştırılmıştır (Zinkiwicz, 197; Ghaboussi vd., 1973). Btonun kayadolguyla doğrudan tmas halind olmadığı dikkat alındığında bu modllm yöntminin daha doğru sonuç vrcği düşünülmktdir. Birlşim noktalarında kullanılan arayüzy lmanlar açılma-kapanma v yüzy boyunca kayma harktlrini sağlayabilmktdir. Bu çalışmada, rzrvuar su yükskliğinin ÖYBKKD barajların linr olmayan dprm davranışına tkisi araştırılmaktadır. Uygulama amacıyla Kürtün ÖYBKKD barajı sçilmiştir. Baraj rzrvuarının boş v kayddilmiş minimum, mvcut v maksimum su yükskliği durumları dikkat alınarak zaman tanım alanında iki boyutlu linr olmayan sonlu lman analizlri grçklştirilmiştir. Rzrvuar suyunun hidrodinamik tkilri Lagrang yaklaşımına dayalı sonlu sıvı lmanlar kullanılarak dikkat alınmıştır. Malzm bakımından linr olmayan analizlrd bton plak, kaya dolgu v tml zmini için Druckr-Pragr modli kullanılmıştır. Bton plak v kaya dolgu arasında, bton yüz plağının kaya dolgu üzrind kayma harktin izin vrn arayüzy lmanlar da kullanılarak çalışmaya tmas analizi d dahil dilmiştir. Barajın bulunduğu konum da dikkat alınarak sismik analizlrd 1992 Erzincan dprminin doğu-batı bilşni dikkat alınmıştır. Sayısal analizlr d ANSYS programı kullanılmıştır (ANSYS, 27). Analiz sonuçlarına gör bton plak yükskliği boyunca oluşan yrdğiştirmlrin v asal grilmlrin dğişimi inclnmiştir. Ayrıca, krt noktasında yrdğiştirmlrin v bton plakta oluşan n büyük asal grilmlrin zamanla dğişimi d sunulmuştur.

A. Bayraktar vd. 725 LAGRANGE YAKLAŞIMI İLE SIVI-YAPI ETKİLEŞİM FORMÜLASYONU Wilson v Khalvati (1983) taraından gliştiriln sıvı lman ormülasyonu Lagrang yaklaşımına gör aşağıdaki gibi vrilmktdir. Bu yaklaşımda sıvının linr lastik, viskoz olmayan, dönmsi kısıtlanmış v küçük yrdğiştirmlr yaptığı kabul dilmktdir. İki boyutlu sıvının grilmşkildğiştirm bağıntıları matris ormda, P C = P z ε C w 22 z 11 v (1) şitliği il vrilmktdir. Burada P, C 11 v ε v sırasıyla basınç (ortalama grilmy şit), hacimsl lastisit modülü v hacimsl şkildğiştirmyi göstrmktdir. Sıvının dönmy karşı rijitliği cza yöntmiyl ld dildiği için (Zinkiwicz v Taylor, 1989), dönm v kısıtlama paramtrlri grilm-şkildğiştirm şitliğind (1) bulunmaktadır. Bu şitliktki, P z dönmy ait grilm, C 22, dönl yay rijitlik paramtrsi v w z z ksni traındaki rijit cisim dönmsidir. Sıvı sistmin harkt dnklmlri nrji prnsibindn ld dilmktdir. Sonlu lman yaklaşımı kullanılarak, sıvı sistmin toplam şkildğiştirm nrjisi π 1 T = U K U (2) 2 olarak vrilbilir. Burada U v K sıvı sistmin düğüm noktası yrdğiştirm vktörünü v rijitlik matrisini tmsil tmktdir. K sıvı lmanın rijitlik matrislrinin toplanması il ld dilir: K K = = B V K T C B dv (3) Burada, C (1) şitliğindki köşgn trimlr sahip olan sıvı sistmin lastisit matrisidir. B is sıvı lmanın şkildğiştirm-yrdğiştirm matrisidir. Sıvı sistmlrin önmli davranışlarından biri d, hacimd bir dğişim olmadan yrdğiştirm yapabilmlridir. Rzrvuar v su dpoları için bu harkt yrdğiştirmlrin düşy