KONU: Beton Baraj Tasarım İlkeleri, Örnek Çalışmalar SUNUM YAPAN: Altuğ Akman, ESPROJE Müh.Müş.Ltd.Şti

BİRİNCİ BARAJLAR KONGRESİ 2012 11 12 Ekim Beton Baraj Tasarım İlkeleri: Örnek Çalışmalar Beton Barajlar Komitesi Y. Müh. Altuğ Akman Y.Doç.Dr. Yalın Arıcı Prof.Dr. Barış Binici

İÇERİK Beton Barajlar Ön Stabilite Analizi Melen Barajı Sismik Tasarım İlkeleri 2D Deprem Analizleri Dinamik Elastik Analiz Melen Barajı Dinamik Elastik Ötesi Analiz Melen Barajı 3D Deprem Analizleri Dinamik Elastik Analiz Andıraz Barajı Dinamik Elastik Ötesi Analiz Andıraz Barajı

BETON BARAJLAR Yapısının kendi ağırlığı ile veya kemerlenme etkisi ile Su ve Deprem Yüklerini kontrol eder.

ÖN STABİLİTE ANALİZİ Memba Su Seviyesi Membada Hidrodinamik Yükler Membada Hidrostatik Yükler Sediment/Dolgu Seviyesi Mansap Su Seviyesi Mansapta Hidrostatik Yükler Mansapta Hidrodinamik Yükler Enjeksiyon Membasında Kaldırma

ÖN STABİLİTE ANALİZİ CADAM Fenves Chopra (1987) Metodu: Hakim periyot için: Hidrodinamik etkiler Atalet kuvvetleri Etkin sönüm (E beton /E kaya ) Gerilmeler kiriş teorisi Yükler: Ağırlık Kaldırma Kuvveti Drenaj Perdesi Etkisi Deprem http://www.polymtl.ca/structures/en/telecharg/cadam/index.php

ÖN STABİLİTE ANALİZİ MELEN BARAJI 0.15 1 0.7 1 Temelden Yükseklik : 124 m Talvegden Yükseklik : 99 Memba Eğimi : 0.15 Yatay/1 Düşey Mansap Eğimi : 0.70 Yatay/1 Düşey Gövde Hacmi : 2.1 hm 3 Rezervuar Hacmi : 690 hm 3 Maksimum Su Kotu : 110 m Etkin Yer İvmesi (PGA/EED) : 0.28 g

ÖN STABİLİTE ANALİZİ MELEN BARAJI

ÖN STABİLİTE ANALİZİ MELEN BARAJI E beton = 15000MPa E kaya = 5600MPa (çatlaklı) α = 0.9 (yeni baraj) Etkin Sönüm %17 E s /E f =3 Spektral İvme (g) 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 GDD1 GDD3 GDD2 0 0 1 2 3 4 5 Peryot (sn)

1.2 ÖN STABİLİTE ANALİZİ MELEN BARAJI Spektral İvme (g) 1 0.8 0.6 0.4 0.2 %5 Sönüm 0.48 g 0.28 g %17 Sönüm Etkin Sönüm: %17 Yatay Spektral İvme: 0.28g Düşey Spektral İvme: 0.14g (1/2 Yatay) Azalma Katsayısı = 1.7 0 0 1 2 3 4 5 Peryot (sn) SONUÇLAR: Kayma Güvenlik Katsayısı: 1.19, Devrilme Güvenlik Katsayısı: 1.1 Çekme Gerilmesi: 1.4 MPa < 1.5 Mpa (Dinamik Çekme Gerilmesi) Basınç Gerilmesi: 3.5 MPa< 10 MPa (Basınç Gerilmesi)

ÖN STABİLİTE ANALİZİ KISITLAR Dinamik etkime süreleri dikkate alınmaz Yüksek modlar hesaba yaklaşık girer Sönüm basitleştirilmiş modeller ile hesaplanır Gerilmeler kiriş teorisinden hesaplanır Zemin yumuşaklığı gerilme hesabına girmez Her zaman güvenli olmayabilir!!

