Yapısal Tasarım - Barajlar Kongresi

Transkript

T.C.
ORMANVESUİŞLERİBAKANLIĞI
DEVLETSUİŞLERİGENELMÜDÜRLÜĞÜ
BARAJLARVE
HİDROELEKTRİKSANTRALLER
YAPISALTASARIM
REHBERİ
REHBERNO:006
EKİM 2012
ANKARA
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
ÖNSÖZ
Birçok medeniyetin kesişme noktası olan Anadolu'da yaklaşık 4000 yıldır süren hidrolik
mühendisliği çalışmaları, bilhassa Selçuklu ve Osmanlıların yaptıkları muhteşem eserler,
Türkiye'yi tarihi su yapıları açısından en zengin ve en dikkat çekici açık hava müzelerinden
birisi haline getirmiştir. Bugün ise ülkemiz, inşa halindeki barajların sayısı bakımından
Dünya’daki sıralamada üst sıralarda yer almaktadır. Ülkemizde her tipten barajlar inşa edilmiş
ve edilmektedir. Ayrıca; bu barajlar dolgu hacmi, yükseklik, rezervuar kapasitesi, kret uzunluğu
gibi teknik karakteristikleri ile de dünyadaki inşa edilmiş barajlar arasında ön sıralarda yer
almaktadır. Atatürk Barajı 84 milyon m3 dolgu hacmi ile dünya sıralamasında beşinci sırada
yer almaktadır.
Şubat ayında su tutma merasimine bizzat katılmış olduğum Deriner Barajı 249 m yüksekliği
ile ülkemizin en yüksek barajı, kendi sınıfında Dünya’nın 6. yüksek barajıdır. İnşaat ihalesi
safhasında bulunan Yusufeli Barajı’nın yüksekliği ise 270 metredir. Yusufeli Barajı
tamamlandığında Türkiye’nin en yüksek barajı olma özelliğine sahip olacaktır.
Ülkemizin su yapıları sahasında ulaşmış olduğu bu güzel seviye, bu sektörde çalışanların
fedakar çalışmaları ve mesleklerine olan saygının neticesinde oluşmuştur. Yıllardan beri
ülkemizde ve yurt dışında barajlar ve su yapıları alanından sayısız eserler kazandıran
mühendislerimizin ve müteahhitlerimizin çalışmalarını hepimizin malumlarıdır. Ülkemizdeki
baraj ve diğer su yapılarının projelendirilmesi ve inşası sürecine olumlu katkısı olacağını
düşündüğüm; Uluslararası Büyük Barajlar Komisyonu (ICOLD) kriterlerini esas alarak
ülkemiz ihtiyaçları ve şartları dikkate alınarak uygulanması konusunda proje ve uygulama
kriterleri ile ilgili olarak Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü’nün (DSİ) Uluslararası Büyük
Barajlar Komisyonu Türk Milli Komitesi (TRCOLD) ve Türk Müşavir Mühendisler ve Mimarlar
Birliği (TMMMB) ile başlatmış olduğu çalışmanın neticesinde hazırlanan bu rehber
dokümanların bu sektörde çalışanlara büyük fayda sağlayacağı aşikardır.
Bu gayeye hizmet etmek için komitelerde görev alan, başta DSİ personeli olmak üzere bütün
mühendislik ve müşavirlik firmaları temsilcilerine teşekkür ederim.
Su gibi aziz olunuz.
Prof. Dr. Veysel EROĞLU
Orman ve Su İşleri Bakanı
BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM
i
GİRİŞ
Ülkemizin su kaynaklarının yönetiminden ve geliştirilmesinden sorumlu olan Devlet Su İşleri
Genel Müdürlüğü geçmişinden günümüze kadar üstlenmiş olduğu görevleri başarı ile
tamamlamış ve insanımızın hizmetine sunarak kalkınmamıza ve refah düzeyimizin artmasına
büyük katkı sağlamış ve sağlamaya devam etmektedir.
Bugün itibari ile, Genel Müdürlüğümüz merkezde 15 Daire Başkanlığı, taşrada 26 Bölge
Müdürlüğü ve bünyesinde bulunan takriben 20200 personel ile çalışmalarına devam
etmektedir. Muhtelif yüksekliklere ve değişik maksatlara hizmet eden 741 adet baraj bugün
için işletmede olup, yenilerinin inşası da devam etmektedir.
Genel Müdürlüğümüzün vizyonu: Su kaynaklarımızın geliştirilmesi, korunması ve yönetimi
konularında dünya lideri olmaktadır.
Bu konuma gelmek için yapacağımız çalışmaları; diğer ilgili kurum ve kuruluşlar,
müteahhitlerimiz, mühendislik ve müşavirlik firmalarımız ve de akademisyenlerimizle
koordineli bir şekilde gerçekleştirmekteyiz.
1. Barajlar Kongresi’nin hazırlanması ve çıktıları buna çok güzel bir örnek oluşturmuştur. Bu
kongremizin maksadı takriben 1 yıla yakın bir süredir yapılan çalışmalar neticesinde
ülkemizdeki barajların/su yapılarının projelendirilmesi ve uygulanması sırasında kullanılacak
kriterlerin, Uluslararası Büyük Barajlar Komisyonu (ICOLD) kriterlerini baz alarak ülkemizin
ihtiyaçlarına göre uygulanmasında yol gösterecek rehber dokümanlar ile ilgili ilk çalışmaların
neticelerinin sunulmasıdır.
Bu rehber dokümanlar 8 ana başlık altında toplanmıştır.
Baraj ve su yapıları ile ilgili çalışmalarda büyük fayda sağlayacağına inandığım bu rehber
dokümanların hazırlanmasında emeği geçen tüm ilgililere içtenlikle teşekkür eder bu ve
benzer çalışmaların devamını dilerim.
Akif ÖZKALDI
DSİ Genel Müdürü
ii
BU REHBER DOKÜMAN ORMAN VE SU İŞLERİ BAKANLIĞI’NIN KATKILARI İLE
DEVLET SU İŞLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ (DSİ), ULUSLARARASI BÜYÜK
BARAJLAR KOMİSYONU TÜRK MİLLİ KOMİTESİ (TRCOLD), TÜRK MÜŞAVİR
MÜHENDİSLER VE MİMARLAR BİRLİĞİ’NİN (TMMMB) ORTAK ÇALIŞMASI VE
TÜRKİYE MÜTEAHHİTLER BİRLİĞİ (TMB) VE TÜRKİYE İNŞAAT SANAYİCİLERİ
İŞVEREN SENDİKASI (İNTES)’NIN DESTEKLERİ SONCUNDA HAZIRLANMIŞTIR.
iii
AÇIKLAMA
Bu rehber doküman, barajlar, hidroelektrik santrallar ve hidrolik yapıların planlama, tasarım,
proje hizmetlerini ve inşaatını yapan firmaların, bu konuda görev ifa eden kamu kurum ve
kuruluşlarının ve özel sektör yatırımcılarının çalışmalarına baz olması gayesi ile Devlet Su
İşleri Genel Müdürlüğü, Uluslararası Büyük Barajlar Komisyonu Türk Milli Komitesi, Türk
Müşavir Mühendisler ve Mimarlar Birliği ile akademisyenlerin bir yıla yakın süre ile
çalışmaları sonucunda hazırlanmıştır.
Bu doküman ülkemizde bu konuda yapılan ilk çalışmalardan biri olup, ilgili taraflardan
gelecek görüş ve öneriler çerçevesinde revize edilecek ve güncelleştirilecektir.
Bu doküman bu konuda çalışan, hizmet üreten ve imalat yapan kişi, firma, kurum ve
kuruluşlara rehber olması amacı ile hazırlanmış olmakla birlikte, tasarım, imalat, montaj,
inşaat, su tutma, işletme ve baraj emniyeti ile ilgili her türlü sorumluluk tasarım, imalat,
montaj ve inşaat işlerini yapan yüklenicilere aittir.
©Telif Hakkı
Devlet Su İşleri Genel Müdürlüğü’nün önceden izni alınmadan bu yayının hiç bir bölümü
mekanik, elektronik, fotokopi, manyetik kayıt veya başka yollarla hiç bir surette çoğaltılamaz,
muhafaza edilemez, basılamaz.
iv
İÇİNDEKİLER
1.
YAPISAL TASARIM ..................................................................................................... 1
1.1
SANTRAL BİNASI TASARIMI ...................................................................................... 1
1.1.1
Genel Kriterler .............................................................................................................. 1
1.1.1.1
Santral Binası Yer Seçimi ............................................................................................ 1
1.1.1.2
Santral Yapı Tipleri ve Yapı Tipinin Seçimi .................................................................. 3
1.1.1.3
Santral Binası Ana Kısımlarının Belirlenmesi............................................................... 3
1.1.1.3.1 Güç Merkezi Yapısı ...................................................................................................... 4
1.1.1.3.2 Montaj Sahası .............................................................................................................. 4
1.1.1.3.3 Kullanım Yapıları .......................................................................................................... 4
1.1.1.4
Santral Binası Ana Teçhizatları .................................................................................... 5
1.1.1.4.1 Türbin ve Jeneratör Tipleri ........................................................................................... 5
1.1.1.4.2 Emme Borusu (Draft Tube) ........................................................................................ 15
1.1.1.4.3 Salyangoz (Spiral Case) ............................................................................................ 16
1.1.1.4.4 Kelebek Vana ............................................................................................................. 16
1.1.1.5
Santral Binası Yardımcı Teçhizatları .......................................................................... 17
1.1.2
Tasarım Prensipleri .................................................................................................... 17
1.1.2.1
Dış Tasarım (Genel Yerleşim Çizimi ve Cephe Görünüşleri) ..................................... 18
1.1.2.2
İç Tasarım .................................................................................................................. 18
1.1.2.3
Oda Yerleşimleri......................................................................................................... 19
1.1.3
Çizimler ...................................................................................................................... 20
1.1.3.1
Mimari Çizimler .......................................................................................................... 20
1.1.3.2
İnşaat Çizimleri........................................................................................................... 20
1.1.3.3
Mekanik Çizimler ........................................................................................................ 21
1.1.3.4
Hidromekanik Çizimler ............................................................................................... 21
1.1.3.5
Elektrik Çizimleri......................................................................................................... 21
1.1.3.6
Elektromekanik Çizimler............................................................................................. 22
1.1.4
Yapısal Tasarım ......................................................................................................... 22
1.1.4.1
Tasarım Kriterleri........................................................................................................ 22
1.1.4.2
Tasarım Yükleri, Yük Kombinasyonları ve Stabilite Analizi ........................................ 26
1.1.4.3
Betonarme Hesapları ................................................................................................. 31
1.1.4.3.1 Çevre Kotu Üstü Betonarme Hesapları ...................................................................... 33
1.1.4.3.2 Birinci Kademe Hesapları........................................................................................... 35
1.1.4.3.3 İkinci Kademe Hesapları ............................................................................................ 36
1.1.4.4
Çelik Yapılar ............................................................................................................... 38
1.1.4.4.1 Birleştirme Vasıtaları .................................................................................................. 38
v
1.1.4.4.2 Çekme Çubukları ....................................................................................................... 38
1.1.4.4.3 Basınç Çubukları ........................................................................................................ 38
1.1.4.4.4 Kafes Sistemler .......................................................................................................... 38
1.1.4.4.5 Dolu Gövdeli Kirişler................................................................................................... 40
1.1.4.4.6 Kolon Ayakları ............................................................................................................ 40
1.1.4.4.7 Çelik Yapı Örnekleri ................................................................................................... 41
1.2
DOLUSAVAK TASARIMI ........................................................................................... 42
1.2.1
Dolusavak Yapısını Oluşturan Kısımlar ..................................................................... 42
1.2.1.1
Yaklaşım Kanalı ......................................................................................................... 42
1.2.1.2
Eşik Yapısı ................................................................................................................. 42
1.2.1.3
Boşaltım Kanalı .......................................................................................................... 42
1.2.1.4
Enerji Kırıcı Havuz/ Sıçratma Eşiği ............................................................................ 42
1.2.2
Yapısal Tasarım ......................................................................................................... 42
1.2.2.1
Yükleme Halleri Olasılıkları ........................................................................................ 42
1.2.2.2
Tasarım Yükleri .......................................................................................................... 43
1.2.2.2.1 Hidrostatik Yükler ....................................................................................................... 43
1.2.2.2.2 Deprem Yükleri .......................................................................................................... 44
1.2.2.2.2.1 Hesap Yöntemleri ........................................................................................................................... 44
1.2.2.3
Dolusavak Yükleme Halleri ........................................................................................ 45
1.2.2.3.1 Yaklaşım Kanalı Duvarları Yükleme Durumu ............................................................. 45
1.2.2.3.2 Eşik Yapısı Yükleme Durumu .................................................................................... 47
1.2.2.3.3 Boşaltım Kanalları Duvarları Yükleme Durumu .......................................................... 49
1.2.2.3.4 Enerji Kırıcı Havuz Duvarları Yükleme Durumu ......................................................... 50
1.2.2.3.5 Enerji Kırıcı Havuz Taban Plağı Yükleme Durumu .................................................... 52
1.2.2.3.6 Sıçratma Eşiği Yükleme Durumu ............................................................................... 52
1.2.3
Stabilite Analizi ........................................................................................................... 53
1.2.3.1
Devrilme ..................................................................................................................... 53
1.2.3.2
Kayma ........................................................................................................................ 53
1.2.3.3
Yüzme ........................................................................................................................ 54
1.2.3.4
Zemin Gerilmesi ......................................................................................................... 54
1.2.4
Yük Katsayıları ve Birleşimleri.................................................................................... 54
1.2.5
Betonarme Hesapları ................................................................................................. 54
1.3
DERİVASYON – DİPSAVAK TASARIMLARI............................................................. 55
1.3.1
Derivasyon Sisteminin Seçimi .................................................................................... 58
1.3.1.1
Açık Kanallı Derivasyon ............................................................................................. 58
1.3.1.2
Kondüvi (Aç-Kapa Tünel) ........................................................................................... 59
vi
1.3.1.3
Derivasyon Kondüvisi veya Çelik Borunun Öncelikli Olarak Derivasyon Daha Sonra
Dipsavak Amaçlı Kullanılması .................................................................................... 60
1.3.1.4
Kademeli Derivasyon ................................................................................................. 60
1.3.1.5
Tünel ile Derivasyon................................................................................................... 61
1.3.2
Genel Tasarım Kriterleri, Boyutlandırma, Yapısal Tasarım ........................................ 61
1.3.2.1
Açık Kanal .................................................................................................................. 61
1.3.2.1.1 Tasarım Kriterleri ve Boyutlandırma........................................................................... 61
1.3.2.2
Derivasyon-Dipsavak Kondüvisi................................................................................. 62
1.3.2.2.2 Yükler ve Yükleme Durumları .................................................................................... 66
1.3.2.2.2.1 Yükler ................................................................................................................................................. 67
1.3.2.2.2.2 İncelenecek Haller .......................................................................................................................... 68
1.3.2.2.2.3 Yükleme Durumları......................................................................................................................... 69
1.3.2.2.3 Statik Betonarme Analiz ............................................................................................. 70
1.3.2.2.3.1 Malzeme ve Donatılandırma Kriterleri ...................................................................................... 70
1.3.2.3
Derivasyon-Dipsavak Tüneli ...................................................................................... 72
1.3.2.3.3 Statik Betonarme Analiz ............................................................................................. 75
1.3.2.4
Derivasyon Giriş Yapısı.............................................................................................. 75
1.3.2.4.3 Stabilite Analizi ........................................................................................................... 77
1.3.2.4.3.1 Yüzme Tahkiki ................................................................................................................................. 77
1.3.2.4.3.2 Kayma Tahkiki ................................................................................................................................. 78
1.3.2.4.3.3 Devrilme Tahkiki.............................................................................................................................. 79
1.3.2.4.3.4 Zemin Gerilmeleri ........................................................................................................................... 79
1.3.2.4.4 Statik-Betonarme Analiz............................................................................................. 80
1.3.2.4.5 Giriş Yapısı Kapakları ................................................................................................ 81
1.3.2.5
Dipsavak Şaftı ve Su Alma Yapısı ............................................................................. 82
1.3.2.6
Tıkaç Betonları ........................................................................................................... 82
1.3.2.7
Enjeksiyonlar .............................................................................................................. 85
1.3.2.8
Tranzisyon (Geçiş Bölgesi) Yapıları ........................................................................... 85
1.3.2.8.1 Stabilite Analizi ........................................................................................................... 85
1.3.2.8.2 Statik Yükler ............................................................................................................... 86
1.3.2.8.3 Yük Kombinasyonları ................................................................................................. 87
1.3.2.9
Dipsavak Vanaları ve Cebri Boru ............................................................................... 89
vii
1.3.2.9.1 Tehlike ve Ayar Vanaları ............................................................................................ 89
1.3.2.9.2 Dipsavak Cebri Borusu .............................................................................................. 92
1.3.2.9.2.1 Dipsavak Cebri Borusu Kısımları ............................................................................................... 92
1.3.2.9.2.2 Proje ve Hesap .............................................................................................................................. 102
1.3.2.10 Ayar Vana Odaları.................................................................................................... 104
1.3.2.10.1 Tasarım Kriterleri ve Boyutlandırma......................................................................... 104
1.3.2.10.2 Yükler ve Yükleme Durumları .................................................................................. 104
1.3.2.11 Enerji Kırıcı Yapılar .................................................................................................. 106
1.3.2.11.1 Havuz Tipleri ............................................................................................................ 106
1.3.2.11.2 Stabilite Analizleri (Kayma Analizi)........................................................................... 107
1.3.2.11.3 Kanal Statik Analizleri .............................................................................................. 108
1.4
YARDIMCI TESİSLER ............................................................................................. 110
1.4.1
Enjeksiyon Galerileri ................................................................................................ 110
1.4.2
Su Alma Yapısı ........................................................................................................ 110
1.4.2.1
Yapı Tipleri ............................................................................................................... 111