olduğu yüzy dalgaları şklinddir. Sıvı yüzy dalgalarının tkisini v salınım davranışını, sıvının potansiyl nrjisi yardımıyla tanımlamak mümkündür. Buna gör sıvı sistmin potansiyl nrjisinin bu ikinci bilşni, π s 1 T = UsSUs (4) 2 şklind vrilbilir. Burada, U s v S sırasıyla sıvı sistmin srbst yüzy düşy yrdğiştirm vktörü v rijitlik matrisini tmsil tmktdir. S srbst yüzy sıvı lmanlarının rijitlik matrislrinin toplamı il ld dilir: S S = S T = (5) ρ g hs hsda A Burada h s srbst yüzy sıvı lmanının intrpolasyon onksiyonlarından oluşan vktördür. ρ v g sırasıyla sıvının kütl yoğunluğu v yrçkimi ivmsini göstrmktdir. Sonlu lmanlar yöntmi kullanılarak sıvı sistmin kintik nrjisi,

726 Rzrvuar Yükskliğinin Kürtün Barajının Dprm Davranışına Etkisi 1 T T = U & M U & (6) 2 şklind yazılabilir. Burada U & v M sırasıyla sıvı sistmin düğüm noktası hız vktörü v kütl matrisidir. M sıvı lman kütl matrislrinin toplamı il ld dilir: M M = = ρ V M H T HdV (7) Burada H sıvı lmanın intrpolasyon onksiyonlarından oluşan matristir. Eğr şitlik (2), (4) v (6) Lagrang dnklmi (Clough v Pnzin, 1993) kullanılarak birlştirilirs, sıvı sistmin harkt dnklmi aşağıdaki gibi ld dilir: M U & + K U = R (8) * Burada K, U &, U v R sırasıyla sıvı sistmin, yüzy rijitliğini içrn sistm rijitlik matrisi, düğüm noktası ivm vktörü, düğüm noktası yrdğiştirm vktörü v zamanla dğişn düğüm noktası kuvvt vktörünü göstrmktdir. Sıvı lman matrislri oluşturulurkn indirgnmiş intgrasyon mrtbsi kullanılmaktadır (Wilson v Khalvati, 1983). Eşitlik (8) d vriln sıvı sistmin harkt dnklmlri yapının harkt dnklmlri il bnzrdirlr. Sıvı-yapı sistminin ortak harkt dnklmini ld tmk için arayüzy şartının blirlnmsi grkmktdir. Sıvının viskoz olmaması ndniyl sistmin arayüzyind yalnızca yüzy normali doğrultusundaki yrdğiştirmlr sürklidir. İlgili arayüzyd poziti yüzün yapıda, ngati yüzün sıvıda olduğu kabul dilirs, sıvı-yapı arayüzy sınır şartı, * + n = U n U (9) şklind göstrilbilir. Burada U n arayüzydki yrdğiştirmnin yüzy normalindki bilşnidir (Akkas vd., 1979). Arayüzy şartı kullanılarak, sönüm tkilrini d içrn harkt dnklmi, M U & + C U& + K U = R (1) c c c c olarak vrilbilir. Burada M c, C c v K c sırasıyla ortak sistmin kütl, sönüm v rijitlik matrislridir. U c, U & c, U & c v R c sırasıyla ortak sistmin yrdğiştirm, hız, ivm v dış yük vktörlrini göstrmktdir. c c c Kürtün Barajı KÜRTÜN BARAJININ MATEMATİKSEL MODELİ Kürtün Barajı Gümüşhan İli, Kürtün İlçsind 22 yılında tamamlanmıştır (DSİ, 27). Baraj rzrvuarı nrji ürtimind kullanılmaktadır. Baraj gövdsinin hacmi 3. hm 3 v normal su sviysind göl alanı 2.6 km 2 dir. Yıllık toplam güç ürtim kapasitsi 198 GW tir. Baraj, mnba yüzünd bton plak v bş arklı kaya dolgu bölgsindn oluşmaktadır. Bton plak kalınlığı tabanda.7 m olup krt doğru azalmakta v üst noktasında.3 m y düşmktdir. Krt uzunluğu 3 m v gnişliği 12.5 m dir. Ayrıca, baraj yükskliği 133 m v taban gnişliği d 42 m dir. Barajın mvcut durumu Şkil 1 d vrilmktdir.

