konu: Özet deĞerlendİrme yapan: dr. ersan yildiz · 2013-12-03 · beton için elastisite...

KONU: ÖZET DEĞERLENDİRMESUNUM YAPAN: DR. ERSAN YILDIZ

1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012

KONU BAŞLIKLARI1 – Beton Barajlar ile İlgili Genel Bilgiler

2 – Temel Kayası

3 – Beton Özellikleri

4 – Ön Tasarım İçin Rijit Blok Stabilite Analizi

5 – Beton Barajların Deprem Analizleri

6 – Beton Barajların Termal Analizleri

7 – Beton Baraj Ölçüm Sistemleri


Beton Barajlar

Ağırlık Barajlar Kemer Barajlar

1 – BETON BARAJLAR İLE İLGİLİ GENEL BİLGİLER


1 – BETON BARAJLAR İLE İLGİLİ GENEL BİLGİLERAğırlık Barajlar

‐ Geleneksel Kütle Beton Barajlar

‐ Silindirle Sıkıştırılmış Beton Barajlar(Günümüzde tercih edilmektedir)

Cindere Barajı, Katı Dolgu

Wolvedans Barajı, Kemer RCC

Yüklere Ağırlık ve Malzeme Dayanımı ile Mukavemet Gösterirler.


1 – BETON BARAJLAR İLE İLGİLİ GENEL BİLGİLERSSB Barajlar

SSBSıradan toprak işleri ekipmanı iletaşınabilen, serilebilen ve sıkıştırılabilen,sıfır çökme (no‐slump) beton.

Hızlı yapım sürelerine ve düşük maliyetlere olanaksağladığı için günümüzde tercih edilmektedir.


1 – BETON BARAJLAR İLE İLGİLİ GENEL BİLGİLERKemer Barajlar

‐ Tek Eğrilikli Kemer Barajlar

‐ Çift Eğrilikli Kemer Barajlar

Yükleri kemerlenme etkisi ile vadi ayaklarına ileterek taşırlar.

Vadi Genişliği / Baraj Yüksekliği < 3 olduğu durumlarda tercih edilebilir.Deriner Barajı, Çift Eğr. Kemer

Monticello Barajı, Tek Eğr. Kemer


2 – TEMEL KAYASI

Hazırlanan rehberde, Temel KayasıBölümünde,

‐ Baraj Göl Alanı ve Baraj YerindeYapılması Gerekli JeolojikHaritalama, Arazi ve LaboratuvarDeneyleri, Jeofizik Araştırma, KayaSınıflama Değerlendirmeleri veHaritalama ile ilgili detaylı bilgiler,

‐ Konsolidasyon ve Perde EnjeksiyonuTasarımı ve Uygulaması ile ilgilidetaylı bilgiler

yeralmaktadır.


3 – BETON ÖZELLİKLERİ

Beton

Çimento, Su, Agrega ve Katkı maddelerininuygun oranlarda karıştırılması ile eldeedilen, taze halde iken şekil verilebilen vezamanla sertleşen ve dayanım kazanan birmalzemedir.

Betonun kullanılacağı iklim koşulları,yükleme durumu, yapı tipine ve malzemeözelliklerine göre uygun işlenebilmeözelliğine, yoğunluğa, geçirimsizliğe,dayanım ve dayanıklılığa sahip olan enekonomik betonun tasarlanmasıdır.

Karışım Tasarımı

‐ Çimento,

‐ Katkılar,

‐ Agrega,

‐ Karma Suyu,

‐ Beton Sınıfları,

‐ Karışım Tasarımı,

‐ Beton Kalite Kontrolü,

‐ Beton Dayanımı ile ilgili kriterler ve detaylı bilgiler hazırlananrehberde yer almaktadır.


3 – BETON ÖZELLİKLERİBeton Dayanımı

‐ Beton barajların göçme mekanizmaları beton çatlaması ile ilişkilidir. Bu anlamda,özellikle deprem performansı için beton kayma ve çekme dayanımları son dereceönemlidir.

‐ Çekme ve kayma gibi yükleme durumları için beton dayanımı, basınç dayanımı üzerinden ifade edilebilmektedir.