1.4.2.1.1 Bağımsız Karşıdan Alışlı Su Alma Yapıları .............................................................. 111
1.4.2.1.2 Gövdeye Bitişik Su Alma Yapıları ............................................................................ 117
1.4.2.2
Su Alma Yapısı Elemanları ...................................................................................... 118
1.4.2.3
Tasarım Kriterleri ve Boyutlandırma......................................................................... 122
1.4.2.4
Stabilite Hesabı ........................................................................................................ 125
1.4.2.4.1 Yükler ve Yükleme Durumları .................................................................................. 125
1.4.2.4.2 Stabilite Analizi ......................................................................................................... 128
1.4.2.5
Statik – Betonarme Hesapları .................................................................................. 132
1.4.3
Kapak Şaftları........................................................................................................... 133
1.4.3.1
Statik - Betonarme Hesaplar .................................................................................... 134
1.4.4
Tüneller .................................................................................................................... 136
1.4.4.1
Portaller .................................................................................................................... 136
1.4.4.1.1 Portal Yeri ve Seçim Kriterleri .................................................................................. 136
1.4.4.1.2 Portal Kazı, Destek ve Drenaj Sistemleri ................................................................. 137
1.4.4.1.3 Portal Yapıları .......................................................................................................... 140
1.4.4.2
Destek Tasarımları ................................................................................................... 143
1.4.4.2.1 Tüneller İçin Kaya Kütle Sınıflama Yöntemleri ......................................................... 144
1.4.4.2.1.1 Barton Q Kaya Sınıflama Yöntemi .......................................................................................... 144
1.4.4.2.1.2 Bieniawski RMR Kaya Sınıflama Yöntemi ............................................................................ 148
1.4.4.2.1.3 Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi (YATAY) Kaya Sınıflaması ................................ 150
1.4.4.2.2 Kaya Kütle Özellikleri ve Kırılma Kuramları ............................................................. 151
viii
1.4.4.2.3 Tünel Açma Yöntemleri ve Güzergahı Seçim Kriterleri ............................................ 158
1.4.4.2.3.1 Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi (NATM) .................................................................... 159
1.4.4.2.3.2 Kaya Ortamda Tünel Açma Yöntemleri ................................................................................. 160
1.4.4.2.3.3 Zemin Ortamda Tünel Açma Yöntemleri ............................................................................... 166
1.4.4.2.3.4 Batırma Tünel (Immersed Tube) Yöntemi............................................................................. 171
1.4.4.2.4 Destek Ön Tasarım Yöntemleri ................................................................................ 172
1.4.4.2.4.1 Deneyimsel Yöntem ..................................................................................................................... 173
1.4.4.2.4.2 Sayısal Yöntemler ........................................................................................................................ 173
1.4.4.2.5 Tünel Destekleme Sistemleri ................................................................................... 174
1.4.4.2.5.1 Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi (YATAY) .................................................................. 174
1.4.4.2.5.2 Destek Sistemlerinin Belirlenmesi ........................................................................................... 176
1.4.4.2.6 Sayısal Çözümleme Yöntemleri ............................................................................... 179
1.4.4.2.6.1 Sayısal Modelin Kurulması ........................................................................................................ 179
1.4.4.2.7 Ölçüm Aygıtları......................................................................................................... 185
1.4.4.3
Kaplama Tasarımları ................................................................................................ 186
1.4.4.3.1 Tasarım Kriterleri...................................................................................................... 189
1.4.4.3.2 Donatısız Beton Kaplamalı Tünellerin Tasarım Kriterleri ......................................... 190
1.4.4.3.3 Donatılı Beton Kaplamalı Tünellerin Tasarım Kriterleri ............................................ 191
1.4.4.3.4 Çelik Kaplamalı Tünellerin Tasarım Kriterleri ........................................................... 194
1.4.5
Denge Bacaları ve Şaftlar ........................................................................................ 194
1.4.5.1
Destek Tasarımları ................................................................................................... 194
1.4.5.2
Yükler ve Yükleme Durumları .................................................................................. 197
1.4.5.3
Sayısal Analiz Yöntemleri ........................................................................................ 197
1.4.6
Tehlike Vana Odası.................................................................................................. 198
1.4.7
Cebri Borular ............................................................................................................ 200
1.4.7.1
Cebri Boru Türleri ..................................................................................................... 200
1.4.7.1.1 Font ........................................................................................................................ 200
1.4.7.1.2 Ahşap ....................................................................................................................... 201
1.4.7.1.3 Beton ........................................................................................................................ 201
1.4.7.1.4 PVC ........................................................................................................................ 201
1.4.7.1.5 CTP ........................................................................................................................ 201
1.4.7.1.6 Çelik ........................................................................................................................ 201
1.4.7.2
Su Darbeleri ve Aşırı Basınç .................................................................................... 202
1.4.7.3
Boru Çaplarının Belirlenmesi ................................................................................... 207
1.4.7.4
Çelik Boruların Ağırlıkları ......................................................................................... 208
1.4.7.5
Ekonomik Boru Sayısı .............................................................................................. 208
ix
1.4.7.6
Boruların Dış Basınca Mukavemeti .......................................................................... 209
1.4.7.7
Mesnet Aralıklarının Belirlenmesi............................................................................. 209
1.4.7.8
Sıcaklık Değişimlerinin Etkisi ................................................................................... 210
1.4.7.9
Dolma Sırasındaki Ovalleşmenin Önlenmesi ........................................................... 211
1.4.7.10 Don Tesirleri ............................................................................................................. 211
1.4.7.11 Tespit Kütleleri ......................................................................................................... 212
1.4.8
Kuyruksuyu Yapıları ................................................................................................. 216
1.4.8.1
Kanal Tipleri ............................................................................................................. 217
1.4.8.1.1 Trapez Kanal ............................................................................................................ 217
1.4.8.1.2 Duvarlı Kanal............................................................................................................ 218
1.4.8.2
Kanala Etkiyen Yüklerin Belirlenmesi....................................................................... 218
1.4.8.3
Kanal Stabilite Analizleri........................................................................................... 219
1.4.8.3.1 Kanalda Sürükleme Gücünün Hesabı ...................................................................... 219
1.4.8.3.2 Duvarlı Kanal Kayma Analizi .................................................................................... 219
1.4.8.3.3 Diğer Analizler .......................................................................................................... 220
1.4.8.4
Kanal Statik Analizleri .............................................................................................. 220
1.4.8.4.1 Kanala Etkiyen Yükler .............................................................................................. 220
1.4.8.4.1.1 Aktif Toprak Yükü ......................................................................................................................... 220
1.4.8.4.1.2 Sürsarj Yükü ................................................................................................................................... 220
1.4.8.4.1.3 Sürsarj Deprem Yükü .................................................................................................................. 221
1.4.8.4.1.4 Suyun Hidrostatik Yükü .............................................................................................................. 221
1.4.8.4.1.5 Kanal İçi Düşey Su Yükü ............................................................................................................ 221
1.4.8.4.1.6 Kanal İçi Yatay Su Yükü ............................................................................................................. 221
1.4.8.5
Kanal Kaplaması ...................................................................................................... 222
1.5
KAYNAKLAR............................................................................................................ 223
1.5.1.1
Santral Binası Tasarımı............................................................................................ 223
1.5.1.2
Dolusavak Tasarımı ................................................................................................. 223
1.5.1.3
Derivasyon-Dipsavak Tasarımları ............................................................................ 223
1.5.1.4
Yardımcı Tesisler ..................................................................................................... 224
1.5.1.4.1 Su Alma Yapısı ........................................................................................................ 224
1.5.1.4.2 Tüneller Destek Tasarımları ..................................................................................... 224
1.5.1.4.3 Tüneller Kaplama Tasarımları .................................................................................. 225
1.5.1.4.4 Cebri Borular ............................................................................................................ 225
1.5.1.4.5 Kuyruksuyu Yapıları ................................................................................................. 225
x
TABLO LİSTESİ
Tablo 1-1
Özgül Hıza Göre Türbinlerin Sınıflandırılması ..........................................................5 Tablo 1-2 Emniyet Katsayıları.................................................................................................29 Tablo 1-3 Normal Yapılarda Kayma Güvenlik Katsayıları ......................................................30 Tablo 1-4 Tüm Yapılarda Yüzme İçin Güvenlik Katsayıları ....................................................30 Tablo 1-5 Bileşke Kuvvetin Yeri için Limitler ...........................................................................30 Tablo 1-6 EM 1110-2-2502, Taşıma Kapasitesi Emniyet Limitleri ..........................................30 Tablo 1-7 EM 1110-2-2100, Santral Binası Yükleme Durumları.............................................31 Tablo 1-8 Modifiye Santral Binası Yükleme Durumları ...........................................................31 Tablo 1-9 Eurocode 2, Yük Çarpanları ...................................................................................33 Tablo 1-10 Modifiye Yük Çarpanları ............................................................................................33 Tablo 1-11 Yükleme Durumu Olasılıkları ..................................................................................42 Tablo 1-12 Dolusavak Yaklaşım Kanalı Duvarları Yükleme Sınıfları ........................................46 Tablo 1-13 Dolusavak Yapısı Eşik Yapısı Yükleme Sınıfları ....................................................47 Tablo 1-14 Dolusavak Boşaltım Kanalı Duvarları Yükleme Sınıfları.........................................49 Tablo 1-15 Dolusavak Enerji Kırıcı Havuz Duvarları Yükleme Sınıfları ....................................50 Tablo 1-16 Dolusavak Enerji Kırıcı Havuz Taban Plağı Yükleme Sınıfları ...............................52 Tablo 1-17 Sıçratma Eşiği Yükleme Sınıfları ............................................................................52 Tablo 1-18 Devrilme Stabilitesi Limitleri....................................................................................53 Tablo 1-19 Kritik Yapılarda Kayma Emniyet Katsayıları ...........................................................53 Tablo 1-20 Normal Yapılarda Kayma Emniyet Katsayıları .......................................................53 Tablo 1-21 Tüm Yapılarda Yüzme İçin Emniyet Katsayıları .....................................................54 Tablo 1-22 Pürüzlülük Katsayıları (n) .......................................................................................62 Tablo 1-23 Tasarım Yük Katsayıları (TS 500) ..........................................................................69 Tablo 1-24 Yüzme Tahkiki Emniyet Katsayıları ........................................................................78 Tablo 1-25 Kayma Hesabı için Sürtünme Katsayıları (f)...........................................................78 Tablo 1-26 Kayma Tahkiki İçin Emniyet Katsayıları* ................................................................79 Tablo 1-27 EM 1110-2-2100, Devrilme Tahkiki için Limitler .....................................................79 Tablo 1-28 Temel Zemini için Emniyet Gerilmeleri ..................................................................80 Tablo 1-29 Yüzme Tahkiki için Emniyet Katsayıları................................................................128 Tablo 1-30 Kayma Hesabı için Sürtünme Katsayıları (f).........................................................129 Tablo 1-31 Kayma Tahkiki İçin Emniyet Katsayıları ...............................................................130 Tablo 1-32 EM 1110-2-2100, Bileşke Kuvvetin Yeri için Limitler ............................................130 Tablo 1-33 Temel Zemini için Emniyet Gerilmeleri .................................................................131 Tablo 1-34 Tasarım Yük Katsayıları (TS 500) ........................................................................132 Tablo 1-35 Tasarım Yük Katsayıları Tablosu .........................................................................135 BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM
xi
Tablo 1-36 Q Hesabında Kullanılan Parametrelerin Belirlenmesi, Barton et al ......................145 Tablo 1-37 Kazı Destek Oranının Bulunması .........................................................................147 Tablo 1-38 Kaya Kütle Puanlaması, Bieniawski .....................................................................149 Tablo 1-39 Bazı Kayaçlara Ait mi Değerleri ............................................................................154 Tablo 1-40 Som Kayanın Tek Eksenli Basınç Dayanımının Jeolog Çekici İle Kestirimi .........155 Tablo 1-41 Modül Katsayısının Seçimi ...................................................................................157 Tablo 1-42 Örselenme Katsayısının Seçimi ...........................................................................158 Tablo 1-43 Taşıma Gücü Yönteminde Kullanılması Önerilen Yük Faktörleri ( EM 1110-22901, USACE, Bölüm 9-3)....................................................................................191 Tablo 1-44 Su Tünellerinde Oluşabilecek Yükler için Genel Öneriler ( EM 1110-2-2901,
USACE, Bölüm 9-4)..............................................................................................193 BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM
xii
ŞEKİL LİSTESİ
Şekil 1-1 50 kW-2000Mw Güç Bölgelerinde Kullanılan Ana Türbin Tipleri ................................... 6
Şekil 1-2 1kW - 1000 kW Güç Bölgelerinde Kullanılan Ana Türbin Tipleri ................................... 6
Şekil 1-3
50 kW-10 MW Güç Bölgelerinde Kullanılan Ana Türbin Tipleri .................................. 7
Şekil 1-4
Yatay Eksenli Pelton Türbinler ................................................................................... 8
Şekil 1-5
Düşey Eksenli Pelton Türbinler .................................................................................. 8
Şekil 1-6
Turgo İtki Türbinler ..................................................................................................... 9
Şekil 1-7
Yatay Eksenli Francis Türbinler.................................................................................. 9
Şekil 1-8
Düsey Eksenli Francis Türbinler............................................................................... 10
Şekil 1-9
Düsey Eksenli Kaplan Türbinler ............................................................................... 11
Şekil 1-10
Crossflow Türbinler ............................................................................................... 12
Şekil 1-11
Paket Tipi Vana Türbin ......................................................................................... 12
Şekil 1-12
Düşey Eksenli Boru (Tubular) Tipli Türbinler ........................................................ 12
Şekil 1-13
Kondüvi Tipi Vana Türbin ..................................................................................... 13
Şekil 1-14
Runner ve Rotor Entegre Türbin........................................................................... 13
Şekil 1-15
Tersinir Pompa Tipi Türbinler ............................................................................... 14
Şekil 1-16
S-Şekilli Boru (Tubular) Tip Türbinler ................................................................... 15
Şekil 1-17
Uzay Kafes Çelik Yapı Örnekleri .......................................................................... 41
Şekil 1-18
Derivasyon-Dipsavak Sistemi - 1/2 (Tipik) .......................................................... 56
Şekil 1-19
Derivasyon-Dipsavak Sistemi - 2/2 (Tipik) .......................................................... 57
Şekil 1-20
Açık Kanallı Derivasyon ........................................................................................ 59
Şekil 1-21
Kondüvi - Su Tutucu Yakaları ............................................................................... 64
Şekil 1-22
Tipik Kondüvi Enkesitleri....................................................................................... 66
Şekil 1-23
Kondüviye Etkiyen Yüklerin Şematik Gösterimi .................................................... 67
Şekil 1-24
Kondüvilerde Hesap Kesitleri ................................................................................ 70
Şekil 1-25
Tünel-Batardo Optimizasyon Eğrisi ...................................................................... 73
Şekil 1-26
Derivasyon ve Dipsavak Tüneli Tipik Boy Kesiti ................................................... 74
Şekil 1-27
Derivasyon Giriş Yapısı Plan ve Boy kesiti (Tipik) ................................................ 76
Şekil 1-28
Giriş Yapısı Kapak Yükü (Şematik) ...................................................................... 81
Şekil 1-29
Dipsavak Şaftı ve Su Alma Yapısı Yerleşimi ........................................................ 82
Şekil 1-30
Vana Odası Kesiti (1/2)......................................................................................... 89
Şekil 1-31
Vana Odası Kesiti (2/2)......................................................................................... 90
Şekil 1-32
Açıkta Teşkil Edilen Ayar Vana Odası Tipik Çizimleri ......................................... 105
Şekil 1-33
Havuz Tipleri ....................................................................................................... 107
Şekil 1-34
Gövde Boy Kesitinde Enjeksiyon Galerisinin Görünümü .................................... 110
Şekil 1-35