A. Bayraktar vd. 727 a) Baraj rzrvuarı boş (mnba yüzü) b) Baraj rzrvuarı dolu (mansap yüzü) Şkil 1. Kürtün Barajı v rzrvuarı (DSİ, 27) Malzm Özlliklri Kürtün Barajının gövdsi bton yüz plağı v 5 arklı kaya dolgu bölgsindn oluşmaktadır: 2A, 3A, 3B, 3C, 3D. 2A v 3A bölglri gçiş bölglri olup inc parçacıklardan oluşurkn, 3B v 3C kaya dolgu bölglri olup kalın kaya parçacıklarından oluşmaktadır. 3D bölgsi bu çalışmada dikkat alınmamakla birlikt, n kalın kaya parçacıklarından oluşmakta v daha çok şv yüzyini koruma amaçlı kullanılmaktadır. Dinamik analizlrd kullanılan dinamik malzm özlliklri Tablo 1 d vrilmktdir. Sonlu Elman Modli Kürtün Barajı nın iki boyutlu baraj-zmin-rzrvuar tkilşimini d içrn sonlu lman modllrind 325 katı sonlu lman baraja, 378 katı sonlu lman zmin v maksimum rzrvuar su yükskliği için 24 sıvı sonlu lman rzrvuar suyuna aittir (Şkil 2). Ayrıca, bton plak v kaya dolgu arasında 13 arayüzy lman tanımlanmıştır. Sonlu lman modllrind; baraj gövdsin ait 391, tml zminin ait 44 v maksimum su yükskliği için rzrvuar suyuna ait 272 düğüm noktası bulunmaktadır. Katı lmanlar 2x2, sıvı lmanlar is 1x1 intgrasyon noktasına sahiptir. Sıvı lmanların ormülasyonu Lagrang yaklaşımına dayanmaktadır.

728 Rzrvuar Yükskliğinin Kürtün Barajının Dprm Davranışına Etkisi Analizlrd %5 lik Rayligh sönümü dikkat alınmıştır. Zmin kütlsiz olarak modllnmiştir. Rzrvuar suyunun varlığında baraj-rzrvuar v zmin-rzrvuar arayüzyind 1 mm lik boşluk tanımlanmış v bu arayüzylrd karşılıklı düğüm noktalarının yüzy normalind 34 adt yrdğiştirm (maksimum su sviysi için) sürkli kılınmıştır. Gçmiş yıllarda ölçüln rzrvuar su yükskliklri d dikkat alınarak oluşturulan sonlu lman modllrind maksimum, mvcut v minimum su yükskliklri sırasıyla 12 m, 11 m v 9 m dir (Şkil 2). Rzrvuar v mnba doğrultusundaki zmin uzunluğu baraj yükskliğinin üç katı olarak modllnmiştir. Bununla birlikt toplam zmin yükskliği il mansap doğrultusundaki zmin uzunluğu baraj yükskliğin şit alınmıştır. Sınır şartları için tml zmininin tabanında v yan yüzlrind tüm srbstliklri tutulurkn, rzrvuarın mansabındaki yalnızca yatay harktlri tutulmuştur. Malzm Tablo 1. Kürtün Barajının malzm özlliklri (DSİ, 27) * D max (mm) Elastisit Modülü (kn/m 2 ) Dinamik Malzm Özlliklri Poisson Birim Hacim Kohzyon Oranı Kütlsi (kg/m 3 ) (kn/m 2 ) İçsl Sürtünm Açısı Bton - 3.42E+7.18 2395.5 21 45 2A (lnmiş kaya ya da alüvyon) 15.7E+7.26 295.2 - - 3A (sçilmiş kaya) 3.675E+7.26 2854.2 - - 3B (ocak kaya dolgusu) 6.65E+7.26 2833.8 175 45 3C (ocak kaya dolgusu) 1.6E+7.26 283.3 175 45 Zmin (Diabaz) -.84E+7.4-2 45 Rzrvuar - 27E+4-1 - - * Maksimum