6. Ulusal K Müendisliği Sepozuu 383 BLOK Tİİ RIHTIM DUVARLAR İÇİN SİSMİK TASARIM YAKLAŞIMLARI Hüla Karauş Aşen Ergin Işan Güler İnşaat Yü. Müendisi rof.dr. Dr. İnşaat Müendisi ODTÜ ODTÜ Yüsel roje Uluslararas ula@etu.edu.tr ergin@etu.edu.tr iguler@uselproje.co.tr Keal Önder Çetin Doç.Dr. ODTÜ ocetin@etu.edu.tr Aet Cevdet Yalçner Doç.Dr. ODTÜ alciner@etu.edu.tr ÖZET Bu çalşada, gelenesel etotlarn eniden incelenesi ile blo tipi rt duvarlarn sisi tasar için eni tasar alaşlar ortaa onulatadr. Yeni tasar alaşlarnda sisi topra basnçlarnn ve sisi sürşarj basnçlarnn tanlanabilesi için ters üçgen dinai basnç dağllar ugulanatadr. Gelenesel tasar öntelerinden farl olara, dinai uvvetler belirleniren idrodinai uvvetler de gözönünde bulunduruluş ve stati ve dinai esaplaalar srasnda eşdeğer zein biri ağrlğ ullanlştr. Yeni tasar alaşlarnn uululuğu 1999 Marara Depreinde asar gören Derince Lian blo tipi rt için örne çalşalar ullanlara test ediliş ve elde edilen sasal sonuçlarn gözlesel ölçüler ile uu içinde olduğu gözleleniştir. GİRİŞ Son llarda edana gelen deprelerin aplarnda oluşturduğu asarlar ullanlata olan tasar öntelerinin esililerini ve eni alaşlarn gereliliğini gösteretedir. YENİ TASARIM YAKLAŞIMLARI Tasar paraetrelerinin belirlenesi aşaasnda; 1. Zein svlaşasnn göz ard edildiği. Atif topra basncnn oluşas için duvarn areet ettiği 3. Zeinin oezonsuz olduğu 4. Deniz va ara bölgeleri arasnda su seviesi far oladğ 5. D1 (deprein 50 lda aşla olaslğ %50) depre seviesinin geçerli olduğu 6. Hesaplaalarda biri genişli ullanldğ 7. Denge analizi aplren, blo-blo aras sürtüne atsas 0.5, blo zein aras sürtüne atsas ise 0.6 alndğ (OCDI, 00) 8. Kaaa ve dönee arş güvenli atsalarnn (FS S > 1.1) (FS o > 1.) değerlerini aldlar abul ediliştir. Kuvvetler Blo tip apsna etien uvvetler ata ve düşe uvvetler olara incelenirler.
384 6. Ulusal K Müendisliği Sepozuu Yata Kuvvetler (Stati Kuvvetler / Atif Topra Kuvveti) Coulob Yöntei ullanlara atif topra basnc atsas (K A ) ve atif topra basnc ( A ) belirlenir (Kraer 1996). K cos ( φ θ) A = sin( φ+δ)sin( φ β) cos ( θ)cos( θ+δ ) 1+ cos( δ+θ)cos( β θ) (.1) 1 A = K Aγ H (.) burada, γ zein biri ağrlğ (N/ 3 ), θ duvar ara üzünün düşele apladğ aç (der.), δ duvar-zein sürtüne açs (der.), β duvar aras zein üst üzünün atala aptğ aç (der.), φ içsel sürtüne açs (der.), H ap üseliği (). Her bir bloğa etien atif topra basnc ( i(se) ) ve uvveti (F i(se) ) ; (Şeil 1) ; i(se) = K A γ i (.3) i(se) + i 1 Fi (se) = i (.4) ullanlara esaplanr. Burada; i(se) blo i için atif topra basnc, F i(se) blo i için atif topra uvveti ve i blo i için üseli değeridir. Sürşarj Sürşarj basnc ve uvveti er blo için (Şeil 1); i(ss) = q