BARAJLARDA YAPI PERFORMANSI Bilindiği gibi ülkemiz genç oluşumlu bir yapıya sahiptir. Dünyanın önemli deprem kuşakları üzerinde bulunmaktadır. Çok büyük depremler yaşamış olan ülkemizde bu tehlike devam etmektedir. Ülkemizde deprem açısından tehlikeli yerlerde barajlar yapılmıştır, hala da yapılmaya devam edilmektedir. Barajların ömrünü uzatmak ve gidişatını izleyip önlem alabilmek için baraj ölçüm aletlerinden faydalanılmaktadır. Barajlarda toplanan su kütlesi çok ağır olacağından gerilmelere neden olabilmekte ve bu gerilmelere mevcut gerilmeler de eklenerek baraj çevresinde tehlike oluşabilmektedir. Bu nedenle baraj bölgesinde, baraj yapılmaya başlanmadan önce jeofizik etüdler yapılmalıdır. Baraj ölçüm cihazları, barajın gövdesine veya çeşitli noktalarına yerleştirilerek, barajın zaman içindeki davranışı izlenir. Baraj türlerine göre yerleştirilen cihazlar aşağıdaki gibidir: 1. Dolgu Barajlar Dolgu barajlarda deformasyon, gerilme ve sızma durumları oluşmaktadır. Kil Çekirdekli Dolgu Barajlar 52 Dolgu içinde ve temeldeki boşluk suyu basıncı ölçümleri (piezometreler), Kil çekirdekte yatay/düşey deformasyon ölçümleri (manyetik ekstensometreler ve inklinometre ölçüm sistemleri), Gövde mansabındaki basınç seviyesi (rasat kuyuları, su basıncı ölçer piezometreler), Ön Yüzü Beton Kaplamalı Kaya Dolgu Barajlar Dolgu temelindeki boşluk suyu basıncı ölçümleri, ve enjeksiyon perdesi efektifliği (piezometreler), Dolgu içi oturma dağılımı (Hidrolik Oturma Ölçüm Sistemi), Dolgu içi yatay deformasyonlar (inklinometreler ve yatay ekstensometreler), Dolgu altı ve içi basınç dağılımı (toplam basınç ölçerler), Beton kaplama gerilme dağılımı (strainmetreler), Kaplama anolarındaki derz davranışları (eklem ölçerler) 2. Beton Barajlar Gövde içindeki anoların düşey ve rotasyon hareketlerinin ölçümleri (düz pendulum), Temel kayası ile beton gövdenin birleşik davranışının ölçümleri, temel kayası içine yerleştirilen (ters pendulum), Temel ve yamaç kayasının eksensel olarak derinliklerdeki hareketi (çubuk tipi ekstensometreler) Anoların yatay ve düşey eğimlerinin ölçümleri (klinometreler) Anolar arasındaki derz hareketlerinin ölçümleri (bir ya da üç yönlü jointmetreler), Beton bloğun birim deformasyon ölçümleri (strain gaugeler), Beton zonları (stressmetreler), Jeodezik ölçümler (survey targetler, röper), Derz aralarından sızan suların miktarı, galerilere yerleştirilen (savak akım ölçerler), Galerilerin geçtiği tünel kesitindeki zeminin durumunun gözlenmesi (yük hücreleri), Galerilerin geçtiği tünellerde, kaplama betonunun arkasındaki su miktarının ölçümleri (dolgu piyezometreleri), Temel kayası ile beton blok arasındaki alt basınçların ölçümleri (temel piezometreleri), Gülay Yücer
Barajlarda Yapı Performansı 3. Silindirle Sıkıştırılmış Beton (SSB) Barajlar SSB Barajlara kayma, dönme, sıcaklık, büzülme derzleri, tabaka derzleri, sızma kuvvetleri etki etmektedir. Bu parametreler, baraj gövdesine yerleştirilen baraj ölçüm aletleri ile takip edilmelidir. Kaldırma basınçları (piezometreler), Çatlak ve derz genişlikleri (ekstensometreler), Yapısal yer ve şekil değişimleri (topoğrafik ölçüm aletleri ve düz pendulum), Beton sıcaklıkları (elektrikli termometreler), Temeldeki yer değiştirmeler (ters pendulum), Barajın içindeki gerilme ve birim deformasyonlar (stressmetre ve strain gaugeler), Titreşimler ise (sismik ivme ölçerler) Yapı İzleme Sistemi Bileşenleri Barajlarda çok fazla sayıda ölçüm cihazları kullanılmaktadır. Bunların bazıları özellikleri ile aşağıda açıklanmıştır. Piezometre Şekil 1. Piezometre cihazı Baraj içinde ve temelinde sızıntı ve sıkışma sebebiyle oluşan su basıncının kontrol edilmesinde Su tutulması sırasındaki