dan boyutu Şkil 2. Kürtün Barajının maksimum su sviysi durumunda sonlu lman modli Bton Plak v Kaya Dolgu Arasındaki Arayüzy Elman Bton plağın dprm davranışı çoğunlukla kaya dolgu il birlşimin bağlıdır. Bu birlşim birlşik v arayüzy tanımlanarak iki şkild modllnbilir (Şkil 3). Plağın kaya dolgu il doğrudan tmas tmdiği dikkat alındığında arayüzy tanımlanarak oluşturulan modlin daha grçkçi sonuçlar vrbilcği düşünülmktdir. Bton plak v kaya dolgu arasında tanımlanan arayüzy lman plağın yüzy dik doğrultuda açılmasına v yüzy boyunca kaymasına izin vrmktdir. Arayüzy lmanını oluşturan malzm is basınç tkilri altında yüklm-boşaltma prnsibin bağlı olarak harkt tmktdir. Bu çalışmada, arayüzy lmanlar kullanılarak bton plak v kaya dolgu iki bağımsız dorm olabiln yapı olarak davranmaktadır. Çalışmada kullanılan arayüzy lman dört düğüm noktasına sahiptir. Arayüzy malzmsinin kayma rijitliği 5.x1 3 kn/m olarak hsaplarda dikkat alınmıştır.

A. Bayraktar vd. 729 Bton Plak Kaya Dolgu Gçiş Bölglri: 2A, 3A Kaya Dolgu Bölglri: 3B, 3C 2A 3A 3B Gçiş Bölgsi 2A Bton Plak 3A 3B 3C 3D a) Birlşik modl Bton Plak Açılma-kapanma v kaymaya izin vrn arayüzy Arayüzy Kaya Dolgu Bton Plak 3D 2A 3A 3B Gçiş Bölgsi 2A 3A 3B 3C b) Arayüzyli modl Şkil 3. Birlşik v arayüzyli modllrin şmatik göstrimi KÜRTÜN BARAJININ DEPREM DAVRANIŞI Kürtün Barajının dprm tkisi altındaki davranışı bulunduğu konum da dikkat alınarak 1992 Erzincan dprminin.495 g maksimum yr ivmli Doğu-Batı bilşni için dğrlndirilmiştir (Şkil 4). Dprm sürsi 2.775 sn olarak dikkat alınmıştır (PEER, 27). Analizlrd zaman aralığı.5 saniy olarak sçilmiştir. Rzrvuarın boş durumu v ölçülmüş minimum, mvcut v maksimum su sviylri için linr olmayan analizlr sonucu bton plakta oluşan maksimum v minimum yrdğiştirmlr v asal grilmlr baraj yükskliği boyunca karşılaştırılmıştır. Ayrıca, krt noktasındaki yrdğiştirmlr v bton plakta oluşan asal grilmlrin n büyüklrinin zamanla dğişimi d göstrilmiştir. Yrdğiştirmlr Linr olmayan analiz sonuçlarına gör bton plakta oluşan yatay v düşy yrdğiştirmlrin yüksklik boyunca dğişimi Şkil 5 v 6 da vrilmktdir. Şkil 5 tn d görüldüğü gibi baraj yükskliği boyunca rzrvuar suyunun varlığı yatay yrdğiştirmlri azaltmaktadır. Düşy yrdğiştirmlr is hidrodinamik tkiyl çok büyük artışlar göstrmktdir (Şkil 6). Suyun tkimkt olduğu bölglrd d bu artış dvam tmktdir. Suyun olmadığı bölümlrd is yatay yrdğiştirmlrd ani artışlar ortaya çıkarkn düşy yrdğiştirmlrd ani azalmalar görülmktdir. Suyun hidrodinamik tkisinin bulunduğu bölümlrd, barajın boş durumuna gör yrdğiştirmlrin birbirin oldukça yakın olduğu blirlnmiştir.