Kule Tipi Su Alma Yapısı .................................................................................... 112
xiii
Şekil 1-36
Düşey Su Alma Yapısı ........................................................................................ 113
Şekil 1-37
Kaya Yamaca Yaslı Düşey Su Alma Yapısı ....................................................... 114
Şekil 1-38
Kaya Yamaca Yaslı Eğik Su Alma Yapısı ........................................................... 114
Şekil 1-39
Şaftlı Su Alma Yapısı .......................................................................................... 115
Şekil 1-40
Düşey Şaft Girişli Su Alma Yapısı ...................................................................... 116
Şekil 1-41
Gövdeye Bitişik Su Alma Yapısı – Profil ............................................................. 117
Şekil 1-42
Gövdeye Bitişik Su Alma Yapısı - Plan ............................................................... 118
Şekil 1-43
Su Alma Yapısı Izgara Yükleri ............................................................................ 120
Şekil 1-44
Su Alma Yapısı Çan Ağzı Giriş Eğrisi ................................................................. 123
Şekil 1-45
Su Alma Yapısı Boyutlandırması ........................................................................ 124
Şekil 1-46
Kapak Şaftı-Plan ve Profili (üst yapı mevcut) ..................................................... 133
Şekil 1-47
Kapak Şaftı-Plan ve Profili (üst yapı mevcut değil) ............................................. 134
Şekil 1-48
Tipik Bir Portal Yapısı ve Destekleme Görünümü .............................................. 140
Şekil 1-49
Tipik Kanopi Uygulaması .................................................................................... 141
Şekil 1-50
Tipik Portal Yapısı............................................................................................... 142
Şekil 1-51
Kaplamasız Tünellerde Kanopi ve Portal Yapısı ................................................ 143
Şekil 1-52
Kaplamalı Tünellerde Kanopi ve Portal Yapısı ................................................... 143
Şekil 1-53
Q Değeri, Açıklık-Kazı-Destek Oranı ve Destek Sınıfı Bağıntısı, Barton ............ 148
Şekil 1-54
RMR Değeri, Etkin Kazı Açıklığı ve Duraylılık Süresi Bağıntısı, Bieniawski ....... 150
Şekil 1-55
Jeolojik Dayanım İndeksinin (GSI) Bulunması .................................................... 155
Şekil 1-56
NATM ile Tünel Açma ......................................................................................... 160
Şekil 1-57
Tünel Açma Makineleri ....................................................................................... 164
Şekil 1-58
Yarım Kesit Tünel Açma Makinesi ...................................................................... 166
Şekil 1-59
Kalkan Kullanımı ................................................................................................. 169
Şekil 1-60
Tünellerde Destek Basıncı-Radyal Deformasyon İlişkisi .................................... 177
Şekil 1-61
Ardışık Deformasyon Ölçümlerinin Değerlendirilmesi ........................................ 178
Şekil 1-62
2 Boyutlu Tünel Modeli ....................................................................................... 180
Şekil 1-63
3 Boyutlu Tünel Modeli ....................................................................................... 180
Şekil 1-64
Tipik 2 Boyutlu Model Boyutlandırması .............................................................. 181
Şekil 1-65
2 Boyutlu Çözüm Ağı Elemanları ........................................................................ 182
Şekil 1-66
Çözüm Ağının Sıklaştırılması ............................................................................. 183
Şekil 1-67
Deformasyon Ölçüm Aygıtlarının Örnek Bir Yerleşimi ........................................ 186
Şekil 1-68
Norveç Metodu ile Güzergah Seçimi .................................................................. 187
Şekil 1-69
Avustralya Metodu ile Güzergah Seçimi ............................................................. 188
Şekil 1-70
Denge Bacasının Yerleşimi ................................................................................ 195
Şekil 1-71
Bazı Özel Denge Bacası Geometrileri ................................................................ 196
Şekil 1-72
Şaft Giriş Kazısı .................................................................................................. 197
xiv
Şekil 1-73
Aksisimetrik Şaft Modeli...................................................................................... 198
Şekil 1-74
Tipik Tehlike Vanası/Vana Odası ....................................................................... 200
Şekil 1-75
Muhtelif Tesislerdeki Ölçüm Sonuçları ............................................................... 205
Şekil 1-76
Tam Kapanma Halinde Deformasyon (a) ve Aşırı Basınç Dağılımları (b) .......... 206
Şekil 1-77
Boru Çapı Belirlenmesinde Kullanılan Notasyonlar ............................................ 207
Şekil 1-78
Ekonomik Boru Sayısı Belirlenmesinde Kullanılan Notasyonlar ......................... 209
Şekil 1-79
Mesnet Aralıkları Moment Diyagram Gösterimi .................................................. 210
Şekil 1-80
Tespit Kütleleri Plan Şematik Gösterimi ............................................................. 210
Şekil 1-81
Ovalleşmede Kullanılan Notasyonlar .................................................................. 211
Şekil 1-82
Tespit Kütlesi Profil Şematik Gösterimi ............................................................... 212
Şekil 1-83
Tespit Kütlesi Hesabında Kullanılan Notasyonlar ............................................... 212
Şekil 1-84
Mansap Tarafındaki Kuvvetlerin Bileşke Gösterimi ............................................ 215
Şekil 1-85
Yarmada Trapez Kanal Tip Kesiti ( Q > 5m³/s ) .................................................. 217
Şekil 1-86
Yarmada Trapez Kanal Tip Kesiti ( 1m³/s < Q < 5m³/s ) ..................................... 217
Şekil 1-87
Yarmada Trapez Kanal Tip Kesiti ( 1m³/s > Q ) .................................................. 217
Şekil 1-88
Dolguda Trapez Kanal Tip Kesiti ( Q > 5m³/s ) ................................................... 217
Şekil 1-89
Dolguda Trapez Kanal Tip Kesiti ( 1m³/s < Q < 5m³/s ) ...................................... 218
Şekil 1-90
Dolguda Trapez Kanal Tip Kesiti ( 1m³/s > Q ) ................................................... 218
Şekil 1-91
Duvarlı Kanal Tipik Kesit..................................................................................... 218
xv
1.
YAPISAL TASARIM
1.1
SANTRAL BİNASI TASARIMI
Santral Binası nehir yatağından alınan suyun türbinlenerek enerji üretiminin sağlandığı
yer olarak tanımlanabilir. Bu yapının tasarım ve projelendirilmesi aşamasında farklı
disiplinlerin
koordinasyonunun
yapılması
gerekmektedir.
Dolayısıyla
uygulama
aşamasına gelinene kadar bir çok bilinmeyenin bulunduğu unutulmamalıdır. İş
programında genellikle kritik yol üzerinde olan bu yapının
yer seçiminden
boyutlandırmasına, yapısal analizinden birim koordinasyonuna, her türlü aşamasının
inşaat süreci de düşünülerek tasarlanması gerekmektedir. Yapı emniyetli, ekomomik ve
estetik bir şekilde tasarlanmalıdır.
1.1.1
Genel Kriterler
1.1.1.1 Santral Binası Yer Seçimi
Santral binası yerleşiminin belirlenmesinde bazı önemli faktörler bulunmaktadır. Bu
faktörler aşağıdaki gibi sıralanabilir;
Brüt Düşü ve Mansap Tesisi
Jeolojik Çalışmalar ve Temelin Oturacağı Zemin Koşulları
Vadi Genişliği
Santral Yerine Ulaşabilirlik
Kamulaştırma
Enerji Nakil Hattı
Etek Santralleri (Barajın Hemen Mansabında Bulunan Santraller) İçin Dolusavağın Yeri
Yukarıda belirtilen bu faktörler takip eden sayfalarda alt başlıklar halinde daha
detaylıca verilmiştir;
Brüt Düşü ve Mansap Tesisi
Santral binası türbin eksen kotu; kuyruksuyu kotunun, mansap tesisinin baraj işletme
kotundan
daha
düşük
olamayacağı
kriteri
göz
önünde
bulundurularak
belirlenmelidir.Brüt düşü; reaksiyon türbinlerde baraj işletme kotundan, kuyruksuyu
kotu çıkarılarak, çarpma türbinlerde ise baraj işletme kotundan, türbin eksen kotu
çıkarılarak hesaplanmaktadır. Brüt düşünün arttırılabilmesi için türbin eksen kotunun
mümkün olan en düşük kotta seçilmesi tavsiye edilmektedir. Bu seçim sırasında kuyruk
suyu kotu muhakkak göz önünde bulundurulmalıdır.
1
Jeolojik Çalışmalar ve Temelin Oturacağı Zemin Koşulları
Santral binası bölgesindeki yüzey ve derin jeolojik formasyonların belirlenebilmesi için
gerekli tüm jeolojik çalışmaların yapılarak, projelendirme aşamasında karşılaşılabilecek
belirsizlikler giderilmelidir.
Santral temeli mümkün olabilen her durumda sağlam kayaya oturtulmalıdır. Kaya
zeminlerde santral binası temeli kazıyı optimize etmek için kırıklı ve farklı kotlara oturan
biçimde oluşturulabilir. Ancak sağlam kaya bulunamadığı durumlarda temel mümkün
olduğunca düz ve aynı kotta olacak şekilde seçilerek rijit davranışın ilkelerine uygun bir
durum yaratılmalıdır. Gerekli olduğu hallerde ilave önlemler alınarak yapı ve taşıma
gücü emniyetli şekilde sağlanmalıdır.
Santral binası kazısı, yapılan jeolojik çalışmalar neticesinde belirlenen şev eğimlerine
bağlı kalınarak yapılmalıdır. Geçici ve kalıcı kazı şevlerinde şev duraylılığı
sağlanmalıdır.
Vadi Genişliği
Vadi genişliği santral binalarının çevre düzenleme kotlarının bulunmasında büyük
önem taşımaktadır. Taşkın durumundaki su seviyeleri için vadi genişliği ve dere yatağı
eğiminin önemi, santral binalarının yerleşimini de etkileyen önemli bir faktördür. Taşkın
su kotlarının dar vadilerde yükseleceği kabulü ile dar vadilere santral binası
yerleştirilmesi tercih edilmez.
Santral Yerine Ulaşabilirlik
Yer seçimini etkileyen diğer bir önemli faktör ise santral binalarına ulaşımın
sağlanabilmesidir. Santral binasına ulaşımı sağlayacak bir yol imalatının mümkün
olduğu bir seçim tercih edilmelidir. Ulaşımın diğer sahilde olduğu durumlarda ise ilave
maliyetler (köprü vb.) düşünülmelidir. Ulaşımı zor olan arazilere santral binası
yerleştirmekten kaçınılmalıdır.
Kamulaştırma
Santral Binasının oturacağı alanda kamulaştırma ihtiyacı ve arazi sınırları göz önüne
alınması gereken önemli bir hususdur.
Enerji Nakil Hattı
2
Enerji nakil hattının doğrultusu ve şalt sahasının santral binasına olan uzaklığı, santral
binasının yer seçimi için önem arz etmektedir.
Etek Santralleri için Dolusavağın Yeri
Etek santraller için dolusavağın yeri, şalt sahasının seçimi ve taşkının savaklanması
santral binasının emniyetli şekilde tasarlanabilmesi için önem arz etmektedir.
1.1.1.2 Santral Yapı Tipleri ve Yapı Tipinin Seçimi
Santral yapı tipleri temel olarak üç gruba ayrılabilir;
Yer Üstü Santralleri
Yarı-Gömülü Santraller
Yer Altı Santraller
Yer üstü santrallerinde türbin ve jeneratör holü yaklaşık olarak çevre düzenleme
kotunda bulunmaktadır. Bu tip bir seçim yapılabilmesi için türbin tipinin uygunluğu ve
taşkın riskinin bulunmaması gerekmektedir.
Yarı-gömülü santral binalarında türbin ve jeneratör holü ile çevre düzenleme kotu
arasında kot farkı mevcuttur. Ancak üst yapı, çevre kotunun üzerindedir. Bu tip
yapıların seçiminde en önemli faktörlerden biri taşkın seviyesinin yüksek olmasıdır.
Ayrıca bazı türbin tiplerinde batıklık durumu önem arz ettiğinden dolayı da yarı gömülü
bir santral inşaası tercih edilir.
Yer Altı santraller ise nadir bulunmakla beraber uygun jeolojik durumlarda tercih
edilebilir. Bu tiplerde yapı sağlam bir kaya kütlesinin içerisine inşa edilmektedir.
Yukarıda bahsedilen tiplerden biri seçilirken santral yerinin jeolojik ve fiziki durumu iyice
irdelenmeli, kuyruksuyunun hidrolojik analiziyle beraber taşkın karakteristikleri detaylı
olarak belirlenmelidir. Taşkın seviyesinin tespitiyle beraber yerleşimin fiziki durumu
incelenerek yukarıda bahsedilen tiplerden uygun olanı seçilmelidir.
1.1.1.3 Santral Binası Ana Kısımlarının Belirlenmesi
Santral binası temel olarak üç farklı ana kısımda oluşmaktadır. Bu kısımlar aşağıda
verildiği gibidir.
Türbin, Jeneratör
Montaj Sahası
3
Kumanda/Kontrol Yapıları
Bu üç yapı bir bütün halinde olabileceği gibi üç farklı blok halinde de olabilir.
1.1.1.3.1 Güç Merkezi Yapısı
Güç merkezi yapısı santral binalarının en önemli ve temel kısmıdır. Bu kısımda binanın
temel amacı olan enerji üretimi için gerekli türbin, generatör, alçak gerilim ve orta
gerilim odaları yer almaktadır. Bu sistemlerin bütünü elektrik üretimi için temel
öğelerdir. Bu yapının planlamasında dikkat edilmesi gereken bazı önemli noktalar
aşağıda belirtildiği gibidir.
Alçak gerilim ve orta gerilim odalarında gereken hacime dikkat edilmelidir.
Türbin ve generatör holü için gereken hacime dikkat edilmelidir.
Kenar perdelerin ünitelerde olan uzaklıkları için EMT firmasının önerilerine mutlaka
uyulmalıdır.
Beton kalınlıkları her türlü yapısal emniyeti sağlayacak ölçekte olmalıdır.
Boyutlandırılırken gerekli çalışma mesafelerinin sağlanması esastır.
1.1.1.3.2 Montaj Sahası
Santral binalarında elektromekanik ekipmanların montajının yapılabilmesi, arıza
durumlarında bakım yapılabilmesi için mutlaka montaj sahası düşünülmelidir. Montaj
sahasının seçiminde dikkat edilmesi gereken bazı önemli noktalar aşağıda belirtilmiştir.
Montaj sahasının alanı seçilirken elektro-mekanik imalatçı firmanın onayı mutlaka
alınmalıdır.
Montaj sahası vincin ulaşabileceği bir konumda olmalıdır.
Montaj sahasının konumu için santral ulaşım yolunun olduğu taraf daha uygundur.
1.1.1.3.3 Kullanım Yapıları
Bu kategoriye giren yapılar, temel olarak kontrol odası, akü odası, kablo dağıtım odası,
tuvalet, mutfak, banyo, dinlenme odası, yönetici odası, vb. sıralanabilir.
Kullanım yapıları amaç olarak santral binasının işletmesi sırasında ihtiyaç duyulan
odalar bütünü olarak düşünülebilir.
4
Yukarıda da sıralanan işletim için gereken otomasyon kontrolü, sistemin güvenilir
şekilde takibi ve personelin yaşamsal ihtiyacını karşılayan işlevsel odaların gerekliliği
kullanım yapısı ihtiyacını ortaya çıkarmıştır.
Mimari boyutlandırma yapılırken her disiplin için ihtiyaç duyulan hacimler sağlanmalıdır.
1.1.1.4 Santral Binası Ana Teçhizatları
1.1.1.4.1 Türbin ve Jeneratör Tipleri
Herhangi bir yer için en uygun türbin tipinin seçimi, yerin karakteristik özelliklerine bağlı
olup, düşü ve debi değerine bağlı olarak hesaplanan özgül hız değerlerine bakılarak da
türbin tipi belirlenir. Bir türbinin ns özgül hızı o türbine benzer olan ve aynı cins
akışkanla 1 m net düşü altında çalışıp en iyi verimle milinden 1 BG güç veren türbinin
dakikadaki devir sayısı olarak tanımlanır.
n: dakikadaki devir sayısı (d/d)
Pe: tübin gücü (BG)
Ho: düşü (m)
Tablo 1-1 Özgül Hıza Göre Türbinlerin Sınıflandırılması
Türbin Tipi
Özgül Hız (ns)
Pelton
12-30
Turgo
20-70
Cross-flow
20-80
Francis
80-400
Uskur veya Kaplan
340-1000
Türbin tipi seçiminde türbin veya jenaratörün hızı da önemlidir. Tüm türbinler, bir güçhız ve verim-hız karakteristiğine sahiptir. Türbin tarafından döndürülen jenaratörler,
tipik bir türbinin optimum hızından daha yüksek bir devirde dönerler. Burada hız
oranının minimum olması tercih edilir. Bu durumda bağlantı daha kolay ve maliyet daha
düşüktür. Türbin hızının jenaratör hızında olması durumunda jenaratör direk olarak
türbin miline bir kavrama ile bağlanır.
Beş
ana
gruptan
oluşan
turbinlerin
sınıflandırmasında
göreli
avantajları
ve
dezavantajları iki veya daha fazla ana grup turbin tipinin birleşmesinden farklı ara
5
grupların oluşmasına fırsat tanımıştır. Aşağıdaki şekillerde farklı düşü ve debi
bölgelerinde hidroelektrik santrallerde kullanılan türbin tipleri gösterimiştir.
Şekil 1-1 50 kW-2000Mw Güç Bölgelerinde Kullanılan Ana Türbin Tipleri
Şekil 1-2 1kW - 1000 kW Güç Bölgelerinde Kullanılan Ana Türbin Tipleri
6
50 KW-10 MW Güç bölgelerinde kullanılan türbin tiplerinin detaylandırılması ve farklı
türbin tiplerine ait şekiller takip eden sayfalarda verilmiştir.
Şekil 1-3
50 kW-10 MW Güç Bölgelerinde Kullanılan Ana Türbin Tipleri
7
Şekil 1-4
Yatay Eksenli Pelton Türbinler
Şekil 1-5
Düşey Eksenli Pelton Türbinler
8
Şekil 1-6
Şekil 1-7
Turgo İtki Türbinler
Yatay Eksenli Francis Türbinler
9
Şekil 1-8
Düsey Eksenli Francis Türbinler
10
Şekil 1-9
Düsey Eksenli Kaplan Türbinler
11
Şekil 1-10
Şekil 1-11
Şekil 1-12
Crossflow Türbinler
Paket Tipi Vana Türbin
Düşey Eksenli Boru (Tubular) Tipli Türbinler
12
Şekil 1-13
Şekil 1-14
Kondüvi Tipi Vana Türbin
Runner ve Rotor Entegre Türbin
13
Şekil 1-15
Tersinir Pompa Tipi Türbinler
14
Şekil 1-16
S-Şekilli Boru (Tubular) Tip Türbinler
1.1.1.4.2 Emme Borusu (Draft Tube)
Emme borusu yerleşimi genellikle türbin üreticisi tarafından türbin çalışma kriterleri
düşünülerek belirlenir. Bununla birlikte, çoğu durumda, türbin montajı ve aralığı, temel
radye kalınlığı ve kuyruksuyu kanalı su seviyesi gibi fiziksel gereksinimler üreticiye bazı
sınırlamalar getirmektedir. Emme borusu dizaynı yapılırken, üst yapıdan etki eden
yükler, emme borusu temel mesnet reaksiyonları ve emme borusu üstünde ve içinde
mansap su basıncından dolayı oluşan yükler ihmal edilmemelidir. Emme borusu temel
plağı dizayn edilirken, drenaj sistemi sağlanmış olsa bile, plak altında alttan kaldırma
kuveti düşünülmelidir. Eğer emme borusu içerside orta ayak mevcut ise, düşey yükleri
taşıyacak şekilde dizayn edilmeli ve ayak memba uç bölgesine beton yüzeyinin
aşınmasını
engellemek
için
çelik
kaplama
ya
da
uygun
demir
teçhizatları
kullanılmalıdır. Eğer yapıda büzülme derzi ile ayrılmış birden fazla emme borusu
mevcut ise, emme borusu kenar ayakların tek taraflı su yüküne maruz kalabileceği
unutulmamalıdır.
15
1.1.1.4.3 Salyangoz (Spiral Case)
Salyangoz maksimum su yükü ve su koçu etkisinden dolayı oluşacak ilave yükü
taşıyacak şekilde dizayn edilmelidir.
Salyangoz tipleri yapılması düşünülen elektrik santraline göre ikiye ayrılabilir;
Düşük düşülü santrallerde, beton yüzeyi çelik plakalar ile kaplama yapılmadan zati,
hidrolik ve ekipman yüklerini taşıyacak şekilde dizayn edilebilir.
Orta ve yüksek düşülü santrallerde, beton yüzeyi çelik plakalar ile türbin üreticisi
dizaynına bağlı kalarak kaplanmalıdır. Çelik kaplama kaynakları ilgili şartnamelere
uygun şekilde yapılmalı ve kontrol edilmelidir. Yüksek düşülü santrallerde, salyangoz
çelik kaplaması için nakliye ve montaj düşünülmeli ve gerekirse yüksek dayanımlı çelik
malzemesi seçilmelidir. Tamamlanmış olan salyangoz, maksimum dizayn basıncının 11,5 katı gibi bir test basıncıyla hisrostatik olarak sızdırmazlık testine tabi tutulmalıdır.
Salyangoz imalat detayları;
Santral binası türbin katında suyun yukarı doğru sızmasını önlemek için kat drenajı
düşünülmelidir.
Salyangoz betonarme yapısı önceden belirlenmiş tabakalar halinde yapılmalıdır.
Salyangoz duvarları ve mesnetleri salyangoz montajından once tamamlanmış
olmalıdır. Yapı içeresinde cebri boru ile salyangoz girişi arasında kalan bölgede vana
yerleşimi ve geçişlerin sağlanması için cebri boru beton kaplaması yapılmamalıdır.
1.1.1.4.4 Kelebek Vana
Kelebek vanalar türbinlerden önce açma kapama organı olarak kullanılırlar. Kelebek
vanalar çelik döküm malzemelerden veya çelik saç malzemelerin kaynak konstrüksiyon
olarak imal edilirler. Kelebek vanaların açılması basınçlı yağ ile çalışan servomotorlar
vasıtası ile ve kapamaları ise, ya bir ağırlık yardımıyla veya basınçlı yağ ile çalışan
servomotor vasıtası ile olur.
Kelebek vananın açılabilmesi için giriş ve çıkıştaki basıncın eşitlenmesi gerekir.
Eşitlenmenin sağlanabilmesi için By-Pass vanası teçhizatı konulmuştur. Teçhizata start
verdiğimiz zaman, By-Pass vanası otomatik olarak açılır, salyangoz dolar. Salyangoz
dolunca basınç eşitlenmiş demektir. Basınç eşitlenince kelebek vana otomatik açılma
16
kumandası alır. Kelebek vana kapama kumandası aldığı zaman ise önce kelebek vana
kapanır sonra By-Pass vana kapanır.
Kelebek vananın özellikleri :
Kelebek vana gövdesi silindir şeklinde ve cebri boru çapına eşittir
Kelebek vananın diski daire şeklindedir. Su giriş tarafı kalın çıkış tarafı ise ince şekilde
yapılmış olup, merkezden hafif kaçık şekilde yataklanırlar.
Kelebek vana gövdesi çelik döküm veya pik döküm gibi malzemelerden imal edilirler.
Kelebek vanalarda sızdırmazlık için kösele, kauçuk, lastik veya karbon malzemeler
kullanılır.
Kelebek vanalar alçak ve orta düşülü santrallerde kullanılır.
Kelebek vanaların açma ve kapamaları basınçlı yağ sistemi ile olur.
Kelebek vananın açma (120-180 saniye) ve kapama süresi (40-50 saniye) küresel
vanaya göre daha uzun sürelidir.
1.1.1.5 Santral Binası Yardımcı Teçhizatları
Santral binası genel yerleşim planı hazırlanırken, yardımcı elektrik ve mekanik
ekipmanlar için gerekli alanlar bırakılmalıdır. Yardımcı ekipmanların yerleşimi
sırasında, yardımcı ekipmanların ana teçhizat ile olan ilişkileri de düşünülmelidir.
Genelllikle çoğu santral binasında gerekli olan yardımcı ekipman listesi ve sistemler
şöyle sıralanabilir.
Ham, işlenmiş ve soğutma suyu için su temini sistemleri, drenaj boru düzenlemesi
Makine yağı drenajı
Depolama ve arıtma sistemleri,
Basınçlı hava sistemleri,
Yangından korunma, ısıtma, havalandırma ve klima sistemleri,
Ana unite kontrol panoları,
Jenaratör nötr topraklama ekipmanları,
1.1.2
Tasarım Prensipleri
Santral Binası birçok farklı disiplinden (inşaat, mekanik, elektrik, elektromekanik ve
mimari) oluşan bir yapı olduğu için hem santral binası içinde hem de çevresinde
17
projelendirilmesi gereken birçok detay mevcuttur. Bütün çizimlerin tek bir çizim
üzerinde
birleştirilmesi
(süperpoze)
ve
varsa
tüm
aksaklıkların
saptanması
gerekmektedir.
1.1.2.1 Dış Tasarım (Genel Yerleşim Çizimi ve Cephe Görünüşleri)
Genel Yerleşim çizimleri ve cephe görünüşlerinde dikkat edilmesi gereken unsurlar
aşağıda verilmiştir.