K A (.5) F i(ss) = i i (.6) ullanlara esaplanr. Burada; i(ss) blo i için stati sürşarj basnc; F i(ss) blo i için stati sürşarj uvveti ve i blo i için üseli değeridir. Sürşarj, q Deniz Taraf DSS O 1 4 5 uru F 1(se) 1(se) 1 F 1(ss) F (ss) 3 F (se) (se) O bat O 3 i : Blo ve zein ağrlğ i : Her bir bloğun üseliği : Baba uvveti O: O notasna göre esaplanan oent değeri 3 F 3(ss) F 3(se) 3(se) Sürşarj Zein F i(ss) : Blo i için stati sürşarj uvveti i(se) : Blo i için stati topra basnc F i(se) : Blo i için stati topra uvveti Şeil 1 Stati duruda blo tip rt duvara etien topra ve sürşarj uvvetleri
6. Ulusal K Müendisliği Sepozuu 385 Hidrostati Kuvvet Blo tip rtn deniz va ara bölgeleri arasnda su seviesi far oladğ abul edildiği için idrostati uvvet va ap tabannda oluşabilece uvvet (aldra uvveti) ial ediliştir. Dinai Kuvvet Dinai Topra Kuvveti Mononobe Oabe (M-O) Yöntei ullanlara dinai atif topra basnc atsas (K AE ) ve atif topra basnc ( AE ) belirlenir (Kraer, 1996). K (1 v ) cos ( φ θ ψ) AE = sin( φ+δ)sin( φ β ψ) cosψcos ( θ)cos( θ+δ+ψ ) 1+ (.7) cos( δ+θ+ψ)cos( β θ) 1 AE = K AE γ H (1 v ) (.8) φ içsel sürtüne açs (der.), δ duvar-zein sürtüne açs (der.), β duvar aras zein üst üzünün atala aptğ aç (der.), H ap üseliği, ψ sisi aç (der.), v düşe sisi atsa ( 0 ). araetrelerin belirlenesinde K Yaplar, Deirollar ve Hava Lianlar için Tür Sisi Standartlar, 007 den (TSS, 007) ararlanlştr. Etin er ive atsas (A 10 ); Farl zein snflar için spetral ive değeri (S MS ) Denle.9 ve Tablo 1 (bz TSS, 007 de Tablo.1) ullanlara esaplanr. S = F S (.9) MS a s burada F a sa periot zein atsas ve S s perioda bağl spetral ive değeridir. S s değerinin ilgili alann oordinatlarna bağl olara (TSS, 007) esaplanas öneriliştir. D1 depre seviesi için önerilen (TSS, 007); A = 0,4 S (.10) 10 MS Yata sisi atsa ( ); D1 depre seviesi için önerilen (TSS, 007); = (/3) A 0 (.11) 1 Eşdeğer biri ağrl ( γ eq ); M-O Yöntei uru zeinler için geliştiriliş bir öntedir, atif dinai basnç ( AE ) değeri esaplanren M-O Yönteinin teel prensibine uas bandan, dinai ve stati esaplaalarda topra basnc için eşdeğer zein biri ağrl ( γ eq ) ullanlştr (Kraer, 1996) Eşdeğer depre ivesi atsasna bağl olara esaplanan aç ( ψ ); Taaen uruda olan zein tabaalar için (IANC, 001),
386 6. Ulusal K Müendisliği Sepozuu ψ= arctan (.1) 1 v Su altnda olan zein tabaalar için (IANC, 001), ψ= arctan (.13) ( ) ile esaplanr. Eşdeğer depre ivesi atsas (su altnda) ( ) ise (TSS, 007); = ND N j j sj j o j1 = j= ND1 + ND ( γ ) + ( γ ) + q N ( γ ) + ( γ ) + q j j bj j o j1 = j= ND1 + (.14) burada γ j, urudai j inci zein tabaasnn biri ac ağrlğ; j, j inci zein tabaasnn alnlğ; γ sj, sua dogun j inci zein