73 Rzrvuar Yükskliğinin Kürtün Barajının Dprm Davranışına Etkisi İvm (m/s 2 ) 4. 3. 2. 1.. -1. -2. -3. -4. -5. t = 3.46 s a = - 4.861 m/s 2 3 6 9 12 15 18 21 Şkil 4. 1992 Erzincan dprmi ivm kaydı (PEER, 27) Yüksklik (m) Boş Min. Su Mvcut Su Maks. Su 14 12 1 8 6 4 2-12 -9-6 -3 Yatay Yrdğiştirm (cm) Yüksklik (m) 14 12 1 8 6 4 2 Boş Mvcut Su Min. Su Maks. Su 3 6 9 12 Yatay Yrdğiştirm (cm) a) Minimum yatay yrdğiştirmlr b) Maksimum yatay yrdğiştirmlr Şkil 5. Bton plak yükskliği boyunca oluşan yatay yrdğiştirmlr Yüksklik (m) Boş Min. Su Mvcut Su Maks. Su 14 12 1 8 6 4 2-7.5-6 -4.5-3 -1.5 Düşy Yrdğiştirm (cm) Yüksklik (m) 14 12 1 8 6 4 2 Boş Min. Su Mvcut Su Maks. Su 1.5 3 4.5 6 7.5 Düşy Yrdğiştirm (cm) a) Minimum düşy yrdğiştirmlr b) Maksimum düşy yrdğiştirmlr Şkil 6. Bton plak yükskliği boyunca oluşan düşy yrdğiştirmlr Bton plağın mnba yüzünd krt noktasında yapmış olduğu yatay v düşy yrdğiştirmlrin zamanla dğişimi Şkil 7 d vrilmktdir. Şkil 7 dn bton plağın 3-9 saniylri arasında yatay doğrultuda büyük salınımlar yaptığı görülmktdir. Düşy yrdğiştirmlrd is 3. saniydn sonra barajın linr olmayan davranışının tkisi ortaya çıkmıştır. Bton plak tüm durumlarda başlangıç konumundan ayrılarak yni konumunda titrşim harktin dvam tmiştir.

A. Bayraktar vd. 731 Bton plağın kayadolgu üzrind kayma harktinin görülmsi için dprmin kaydının 8.495 saniysind barajın yrdğiştirmiş hali Şkil 8 d vrilmktdir. Şkil 8 dn bton plağın kayadolgu üzrindki yapmış olduğu kayma harkti açıkça görülmktdir. 12 1 Yatay Yrdğiştirm (cm) 9 6 3-3 -6-9 -12 3 6 9 12 15 18 21 Düşy Yrdğiştirm (cm).75.5.25 -.25 3 6 9 12 15 18 21 a) Baraj boş - Yatay yrdğiştirm b) Baraj boş - Düşy yrdğiştirm 12 1 Yatay Yrdğiştirm (cm) 9 6 3-3 -6-9 -12 3 6 9 12 15 18 21 Düşy Yrdğiştirm (cm).75.5.25 -.25 3 6 9 12 15 18 21 c) Minimum su - Yatay yrdğiştirm d) Minimum su - Düşy yrdğiştirm 12 1 Yatay Yrdğiştirm (cm) 9 6 3-3 -6-9 -12 3 6 9 12 15 18 21 Düşy Yrdğiştirm (cm).75.5.25 -.25 3 6 9 12 15 18 21 ) Mvcut su - Yatay yrdğiştirm ) Mvcut su - Düşy yrdğiştirm

732 Rzrvuar Yükskliğinin Kürtün Barajının Dprm Davranışına Etkisi 12 1 Yatay Yrdğiştirm (cm) 9 6 3-3 -6-9 -12 3 6 9 12 15 18 21 Düşy Yrdğiştirm (cm).75.5.25 -.25 3 6 9 12 15 18 21 g) Maksimum su - Yatay yrdğiştirm h) Maksimum su - Düşy yrdğiştirm Şkil 7. Bton plağın krt noktasında yaptığı yatay v düşy yrdğiştirmlrin zamanla dğişimi. Şkil 8. Baraj-rzrvuar-zmin sistminin 8.495 saniydki bton plağın kayma harkti. Grilmlr Zaman tanım alanında grçklştiriln linr olmayan analizlr gör bton plakta oluşan asal grilmlrin yüksklik boyunca dğişimi Şkil 9 da vrilmktdir. Şkil 9 dan da görüldüğü gibi bton plakta oluşan asal çkm grilmlr üzrind baraj tabanı il 9 m y kadar olan bölümd rzrvuar suyunun tkisinin yok dnck kadar az olduğu görülmüştür. Asal basınç grilmlri is baraj tabanında n büyük dğrlrin ulaşırkn bu bölgd rzrvuar suyunun tkisi il grilmlrd artış mydana glmiştir.