Çevre kotunun belirlenerek 1. kademe kazı paftasının oluşturulması ve çevre
düzenlemesi dış sınırının belirlenmesi

Kalıcı kazı şevlerine sev stabilitesini artırıcı önlemler alınması

Kazı şevlerinin altına yağmur suyu drenajı için hendek gösterimi

Santral Binası yerinin Genel Yerleşim Planı’nda gösterilmesi

Kuyruksuyu yerleşiminin Genel Yerleşim Planı’nda gösterilmesi

Santral Binası ulaşım yollarının gösterimi

Gerekli olan durumlarda köprü, menfez gibi sanat yapılarının santral binası ile
olan bağlantısının gösterilmesi

Trafo yapısı mevcut ise yeri tespit edilerek yol ile olan bağlantısının gösterilmesi

Son direk -trafo yapısı ve santral binası arasındaki kablo kanallarının gösterimi

Santral binası çevresinde olası otopark, çevre düzenlemesi (ağaçlandırma vb.)
gibi detayların plana işlenmesi ve diğer birimler ile olan bağlantılarının
detaylandırılması

Olası su deposu, yangın suyu deposu, foseptik, rögar vb. yapıların gösterimi

Santral binasının ve çevresinin güvenliği için tel çit sınırlarının belirlenmesi

Kontrollü ulaşım için kapı tanımlanması ve işletme durumuna göre bekçi kulübesi
yerleşimi

Cephe görünüşlerinin hazırlanması
Genel yerleşim paftası mimari kurallara uygun, uygulanabilir ve bütün disiplinlere ait
detayların verilmesine yönelik tasarlanmalıdır.
1.1.2.2 İç Tasarım
Santral Binası İç Tasarım hususunda dikkat edilmesi gereken unsurlar aşağıda
verilmiştir.

Kullanılacak ünite adedinin ve boyların belirlenmesi

Ünite eksen kotunun belirlenmesi (Bu değer elektro-mekanik yüklenici firması
tarafından mutlak surette teyit edilmelidir)

Cebri borunun santral içindeki çapı ve olası kelebek vana boyutlarının
belirlenmesi (Santral binası içi cebri boru redüksiyonu santral binalarında
rastlanan bir durumdur. Dolayısı ile redüksiyon olup olmadığı kontrol edilmelidir.)
18

Elektro-mekanik çizimlerden emme borusu boyutlarının tespit edilmesi ve ünite ile
olan ilişkisi göz önüne alınarak plan ve kesit paftalarına işlenmesi

Kuyruk suyu kapaklarının emme borusu ile olan ilişkisi göz önüne alınarak kesit
ve plan paftalarına kuyruk suyu kapakları, kuyruksuyu kapakları kapak yuvaları,
1. ve 2. kademe betonlarının işlenmesi (Plan paftalarında yeterli kapak park
alanın bırakıldığı kontrol edilmelidir.)

Elektro-mekanik paftalar yardımı ile santral binası türbin, jeneratör holü kotlarının
belirlenmesi

Türbin ve jeneratör döşemelerinde vana ekipmanı ve diğer elemanların katlar
arasındaki transferini daha kolay şekilde yapabilmesine fırsat vermek için
boşlukların bırakılması (Bu boşluklar sebebi ile oluşacak kazalardan korunmak
için çevresine korkuluk uygulanabileceği gibi kaporta kapakları ile üzerleri
kapatılabilir.)

Drenaj çukuru yerinin tespit edilmesi,

Drenaj çukuru kapasitesinin drene edilecek su miktarı ve pompa gücü ile optimize
edilerek saptanması ve paftalara işlenmesi

Elektro-mekanik kablolama tepsi boyutları güzergahı ve kotları belirlenerek
paftalara işlenmesi (Kablo güzergahının kaporta kapakları altın geçmediği kontrol
edilmelidir.)

Vana holü’ne yerleştirilecek kolektör, pompa, filtre ve ölçüm cihazları tespit
edilerek yerleşimin paftalara işlenmesi

Türbin ve jeneratör boşluğunun (hol) havalandırma sistemi ihtiyaç ve tipine göre
belirlenmesi ve projelendirilmesi

Kren vinci kapasitesi ve kanca yüksekliğinin jeneratör holü’nden olan
yüksekliğinin ihtiyaca göre tespit edilmesi ve projelendirilmesi

Gerekli montaj sahasının ebatlarının tespit edilmesi ve ekipman boyutlarına göre
planda yerleşimine göre projelendirilmesi (Ekipmanların kren vincinin tarama
alanında kaldığı kontrol edilmelidir.)

Yangın koruma projeleri hazırlanmalı ve yangın kaçış yolu üzerindeki bütün
kapılar dışarıya açılacak şekilde “panic bar”lı olarak projelendirilmesi

Trafolar arasına duvar projelendirilmesi (yangına karşı)
1.1.2.3 Oda Yerleşimleri
Oda yerleşimlerinde dikkat edilmesi gereken unsurlar aşağıda verilmiştir.

İhtiyaca göre gereken odaların belirlenmesi (İç ihtiyaç trafo odası, havalandırma
odası, kompresör odası, jeneratör pano odası, koruma röle odası, akü odası, şalt
odası, kumanda odası, WC, mutfak v.b.)

Oda boyutlarının içlerine konulacak ekipmanın boyutlarına ve ulusal
standartlardaki emniyetli konumlandırılma mesafelerine (duvar ve ekipman arası)
göre belirlenmesi

Kapı ebatlarının taşıma aparatı ve taşınan ekipmanın boyutlarını rahatlıkla
geçirebilecek şekilde boyutlandırılması
19

Oda yerleşiminin elektro-mekanik kablolamanın geçiş güzergahları düşünülerek
konumlandırılması

Atık su ve tesisat borulaması düşünülerek bazı odaların birbirine yakın veya altlı,
üstlü olacak şekilde konumlandırılması
Ayrıca;
1.1.3

Bütün odaların kendine ait özellikleri olduğu ve korumalarının değişiklik
göstereceği unutulmamalıdır (Örneğin; şalt odasının anti-statik malzeme ile
kaplanması, kuru akü tipi odada göz duşu ihtiyacı v.b.)

Bütün katlara ulaşımın çift merdivenle sağlanması yangın açısından bir
gerekliliktir.

Bütün odalarda mahal listesi tanımlanması bir zorunluluktur. Bütün odaların
döşeme kaplaması, duvar, tavan, kapı ve pencere özellikleri belirtilmelidir.

Odalara ait kapı ve pencere boyutlarını ve detaylarını içeren kapı ve pencere
çizelgesi verilmelidir.
Çizimler
1.1.3.1 Mimari Çizimler
Mimari Çizimlerde dikkat edilmesi ve projelendirilmesi gereken unsurlar aşağıda
verilmiştir.

Temel altında, şev yüzeyinde ve duvar yan yüzlerinde kullanılacak olan izolasyon
detayları

Dış cephe duvar sistem detayları

İç ve dış duvar detayı

Duvarlar için uygulanacak kaplama detayları

Lento detayları

Döşeme, yükseltilmiş döşeme ve merdiven kaplama detayları

Tavan detayları, uygulanacak denizlik detayı

Çelik betonarme birleşim detayları

Parapet duvar, biriktirme çukuru ve kanalı detayları

Uygulanacak ızgara detayları ve süzgeç yerleşimi

Korkuluk detayları
Çevre kotu altındaki bütün inşaat derzlerinde su tutucu uygulanmalıdır.
1.1.3.2 İnşaat Çizimleri
İnşaat Çizimleri’nde dikkat edilmesi ve projelendirilmesi gereken unsurlar aşağıda
verilmiştir.

Kazı projeleri 1. ve 2. kademe kazılarını ulaşım yollarını kapsamalıdır.
20

Kazı projelerinde uygulanacak şev destekleme sistemi detaylı bir şekilde
gösterilmelidir.

Kalıp projelerinde bütün kot ve ölçüler belirlenmelidir.

Kalıp projelerinin uygulanabilir olması ve yapım aşamasında gerekli olan bütün
detayların gömülü elemanlar dahil gösterilmesi gerekmektedir.

Kalıp projelerinde bütün inşaat derzleri gösterilmelidir.

Donatı projeleri uygulanabilir, fazla zayiat vermeyecek şekilde projelendirilmelidir.

Donatı projeleri kalıp paftasındaki inşaat derzleri ile uyumluluk göstermelidir.
1.1.3.3 Mekanik Çizimler
Mekanik Çizimler’de dikkat edilmesi ve projelendirilmesi gereken unsurlar aşağıda
verilmiştir.

Kaporta kapakları imalat detaylarını göstermelidir.

Temiz su, pis su, yangın söndürme sistemi detaylı bir şekilde projelendirilmelidir.

Isıtma soğutma ve havalandırma sistemi detaylı bir şekilde projelendirilmelidir.

Bütün mekanik çizimler izometri şemasında gösterilmelidir.
1.1.3.4 Hidromekanik Çizimler
Hidromekanik çizimler santral kuyruksuyu genel yerleşimi, 1.ve 2. faz gömülü metalleri
askı aparatları, kaldırma kirişi ve kapak imalat detaylarını içermelidir.
1.1.3.5 Elektrik Çizimleri
Elektrik Çizimleri’nde dikkat edilmesi ve projelendirilmesi gereken unsurlar aşağıda
verilmiştir.

Topraklama projesi detayları

Aydınlatma sistemi detayları

Güç prizi sistemi detayları

Telefon ve data sistemi detayları

Güç dağıtım sistemi detayları

Mevcut ise kapalı devre TV sistemi detayları

Yangın algılama sistemi detayları

Paratoner sistemi detayları

Acil kaçış işaretlerinin belirlenmesi ve konumlandırılması

Güç besleme sistemi detayları

Elektrik kablo yolları detayları

Genel yerleşim planında konumlandırılan çevre aydınlatması detayları

Güvenlik sistemleri detayları
21
1.1.3.6 Elektromekanik Çizimler
Elektromekanik Çizimlerde dikkat edilmesi ve projelendirilmesi gereken unsurlar
aşağıda verilmiştir.

Ünite genel yerleşimi türbin eksen kotu baz alınarak plan ve kesitlerle ifade
edilmesi

Emme borusu tasarımının plan ve kesitlerle anlaşılabilir şekilde ifade edilmesi

Emme borusu mesnetleri plan ve kesitlerle anlaşılabilir şekilde ifade edilmesi;
montaj sırasında mesnede gelen yüklerin paftalarda tanımlanması

Salyangoz yapısı plan ve kesitlerle anlaşılabilir şekilde ifade edilmesi

Salyangoz yapısı mesnetlerinin plan ve kesitlerle anlaşılabilir şekilde ifade
edilmesi; montaj sırasında mesnede gelen yüklerin paftalarda tanımlanması

Elektro-mekanik ekipman ile ilgili bütün borulamalar plan ve kesitlerle ifade
edilmelidir. Boruların vana veya ölçme aletleri ile kontrol edildiği durumlarda ek
ekipmanlar boyut, kot ve konumlandırma olarak ifade edilmelidir.

Bütün gömülü elemanların plan ve kesitlerle anlaşılabilir şekilde ifade edilmesi

Kelebek vana çizimlerinin plan ve kesitlerle anlaşılabilir şekilde ifade edilmesi

Kelebek vana kontur ağırlığının vana açık ve kapalı durumunda iken çizilmesi
(Kelebek vana yukarıda olduğu durumda kaporta kapağına temas etmediği,
aşağıda olduğu konumda ise duvar ile arasında yeterli emniyetli mesafesinin
olduğu kontrol edilmelidir.)

Servmotor’un plan ve kesitlerle anlaşılabilir şekilde ifade edilmesi

Gerekli aydınlatma boşluklarının plan ve kesitlerle anlaşılabilir şekilde ifade
edilmesi

