İNM 424112 Ders 1.2 Türkiyede Barajlar ve Deprem Tehlikesi Doç. Dr. Havvanur KILIÇ İnşaat Mühendisliği Bölümü Geoteknik Anabilim Dalı
TARİHTE BARAJ YIKILMALARI VE YIKILMALARDAN ÖĞRENİLENLER
TARİHTE BARAJ YIKILMALARI İlk baraj yıkılma çalışmaları 1953 de Middlebrooks tarafından 1850-1950 zaman aralığını kapsayan 200 örnekle yapılmıştır (Yıldız, 1989). Bu sürede yıkılma nedenlerinden, % 30 la dolusavak veya hava payı yetersizliği nedeniyle baraj üzerinden su aşması ilk sırayı alırken, % 25 ile sızma ve borulanma % 15 le şev kaymaları üçüncü yıkılma sebebini oluşturur.
Foster vd. (2000) baraj yıkılmaları üzerine yaptıkları çalışmalara göre yıkılma sebebi olarak % 48.4 ile üstten aşma, % 46.1 ile borulanma % 5.5 ile şev kaymasını görürüz (Tosun, 2004). Zemin mekaniğindeki gelişmeler sonucu şev kayması sonucu yıkılmaların çok azaldığı, fakat üsten aşma ve borulanma nedeni ile yıkılmaların hala önemini koruduğu anlaşılmaktadır.
Cingford barajı yıkılma öncesi ve sonrası kesiti
Acu barajı yıkılma öncesi ve sonrası kesiti
Stockton Creek barajı yıkılması
ICOLD hazırladığı bir raporda, 15 m den yüksek barajlarda, 1900-1975 yılları arasında oluşan yapısal hasarlarla ilgili olarak, beton barajlardaki hasarların; % 29 u baraj üzerinden su aşması, % 53 ü temel problemleri, % 18 i diğer nedenler, dolgu barajlardaki hasarların; % 35 i baraj üzerinden su aşması, % 21 i temel problemleri, % 38 i borulanma ve sızıntı, % 6 sı diğer nedenler, ve bütün tipteki baraj hasarlarının; % 34 ü baraj üzerinden su aşması, % 30 u temel problemleri, % 28 i borulanma ve sızıntı, % 8 i diğer nedenler ile oluştuğu gözlenmiştir.
Sonuçlar Son yüzyılda yaşanan baraj yıkılmalarını ve baraj tasarım ve inşaat teknolojisindeki gelişmeler incelendiğinde barajların kret üzerinden su aşması, şev dayanımında ortaya çıkan hasarlar ve borulanma sonucu yıkıldıları tespit edilmiştir. Yarım asırlık bir süre sonrasında baraj tasarım teknolojisindeki gelişmeler ve yapılan emniyet çalışmaları sonucu eski barajların rehabilite edilmesi ile birlikte şev stabilitesi sonucu yıkılmalar oldukça azalmıştır (Foster, 2000).
Sonuçlar Şev dayanımı yetersizliği sonucu yaşanan yıkılmalar genelde freatik hattın geç mansaba ulaşması sonucu homojen dolgu barajlarda yaşanmıştır. Üsten aşma sonucu yıkılmalar her dönemde birincil yıkılma nedenini oluşturmaktadır. Bu tip yıkılmalar tasarım hatası sonucu olmaktan çok, iletişimdeki aksaklıklar, kapakların açılamaması ve inşaat programının yanlış yapılması sonucu yaşanmıştır.
TÜRKİYE DEKİ BARAJLARIN DEPREM TEHLİKESİNİN İNCELENMESİ Deprem tehlikesi, belli bir yerde ve belli bir zaman periyodu içerisinde hasar ve can kaybı yaratabilecek büyüklükte bir depremden kaynaklanan yer hareketinin belirlenmesi olarak tanımlanır.
TÜRKİYE DEKİ BARAJLARIN DEPREM TEHLİKESİNİN İNCELENMESİ Depreme dayanıklı tasarımın amacı, belli bir düzeydeki sarsıntıyı, aşırı hasar meydana gelmeden atlatabilecek yapı ve tesisi inşa etmektir. Tasarım yer hareketi parametrelerinin belirlenmesi işlemi, geoteknik deprem mühendisliğinin en zor ve en önemli problemlerinden biridir.
Uluslararası Büyük Barajlar Komisyonu (ICOLD, 2001) barajların deprem tasarımına esas iki farklı seviyede deprem hareketi öngörmektedir. İşletme Depremi seviyesi için ortalama tekrarlanma süresini 100 yıl olarak belirlemiştir. Bu depremdeki baraj performans kriteri hiçbir yapısal hasarın oluşmasına izin vermemektedir. En Büyük Tasarım Depremi seviyesi 1000-2000 yıllık ortalama yinelenme süresine karşılık gelen probabilistik deprem yer hareketidir. Bu deprem hareketi etkisi altında, bir miktar yapısal hasar mümkün olmakla beraber rezervuardan herhangi bir kontrolsüz su kaçağının meydana gelmesine izin verilmemektedir.
Türkiye de yer alan önemli barajların konumu
Türkiye nin tektonik haritası (E. Bozkurt, 2001)
1960 dan günümüze büyüklüğü M 5 olan depremlerin dağılımı
1980 dan günümüze büyüklüğü M 4 olan depremlerin dağılımı
20. yüzyılda meydana gelmiş M 6 büyüklüğündeki depremlerin dağılımı
Türkiye Deprem Kaynak Zonları
Deprem kaynak bölgeleri ve önemli barajlar
SİSMİK TEHLİKE HARİTALARI Deprem tehlikesi haritaları 100 yıllık ekonomik ömrü içinde %50, %20 ve %10 aşılma olasılığı (sırasıyla 145, 450 ve 950 yıllık dönüş süreleri) için verilmektedir. Haritalarda sunulan en büyük yer ivmesi (PGA) NEHRP zemin sınıfı B/C sınırı (Referans Zemin Mostrası) için elde edilmiştir.
NEHRP (National Earthquake Hazard Reduction Program) Amerika Birleşik Devletleri nde yapılacak olan yeni binalar ve diğer yapıların depreme dayanıklı tasarım ve inşaası için uyulması gereken koşulları belirleyen ve BSSC (Building Seismic Safety Council) tarafından FEMA (Federal Emergency Management Agency) için hazırlanmış bir yönetmeliktir. Hazırlanan bu yönetmelikle, özellikle deprem riski yüksek olan bölgelerde inşa edilecek yapıların ve inşa edilmiş olan yapıların maruz kalabilecekleri tehlikeleri en aza indirerek, önemli binaların herhangi bir deprem sırasında veya sonrasında beklenen performanslarını arttırmak amaçlanmaktadır.
NEHRP zemin sınıfı B/C sınırında 100 yılda %10 aşılma olasılığına göre en büyük ivme dağılımı