A. Bayraktar vd. 733 Yüksklik (m) 14 12 1 8 6 4 2 Boş Min. Su Mvcut Su Maks. Su 7 14 21 28 35 Asal Çkm Grilmsi (kn/m 2 ) Yüksklik (m) Boş Min. Su Mvcut Su Maks. Su 14 12 1 8 6 4 2-27 -18-9 Asal Basınç Grilmsi (kn/m 2 ) a) Asal çkm grilmlri b) Asal basınç grilmlri Şkil 9. Bton plak yükskliği boyunca oluşan asal grilmlr Bton plakta oluşan n büyük asal çkm v basınç grilmlrinin zamanla dğişimi d Şkil 1 da vrilmktdir. Asal grilmlrin zamanla dğişimind linr olmayan davranış açıkça görülmktdir. Analizlr sonucu dprmin 3. saniysindn sonra bton plakta grilm artışı olduğu v bu grilmlrl dprm sürsinc titrşim harktin dvam ttiği görülmktdir. Asal Çkm Grilmsi (kn/m 2 ) 375 3 225 15 75-75 -15 3 6 9 12 15 18 21 Asal Basınç Grilmsi (kn/m 2 ) 5-5 -1-15 -2-25 -3 3 6 9 12 15 18 21 a) Baraj boş - Asal çkm grilmsi b) Baraj boş - Asal basınç grilmsi Asal Çkm Grilmsi (kn/m 2 ) 375 3 225 15 75-75 -15 3 6 9 12 15 18 21 Asal Basınç Grilmsi (kn/m 2 ) 5-5 -1-15 -2-25 -3 3 6 9 12 15 18 21 c) Minimum su - Asal çkm grilmsi d) Minimum su - Asal basınç grilmsi

734 Rzrvuar Yükskliğinin Kürtün Barajının Dprm Davranışına Etkisi Asal Çkm Grilmsi (kn/m 2 ) 375 3 225 15 75-75 -15 3 6 9 12 15 18 21 Asal Basınç Grilmsi (kn/m 2 ) 5-5 -1-15 -2-25 -3 3 6 9 12 15 18 21 ) Mvcut su - Asal çkm grilmsi ) Mvcut su - Asal basınç grilmsi Asal Çkm Grilmsi (kn/m 2 ) 375 3 225 15 75-75 -15 3 6 9 12 15 18 21 Asal Basınç Grilmsi (kn/m 2 ) 5-5 -1-15 -2-25 -3 3 6 9 12 15 18 21 g) Maksimum su - Asal çkm grilmsi h) Maksimum su - Asal basınç grilmsi Şkil 1. Bton plakta oluşan n büyük asal grilmlrin zamanla dğişimi SONUÇ Ülkmizd kil çkirdkli kayadolgu barajlar yaygın olarak inşa dilmiştir. Daha konomik v güvnli olmaları ndniyl ÖYBKKD baraj tipinin inşası is son on yılda hız kazanmıştır. Bu barajların mnba yüzündki bton plağın dprm davranışı oldukça önmlidir. Ülkmizd inşa diln barajların çok büyük bir kısmının dprm bölgsind olduğu dikkat alındığında barajların dprm analizlrinin yapılması grktiği açıktır. Bu çalışmada bton plak, kayadolgu v tml zmini için linr olmayan davranış dikkat alınmıştır. Analizlr rzrvuarda kayddiln arklı su sviylri için yapılmıştır. Zaman tanım alanında grçklştiriln linr olmayan sonlu lman analizlrin gör rzrvuarın hidrodinamik tkilrinin bulunduğu bölglrd yrdğiştirmlrin yatay bilşninin azaldığı, düşy bilşnlrinin is oldukça arttığı görülmüştür. Hidrodinamik basıncın asal çkm grilmlri üzrind rzrvuar yükskliği boyunca önmli bir tkisinin olmadığı, ancak asal basınç grilmlrini artırdığı görülmüştür. Tşkkür DSİ 22. Bölg Müdürlüğün katkılarından dolayı tşkkürlrimizi borç biliriz.