tabaasnn biri ac ağrlğ; q o düzgün al e ü (sürsarj); ND üzeden itibaren urudai zein tabaalarnn sas; γ bj su altndai j inci zein tabaasnn biri aci ağrlğ;, eşdeğer depre ivesi atsas (uruda). Dinai bileşen ( Δ AE ) M-O Yönteinde, topla ite uvveti ( AE ), stati ( A ) ve dinai ( arlr. Buna göre dinai bileşen (Kraer 1996), Δ AE ) ii bileşene Δ AE = AE - A (.15) olara esaplanr. Dinai uvvetin eti notas M-O Yönteine göre 0,6 H dir. Anca, bu şeilde belirlenen eti notas dinai uvvetin te bir notadan apa etidiği abulünü beraberinde getiretedir. Osa, H deprelerden sonra aplarnda aplan gözleler, apnn üst snda er alan blolarn daa ço etilendilerini gösteretedir (Yüsel ve diğerleri, 00). Bu gözlee daanara elde edilen dinai uvvetin blolara ters üçgen şelinde dağldğ abulü aplara, er bir bloğa etien dinai uvvet esaplanabiletedir (Şeil ) (bz. Karauş, 007) a a = ( 3 )(90- α ae ) Deniz Kronan A 1 taraf F 1(de) b DSS b= ( ) (90- α ae ) Blo 1 3 F (de) A F 3(de) c A 3 c= ( 1 ) (90- αae ) Blo 1 α ae i : Tabana göre belirlenen blo üselileri α ae : Atif göçe açs Zein a,b,c: Zein aas uzunlular F i(de) : Dinai topra uvveti A i : Zein aas alanlar Şeil Blo tip rtlar için dinai topra uvveti Sürşarj Dinai sürşarj uvvetini bula için sürşarj ar değeri (q/) (bz. Karauş, 007). ullanlr (Şeil 3).
6. Ulusal K Müendisliği Sepozuu 387 a a = ( 3 ) (90- α ae ) Deniz Kronan A 1 Taraf uru F 1(ds) b DSS b= ( ) (90- α ae ) Blo 1 3 F (ds) A c bat c= ( 1 ) (90- α ae ) F 3(ds) A 3 Blo 1 Hidrodinai Kuvvetler Şeil 3 Blo tip rtlar için dinai sürşarj uvveti Deprede oluşan idrodinai basnç; 7 pdw = γw Hw (Westergaard, 1933) (.16) 8 Deprede oluşan idrodinai uvvet; 7 dw = γwh (Westergaard, 1933) (.17) 1 burada γ w deniz suu biri ağrlğ, H w topla su derinliği, er bir blo için üzeden itibaren belirlenen su derinliği (Şeil 4) (Kraer, 1996). i : Tabana göre belirlenen blo üselileri αae : Atif göçe açs α ae a,b,c: Zein aas uzunlular F i(ds) :Blo i için dinai sürşarj uvveti A i : Alan Deniz Taraf DSS 1 4 5 Gerçe Kabul H w dw1 F dw1 dw 3 F dw : DSS e göre er bir blo üseliği H W : Topla su derinliği dwi : Blo i için dinai su basnc F dwi : Blo i için idrodinai uvvet İ : Blo ve zein ağrlğ Şeil 4 Blo tip rtlar için idrodinai uvvetler Hidrodinai uvvet Şeil 4 de görüldüğü gibi paraboli bir dağl gösterir, anca ağrl erezi esaplaalarnda arşlaşlan güçlü nedenile, paraboli dağl üçgen dağl olara abul ediliştir. Yap ütlesine etien depre uvveti Yap ütlesine etien blotan ve zeinden analanan depre üleri seudostati Analiz ullanlara belirlenir (Şeil 5) (Kraer 1996). aw F = = W (.18) g burada; F, ata uvvet; a, en üse erçeisel ive; W, blo ada zein ağrlğ; g, erçei ivesi;,ata sisi atsa.