GKB için çekme dayanımı yaklaşık olarak (USACE,1995)fspt : yarmada çekme day.Rc,Rd,Rab : faktörler

SSB için çekme dayanımı yaklaşık olarak (USACE,1995)fspt : yarmada çekme day.Rc,Rd,Rab : faktörler

SSB döküm derzleri için Rdr : 0.67 (YB’lu), 0.33 (YB’suz)

sptabdcct fRRRf

MPaffMPaff

fckck

ckckspt 206.0

2012.0

sptabdcct fRRRf

MPaffMPaff

fckck

ckckspt 256.0

2512.0

ctdrdct fRf


4 – RİJİT BLOK STABİLİTE ANALİZİ (ÖN TASARIM)Yükler

‐ Zati Ağırlıklar : Baraj gövdesinin kendi ağırlığı ile gövde üzerindeki dolguların veyardımcı yapıların ağırlıkları.

‐Hidrostatik Yükler : Suyun, barajın akışaşağı ve akışyukarı yüzlerinde yaptığıhidrostatik basınç nedeniyle oluşturduğu yükler.

‐ Dolgu ve Sediment İtkisi : Dolgu veya sedimentin gövde üzerinde uyguladığı yanalbasınçlardan oluşan kuvvetler.

‐ Kaldırma Kuvveti : Baraj temeli ile temel kayası arasındaki su basınçları nedeniylegövdeye etki eden kaldırma kuvvetleri.

‐ Eşdeğer Statik Deprem Kuvvetleri : Barajın kendi ataleti, dolgular ve rezervuar suyunedeniyle deprem sırasında gövde üzerine etki edecek dinamik kuvvetlerin temsiledildiği eşdeğer statik kuvvetler.


4 – RİJİT BLOK STABİLİTE ANALİZİ (ÖN TASARIM)Kaldırma Kuvveti

U1

U3U2

H2

Drenaj Perdesi

Drenaj Perdesix

H1

L

H3

U1

U2

H2

Drenaj Perdesi

Drenaj Perdesi

H1

U1 = w x H1 U2 = w x H2

U3 için genel formül (USACE,2005)

U3 = (1‐E) (U1‐U2) [(L‐X) / L] + U2 [E : Dren Efektifliği, 0.67’ye kadar alınabilir]

U1 = w x H1 U2 = w x H2

İşletme ve

Deprem

Deprem (MDE) Sonrası

Enjeksiyon Perdesi Enjeksiyon Perdesi

Drenaj Delikleri Drenaj Delikleri


4 – RİJİT BLOK STABİLİTE ANALİZİ (ÖN TASARIM)Eşdeğer Statik Deprem Kuvvetleri

‐ Sismik katsayı, k, yer hareketine, barajın dinamik özelliklerine, geometrisine, zeminyapı etkileşimine göre değişebilir, ön stabilite hesabının diğer öğeleriyle uyumlu olacakşekilde tasarımcı tarafından mühendislik yargısı ile belirlenmelidir.USACE(2005) � k = 2/3 x PGA değerinin altında alınmaması önerilir.

‐Düşey yöndeki deprem kuvvetleri ön stabilitehesaplarında, yapı periyodu ve sistem dinamiközelliklerine bağlı olarak dikkate alınabilir.

(Düşey deprem hareketi, barajın gerilmetahkiklerinin yapıldığı ve deprem davranışınındaha doğru bir şekilde modellendiği tepkispektrumu, zaman tanım alanında analizler gibiyöntemlerde kesinlikle dikkate alınmalıdır)


4 – RİJİT BLOK STABİLİTE ANALİZİ (ÖN TASARIM)Yükleme Durumları

1 – Yapım Sonu Durumu (Olağandışı)

2 – İşletme (Normal)

3 – Yapım Sonu Durumu + İEE (Akışyukarı Yönde) (Aşırı)

4 – İşletme + İEE (Akışaşağı Yönde) (Olağandışı)

5 – İşletme + EED (Akışaşağı Yönde) (Aşırı)

6 – Olası En Büyük Taşkın (Olağandışı)