A. Bayraktar vd. 735 KAYNAKLAR Akkas N, Akay HU, Yılmaz C (1979) Applicability o gnral-purpos init lmnt programs in solidluid intraction problms, Computrs and Structurs, 1: 773-783 ANSYS 11. (Swanson Analysis Systms Inc.,) (27) Houston PA, USA Bayraktar A, Kartal ME, Adanur S (27) Bton Plak-Kaya Dolgu Arayüzy Birlşiminin ÖYBKKD Barajların Dprm Davranışına Etkisi, 1. Ulusal Baraj Güvnliği Smpozyumu v Srgisi, 28-3 Mayıs, 449-46 Bayraktar A, Hacındioglu K, Muvaık M (25) Asynchronous sismic analysis o concrt-acd rockill dams including dam rsrvoir intraction, Canadian Journal o Civil Enginring, 32(5): 94-947 Calayır Y, Dumanoglu AA, Bayraktar A (1996) Earthquak analysis o gravity dam-rsrvoir systms using th Eulrian and Lagrangian approachs, Computrs and Structurs, 59: 877-89 Chopra AK (1968) Earthquak bhavior o rsrvoir-dam systms, Journal o Enginring Mchanics Division, 94: 1475-15 Clough RW and Pnzin J (1993) Dynamics o Structurs, 2 nd Ed., McGraw-Hill, Singapor DSİ (Dvlt Su İşlri) (27), http://www.dsi.gov.tr Ghaboussi J, Wilson EL, Isnbrg J (1973) Finit lmnt or rock joints and intracs, ASCE, Journal o th Soil Mchanics and Foundations Division, 99(1), 833-848 PEER (Paciic Earthquak Enginring Rsarch Cntr) (27) http://pr.brkly.du/smcat /data Saini SS, Bttss P, Zinkiwicz OC (1978) Coupld hydrodynamic rspons o concrt gravity dams using init and ininit lmnts, Earthquak Enginring and Structural Dynamics, 6: 363-374 Wstrgaard HM (1933) Watr prssurs on dams during arthquaks, ASCE, Transactions, 98: 418-433 Wilson EL and Khalvati M (1983) Finit lmnts or th dynamic analysis o luid-solid systms, Intrnational Journal or Numrical Mthods in Enginring, 19: 1657-1668 Zinkiwicz OC and Taylor RL (1989) Th Finit Elmnt Mthod, Mc Graw-Hill Zinkiwicz OC (197) Analysis o Nonlinar Problms in Rock Mchanics with Particular Rrnc to Jointd Rock Systms, Proc. 2 nd Congrss Int. Soc. or Rock Mchanics, Blgrad, Yugoslavia Zinkiwicz OC and Nath B (1963) Earthquak Hydrodynamic Prssurs on Arch Dams-an Elctric Analogu Solution, Procdings o Intrnational Civil Enginring Congrss, 25: 165-176

736 Rzrvuar Yükskliğinin Kürtün Barajının Dprm Davranışına Etkisi