DEPREM ANALİZLERİ İLKELERİ İki farklı deprem seviyesi dikkate alınır; İşletme Esaslı Deprem (İED) Baraj işletmede kalmalıdır. Emniyet Esaslı Deprem (EED) Göçme ve Can Kaybı oluşturmayacak hasar oluşabilir. Gerekirse barajı boşaltabilecek yapısal ve mekanik ekipman işlevsel kalmalıdır. Kütlesiz modellerde sönüm olarak; İED analizlerinde %5, EED analizlerinde %7 Tüm diğer etmenlerle beraber en yüksek %20 Deprem Analizlerinde; Doğrusal analizler kullanılır Elastik ötesi davranışlardaki beton çatlama modellerine dikkat edilmelidir. 3 deprem kullanıldığında en kritik kombinasyon 7 deprem kullanıldığında ortalama değer

2 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK 1977 1985 yılları arasında tarafından geliştirilmiştir. Çözüm Frekans tanım alanında yapılır. (Hidrodinamik yükler ve zemin rijitliği frekansa bağlıdır!!) Sonsuz rezervuar ve zemin etkileri doğru olarak dikkate alınır. Baraj Rezervuar Relatif Deplasmanlar Hidrodinamik kuvvet, R h Arayüz kuvvetleri Hidrodinamik Arayüz kuvvetleri, R b Sonsuz Yarı Düzlem http://nisee.berkeley.edu/elibrary/getpkg?id=eagd84

2 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ MELEN BARAJI

2 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK MELEN BARAJI Aşılma zamanı

2 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK MELEN BARAJI

2 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK MELEN BARAJI Gerilme Grafikleri (MCE 1)

2 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK ÖTESİ

2 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ MELEN BARAJI

2 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK ÖTESİ MELEN BARAJI

3 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK 1995 2008 yılları arasında Chopra tarafından geliştirilmiştir. Çözüm Frekans tanım alanında yapılır. (Hidrodinamik yükler ve zemin rijitliği frekansa bağlıdır!!) Vadi boyunca değişik ivme kayıtlarının uygulanması önemlidir. http://nisee.berkeley.edu/elibrary/getpkg?id=eacd3d96

3 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ ANDIRAZ BARAJI Spektral İvme (g) 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 Kaya Zemin TR = 2475 yıl (2%/50yıl) TR = 475 yıl (10%/50yıl) TR = 144 yıl (30%/50yıl) TR= 72 yıl (50%/50yıl) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 Periyot (s) Temelden Yükseklik : 93 m Talvegden Yükseklik : 141.8 m Memba Eğimi : Düşey Mansap Eğimi : 1 Yatay/1 Düşey Gövde Hacmi : 2.05 hm 3 Rezervuar Hacmi : 232 hm 3 Maksimum Su Kotu : 646.66 m Etkin Yer İvmesi (PGA/EED) : 0.636 g

3 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ ANDIRAZ BARAJI

3 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK ANDIRAZ BARAJI MODELİ

3 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK ANDIRAZ BARAJI PERİYOTLAR VE MOD ŞEKİLLERİ

3 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK ANDIRAZ BARAJI PGA PGA PGA 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 2 4 6 8 10 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 Zaman (sn) 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0 DEPREMLER 0.4 PGA 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0 5 10 15 Zaman (sn) OBE1 MDE1 MCE1 0 2 4 6 8 10 0.1 0.2 0.3 0.4 Zaman (sn) 0.5 PGA 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 5 10 15 Zaman (sn) OBE2 MDE2 MCE2 0 2 4 6 8 10 PGA 0.4 0.3 0.2 0.1 Zaman (sn) 0.4 0 0 5 10 15 0.1 0.2 0.3 Zaman (sn) OBE3 MDE3 MCE3 PGA PGA PGA 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 0 5 10 15 Zaman (sn) 0 5 10 15 Zaman (sn) 0 2 4 6 8 10 Zaman (sn)

1. Barajlar Kongresi Ekim 2012 3 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK ANDIRAZ BARAJI MCE 1 MCE 2 MCE 3

3 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK ANDIRAZ BARAJI Elastik Çekme Sınırını Aşan Elemanlar

3 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK ÖTESİ

3 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ ANDIRAZ BARAJI

3 BOYUTLU DEPREM ANALİZLERİ DİNAMİK ELASTİK ÖTESİ ANDIRAZ BARAJI MCE 2 Depreminde Taban Çatlakları MCE 2 Depreminde Mansap Yüzü Çatlakları