Elektro-mekanik ekipman yerlerinin ve boyutlarının anlaşılabilir şekilde ifade
edilmesi
Bütün elektro-mekanik çizimler ölçekli biçimde santral binası çizimlerine işlenmelidir.
1.1.4
Yapısal Tasarım
1.1.4.1 Tasarım Kriterleri
Santral binaları tip olarak temelde üçe ayrılmaktadır. Bu tipler, yer üstü santrali, yarıgömülü santraller ve yer altı santrallerdir. Bu bölümde kullanım sıklığı göz önüne
alınarak sadece yarı-gömülü ve yer üstü santral binaları ele alınacaktır.
Santral binalarının yapısal performanslarından söz edebilmek için başlıca 2 analiz
gereklidir. Bunlar stabilite analizi ve yapısal analiz olarak ikiye ayrılmaktadır.
Yukarıda bahsedilen analizlere istinaden tanımlanacak olan tasarım kriterleri temelde 5
ana başlık altında toplanabilir. Bu başlıklar aşağıda belirtildiği gibidir.
22
Yükleme Durumları
Yük Katsayıları
Malzeme Özellikleri
Analiz Yönteminin Seçilmesi
Performans Kriterleri
Yükleme Durumları
Yükleme durumları yapı üzerine etki edecek olan yüklerin, performans analizleri ve
yapısal tasarım aşamalarında hangi kombinasyonlarda kullanılacağını belirtmektedir.
Bu bağlamda, santral binası analizlerinde aşağıda verilen yükleme durumlarının
kullanılması tavsiye edilmektedir.
İnşaat Sırası Hali
İnşaat Sırası Deprem Hali
İnşaat Sonu Hali
İnşaat Sonu Deprem Hali
İşletme Hali
İşletme Deprem Hali
Feyezan Hali
Yukarıda sıralanan yükleme durumlarının detayları için “Stabilite Analizi” başlığı
incelenmelidir.
Yük Katsayıları
Yük katsayıları, performans analizlerinden yapısal analiz için ve böylece yapısal
tasarım aşaması için kullanılacak parametrelerdir. Tasarımda taşıma gücü yöntemi
esas alınacağından dolayı bu katsayıların önemi büyüktür.
Analizlerde ve tasarımda kullanılacak olan katsayıların detayları için “Betonarme
Hesapları” bölümü (Bölüm 1.1.4.3)
ve “Çelik Yapılar” bölümü (Bölüm 1.1.4.4)
incelenmelidir.
23
Malzeme Özellikleri
Malzeme özellikleri betonarme veya çelik tasarımda kullanılacak malzemelerin tanımını
ifade etmektedir. Bu bağlamda betonarme tasarım için beton sınıfının C25 ve çeliğin
S420 olması tavsiye edilirken, çelik hesaplarında yapısal çelik sınıfı olarak St37.2
Analiz Yönteminin Seçilmesi
Yukarıda da belirtildiği üzere santral binalarının yapısal tasarımları yapılırken başlıca 2
analiz gerekmektedir. Bunlardan stabilite analizi, yapının devrilme, kayma, yüzme ve
zemin emniyet gerilmeleri açısından uygunluğunun tespitine dayanmaktadır. Stabilite
analizinde başlıca kabul yapının %100 rijit davranış sergilediğidir. İlgili hesaplamaların
tümünün bu kabule dayalı olarak yapılması tavsiye edilmektedir. Diğer analiz ise
yapısal analizdir. Yapısal analizin kapsamı stabilite analizine göre biraz daha geniştir
ve aşağıda anlatılmaktadır.
Yapısal analiz kriterleri ortaya konulurken temelde sismik davranışın etkileri göz önüne
alınmalıdır. Yükleme durumları kısmında da belirtildiği gibi yapının inceleneceği
durumlar temelde statik ve dinamik olmak üzere ikiye ayrılmaktadır.
Statik durumda yapı üzerine etki eden tüm yükler, bina tipinden bağımsız bir şekilde
analizde kullanılabilir. Ancak, dinamik analiz söz konusu olduğunda yapı tipi önem
kazanmaktadır. Yapı tiplerinden yer üstü santralleri serbest salınıma açık bir
durumdadır. Fakat yarı gömülü santral binaları için durum aynı değildir. Bu santral
binaları çevre düzenleme kotu altında komple rijit perdelerle çevrilidir ve etrafları
dolguyla kapalıdır. Böylece, serbest salınım yapabilmeleri çok mümkün olamamaktadır.
Çevre düzenleme kotu üzerinde kalan kısımları ise yer üstü santralleri ile aynı
karaktere sahiptir ve serbest salınım yapabilmektedir.
Santral binalarının dinamik analizleri yapılırken, serbest salınım gösterebilen kısımları
için davranış spektrumu analizinin kullanılması tavsiye edilirken, rijit kısımlar için Türk
Deprem Yönetmeliği 2007’de belirtildiği gibi eylemsizlik kuvvetinden kaynaklanan yatay
deprem kuvvetinin etkitilmesi tavsiye edilir.
Davranış spektrumu analizi yapılırken, santral binalarının yüksek serbestlik dereceli
geometrileri nedeniyle, her yöndeki analizde en az %90 kütle katılımını sağlayacak
yeterli titreşim modunda çözüm yapılması tavsiye edilmektedir.
24
Çevre düzenleme kotu altında kalan kısımlara etkiletilecek yüklerde Deprem
Yönetmeliği’nde de belirtilen aşağıdaki formülün kullanılması uygun olacaktır.
Yukarıdaki formülde;
Fbk
= Toplam yatay sismik kuvvet
Ao
= Maksimum etkin yer ivmesi
I
= Yapı önem katsayısı
W
= Çevre düzenleme kotu altında kalan yapının toplam ağırlığı
R
= Taşıyıcı sistem davranış katsayısı
Deprem Yönetmeliği R katsayısını çevre düzenleme kotu altındaki kısımlar için 1,5
olarak vermektedir. Üst yapı analizi yapılırken taşıyıcı sistem göz önünde
bulundurularak Deprem Yönetmeliği 2007 Tablo 2.5’de verilen değerlerden uygun
olanının seçilmesi en sağlıklı çözümdür.
Yapı önem katsayısı olarak yönetmelikte de belirtildiği üzere 1,5 kullanılması uygundur.
Ayrıca çevre düzenleme kotu altındaki yapının toplam ağırlığı hesaplanırken yapı
bünyesine entegre mekanik ve elektro-mekanik ekipmanların da ağırlıklarının göz
önünde bulundurulması tavsiye edilir.
Performans Kriterleri
Performans kriterlerinin tanımlaması yapılırken stabilite analizi ve yapısal analiz için
ayrı ayrı değerlendirmek daha uygundur.
Stabilite analizi için devrilme, kayma, yüzme ve zemin gerilmeleri durumları için her bir
yükleme durumu altında emniyet
faktörü olarak tanımlanan parametreler esas
alınmalıdır. Parametreler oluşturulurken temel olarak statik ve dinamik durumların
etkilerinin yarattığı farklar ön plana çıkmaktadır. Detaylar için “Stabilite Analizi” başlığı
incelenmelidir.
Yapısal analizde ele alınacak performans kriteri, ilgili tüm yükleme durumları altında
oluşacak kesit tesirlerine karşı koyabilecek yapısal detaylandırma olarak tanımlanabilir.
25
Bu kısımlar ile ilgili detaylar için “Betonarme Hesapları” bölümü (Bölüm 1.1.4.3) ve
“Çelik Yapılar” bölümü (Bölüm 1.1.4.4) incelenmelidir.
1.1.4.2 Tasarım Yükleri, Yük Kombinasyonları ve Stabilite Analizi
Santral Binası Stabilite Hesabının Amacı:
Kayma, devrilme ve yüzme emniyet katsayılarının belirlenmesi
Yapı tabanındaki zemin emniyet gerilmelerinin belirlenmesi ve zemin taşıma gücü
açısından kontrol edilmesi
Yükleme Halleri:
İnşaat Sırası Hali
İnşaat sırası halinde bütün birinci kademe betonları dökülmüş ve geri dolgular
tamamlanmıştır. Dolgu malzemesi bu esnada henüz suya doygun değildir. Santral
binası dışındaki dolgu üzerinde en az 1 t/m2 sürşarj yükü olduğu kabul edilir. Kren
hareketli yükü hesaplarda dikkate alınmalıdır.
İnşaat Sırası Deprem Hali
İnşaat sırası deprem hali durumu sınırlı bir zaman süresini ifade etmektedir. Bu
nedenle bu yükleme hali için işin yapım süresi göz önünde bulundurularak
değerlendirme yapılmalıdır.
İnşaat sırası deprem halinde bütün birinci kademe betonları dökülmüş ve geri dolgular
tamamlanmıştır. Bu yükleme hali için yapı dışında hesaba etkiyecek su yükünün
bulunmadığı kabul edilebilir. “Deprem Risk Analiz Raporu”nda belirtilen 144 yıl
periyodu için tanımlanmış olan ivme değeri, A0 olarak kabul edilebilir. ”Deprem Risk
Analiz Raporu” yoksa deprem şartnamesindeki A0 değeri kullanılabilir. Yapıya etkiyen
deprem yükü çevre kotu altı için Ch x A0, çevre kotu üstü için A0 deprem ivmesi
kullanılarak uygulanabilir. Dolgulardaki deprem kuvveti hesabında “Monobe-Okabe”
bağıntısının kullanılması tavsiye edilmektedir. Deprem durumunda kren hareketli
yükünün alınması tavsiye edilmez.
İnşaat Sonu Hali
İnşaat sonu halinde birinci ve ikinci kademe betonları dökülmüş ve tüm geri dolgular
tamamlanmıştır. Sondaj sonuçlarında; yeraltı su seviyesinin (YASS) temel alt kotundan
düşük olduğu durumlarda dolgu suya doygun değildir. YASS’nin temel alt kotundan
26
üstte olduğu durumlar için ise drenaj koşulları da hesaba katılarak dolgu belirlenen bir
kotta batık olarak hesaplanmalıdır. Kren hareketli yükü hesaplarda dikkate alınmalıdır.
Santral binası dışındaki dolgu üzerinde en az 1 t/m2 sürşarj yükü olduğu kabul edilebilir.
İnşaat Sonu Deprem Hali
İnşaat sonu statik duruma ilaveten dolgu deprem ve yapı deprem yükleri yapıya
etkitilmelidir.
İşletme Hali
Birinci ve ikinci kademe betonları dökülmüş ve tüm dolgular tamamlanmıştır. Yapı
içinde cebri boru, salyangoz ve emme borusunda; yapı dışında kuyruk suyunda işletme
su seviyesi kotunda su yükü kabul edilebilir. İşletme halinde su koçu (water hammer)
darbesi hesaba katılmalıdır (Bu yük elektromekanik paftalarda mevcuttur. Ancak
bulunamadığı durumlarda
hidromekanik şartnamedeki
vana
üzerine
etkiyecek
maksimum düşü kullanılarak hesaplanabilir. Dolgular kuyruksuyu işletme su seviyesi
kotunda suya doygundur. Yapı dışındaki dolgu üzerinde 2 t/m2 sürşarj yükü olduğu
kabul edilebilir.
İşletme Deprem Hali
İşletme hali yüklerine ilaveten dolgu deprem ve yapı deprem yükleri yapıya
etkitilmelidir. Su koçu darbesinin hesaba katılması tavsiye edilmez.
Feyezan Hali
Birinci ve ikinci kademe betonlar dökülmüş, dolgular tamamlanmıştır. Yapı içinde cebri
boru, salyangoz ve emme borusunda; yapı dışında feyezan su seviyesi kotunda su
vardır. Su koçu darbesi hesaba katılmamalıdır. Dolgular kuyruksuyu feyezan su
kotunda suya doygundur. Kren yükü alınmamalıdır.
Yüklemeler:
1)
Zati Yükler
1.Kademe Beton Yükleri
2.Kademe Beton Yükleri
Ekipman Ağırlıkları
27
Kaplama, Duvar, Pencere, Korkuluk Yükleri
Çatı Yükü
Kren Kirişi Zati Ağırlığı
2)
Hareketli Yükler
Kar Yükleri
Rüzgar Yükleri
Döşeme Hareketli Yükleri
Araç Yükleri
Gezer vinç Hareketli Yükü
Sürşarj Yükü
3)
Dinamik Yükler
Zati Ağırlık Dinamik Yükleri
Dolgu Dinamik Yükleri
Su Dinamik Yükleri
4)
Hidrostatik Yükler
Su Yatay Yükü
Su Ağırlığı
Su Kaldırma Yükü
5)
Zemin Yükleri
Kuru Zemin Yükü
Dolgu Zemin Yükü
6)
Elektro-Mekanik Yükleri
Koç Darbesi
28