388 6. Ulusal K Müendisliği Sepozuu DSS 1 4 5 1 5 4 1 4 5 5 5 3 3 3 5 : Yata sisi atsa, i : Zein ve blo ağrllar Şeil 5 Yap ütlesine etien depre uvveti Stati ve dinai topra ve zein uvvetleri blo tip apa zeinle ( δ ) açs apaca çizide etir, bu nedenle ata ( i ) ve düşe ( vi ) uvvetlerin esaplanabilesi için topla uvvetin ( ti ) bileşenlerine arlas gereetedir (Şeil 6). Düşe Kuvvetler Düşe uvvetler 3 sda incelenir, blo ağrllar, zein ağrllar ve aldra uvveti. Blo ve zein ağrllar esaplaalarnda ise durgun su seviesi (DSS) altnda alan blolarn ağrl esaplaalarnda bat biri ağrl ( γ sub ) değerleri ullanlr. Denge Analizi Blo tip rta etien ata ve düşe uvvetlerin belirlenesinden sonra er bir bloğun denge analizi aplr. Şeil 6 ronan duvara etien uvvetleri gösteretedir. F 1 F 4 + F 5 W1 Zein Zein W4 5 F 1(ss) F 1(de) F 1(se) 1se 1ss 1de F 1(ds) 1ds x 1 W1 x v1 x W4 x W5 v1 4 5 t1 = F 1(se) + F 1(ss) + F 1(de) + F 1(ds) 1 = t1 cos δ v1 = t1 sin δ x i : Yata uvvet oent uzunluğu i : Düşe uvvet oent uzunluğu F i = i (blo) : Baba uvveti F i = i (soil) Şeil 6 Kronan duvara etien ata ve düşe uvvetler Topla ata uvvet (F Hc ) = 1 + F 1 + F 4 + Topla düşe uvvet F Vc ) = 1 + v1 F 5 + Döne oenti (M oc ) = (F 1(se) )( )+ (F 1(ss) )( )+ (F 1(de) )( ) 1ds w1 1se 5 1ss w4 5 1de + (F 1(ds) )( )) cos δ + (F 1 )( )+(F 4 + F )( )+()( ) Karş oa oenti (M rc ) = ( 1 )( )+ ( v1 )( ) Kaa için ; FS μf x w1 v S = Döne için ; FH x v1 FS o Mr = M o
6. Ulusal K Müendisliği Sepozuu 389 Bu çalşada 4 farl alaş ugulanara aaa ve dönee arş güvenli atsalar esaplanatadr (FS s ve FS o ). Yalaş 1 de sisi esaplaalarda eşdeğer depre ivesi atsas (su altnda) ( )(Denle.14) ullanlr ve apa etien depre uvvetlerinin bulunabilesi için aplan blo ağrlğ esaplaalarnda bloğun suun altnda ada üstünde olas duruu göz önünde bulundurulur. Yalaş de sisi esaplaalarda eşdeğer depre ivesi atsas (su altnda) ( ) (Denle.14) ullanlr ve apa etien depre uvvetlerinin bulunabilesi için aplan blo ağrlğ esaplaalarnda bloğun uru ağrlğ ullanlr. Yalaş 3 de sisi esaplaalarda eşdeğer depre ivesi atsas (uruda) ( ) ullanlr (Denle.11) ve apa etien depre uvvetlerinin bulunabilesi için aplan blo ağrlğ esaplaalarnda bloğun suun altnda ada üstünde olas duruu göz önünde bulundurulur. Yalaş 4 de sisi esaplaalarda eşdeğer depre ivesi atsas (uruda) ( ) ullanlr (Denle.11) ve apa etien depre uvvetlerinin bulunabilesi için aplan blo ağrlğ esaplaalarnda bloğun uru ağrlğ ullanlr SONUÇ Derince Lian blo tip rt tasar için ulanlan paraetreler; Φ= 40 o, δ=13.33 o, β=0, θ = 0, H=15, H sub =1.5,q = 30 N/, Baba=800 (N), Kronan bou=16.16 (), γ =3 N/ 3, =13 N/ 3, =18 N/ 3 conc γb