drenaj işlemlerinin veriminin ve yapım aşamasında oluşan boşluk suyu basınçlarının belirlenmesinde kullanılmaktadır. Piezometrelerin baraj üzerinde, aşırı boşluk suyu basıncı oluşumu ve sızıntı basınç modelini elde etmeye olanak tanıyacak, yatay ve düşey yerleşim üzerindeki en kritik bölgelere yerleştirilmesi gerekmektedir. Basınç Hücreleri (Basınç Ölçer) Şekil 2. Basınç Ölçer Cihazı Toplam basınç ölçer olarak da bilinirler. Baraj gövdesi ile temel seviyesindeki temas üzerine yerleştirilir ve basınç direkt ölçülür. Zemin içerisindeki ve özellikle zeminle beton yapıların ara yüzlerinde oluşan gerilmelerin belirlenmesinde kullanılırlar. Basınç hücresinin içi sıvıyla (genellikle yağ) doludur ve iki tane esnek diyaframla çevrelenmiştir. Basınç, diyafram arkasındaki sıvı basıncının pnömatik veya titreyen telli algılayıcılarla ölçülmesiyle belirlenir. Toprak basınç hücrelerinin, kemerlenme sebebiyle saha gerilmelerini yanlış ölçülmesini engellemek için çevrelerindeki zeminin rijiditesine yakın bir rijiditeye sahip olmaları gerekmektedir. Yapıya karşı oluşan zemin basıncı Carlson tipi hücrelerle, hücrenin ucunda bulunan diyaframın gösterdiği eğilmenin ölçülüp gerilmeye çevrilmesiyle belirlenir. Hidrolik Oturma Ölçer Şekil 3. Hidrolik Oturma Ölçer Cihazı Değişik derinliklere inmeye olanak tanıyacak şekilde iç içe girerek boyu değişebilen koruyucu kaplamalı yapısıyla, oturma miktarını ve hızını belirlemeye imkan tanır. Baraj kretindeki eğimin boşluk suyu basıncı oluşumuyla ilişkilendirilmesinde bu verilere ihtiyaç duyulmaktadır. Sızıntı Ölçer Şekil 4. Sızıntı Ölçer Cihazı 53 JEOFİZİK BÜLTENİ
Baraj davranışının değerlendirilmesinde sızıntı suyu hakkında bilgi sahibi olmak oldukça önemlidir. Tehlikeli boyutlardaki bozulmanın ilk sinyalleri sızıntı oranının değişmelerinden anlaşılabilir. Sızıntı ölçerler, ölçüm amacıyla sızıntının ortaya çıktığı noktalara ve sızıntı toplama kanalı üzerine belirli aralıklarla yerleştirilirler. Basınç düşürme kuyularındaki çıkış miktarının belirlenmesi için, benzer seddeler kuyu ağzına yerleştirilirler veya kuyu boyutlarına uygun tasarlanıp kalibre edilen bir akım ölçer kullanılabilir. Sızıntı tespit edildiğinde malzeme üzerinde periyodik kontroller yapılmalıdır. Toplanan sızıntı suyunun, en az bir gece bekletilmesi, taşınan malzemenin kontrolünü ve olası bir borulanma durumunun belirlenmesini sağlayabilecektir. İnklinometre Değişik derinliklerdeki iç yatay hareketlerin ölçümünde kullanılmaktadır. Baraj gövdesine inşaat aşamasında yerleştirilebilirler; fakat yaygın olarak barajlarda, temellerde ve payandalarda sondaj deliklerine kurulurlar. Muhafazanın eğimi belirli aralıklarla ölçülür ve muhafazanın en alt kısmı referans alınarak meydana gelen yatay hareket hesaplanır. Elde edilen veriler kayma durumlarını göstermesi ve zemin birim deformasyonu çalışmalarına kaynak teşkil etmesi bakımından önemlidir. Önemli mühendislik yapılarında mm boyutunda oluşacak hareketlerin izlenmesinde Yerleştirildikleri sondaj deliğinin eksenine dik yönde oluşan hareketlerin izlenmesinde kullanılan inklinometreler yardımıyla hareketin yeri, büyüklüğü ve yönü saptanabilmektedir. Hareketlerin üçüncü boyutları da izlenebilir. Çok sayıda sondaj deliğinde ölçüm alınabilmekte ve ölçüm hassasiyetinin diğer yöntemlerden daha yüksek olması sebebiyle kaya kütlelerinde ve zeminde gelişebilecek çok yavaş hareketlerde kaydedilebilmektedir. Gerilme Ölçer (Strain Gauge) Gövde içerisinde betonun birim deformasyon ve zorlarını ölçmeye yarayan cihazlardır. Baraj gövdesinin içerisine ya da istenilen noktalara gömülü olarak yerleştirilebilir. 54 Şekil 5. Gerilme Ölçer Cihazı Cihazın etrafında gerilme dağılımını engelleyecek destek veya sıkıştırılmış nesne (takoz vs.) olmamalıdır. Eklem/Derz Ölçer Soğuk derz ölçerlerde olarak bilinir. Tek eksenli, iki eksenli veya üç eksenli göreceli hareketlerin izlenmesinde