Strator Rotor Mesnet Yükleri
DSİ Yayınlarında Yeralan Yönteme Göre Emniyet Katsayıları:
Tablo 1-2
Emniyet Katsayıları
Hesaplanan yüzme, kayma ve devrilme katsayılarının emniyet katsayılarından büyük
olmadığı kontrol edilmelidir.
Yüzme emniyetinin ampatman yapılarak, kayma emniyetinin kayma dişi yapılarak
sağlanabileceği unutulmamalıdır.
Zemin Emniyet Değerleri:
Zemin emniyet değerlerinin çekmeye (eksi) girdiği yerler için temel eksantrisite
değerlerinin iki eksenli durumda ex/Lx+ey/Ly > 1/3 değerinin üzerinde olduğu kontrol
edilmelidir.
Genel kabul olarak bulunan zemin gerilmesinin (basınç) %10’u kadar çekme
gerilmesine izin verilir.
Düzeltilmiş değerlerin ve bulunan değerlerin jeoloji raporundaki zemin emniyet değerini
aşmadığı kontrol edilmelidir.
EM 1110-2-2100’e Göre Emniyet Katsayıları:
Şartnameye göre santral binası kritik olmayan yapıdır. Dolayısı ile aşağıdaki tablo
kullanılarak kayma ve devrilme güvenlik katsayıları belirlenir.
29
Tablo 1-3
Normal Yapılarda Kayma Güvenlik Katsayıları
Arazi durumu
Olağan yük hali
Olağanüstü yük hali
Aşırı yük hali
İyi Tanımlanmış
1.4
1.2
1.1
İyi Tanımlanmamış
1.5
1.3
1.1
Yapı için hazırlanmış “Deprem Risk Analiz Raporu” olması durumu iyi tanımlanmış
duruma bir örnektir.
Yüzme güvenlik katsayıları aşağıdaki tablo kullanılarak saptanır.
Tablo 1-4
Tüm Yapılarda Yüzme İçin Güvenlik Katsayıları
Arazi durumu
Olağan yük hali
Aşırı yük hali
Tüm Sınıflar
1,3
1,2
1,1
EM 1110-2-2100’ e Göre Basınç Bölgesinin Belirlenmesi
Tablo 1-5
Bileşke Kuvvetin Yeri için Limitler
EM 1110-2-2502’e Göre Taşıma Kapasitesi Emniyet Katsayıları:
Tablo 1-6
EM 1110-2-2502, Taşıma Kapasitesi Emniyet Limitleri
Yükleme
Durumu
Minimum Taşıma
Kapasitesi
Emniyet Katsayıları
Olağan
3.0
Olağanüstü
2.0
Extrem (Aşırı)
1.0
EM 1110-2-2100’ e Yük Durumlarının Belirlenmesi
İED : İşletme esaslı deprem
EED: Emniyet esaslı depremi
OET: Olası en büyük taşkın
ETT: En büyük tasarım taşkını
30
Tablo 1-7
EM 1110-2-2100, Santral Binası Yükleme Durumları
No
Yük Durumları
Yükleme Durumu
1
İnşaat Sonrası Durumu
2
İşletme Durumu
Olağan yük hali
3
İşletme Deprem Durumu (İED)
4
İşletme Deprem Durumu (EED)
Aşırı yük hali
5
Bakım Durumu
6
Feyezan Durumu (ETT)
Not:Santral Binası kritik yapı olmadığı için EBD (en büyük beklenebilir deprem) yük
durumlarına dahil edilmemiştir.
Görüleceği üzere ülkemizde alışılagelmiş yükleme durumlarının aksine EM 1110-22100 inşaat sırası durumu irdelenmemektedir. Dolayısı ile alışılagelmiş yükleme
durumları ile yukarıdaki yükleme durumlarının harmanlanması ihtiyacı doğmuştur.
Tablo 1-8
Modifiye Santral Binası Yükleme Durumları
No
Yük Durumları
Yükleme Durumu
1
İnşaat Sırası Durumu
2
İnşaat Sırası Deprem Durumu (İED)
Aşırı yük hali
3
İnşaat Sonrası Durumu
4
İnşaat Sonrası Deprem Durumu (İED)
Aşırı yük hali
5
İşletme Durumu
Olağan yük hali
6
İşletme Deprem Durumu (İED)
7
İşletme Deprem Durumu (EED)
Aşırı yük hali
8
Bakım Durumu
9
Feyezan Durumu (ETT)
10
Feyezan Durumu (OET)
Aşırı yük hali
1.1.4.3 Betonarme Hesapları
DSİ Yayınlarında Yer Alan Yöntem:
Bu bölümde tasarım kriterlerinde anlatılan analizler sonucunda, ilgili tüm yükleme
durumları altında oluşan kesit tesirlerine karşı koyabilecek yapısal detaylandırma ve
hesaplar anlatılacaktır. Tasarım kriterleri bölümünde belirtilen yükleme durumları,
betonarme hesapların yapılabilmesi için, taşıma gücü yöntemi esasına dayanarak ilgili
yük katsayıları ile arttırılmalı ve sonuçlar bu duruma istinaden toplanmalıdır. Bölüm
31
1.1.4.1’de belirtilen yükleme durumlarında kullanılacak olan yük katsayıları TS 500 baz
alınarak aşağıda verilmiştir.
 İnşaat Sırası Hali
Yükleme Durumu
İlgili Kombinasyon
: Statik
: 1.4G + 1.6Q
 İnşaat Sırası Deprem Hali
Yükleme Durumu
: Dinamik
İlgili Kombinasyon
: 1.0G + 1.0Q + 1.0E
 İnşaat Sonu Hali
Yükleme Durumu
İlgili Kombinasyon
: Statik
: 1.4G + 1.6Q
 İnşaat Sonu Deprem Hali
Yükleme Durumu
: Dinamik
İlgili Kombinasyon
: 1.0G + 1.0Q + 1.0E
 İşletme Hali
Yükleme Durumu
İlgili Kombinasyon
: Statik
: 1.4G + 1.6Q
 İşletme Deprem Hali
Yükleme Durumu
İlgili Kombinasyon
: Dinamik
: 1.0G + 1.0Q + 1.0E
 Feyezan Hali
Yükleme Durumu
İlgili Kombinasyon
: Statik
: 1.0G + 1.0Q
Hesaplar yapılırken yukarıda gösterilen kombinasyonların ve katsayıların kullanılması
tavsiye
edilmektedir.
Yüklemelerin
sınıflaması
için
“Stabilite
Analizi”
başlığı
incelenmelidir.
Elde edilecek kesit tesirleri sonucunda yapılacak betonarme hesaplar temelde 3 ana
başlık altında incelenebilir. Bu başlıklar aşağıda verildiği gibidir.
 Çevre Düzenleme Kotu Üstü Betonarme Hesaplar
 Birinci Kademe Hesapları
 İkinci Kademe Hesapları
Eurocode 2’ye göre Yük Çarpanları:
TS 500’e göre statik durum ve deprem durumu olarak iki koşul varken yük
durumlarında olağan olağanüstü ve aşırı yük hali olarak üç farklı durum irdelenmesi
yeni yük çarpanları ihtiyacını doğurmuştur.
32
Ölü Yükler: Sadece zati ağırlık
Hareketli Yükler: Zati ağırlık dışındaki tüm yükler
Olarak sınıflandırılırsa;
Tablo 1-9
Eurocode 2, Yük Çarpanları
Olağan yük hali
Aşırı yük hali
Ölü Yükler
1.35
1.20
1.00
Hareketli
Yükler
1.50
1.30
1.00
Tablodan görüleceği üzere TS500’de geçen 1.4G+1.6Q kombinasyonu hiçbir durum
için mevcut değildir. Mevcut standartlara uyum sağlanması için modifiye yük
çarpanlarına ihtiyaç duyulmuştur.
Tablo 1-10 Modifiye Yük Çarpanları
Olağan yük hali
Aşırı yük hali
Ölü Yükler
1.40
1.20
1.00
Hareketli
Yükler
1.60
1.30
1.00
1.1.4.3.1 Çevre Kotu Üstü Betonarme Hesapları
Bu bölümde anlatılacak hesaplar yer üstü santralleri ile yarı gömülü santrallerin çevre
düzenleme kotu üzerinde kalan kısımları için geçerlidir.
Bu binaların taşıyıcı sistemleri kolon, kiriş, perde, döşeme ve gezer köprü vinçlerinin
oturacağı kren kirişlerinden oluşmaktadır. Önceki bölümlerde bahsedilen yapısal analiz
sonucunda elde edilecek kesit tesirlerine karşı koyacak yapısal detaylandırma ve
hesaplar aşağıda anlatılmaktadır.
Kolonlar
Kolon tasarımları ve detaylandırmaları yapılırken Türk Deprem Yönetmeliği 2007
Bölüm 3.3’de süneklik düzeyi yüksek kolonlar için verilen tüm kriterlerin sağlanması
tavsiye edilmektedir.
33
Mimari tasarımlarda oluşturulan kolon kesitleri bazı durumlarda statikçe gerekli kesit
alanından daha büyük olabilmekte ve yönetmelikte belirtilen minimum %1 donatı oranı
çok fazla çıkabilmektedir. Böyle durumlarda TS 500 Bölüm 7’de belirtilen “Ancak
gerekli donatının en az 1,3 katının sağlanması koşuluyla, bu sınır 0.5% değerine kadar
azaltılabilir.” koşulunun kullanılması uygun olacaktır.
Pas payı’nın 5,0 cm olarak uygulanması tavsiye edilmektedir.
Kirişler ve Kren Kirişleri
Kirişler üst yapı için genel olarak yatay geometride bulunan taşıyıcı elemanlardır.
Ancak yapısal sistemdeki her hangi bir elemanın kiriş olarak davranıp davranmaması
temel olarak üzerine gelen eksenel yük seviyesi ile belirlenmektedir. Bu bağlamda,
kesit eksenel yük kapasitesinin %10’dan daha az tesir edecek tasarım eksenel yük
değeri elemanın kiriş olarak boyutlandırılarak donatılandırılmasında temel etkendir.
Yapıdaki kirişlerin tasarımları ve detaylandırmaları yapılırken Türk Deprem Yönetmeliği
2007 Bölüm 3.4’de süneklik düzeyi yüksek kirişler için verilen tüm kriterlerin
sağlanması tavsiye edilmektedir.
Minimum donatı kriteri olarak da Deprem Yönetmeliği’nin baz alınması uygun olacaktır.
Kren kirişlerinin hesabında yukarıda belirtilenlerin dışında vincin hareketinden
kaynaklanacak olan ilave burulma etkilerinin de göz önüne alınması tavsiye
edilmektedir.
Ayrıca, kren kirişlerinin oturacağı kolonlarda kısa konsollar bulunmaktadır. Bu kısa
konsolların donatılandırma ve detaylandırmasında TS 500’ün kullanılması uygun
olacaktır.
Perdeler
Santral binalarının genel geometrileri göz önüne alındığında perde yüksekliklerinin plan
uzunluklarına oranlarına göre bu perdeler Deprem Yönetmeliği’nde de bahsedildiği
üzere bodur perde sınıflamasında kalabilmektedir.
Analizler sonucunda elde edilecek tesirlere karşı koyacak detaylandırma ve
donatılandırma için yönetmeliğin ilgili bölümünün kullanılması tavsiye edilmektedir
34
(Deprem Yönetmeliği Bölüm 3.6). Ancak, yukarıda bahsedilen bodur perde kontrolünün
yapılması uygun olacaktır.
Deprem Yönetmeliği’nde tariflenen perdeler düzlem için tesirlere maruz kalma durumun
için geçerlidir. Ancak, santral binalarının üst yapılarında bulunan perdeler, yükleme
durumları göz önüne alındığında düzlem dışı tesirlere de maruz kalabilmektedirler.
Böyle durumlarda, donatı detaylandırmalarının ilgili tesirlere de karşı koyabileceklerinin
hesapla doğrulanması tavsiye edilmektedir.
Ayrıca, perdelerde mimari gerekliliklerden dolayı bırakılmış olan boşluklarda yırtık
donatılarının detay olarak gösterilmesi unutulmamalıdır. Yırtık donatısı olarak Φ16
kullanılması tavsiye edilir.
Döşemeler
Döşemelerin hesapları yapılırken TS 500’de belirtilen kriterlerin uygulanması tavsiye
edilmektedir.
Santral binalarının doğaları gereği döşemelerinde bırakılacak olan kablo kanalı, boşluk
vb. mimari süreksizliklerin döşeme davranışını etkileyecek ölçekten uzak tutulması
uygun olacaktır.
Pas payı’nın 3,0 cm (su ile temasta 5,0 cm) olarak uygulanması tavsiye edilmektedir.
1.1.4.3.2 Birinci Kademe Hesapları
Birinci kademe hesapları bölümünde yarı gömülü santral binalarının çevre düzenleme
kotu altında kalan kısımlar bahsedilmektedir. Bu kısımlarda temel olarak taşıyıcı sistem
rijit perdeler, döşeme plaklarından oluşmaktadır. Taşıyıcı elemanlarla ilgili olarak
kullanılması tavsiye edilen metodoloji aşağıda verilmektedir.
Rijit Perdeler
Çevre düzenleme kotu altında kalan perdeler serbest salınım gösterememekle birlikte
ciddi dolgu yanal yüklerine maruz kalmaktadırlar. Bu yükleme durumları, perdelerin
düzlem dışı davranışlarının daha baskın biçimde ortaya çıkmasına sebep olmaktadır.
Böylece, Deprem Yönetmeliği’nde bahsedilen perde detay ve donatılandırmalarından
ziyade eğilme momenti ve kesme kuvveti olarak ortaya çıkacak kesit tesirlerine göre
donatılandırmaları daha sağlıklı olacaktır.
35
Yukarıda bahsedilen durum göz önüne alındığında, rijit perdelerin davranışları kiriş
davranışına benzemektedir.
Donatılandırma hesapları yapılırken taşıma gücü yöntemi esas alınarak yapılmalıdır.
Donatı bindirme ve kenetlenme kriterleri olarak TS 500’ün kullanılması tavsiye
edilmektedir. Ayrıca, minimum donatı kriteri olarak aşağıda verilen pursantajların
0 < h ≤ 35cm
için
Φ12/20 cm
35cm < h < 150cm
için
Her bir yüzde 0.0014 x b x h
h > 150cm
için
Φ22/20 cm
Burada,
h
= kesit yüksekliği
b
= kesit genişliğidir.
Analizlerde elde edilen kesme kuvvetlerine karşı betonarme hesap yapılmalıdır. Ancak,
boyutlandırma yapılırken kesit kesme kapasitesinin, tasarım kesme kuvvetinden daha
büyük olması uygun olacaktır. Eğer kesit dayanımı yeterli olmuyor ve kesit büyütmek
bir opsiyon olarak kullanılamıyorsa, etriye hesabı yapılarak kesitin kesme kuvvetlerine
karşı emniyetinin sağlanması önerilmektedir.
Döşemeler
Döşemelerin hesapları yapılırken TS 500’de belirtilen kriterlerin uygulanması tavsiye
edilmektedir.
Santral binalarının doğaları gereği döşemelerinde bırakılacak olan kablo kanalı, boşluk
vb. mimari süreksizliklerin döşeme davranışını etkileyecek ölçekten uzak tutulması
uygun olacaktır.
1.1.4.3.3 İkinci Kademe Hesapları
Yarı gömülü santral binaları için ilgili elektro-mekanik ve mekanik parçaların montaj
sonrası beton içerisine alınması gerekmektedir. Genel ölçek düşünüldüğünde, gömlek
betonu olarak çalışacak bu ikinci kademe betonlar hacmen çok büyük olmakta ve
davranış açısından tipik eğilme, kesme ve eksenel tesirlere maruz kalmamaktadırlar.
36
Taşıma gücü yöntemi esas alındığında, donatılandırma ve detaylandırma eğilme,
kesme ve eksenel tesirlere dayanmaktadır. Ancak, ikinci kademe betonların yapısal
çözümlemeleri bahsedilen kesit tesirleri üzerinden yapılamamaktadır. Yapılacak her
hangi bir analiz ise doğru sonuçları yansıtmayacaktır.
Bu sebeple, gelişen bilgisayar teknolojisinin de katkısı göz önüne alınarak, üç boyutlu
modelleme ve analiz sonucunda oluşan gerilmeler neticesinde donatılandırma
yapılmalıdır. Fakat mevcut şartnameler ve tasarım yöntemlerinde kitle betonları için
geçerli olacak gerilme sonuçlarından donatılandırmaya gidilecek yaygın bir yöntem
bulunmamaktadır.
Kitle
betonlarının
donatılandırması
için
gerilmelerin
elastik
analiz
yöntemiyle
kullanılmasını ortaya atan en önemli kaynaklardan bir tanesi “Design of Reinforced
Concrete Solids Using Stress Analysis” (Foster et. al. 2003)’dır.
İlgili davranışın detayları için yukarıda bahsedilen makalenin incelenmesi tavsiye
edilmektedir.
Bu makalede temel olarak üç boyutlu gerilme matrisi kullanılarak, üç boyutlu mohr
dairesi üzerinden yapıda oluşacak asal gerilmelere gidilmekte ve gerilmeler beton ve
çelik dayanımları ile kompanse edilmektedir. Ancak, Foster et. al. çalışmaları sırasında
temel olarak, oluşacak çatlakların, sıcaklık değişimlerinin vb. etkilerini dikkate
almamıştır.
Foster ve diğerleri’nin çalışmasını takiben 2008 yılında Delft Üniversitesi ilave bir
çalışma yapmış ve “Computation of Reinforcement For Solid Concrete” isimli bir
makale yayınlamıştır. Bu makalede çatlak genişliği, ısı değişimleri vb. donatı üzerine
etki edecek faktörleri göz önüne almış ve pratik olarak aşağıdaki formülü önermiştir.
Yukarıdaki formülde;
ρx
= x yönünde konulacak donatı pursantajı
ρy
= y yönünde konulacak donatı pursantajı
ρ
= z yönünde konulacak donatı pursantajı
37
σ1
= Maksimum asal gerilme
σy
= Donatı akma gerilmesi
İkinci kademe betona konulacak donatı pursantajı hesabında yukarıdaki formülün
Minimum donatı olarak ise Φ22/20 cm kullanılması uygun olacaktır.
1.1.4.4 Çelik Yapılar
1.1.4.4.1 Birleştirme Vasıtaları
Çelik yapılarda birleşimler iki türlü yapılır:
a) Sökülebilen birleşimler (Bulonlu veya cıvatalı birleşimler)
b) Sökülemeyen birleşimler (Perçinli ve kaynaklı birleşimler)
1.1.4.4.2 Çekme Çubukları
Çekme kuvvetine maruz kalan yapısal çelik elemanlardır. (Kafes kirişler vb.)
σmev = S (kg) / Fn (cm2) < σem formülüyle hesaplanırlar.
S = Tatbik Edilen Çekme Kuvveti
Fn = Faydalı Kesit Alanı
1.1.4.4.3 Basınç Çubukları
Basınç kuvvetine maruz kalan yapısal çelik elemanlardır. (Kolonlar, kafes kirişler vb.)
σmev = S * ω / F < σem formülüyle hesaplanırlar.
S = Tatbik Edilen Basınç Kuvveti
ω = Kullanılan Çeliğe Ve Çubuğun Narinlik Derecesi λ’ya Bağlı Olan Burkulma Sayısı
F = Çubuğun Zayiatsız Kesit Alanı
1.1.4.4.4 Kafes Sistemler
Yükler:
a) Öz ağırlıklar (Çatı örtüsü yükü, taşıyıcı eleman ağırlıkları vb.)
38
b) Kar yükü (TS 498)
c) Rüzgar yükü (TS 498)
d) Deprem yükleri
Aşıklar:
Aşıklar, çatı sistemi içinde, tüm yükleri ana taşıyıcı olan çatı makasına aktaran son
taşıyıcı elemandır.
Aşıkların hesabı:
a) Basit Kiriş: Aşık kesitinin hesaplanmasında kullanılacak moment değeri;
M = q* l2 / 8 formülüyle hesaplanır.
b) Sürekli Kiriş: Aşıkların ek yapılarak sürekli kiriş oluşturulması suretiyle oluşturulan
aşık sistemidir. Bu sistemlerde aşık kesitinin hesabında kullanılacak moment değeri;
Kenar açıklık ve 1. İç mesnette; M1 = q * l2 / 11
İç açıklık ve diğer mesnetlerde M2 = q * l2 / 16 formülleriyle hesaplanır.
c) Gerber Kirişi: Aşıklarda mafsallar oluşturulması suretiyle yapılan aşık sistemidir,
ancak günümüzde pek kullanılmaktadır. Aşık kesitinin hesabında kullanılacak moment
değeri;
M = q * l2 / 16 formülüyle hesaplanır.
Gergi Çubukları:
Aşıklara etkiyen qy yük birleşeninin etkinliğini azaltmak için gergi çubuklarından
yararlanılmaktadır. Gergi çubukları tek ve çift olarak çatı makası üzerinde teşkil
edilebilirler.
Stabilite Bağlantıları:
Yatay Stabilite Bağlantıları:
Genellikle, aşıkların alt başlıkları seviyesinde ve çatı eğimine paralel olarak, iki makas
arasına yerleştirilen bağlantılardır. Bu bağlantı paralel başlıklı bir kafes kiriştir. Yatay
39
stabilite bağlantıları, çatı kafes kirişlerinde, üst başlık çubuklarının kafes kiriş düzlemi
dışına doğru olan burkulmalarındaki boyları küçültmek için kullanılır.
Düşey Stabilite Bağlantıları:
Düşey Stabilite bağlantıları, genelde, alt başlıkta basınç kuvveti doğması halinde, alt
başlığın makas düzlemi dışına doğru olan burkulmasındaki boyunu azaltmak ve bir de,
makasların mesnetlerine kadar gelemeyen yatay Stabilite bağlantılarını mesnetlere
bağlamak için kullanılırlar.
1.1.4.4.5 Dolu Gövdeli Kirişler
Gerek açıklıkların büyüklüğü gerekse yüklerin fazla olması, atalet momenti ve
mukavemet momenti büyük olan kirişlerin teşkilini zorunlu kılar. Böylece dolu gövdeli
kirişler elde edilir. Dolu gövdeli kirişler iki kısımda incelenebilirler:
Basit Profillerle Teşkil Edilen Kirişler:
Bu kirişler mevcut I ve IP profillerine başlık ve gövde levhaları ilave etme suretiyle teşkil
edilirler.
Perçinli Kirişler:
Perçinli dolu gövdeli kirişler, gövde levhası, korniyerler ve başlık levhalarının perçinli
olarak birleştirilmeleri suretiyle elde edilirler.
1.1.4.4.6 Kolon Ayakları
Kolon altına konacak levhanın yüzeyi temel malzemesinden basınç emniyet
gerilmesine göre hesaplanır. Flüz = P / σbem formülüyle hesaplanır.
40
1.1.4.4.7 Çelik Yapı Örnekleri
Şekil 1-17
Uzay Kafes Çelik Yapı Örnekleri
41
1.2
DOLUSAVAK TASARIMI
Akarsuyun baraj veya gölet rezervuarına doldurduğu suyun fazlasını mansaba taşıyan
yapılar dolusavak olarak adlandırılır.
1.2.1
Dolusavak Yapısını Oluşturan Kısımlar
1.2.1.1 Yaklaşım Kanalı
Baraj gölündeki suyun dolusavak eşiğine yönlendirilmesini sağlayan kanaldır.
1.2.1.2 Eşik Yapısı
Üstünden suyun savaklandığı yapıdır.
1.2.1.3 Boşaltım Kanalı
Savaklanan suyun enerji kırıcı havuza kadar taşınmasını sağlayan kanaldır.
1.2.1.4 Enerji Kırıcı Havuz/ Sıçratma Eşiği
Suyun nehir yatağına bırakılmadan önce enerjisinin kırıldığı bölümdür.
1.2.2
Yapısal Tasarım
1.2.2.1 Yükleme Halleri Olasılıkları
Yükleme halleri, yapının hizmet süresinde herhangi bir tehlike veya zorlanma ile
karşılaşması olasılığına göre olağan, olağanüstü ve aşırı yük hali olarak sınıflandırılır.
Belirtilen sınıflarla ilgili olarak yükleme hallerinin belirtilen zaman aralığında aşılma
olasılığı söz konusudur. Yükleme koşulları, belli bir olasılık için
Tablo 1-11’de belirtilmiştir.
Olağan yükler: yapının temel fonksiyonu ile ilgili yük ve yükleme halleridir. Servis
süresi boyunca sıklıkla oluşabilecek yüklerdir. Olağan yük halinde yapının doğrusal
elastik davranışı beklenir.
Olağanüstü yükler: seyrek oluşan yük ve yükleme durumlarıdır. Olağanüstü yükleme
halinde bir miktar doğrusal olmayan davranış kabul edilebilir.
Aşırı yükler: beklenmeyen yüklerdir ve acil durum olarak değerlendirilir. Bu yükleme
hali yapının ekonomik ömrünü büyük derecede aşan deprem veya taşkınlar neticesinde
meydana gelen doğal afet hallerini içerir.
Tablo 1-11
Yükleme Durumu Olasılıkları
42
YÜKLEME DURUMU
KATEGORİLERİ
Olağan Yük Hali (O)
Olağanüstü Yük Hali (OÜ)
Aşırı Yük Hali (A)
YILLIK OLASILIK
TEKERRÜR ARALIĞI
0,10 dan büyük veya eşit
10 yıldan küçük veya eşit
0,10 dan küçük fakat 0,0033
den büyük veya eşit
10 yıldan büyük fakat 300
yıldan küçük veya eşit
0,0033 den küçük
300 yıldan büyük
1.2.2.2 Tasarım Yükleri
Öz (Zati) Yükler: Dolusavak yapısının kendi ağırlığından kaynaklanan yüklerdir.
Hareketli Yükler: Dolusavak köprüsündeki taşıt,vinç ve yaya yükleri ile yan duvarlardaki
sürsarj yükleridir.
Dolgu Yükleri: Yan duvarların arkasında dolgu nedeniyle oluşan yüklerdir.
Çökelmiş Sediment Yükleri: Dolusavak membasında sediment birikiminden dolayı
meydana gelen yatay ve düşey yüklerdir.
Alttan Kaldırma Kuvvetleri: Suyun yukarı kaldırma kuvvetleri yapı temeli altındaki su
akımı ile ilgili olduğundan, kaldırma kuvveti dağılımını belirlemek için sızma analizleri
yapılabilir. Analizlerde zemin tipi, dolgu malzemesi özellikleri ile enjeksiyon perdesi ve
drenaj sistemi dikkate alınır.
1.2.2.2.1 Hidrostatik Yükler
İşletme Hali
Yineleme aralığı 10 yıldan küçük olan taşkınlarda (Olağan yük hali) oluşan su
seviyelerine göre en büyük yükleme halidir.
Olası En büyük Taşkın (OET)
En büyük taşkın hali olağanüstü yük hali olup, en büyük deşarj, hacim ve hidrografın
taşkın özelliğidir.
En büyük Tasarım Taşkını (ETT)
43
Olası en büyük tasarım taşkını, maksimum yükleme hali olup, dolusavaktaki kritik
yapılardan yaklaşım kanalı duvarları,eşik yapısı ve enerji kırıcı havuz yapısında
incelenmelidir.
1.2.2.2.2 Deprem Yükleri
Deprem yükleri yapının kütlesine, dinamik toprak basıncı olarak dolgu ve zemine,
hidrodinamik basınç olarak da suya etkir. Deprem tasarımı aşağıdaki sismik olaylara
dayalıdır.
İşletme Esaslı Deprem (İED)
Gerçekleşmesi durumunda sebep olacağı hasarların barajın normal işleyişini
engellemeyecek seviyede kalacağı veya bu hasarların ekonomik ve süratli şekilde
giderilebileceği yer hareketine karşılık gelen deprem seviyesi.
Emniyet Esaslı Deprem (EED)
Baraj emniyetinin değerlendirileceği ve tasarımda göz önüne alınacak en yıkıcı yer
hareketine karşılık gelen deprem.
Beton baraj gövdesi üzerinde teşkil edilen dolusavak yapılarının deprem hesapları
yapılırken, baraj gövdesine ait sismik analiz sonuçları da değerlendirilmelidir.
Analizlerdeki gövde kret deplasmanı ve ivme değerleri dolusavak yapısının tasarımında
dikkate alınmalıdır. Bunun için deprem ivme değerleri artırılır.
1.2.2.2.2.1 Hesap Yöntemleri
Deprem esnasında yapıların dinamik davranışını belirlemek için çeşitli çözümleme
yöntemleri mevcuttur. Bunlar,
eşdeğer deprem yükü, spektral analiz ve deprem
senaryosuyla ilgili zaman-tanım alanında analiz yöntemleridir.
1) Yapının Kütlesi Nedeniyle Meydana Gelen Eylemsizlik Kuvvetleri
Deprem katsayısı yaklaşımında atalet kuvvetinin yatay bileşeni, deprem ivmesi ile yapı
kütlesi kullanılarak hesaplanır. Bu kuvvet belirlenen deprem
katsayısı ile yapı
kütlesinin çarpımına eşittir.
44
2) Dolgunun Eylemsizlik Kuvvetleri
Deprem süresince dolgu malzemesinin eylemsizlik kuvvetleri bitişik yapıya
etki
edecektir. Deprem sırasında dolgu ve yapının hareketine bağlı olarak dolgu basıncını
çözümlemek için uygun metodlar aşağıda verilmiştir.
Akmayan Dolgu
Küçük yer hareketlerinde arka dolgu malzemesi lineer elastik deformasyonlar sınırı
içerisinde davranış gösterebilir. Akmayan arka dolgusu olan duvarlar
Mononobe-
Okabe yöntemi ile elde edilen dinamik toprak basıncından daha büyük basıncın
etkisinde kalabilir. Bu nedenle dinamik toprak basıncı Wood yöntemi kullanılarak elastik
davranış içerisinde çözümlenebilir.
Akan Dolgu
Yapı ve dolgunun bağıl hareketinin büyük olması nedeniyle dolgunun durağan hali
bozulur.Bu durumda Mononobe-Okabe metodu uygulanabilir.
3) Hidrodinamik Etki
Yapı çevresindeki su deprem süresince yapıya etkiyen atalet kuvvetlerini arttıracaktır.
Eşdeğer deprem yükü yönteminde, hidrodinamik etkiler Westergaard yöntemi ile
belirlenir.
Hidrodinamik etki deprem ivmesinin yönüne bağlı olarak yapıya etkiyen su kuvvetini
arttırabilir veya azaltabilir.
Deprem esnasında yapıların dinamik davranışını belirlemek için çeşitli çözümleme
yöntemleri mevcuttur. Bunlar, deprem katsayısı , davranış spektrumu ve zaman–tanım
yöntemleridir.
1.2.2.3 Dolusavak Yükleme Halleri
1.2.2.3.1 Yaklaşım Kanalı Duvarları Yükleme Durumu
İED : İşletme Esaslı Deprem
EED: Emniyet Esaslı Deprem
OET: Olası En büyük Taşkın
ETT: En büyük Tasarım Taşkını
45
Tablo 1-12
Yükleme
Halleri
I
II
III
IVA
IVB
V
VI
a)
Dolusavak Yaklaşım Kanalı Duvarları Yükleme Sınıfları
Yükleme Tanımı
İnşaat Sonu Hali
İşletme Hali
İnşaat Sonu Hali + İED
İşletme Hali + İED
İşletme Hali + EED
En Büyük Tasarım Taşkını Hali (ETT)
Taşkın Sonrası Hali (ETT)
Yükleme Durumu
Kategorileri
O
O
OÜ
OÜ
A
A
A
Yükleme Hali I – İnşaat Sonu Hali
Yaklaşım kanalında su bulunmuyor.Yaklaşım kanalı ve duvar yapımı tamamlanmış,
dolgu drenaj sistemiyle drene edilmiş ve drenaj sistemine kadar batık.