conc γdr, γsub =11 N/ 3, =10 N/ 3, γ w Etin er ive atsas (A 10 ) (Denle.10) ve ata sisi atsa ( ) (Denle.11); A10 = 0,4 0,61= 0,43 = (/3)(0,43) = 0,16 olara esaplanr. Diğer bilineen paraetrelerde esaplandtan sonra 4 farl önte için denge analizi aplr. Bulunan sonuçlar Tablo 1, Tablo, Tablo 3 ve Tablo 4 de özetleniştir. Tablo 1 Yalaş 1 için güvenli atsalar Yalaş 1 Blo FS s Fs o Kronan 0.63.3 Blo 1 0.64 0.95 Blo 0.65 0.80 Blo 3 0.69 0.79 Blo 4 0.77 0.88 Blo 5 0.75 0.89 Blo 6 0.88 1.00 Tablo Yalaş için güvenli atsalar Yalaş Blo FS s Fs o Kronan 0.63.3 Blo 1 0.6 0.93 Blo 0.61 0.77 Blo 3 0.64 0.75 Blo 4 0.71 0.8 Blo 5 0.68 0.83 Blo 6 0.80 0.93
390 6. Ulusal K Müendisliği Sepozuu Tablo 3 Yalaş 3 için güvenli atsalar Yalaş 3 Blo FS s Fs o Kronan 0.80.74 Blo 1 0.8 1.15 Blo 0.81 0.98 Blo 3 0.84 0.97 Blo 4 0.9 1.08 Blo 5 0.87 1.08 Blo 6 1.00 1.0 Tablo 4 Yalaş 4 için güvenli atsalar Yalaş 4 Blo FS s Fs o Kronan 0.80.7 Blo 1 0.77 1.11 Blo 0.74 0.93 Blo 3 0.76 0.91 Blo 4 0.8 0.99 Blo 5 0.78 0.99 Blo 6 0.89 1.09 Bulunan sonuçlara baldğnda; ugulanan tü alaşlarda aaa arş elde edilen güvenli atsalarnn dönee arş elde edilen güvenli atsalarndan daa üçü olduğu sisi durularda üst blolarn alt blolara göre daa risli oldular Yalaş 1 ve nin en düşü güvenli atsalarn verelerinden dola en riti alaş oldular görületedir. KAYNAKLAR Center for Civil Engineering researc and Codes (CUR), (005), Qua Wall Hand Boo, 717 ages, publised b CUR, O Box 40, 800 AK, Gouda, Te Neterland, ISBN 0 415 364396. International Navigation association (IANC), (001), Seisic Design Guidelines for ort Structures, 474 pages, ISBN 90 65 1818 8. Kraer S.L., (1996), Geotecnical Eartquae Engineering, Editor; Hall W.J. 653 pages, ISBN 0-13-374943-6. Meijer E., (006), Coparative Analsis of Design Recoendations for Qua Walls, M.Sc. Tesis, TUDelft. Motta E., (1993), Generalized Coulob Active Eart ressure for Distanced Surcarge, Journal of Geotecnical Engineering, Vol.10, No.6, June, 1994, ISSN 0733-9410/94/0006-107, tecnical note No. 5597 Te Overseas Coastal Area Developent Institute of Japan (OCDI), (00), Tecnical Standards and Coentaries for ort and Harbor Facilities in Japan, editors for translation version: Goda, Y., Tabata, T., Yaaoto, S., printed b Daiousa rinting Co., Ltd. US Ar Corps of Engineers (USACE), (003), Eartquae Forces fro Bacfill, EC 1110--6058. Yüsel Y., Alpar B., Yalçner A.C., Çevi E., Özgüven O., Çelioğlu Y., (00), Effects of te Eastern Marara Eartquae on Marine Structures and Coastal Areas, roceedings of Te Institution of Civil Engineers, Water & Maritie Engineers 156, June 00, Issue WM, pages 147-163.