7 – Deprem Sonrası Statik Durum (Normal‐Rezidüel)

8 – Deprem Sonrası + Artçı (Aşırı‐Rezidüel)


4 – RİJİT BLOK STABİLİTE ANALİZİ (ÖN TASARIM)Ön Tasarım İçin Dayanım Parametreleri

BölgeÇekme

Dayanımı, tPik Kohezyon

Sürtünme Açısı,

Rezidüel

Kohezyon**

Ana SSB 0.09 c 0.09 c 450 0

Kaya – SSB Kontağı * 0.05 c 0.05 c 420 0

Yastık betonlu döküm derzi 0.05 c 0.05 c 420 0

Yastık betonsuz döküm derzi 0.015 c 0.015 c 450 0

* Kaya Kayma Dayanımı, Kaya‐SSB kontağı dayanımından daha küçükse, Kaya Kayma Dayanım parametrelerikullanılacaktır.

** Çatlamış bölgelerde kohezyon dayanımı kalmadığı varsayılır.


4 – RİJİT BLOK STABİLİTE ANALİZİ (ÖN TASARIM)Güvenlik Sayıları

Yükleme

Durumu

Kayma

Güvenlik

Sayısı (1)

Tabanda

Basınç

Bölgesi

Zemin

Emniyet

Gerilmesi

Güv. Sayısı

Betonda İzin

Verilen

Basınç

Gerilmesi

Betonda İzin

Verilen

Çekme

Gerilmesi

Normal 3.0 (2.0) 100% 3.0 0.33 cÇekmeye izin

verilmiyor

Olağandışı 2.0 (1.5) 75% 2.0 0.5 c 1.35 t

Aşırı 1.0 (3) (1.1)Bileşen taban

içerisinde1.0 0.9 c

(2)

1 Sahaya özgü detaylı bilgi bulunması durumunda parantez içindeki değerler kullanılabilir.2 İzin verilebilir çekmenin üstünde, betonda çatlamanın dikkate alındığı nonlineer analiz yapılabilir.3 Dinamik analiz sonucunda kabul edilebilir deplasmanlar bulunursa G.S. <1 olmasına izin verilebilir.


5 – BETON BARAJLARIN DEPREM ANALİZLERİDeprem Seviyeleri ve Perfomans Kriterleri

Durum İşletme Esaslı Deprem (İED) Emniyet Esaslı Deprem (EED)Taban Çatlaması Yok veya oldukça sınırlı Beklenir

Gövde Çatlaması Yok Beklenir

Kayma Yok Yok veya sınırlı

Devrilme Yok Yok

Beton Ezilmesi Yok Yok

Yerel kopma Yok Yok

Su Kaçağı Yok veya oldukça sınırlı Beklenir

Enjeksiyon Perdesi Hasarı Yok Hasar Görebilir

Temel Kayası Hasarı Yok Çatlama beklenir, ezilme beklenmez

Mekanik Aksam Kullanıma Hazır Hasar Görebilir

Dolusavak Hasarı Yok Hasar Görebilir

Dipsavak Hasarı Yok İşlevsel Kalmalı

Rezervuar Boşaltımı Gerekmez Gerekebilir


5 – BETON BARAJLARIN DEPREM ANALİZLERİAnaliz Yöntemleri (Ağırlık Barajlar)

PGA L / H2 Düşey Derz Ön Tasarım Kati Tasarım Mevcut Barajların Değerlendirmesi

< 0.2 g

> 4Var

2D Statik Elastik Analiz

Veya

Rijit BlokStabiliteAnalizi

2D Statik Elastik Analiz 2D Dinamik Elastik Analiz Yok

< 4Var

Yok 3D Statik Elastik Analiz 3D Dinamik Elastik Analiz

> 0.2 g

> 4Var 2D Dinamik Elastik

Analiz2D Dinamik Elastik

Ötesi Analiz

Yok 3D Dinamik Elastik Analiz

3D Dinamik Elastik Ötesi Analiz

< 4Var 2D Dinamik Elastik

Analiz2D Dinamik Elastik

Ötesi Analiz

Yok 3D Dinamik Elastik Analiz



5 – BETON BARAJLARIN DEPREM ANALİZLERİAnaliz Yöntemleri (Kemer Barajlar)