b)
Yapının zati ağırlığı
Su yükleri
Dolgu yükleri
Varsa sürşarj yükü
Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti
Yükleme Hali II - İşletme Hali
Rezervuardaki su işletme seviyesinde, duvar arka dolgusu işletme seviyesine kadar
batık.
c)
 Yapının zati ağırlığı
 Su yükleri
 Dolgu yükleri
 Varsa sürşarj yükü
 Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti Yükleme Hali III - İnşaat Sonu Hali + İED
Yaklaşım kanalında su bulunmuyor.Yaklaşım kanalı ve duvar yapımı tamamlanmış,
dolgu drenaj sistemiyle drene edilmiş ve drenaj sistemine kadar batık.





d)
Yapının zati ağırlığı+İED
Su yükleri+İED
Dolgu yükleri+İED
Varsa sürşarj yükü+İED
Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti,
Yükleme Hali IVA - İşletme Hali + İED
Rezervuardaki su işletme seviyesinde, duvar arka dolgusu işletme seviyesine kadar
batık.
46
e)
 Yapının zati ağırlığı+İED
 Su yükleri+İED
 Dolgu yükleri+İED
 Varsa sürşarj yükü+İED
 Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti
Yükleme Hali IVB ‐ İşletme Hali + EED Rezervuardaki su işletme seviyesinde, duvar arka dolgusu işletme seviyesine kadar
batık.
 Yapının zati ağırlığı+EED
 Su yükleri+EED
 Dolgu yükleri+EED
 Varsa sürşarj yükü+EED
Yükleme Hali V ‐ En Büyük Tasarım Taşkın Hali (ETT) f)
Rezervuardaki ve dolgudaki su en büyük tasarım taşkını seviyesinde,dolgu bu seviyeye
kadar batık.




g)
Su yükleri
Dolgu yükleri
Yükleme Hali VI ‐ Taşkın Sonrası Hali (ETT) Rezervuardaki su en büyük tasarım taşkını seviyesinden normal su seviyesine inmiş,
dolgudaki su en büyük tasarım taşkını seviyesinde, dolgu bu seviyeye kadar batık.




Su yükleri
Dolgu yükleri
1.2.2.3.2 Eşik Yapısı Yükleme Durumu
Tablo 1-13
Dolusavak Yapısı Eşik Yapısı Yükleme Sınıfları
47
a)
Yükleme Durumu I - İnşaat Sonu Hali
Dolusavak eşik yapısı tamamlanmış,yaklaşım kanalında su bulunmuyor.




b)
Varsa köprü hareketli yükleri
Dolgu ve zemin yükleri
Varsa sürşarj yükleri
Yükleme Durumu II - İşletme Hali Rezervuardaki su işletme seviyesinde.






c)
Varsa köprü hareketli yükleri
Su yükleri
Varsa sürşarj yükleri
Yükleme Durumu III - İnşaat Sonu Hali + İED Dolusavak eşik yapısı tamamlanmış,yaklaşım kanalında su bulunmuyor.


d)
Dolgu ve zemin yükleri+İED
Yükleme Durumu IVA - İşletme Hali + İED Rezervuardaki su işletme seviyesinde.




e)
Su yükleri+İED
Dolgu ve zemin yükleri+İED
Yükleme Durumu VA - Olası En Büyük Taşkın Hali (OET) Rezervuardaki su olası en büyük taşkın seviyesinde.




f)
Su yükleri
Yükleme Durumu VB – En Büyük Tasarım Taşkını Hali (ETT) Rezervuardaki su en büyük tasarım taşkını seviyesinde.


Su yükleri
48


Açıklama : Eşik yapısında deprem yükleri tersinir olduğundan bu yükler ±x ve ±y
yönlerinde ayrı ayrı incelenmelidir.
1.2.2.3.3 Boşaltım Kanalları Duvarları Yükleme Durumu
Tablo 1-14
Yükleme
Halleri
I
II
III
IVA
IVB
V
a)
Dolusavak Boşaltım Kanalı Duvarları Yükleme Sınıfları
Yükleme Tanımı
İnşaat Sonu Hali
İşletme Hali
İnşaat Sonu Hali + İED
Olası En Büyük Taşkın Hali (OET)
Yükleme Durumu
Kategorileri
O
O
OÜ
OÜ
A
OÜ
Yükleme Hali I - İnşaat Sonu Hali
Boşaltım kanalı ve duvar yapımı tamamlanmış,dolgu drene edilmiş ve drenaj sistemine
kadar batık.




b)
Dolgu yükleri
Yükleme Hali II - İşletme Hali
Dolgu drene edilmiş,kanal içinde su bulunmamakta ancak mansap kanalı taban
kotundaki su kanalın bir bölümüne kadar uzanmaktadır. Bu bölümde duvar arka
dolgusu mansap kanalı taban kotuna kadar batık.





c)
Su yükleri
Dolgu yükleri
Yükleme Hali III - İnşaat Sonu Hali + İED
Boşaltım kanalı ve duvar yapımı tamamlanmış,dolgu drene edilmiş ve drenaj sistemine
kadar batık.



Dolgu yükleri+İED
49

d)
Yükleme Hali IVA - İşletme Hali + İED
kotundaki su kanalın
bir bölümüne kadar uzanmaktadır. Bu bölümde duvar arka





e)
Su yükleri+İED
Dolgu yükleri+İED
Yükleme Hali IVB - İşletme Hali + EED
kotundaki su kanalın
bir bölümüne kadar uzanmaktadır. Bu bölümde duvar arka





f)
Yapının zati ağırlığı+EED
Su yükleri+EED
Dolgu yükleri+EED
Varsa sürşarj Yükü+EED
Yükleme Hali V - Olası En Büyük Taşkın Hali (OET)
Kanaldaki su olası en büyük taşkın seviyesinde, dolgu drene edilmiş ve drenaj
sistemine kadar batık.





Su Yükleri
Dolgu yükleri
Varsa sürşarj Yükü
1.2.2.3.4 Enerji Kırıcı Havuz Duvarları Yükleme Durumu
Tablo 1-15
Yükleme
Halleri
I
IIA
IIB
III
IV
Dolusavak Enerji Kırıcı Havuz Duvarları Yükleme Sınıfları
Yükleme Tanımı
İnşaat Sonu veya Bakım Hali
Yükleme Durumu
Kategorileri
O
OÜ
A
A
A
50
a)
Yükleme Durumu I - İnşaat Sonu Hali veya Bakım Hali
Enerji kırıcı havuz boş,dolgu drene edilmiş ve drenaj sistemine kadar veya mansap
kanalı taban kotuna kadar batık.





b)
Su yükleri
Dolgu yükleri
Yükleme Durumu IIA - İşletme Hali + İED
Havuzdaki su mansap kanalı taban kotunda,dolgu drene edilmiş,duvar arka dolgusu
mansap kanalı taban kotuna kadar batık.





c)
Su yükleri+İED
Dolgu yükü+İED
Oluşan Su Seviyelerine Göre Alttan Kaldırma Kuvveti
Yükleme Durumu IIB - İşletme Hali + EED
Havuzdaki su mansap kanalı taban kotunda,dolgu drene edilmiş,duvar arka dolgusu
mansap kanalı taban kotuna kadar batık.





d)
Yapının zati ağırlığı+EED
Su yükleri+EED
Dolgu yükleri+EED
Varsa sürşarj yükleri+EED
Yükleme Durumu III – En büyük Tasarım Taşkını Hali (ETT)
Havuzdaki su sıçrama profilinde,dolgu drene edilmiş ve en büyük tasarım taşkını
seviyesine kadar batık.




e)
Su yükleri
Dolgu yükleri
Yükleme Durumu IV - Taşkın Sonrası Hali (ETT)
Havuzdaki su mansap kanalı taban kotunda, dolgu en büyük tasarım taşkın kotu ile
mansap kanalı taban kotu ortasına kadar batık. (%50 drene edilmiş durumda)


Su yükleri
51


Dolgu yükleri
1.2.2.3.5 Enerji Kırıcı Havuz Taban Plağı Yükleme Durumu
Tablo 1-16
Yükleme
Halleri
I
II
Dolusavak Enerji Kırıcı Havuz Taban Plağı Yükleme Sınıfları
Yükleme Tanımı
Yükleme Durumu
Kategorileri
A
A
a)
Yükleme Durumu I – En Büyük Tasarım Taşkını Hali (ETT)
Havuzdaki su sıçrama profilinde, duvar arka dolgusu en büyük taşkın seviyesine kadar
batık.
b)
 Plak zati ağırlığı
 Hidrodinamik etkiden dolayı ilave kaldırma kuvveti (0,133.V2/2.g) Yükleme Durumu II - Taşkın Sonrası Hali (ETT)
Havuzdaki su mansap kanalı taban kotunda, duvar arka dolgusu en büyük tasarım
taşkın kotu ile mansap kanalı taban kotu ortasına kadar batık(%50 drene edilmiş
durumda).


1.2.2.3.6
Plak zati ağırlığı
Sıçratma Eşiği Yükleme Durumu
Tablo 1-17
Yükleme
Halleri
1
2
a)
Sıçratma Eşiği Yükleme Sınıfları
Yükleme Tanımı
Yükleme
Sınıfları
A
A
Yükleme Durumu I – En Büyük Tasarım Taşkını Hali (ETT)
Eşikteki su sıçrama profilinde, duvar arka dolgusu en büyük taşkın seviyesine kadar
batık.



Eşik zati ağırlığı
Hidrodinamik etkiden dolayı ilave basınç kuvveti (m.V2/R)
52
b)
Yükleme Durumu II - Taşkın Sonrası Hali (ETT)
Eşikteki su eşik bitimindeki su kotunda, duvar arka dolgusu en büyük tasarım taşkın
kotu ile mansap kanalı taban kotu ortasına kadar batık. (%50 drene edilmiş durumda)