Barajlarda Yapı Performansı Çatlak ölçerler hat üzerinde kurulur. Ters pendulum ve düz pendulum olmak üzere iki çeşidi vardır. Ekstensometre Ölçümler; mekanik olarak mikrometre ile yapılabildiği gibi, elektronik olarak potansiyometre veya titreşim telli sensörleri okuyabilen cihazlar ile de yapılabilir. Tiltmetre (Eğim Ölçer) Rotasyon (dönme) hareketini ölçmek içim Genelde barajların kretlerine yerleştirilirler. Şekil 6. Çatlak Ölçer Cihazı Göreceli hareketleri ya da olası çatlakları ölçmemizi sağlar. Beton bloklar arasındaki derz açılma ve kapanmalarını ölçer. Pendulum Şekil 7. Pendulum Cihazı Yatay düzlemde oluşabilecek, yer değiştirmeleri ölçebilmek için Barajların düşeyliğini kontrol etmek için Barajın herhangi bir şekilde düşey devinim yapması halinde bu değişim pendulum ile gözlenebilir. Pendulum ölçüm sistemi, iki galerinin birbirini bağladığı dikey Şekil 8. Ekstensometre Cihazı Yer yüzeyi altında belirli derinliklerde bulunan yüzeylerde oluşabilecek yer değiştirmeleri ölçer. Tek noktalı ya da çok noktalı yerleştirildiği zeminin durumu hakkında bilgi alınır. Zeminde kaç nokta ölçülmek isteniyorsa ona uygun olan ekstensometre başlığı seçilmelidir. Kaç noktalı olacağına göre kuyunun çapı değişmektedir. Yerleşime hazırlanan ekstensometre, kuyuya yerleştirildikten sonra ekstensometre ile kuyu cidarı arasına enjeksiyon yapılır. Enjeksiyon işlemi tamamlandıktan sonra koruma başlığı takılarak, enjeksiyonun priz alması beklenir. Enjeksiyon prizini aldıktan bir hafta sonra ilk okuma olan sıfır okuma alınır. Bundan sonraki yapılacak olan ölçümler, sıfır okumayla karşılaştırılır ve sıfır okuma ile yapılan ölçüm arasındaki yer değiştirmeler saptanarak değerlendirilir. Su seviyesi ölçerler Şekil 9. Su Seviyesi Ölçer Cihazı Su seviyesini belirlemek amacıyla Dipmetre pille çalışan portatif bir cihazdır, makaraya sarılı kablolu şeritmetre ve ucunda takılı su probundan oluşur. Prob suya temas ettiğinde makara içine yerleştirilmiş sesli ve ışıklı sistem kullanıcıyı uyarır. Sismik ivme ölçerler Sismik olarak aktif bölgelerde bulunan barajlarda kendiliğinden tetiklenerek kayda geçen ivme ölçerler sıklıkla kullanılmaktadır. Elde edilen verilerden baraj ve temellerin sismik davranışlarının belirlenmesinde kullanılan analitik metotların geliştirilmesinde faydalanılmaktadır. 55 JEOFİZİK BÜLTENİ
İvme ölçümlerinde en azından barajın kretine, ana kayaya ve baraj topuğuna birer ivme ölçer yerleştirilmelidir; fakat daha fazla sayıda ivme ölçer kullanılması tavsiye edilmektedir. Yük Hücresi Şekil 10. Yük Hücresi Cihazı Kaya bulonu ve yapısal kirişlerde meydan gelen yükleri ölçmek için Klinometre Şekil 11. Klinometre Cihazı Baraj gövdesinde galerilere ve projesinde gösterilen noktalara tesis edilen anoların yatay ve düşey eğimlerini ölçmeye yarayan cihazdır. Bunun nedeni de okunan değerlerin bir birini doğrulayıp doğrulamadığının araştırılmasına yardımcı olması içindir. Harici Çökme Röperleri Dolgunun düşey ve yatay doğrultu boyunca yer değiştirme miktarlarını ölçmek için baraj kretine ve mansap şevi üzerine tesis edilen ölçüm sistemleridir. Yerleştirme işlemi dolgu biter bitmez yapılmalı ve ilk değerler alınmalıdır. Barajlarda kullanılan ölçüm cihazları yukarıda anlatıldığı gibidir. Ülkemizde baraj yapımı hızla artmaktadır. Jeofizik mühendisleri için çalışma alanı olduğu unutulmamalı ve bu sektörde de ülkemize hizmet vermelidir. resinden alınmıştır. KAYNAKLAR Sısgeo Products Catalogue Resimler, www.sisgeo.com adresinden alınmıştır. 56