PGA Kati Tasarım Mevcut Barajların Değerlendirmesi

< 0.2 g 3D Statik Elastik Analiz

3D Dinamik Elastik Analiz

> 0.2 g 3D Dinamik Elastik Analiz



6 – BETON BARAJLARIN TERMAL ANALİZLERİBeton Barajlarda Çatlaklar

‐ Yüzey Gradyant Çatlaklar

Betonun içerisindeki sıcaklık ve dış sıcaklık farkları sebebi ile açık yüzeylerde oluşan çatlaklardır.

Genelde sınırlı biçimde yayılması nedeniyle yapısal sağlamlığı tehditetmemektedir.

‐ Yatay Çatlaklar

Kütle beton içinde düşeyde oluşan sıcaklık farkları nedeni ile oluşur.

Temel bölgesinin yaratacağı rijitlik etkisi ile bu çatlakların temele yakınoluşmasımuhtemeldir.

Özellikle SSB gibi katmanlar arası çekme dayanımının zayıf olduğumalzemelerde bu çatlakların oluşması engellenmelidir.


6 – BETON BARAJLARIN TERMAL ANALİZLERİAnaliz Metodları

I. Derece Analiz

‐ Basit ve hızlı analiz yöntemi

‐ Girdiler :

Beton Adibiyatik Ortamda Çıkaracağı Sıcaklık

Aylık Sıcaklık Ortalamaları

Beton için Elastisite Modülü ve Genleşme Katsayısı

‐ Basit sınır koşulları öngörülerek maksimum sıcaklık farkı için yapılır.

‐ Termal çatlamanın geniş çatlak açıklıklarına neden olacağı barajlarda derz aralıklarının tahmin edilmesi amacı ile kullanılır.



II. Derece Analiz

‐ 1D veya 2D bir ağ üzerinde sıcaklıkların gövde içerisinden dışarısına doğrudeğişimi, detaylı el hesapları veya bilgisayar programları ile yapılır.

‐ Girdiler :

Beton Adibiyatik Ortamda Çıkaracağı Sıcaklık

Aylık ve Günlük Sıcaklık Ortalamaları

Beton için Elastisite Modülü ve Genleşme Katsayısı

‐ Hem yüzey, hem yatay çatlaklar için gerçekleştirilebilir.

‐ Termal çatlamanın risk yaratmayacağı barajlarda kesin hesap yöntemi olarakkullanılabilir.



III. Derece Analiz

‐ 2D veya 3D sonlu elemanlar analizleri ile gerçekleştirilen en detaylı analizyöntemidir.

‐ Girdiler :Beton Adibiyatik Ortamda Çıkaracağı SıcaklıkAylık ve Günlük Sıcaklık OrtalamalarıBeton için Elastisite Modülü, Sünme Modülü ve Genleşme KatsayısıBeton dayanımının zamana göre değişimiYapım planı ve imalat miktarlarıZemin elastisite modülü ve genişleme modülüBeton ve zeminin termal konduktivitesi ve kapasitans değerleri,Saha koşulları, rüzgar/güneş durumu ve benzeri diğer bilgiler

‐ Hem sıcaklık değişimleri, hem gerilmeler belirlenebilir.

‐ Kemer barajlar ile büyük barajlarda kullanılması önerilir.


7 – BETON BARAJ ÖLÇÜM SİSTEMLERİ

‐ Deplasman Ölçümleri

Röperler,

Derz Ölçerler,

Dikey Gezler,

Tiltmetreler,

GPS Tabanlı Ölçümler

‐ Sızma Ölçümleri

V ağızlı savaklar,

Piyezometreler

‐ Diğer Ölçümler

İvme Ölçerler

Termometre/Termokapl

Toplam Basınç Ölçerler

Birim Uzama Ölçerler


TEŞEKKÜRLER …

konu: Özet deĞerlendİrme yapan: dr. ersan yildiz · 2013-12-03 · beton için elastisite...

Documents