Eşik zati ağırlığı
Açıklama: Eğer varsa yeraltı suyu dikkate alınmalıdır.
1.2.3
Stabilite Analizi
1.2.3.1 Devrilme
Bileşke kuvvetin temel plağındaki konumuna göre devrilme stabilitesinin aşağıda
verilen limitleri karşılaması gerekir.
Tablo 1-18
Devrilme Stabilitesi Limitleri
Arazi
durumu
Olağan yük
hali
Olağanüstü yük
hali
Aşırı yük hali
Tüm
Sınıflar
Taban
plağının
tamamı
basınçda
Taban plağının
en az %75’i
basınçda
Bileşke kuvvet
taban plağı
içerisinde
1.2.3.2 Kayma
Kayma emniyet katsayısı : Yapı elemanının temel zemini üzerindeki kaymaya karşı
koyan kuvvetlerinin kayma yönündeki kuvvetlere oranıdır.
Tablo 1-19
Kritik Yapılarda Kayma Emniyet Katsayıları
Arazi durumu
Olağan
yük hali
Olağanüstü
yük hali
Aşırı
yük hali
İyi Tanımlanmış
1,7
1,3
1,1
İyi
Tanımlanmamış
2,0
1,5*
1,1*
* Bölgesel, yer hareketi çalışması olmadan yapılan sismik analizleri için olağan üstü yük halinde gs=1,7 ; aşırı
yük halinde gs=1,3 alınmalıdır.
Tablo 1-20
Normal Yapılarda Kayma Emniyet Katsayıları
Arazi durumu
Olağan
yük hali
Olağanüstü
yük hali
Aşırı
yük hali
İyi Tanımlanmış
1,4
1,2
1,1
İyi
Tanımlanmamış
1,5
1,3
1,1
53
1.2.3.3 Yüzme
Yüzme emniyet katsayısı :
Yapı elemanına ait toplam zati ağırlıkların,oluşan su
seviyelerine göre alttan kaldırma kuvvetine oranıdır. Deprem halinin alttan kaldırma
kuvveti üzerinde etki oluşturmadığı kabul edilir.
Yüzme analizinin sağlamaması halinde ekonomi araştırması sonucuna göre kütle
artırımı,ankraj veya beton kazık kullanılmasına karar verilir.
Tablo 1-21
Tüm Yapılarda Yüzme İçin Emniyet Katsayıları
Arazi
durumu
Olağan yük
hali
Olağanüstü yük
hali
Aşırı yük
hali
Tüm Sınıflar
1,3
1,2
1,1
1.2.3.4 Zemin Gerilmesi
Temeldeki zemin gerilmesi hesabında suyun alttan kaldırma kuvveti dikkate
alınmamalıdır.
Kritik yapılarda temel yüzeyi üzerinde küçük eksantrisiteli gerilme hali oluşmalıdır.Yani
bu eksantrisite taban genişliğinin ≤1/6 mesafesinde olmalıdır.
Kritik olmayan yapılarda ise temel yüzeyi üzerindeki bileşke kuvvetin temel kenarından
mesafesi taban genişliğinin ≥1/6 mesafesinde olmalıdır.
Olağan hallerde temel zemininde oluşan en büyük zemin gerilmesi zemin emniyet
gerilmesinden küçük olmalı,en küçük zemin gerilmesi ise ≥0 olmalıdır.
Olağan üstü veya aşırı yük hali deprem hesaplarında zemin emniyet gerilmesinin
arttırım yüzdesi, olağan üstü yük hali için %15, aşırı yük hali için en fazla %50 oranında
arttırılabilir.
1.2.4
Yük Katsayıları ve Birleşimleri
Betonarme kesit hesaplarında TS standart ve ilkelerine uygun olarak belirtilen yük
katsayıları ve yük birleşimleri kullanılır.
1.2.5
Betonarme Hesapları
Betonarme kesit hesaplarında TS standart ve ilkelerine uygun olarak taşıma gücü
yöntemi kullanılır.
54
1.3
DERİVASYON – DİPSAVAK TASARIMLARI
Derivasyon, üzerine baraj inşa edilecek akarsu yatağı güzergahının çeşitli yöntemlerle
inşaat süresince değiştirilmesidir.
Amaç, baraj inşaatının gerçekleşmesi için gerekli olan memba ve mansap
batardolarının yapılması, bu iki batardo arasında kalan akarsu yatağının kurutularak
baraj temel kazısına hazırlanması ve baraj inşaatı süresince su gelişinin engellendiği
bu bölgede emniyetli olarak çalışmanın sağlanmasıdır.
Feyezan seçimlerinde, batardonun hizmet süresi, batardo mansabında yapılacak işler,
baraj mansabındaki yerleşim birimleri, çalışacak makinelerin cinsi ve arazi kıymeti gibi
faktörler önemli rol oynar.
Derivasyon-Dipsavak sistemini oluşturan yapılar ana hatlarıyla aşağıda özetlenmiştir:
Giriş Yapısı
Dipsavak Şaftı ve Sualma Yapısı
Tünel
Tıkaç Betonu
Cebri Boru
Vana Odası
Tipik bir derivasyon-dipsavak sistemi Şekil 1-18 ve Şekil 1-19’da verilmiştir.
55
Şekil 1-18
Derivasyon-Dipsavak Sistemi - 1/2 (Tipik)
56
Şekil 1-19
Derivasyon-Dipsavak Sistemi - 2/2 (Tipik)
57
1.3.1
Derivasyon Sisteminin Seçimi
Derivasyon sistemi, memba ve mansap batardolarıyla birlikte baraj tesisinin temel
unsurlarından biridir.
Derivasyon yöntemine, baraj inşaatı süresince kontrol edilmesi gereken feyezan debisi,
baraj yerinin jeolojik yapısı ve topoğrafik durumu, inşa edilecek barajın tipi ve yapım
süresi, dolusavak, dipsavak ve boşaltım tesislerinin konumuna ve inşaat sırasına bağlı
olarak karar verilmelidir. Önemli olan maliyet, risk ve uygulama kolaylıkları açısından
optimum olan seçimin yapılmasıdır.
Başlıca Derivasyon yöntemleri;
Açık Kanallı Derivasyon
Kondüvi (Aç-kapa tünel)
Derivasyon kondüvisi veya çebri borunun öncelikli olarak derivasyon amaçlı daha
sonra dipsavak olarak kullanılması
Kademeli derivasyon
Tünel
olarak sıralanabilir.
1.3.1.1 Açık Kanallı Derivasyon
Açık kanal ile derivasyon, daha çok regülatör tipi yapıların inşaatında kullanılan bir
yöntem olmakla birlikte, topoğrafyanın ve hidrolik şartların uygun olması durumunda
baraj tipi yapıların inşaası amacıyla da kullanılabilir.
Açık kanal ile derivasyon için vadi yeterince geniş olmalı ve bir kenardan derivasyon
yapılırken diğer bölümde gövde inşaatı yapılabilmelidir.
58
Şekil 1-20
Açık Kanallı Derivasyon
1.3.1.2 Kondüvi (Aç-Kapa Tünel)
Kondüvi, açıkta inşa edilen ve daha sonra üzeri örtülen yapılar için kullanılan bir
ifadedir.
Kondüvi temelinin oturacağı sağlam bir zemin olması ve sızma boyunu uzatan
sızdırmazlık dişleri etrafındaki baraj dolgusu çok iyi sıkıştırılmak şartıyla, herhangi bir
yamaçtan az bir açık kazıyla geçirilecek kondüvi, böyle bir ortamda açılacak tünele
göre oldukça ekonomik olacaktır.
Tünel açma alternatifinin çok pahalı ve güç olduğu bölgelerde mecbur kalındığında
şartlar zor olsa da kondüvi yapılması uygun bir çözüm olabilir.
Üzerindeki dolgu 30 m’ yi geçmeyen barajlarda uygun olmaktadır. 30 m’ yi geçen baraj
dolgusu altında kondüvi yapmak gerektiğinde ise temelin çok sağlam olması ve
kondüvinin bir sandık (yarma) kazısı içine alınarak korunması gerekmektedir.
59
Kazılar yönünden jeolojinin ve topoğrafyanın uygun olması gereklidir. Dolayısıyla dik
şevli kazı yapılamayan zeminlerde, dar vadi yamaçlarında uygulanması, kazı emniyeti
ve kazı + dolgu maliyeti açısından tavsiye edilmemektedir.
Derivasyon debisinin küçük değerleri için (Q10 =1.0 ~ 2.0 m3/s gibi) 2.00 m veya daha
küçük çapta kondüvi yapılması mümkündür.
1.3.1.3 Derivasyon Kondüvisi veya Çelik Borunun Öncelikli Olarak Derivasyon Daha
Sonra Dipsavak Amaçlı Kullanılması
Yaz ayları kurak geçen bölgelerdeki kuru dereler üzerine yapılan küçük barajlarda ve
göletlerde, yamaçta uygun bir kotta açılan sandık kazısı içine yerleştirilen minimum 50
cm çapındaki çelik dipsavak borusu batardo önünde biriken suyun boşaltılması için
kullanılır. Gövdenin 1/3 yükseklikteki kısmı öncelikle yapılarak batardo gibi çalışması
sağlanır. Genelde bunların depolama kapasitesi muhtemel feyazan Q25 ile gelen
toplam hacmin üzerinde olmaktadır.
Yukarıda sözü edilen muhtemel feyezan Q25 ve batardo önünde biriken su hacimleri
birbirine yakın ise yağışlı sezona girmeden once jeolojik ve topoğrafik olarak uygun
olan tarafta küçük bir eşik ve boşaltım kanalından oluşan emniyet dolusavağı yapılarak
batardo hidrolojik sapmalara karşı korunur. Kanal kapasitesinin Q25’e göre seçilmesi
tavsiye edilir.
Çelik dipsavak borusu etrafındaki koruyucu beton, boydan boya hiç dilatasyon derzi
yapılmadan dökülmelidir. Boyuna donatılar sürekli olmalı ve aynı kesitte donatının 1/3’
ünden fazlası eklenmemelidir. Ayrıca su kesici yakalar hangi tip dolgu altında olursa
olsun tüm boyda yapılıp 1.50 m üstüne kadar sandık kesitin içi 15 cm’lik tabakalar
halinde plastik kil ile doldurulup özel olarak sıkıştırılmalıdır. Yalnızca kaya dolgu
halinde, kilin üzerine kayaya yastık görevi oluşturacak minimum 50 cm kalınlığında
kum-çakıl veya kaya ufağı ile geçiş zonu oluşturulmalıdır.
1.3.1.4 Kademeli Derivasyon
Çoğunlukla beton barajlarda uygulanır. Nehir yatağının kuruda kalan kısmında yapılan
beton baraj gövdesinin içinde yapım sırasında bırakılan uygun çapta bir çelik boru veya
boş bırakılan bir ano ile nehir derive edilerek gövdenin nehir yatağı içine yapılacak
kısmı tamamlanır.
60
1.3.1.5 Tünel ile Derivasyon
Açık kanal veya kondüvi ile derivasyonun uygun olmadığı ve yamaçlarda tünel açmaya
elverişli zemin şartlarının bulunması durumunda tünelli derivasyon yapılır.
1.3.2
Genel Tasarım Kriterleri, Boyutlandırma, Yapısal Tasarım
1.3.2.1 Açık Kanal
1.3.2.1.1 Tasarım Kriterleri ve Boyutlandırma
Açık kanal bölgesi doldurulmadan önce derivasyon için kullanılabilecek yapı
kısımlarının tamamlanmış olması önemlidir.
Dar vadilerde açık kanallı derivasyon yapabilmek için akarsu eğiminin fazla olması ve
membada yapılacak küçük bir sedde ile su yüksekteki yamaç kanalına çevrilebilmelidir.
Bu tip açık kanallarda hidrolik olarak deşarj kapasitesini arttırabilmek ve sediment
taşınmasını önlemek için beton kaplama yapılması tavsiye edilmektedir.
Kanal mansabından dere yatağına su verilirken baraja ve ilgili tesislerine zarar
vermeyecek önlemler alınmalıdır. Kanal çıkışı ile dere yatağı arasında kot farkı varsa
bu arada oluşacak enerji çeşitli yöntemler (basamak, enerji kırıcı havuz vb.)
uygulanarak kırılmalı ve
suyun dere yatağına emniyetli bir şekilde ulaşması
sağlanmalıdır. Kanalın giriş ve çıkış noktası ile kanal güzergahında etüd yapılarak
minimum kazı temin edilmelidir.
Derivasyon kanalları projelendirilirken kanalın kaplamalı olmasına, zeminin geçirgenliği
ile temel çukuruna gelecek sızıntı suyunun miktarı ve kanalda oluşacak su hızları
dikkate alınarak karar verilmelidir.
Kanal kapasitesi gözönünde tutularak en ideal kanal eğimi, sürüklenmeye meydan
vermeyecek tarzda seçilmelidir. Kanaldaki su hızı yumuşak zeminlerde 1.0 ~ 1.5 m/s,
sağlam zeminlerde ise 2.0 ~ 3.0 m/s olmalıdır.
Derivasyon
kanalları
boyutlandırması
için
aşağıda
verilen
Manning
formülü
kullanılabilir.
61
Burada;
Q : debi (m3/s)
A :
ıslak alan (m2)
R :
hidrolik yarıçap = (A) / (Ç) (Islak alan / Islak çevre)
J :
kanal eğimi
n :
pürüzlülük katsayısı
Tablo 1-22
Pürüzlülük Katsayıları (n)
Satıhlar
Beton kaplı kanallar
Çimento harçlı moloz taş satıh
Kanallar :
Toprak, üniform kesitli ve düz
Kayada açılmış, düz ve üniform
Kayada açılmış, gayrimuntazam
Makina ile açılmış toprak kanallar
Yüzey Durumu
İyi
Orta
Kötü
0,014
0,016
0,018
0,020
0,025
0,030
0,020
0,030
0,040
0,0275
0,0225
0,033
0,045
0,030
0,030
0,035
0,033
1.3.2.2 Derivasyon-Dipsavak Kondüvisi
Kondüvi ile derivasyon için sağ veya sol sahilde yamaçların oldukça yatık olduğu
kısımlardan, minimum kazı ile sağlam zemine kadar inilmelidir.
Temelin sağlam kayaya oturtulması mümkün olmadığında, homojen bir yapıda orta
sağlamlıkta yumuşak kaya veya nispeten aşırı konsolide killer üzerine de yapılabilir.
Yüzeydeki sıyırma hafriyatından itibaren kayanın ayrışmış çatlaklı olan kısımlarından
kurtulmak için çatlaklardan arınmış bölgeye kadar inilmelidir. Hafriyat kayada
dinamitleme ile yapıldığında düzgün bir satıh elde edilmesi mümkün olmadığı için,
düşük dozlu bir betonla kaya yüzeyinin kaplanarak kondüvinin oturduğu yüzey
düzeltilmelidir.
Çok sağlam olmayan temellerde ve temel zemininin karakter değiştirdiği geçiş
bölgelerinde anolar kısa yapılmalı, su tutucu contalar çift olarak konmalıdır. Anolar
arasındaki su tutucu contalar çok dikkatli ve bütün olarak konulmalı, kaynaksız
bindirme ek kesinlikle yapılmamalıdır.
62
Kondüvi betonunun dış yüzeyine kilin iyice yapışması için, yanlardan ve üstten kondüvi
üzerindeki dolgu en az 3.0 m’ ye yakın ince tabakalar halinde özel olarak
sıkıştırılmalıdır. Su kesici yakalar etrafında silindirin giremediği bölgelerde pnömatik el
tokmağı ile optimum rutubette istenilen sıkışma sağlanmalıdır.
Gövde dolgusunun beton yakalardan ayrılmasını önlemek amacıyla yakaların yan
yüzleri 1/5 ~ 1/10 eğimli yapılmalıdır.
Sızma boyunu arttırmak üzere, geçirimsiz çekirdeğin mambaında ve çekirdek altında
su kesici beton yakalar yapılmalıdır. Bir emniyet tedbiri olarak da çekirdeğin
mansabında iki (2) adet yapılması önerilmektedir. Homojen dolgularda da boydan boya
yaka konulmalıdır.
Her anoya bir yaka gelmesi tavsiye edilmektedir. Yakaların ano ortalarına veya derzler
üzerine getirilerek uygulanması mümkündür.
Sağlam kaya zemin üzerine inşa edilecek kondüvilerde beton yakalar kayaya en az 45
cm girecek şekilde olmalıdır. Toprak zemine oturan kondüvilerde ise bu yakalar tüm
kondüviyi çepe çevre sarmalıdır.
Beton su tutucu yakaların kondüviye yük aktarmaması için kondüvi üzerine bitümlü
keçe veya benzeri tecrit malzemesi yapıştırılarak yakalar bunun üzerine dökülmelidir.
Beton yaka genişlikleri (b) 30~50 cm, yükseklikleri (h) 60~90 cm ve aralıkları da
L=7~12 h civarında olmalıdır. Bu oran kilin permeabilitesine ve betona yapışmasına
göre tespit edilmelidir. (bkz. Şekil 1-21)
63
Şekil 1-21
Kondüvi - Su Tutucu Yakaları
Kondüvinin dipsavak olarak kullanılması halinde, cebri boru başlangıç tıkacı, kil
çekirdek ekseni ile kil çekirdeğin memba yüzü ortasına yerleştirilir. Bunun amacı, tıkaç
membasındaki derzlerden herhangi bir sızma sonucu kil ile beton arasına girebilecek
olan suyun çok sayıda ano ve yaka katederek sızma yolunun uzatılması ve sürükleme
gücünün azaltılmasıdır.
Kondüvi çapı belirlenirken, kondüvi içine yerleştirilecek boru çapı, hidromekanik
teçhizatın montajına, tamirat ve bakımına imkan tanıması ve ulaşım imkanını
sağlayacak büyüklükte olmalıdır.
Farklı oturmalardan dolayı çatlamalar ile basınçlı çalışan kondüviden gövde malzemesi
içine su sızmasını ve gövde malzemesinin de kondüvi içine taşınmasını engelleyecek
tedbirler alınmalıdır.
Kondüvinin tamamen sandık kazısı dışında olması hali en büyük yüklere maruz kaldığı
haldir. Sandık kazısı içine tamamen gömülü ise yamaçlardaki zeminin sağlayacağı
kemerlenme nedeniyle bu yük azalır.
Yüksek dolgu yükü altındaki büyük çaplı kondüvilerde C25 gibi yüksek dayanımlı beton
kullanılarak
kondüvi
beton
kaplama
kalınlığı
azaltılabilir.
Kondüvi
betonunun
geçirimsizliğini sağlamak için granülometri ve çimento dozajı dikkatle seçilmeli,
gerekirse katkı maddesi kullanılmalıdır.
64
Kondüvi kesitleri genellikle içte daire veya atnalı, dışta ise üst yarı dairesel, alt yarısı
ise
dikdörtgen
şeklindedir
(bkz.
Şekil 1-22, a-b).
Kil çekirdek (cut-off) çukurunun geçtiği bölgelerde, kondüvi zemin üzerinde kalıyor ise
dışta yan yüzeylerin 1/0.25 eğimle genişletilerek kesit alt yarısının trapez şeklinde
yapılması, yanlarda yapılacak kil dolguların beton kaplama dış yüzeyine yapışmasını
sağlaması
açısından
faydalı
olacaktır
(bkz.
Şekil 1-22, c).
Beton dökümü esnasında ilk olarak “invert” adı verilen taban betonu dökülür. Bu
kısımda hava kabarcıklarının oluşmaması için kalıp kullanılmamalıdır. Taban
betonunun belirlediği 70°~90° lik merkez açısını 10~15 cm kadar beton içerisine
65
uzatarak
yatay
derz
haline
çevirmek
gerekir
(bkz.
Şekil 1-22).
Şekil 1-22
Tipik Kondüvi Enkesitleri
Kondüvilerde genellikle açıkta kalan kısımlar haricinde genleşme derzlerine (G.D.)
ihtiyaç duyulmaz. Sadece beton rötre çatlaklarını önlemek için 6.0~12.0 m’ lik anolarda
rötre derzleri yapılmalıdır. Rötre çatlamalarını önlemek için bir anonun dökümünden en
az on (10) gün sonra ikinci ano dökülmelidir. Anolarda, ano dökümleri bir atlanarak
rötre etkisi azaltılabilir.
1.3.2.2.2 Yükler ve Yükleme Durumları
Kondüvilerin hesap yükleri; temel malzemesi cinsine, yataklama metoduna, kondüvinin
esneklik ve rijitliğine, dolgunun içsel sürtünme açısı, birim ağırlığı, homojenliği,
konsolidasyon özellikleri ve nem içeriği gibi zemin özelliklerine bağlı olarak çok geniş
bir aralıkta değişim gösterir. Yüklerin sadece inşaat sırasında değil, aynı zamanda
dolgunun tamamlanmasından, rezervuarın dolumundan ve dolgunun doygun hale
gelmesinden sonra da oluşabileceği düşünülerek, bütün mevcut ve ileride olması
muhtemel durumlara göre yük kabulleri yapılmalıdır.
66
1.3.2.2.2.1 Yükler
Kondüvi Zati Ağırlığı
Düşey Yükler : Kondüvi üzerindeki dolgu ağırlığı ile varsa su ağırlığından oluşmaktadır.
Dolgu su altında ise yük hesabında zeminin doygun birim hacim ağırlığı kullanılacaktır.
Yatay Yükler : Hesaplanan toplam düşey yükün 1/3’ ü oranında üniform yatay yük ile
kondüvi yüksekliği boyunca dolgudan kaynaklanan üçgen yayılı yük etkidiği
düşünülecektir.
İç Su Basıncı : Rezervuar maksimum su seviyesi ile kondüvi ekseni gözönüne alınarak
hesaplanacak iç su basıncı, kondüviye üniform radyal olarak uygulacaktır. Yüklerin
şematik gösterimi Şekil 1-23’te verilmiştir.
Şekil 1-23
Kondüviye Etkiyen Yüklerin Şematik Gösterimi
Toplam düşey yük :
V = Hf *n
veya V = Hf * d + Hw * w ……(t/m2)
Kemer Yükü : (g)
Kondüvi üst yarısının dairesel olması durumunda buradaki dolgu ağırlığı da dikkate
alınabilir.
Üniform yatay yük :
67
h = 1/3 *(Hf * n) veya h = 1/3 *(Hf * d + Hw * w) …..(t/m2)
Üçgen yatay yük :
q = 1/3 * Hk * n veya
q = 1/3 * Hk *d ……(t/m2)
Hk= 2*(R+t) (kondüvi yüksekliği)
İç Su basıncı :
Pi = Rez.S.S. – Kondüvi eksen kotu……(t/m2)
Hf
: Kondüvi üzerindeki dolgu yüksekliği (m)
Hw
: Dolgu üstünde kalan su yüksekliği (m)
n
: Dolgunun doğal birim hacim ağırlığı (t/m3)
d
: Dolgunun doygun birim hacim ağırlığı (t/m3)
w
: Suyun birim hacim ağırlığı (t/m3)
1.3.2.2.2.2 İncelenecek Haller
Memba Kısmında:
İnşaat Sonu Hali : Bu halde yapı ve gövde dolgu işleri tamamlanmıştır. Yük olarak
kondüvi zati ağırlığı ve dolgudan gelen düşey ve yatay tesirler dikkate alınmalıdır.
İşletme Hali :
Baraj rezervuarında su maksimum seviyede iken işletme amacıyla
kondüviden su alındığı durumdur. Kondüviye yukarıda tariflenen düşey ve yatay yükler
ile iç su basıncı ve zati ağırlıktan oluşan tesirler etki edecektir.
Onarım Hali : Rezervuarda su maksimum seviyede iken giriş veya su alma yapısı
kapağı kapatılmış ve kondüvi içindeki su boşaltılmış olacağından kondüvide iç su
basıncı bulunmayacaktır. İşletme halindeki diğer yükler onarım halinde de mevcuttur.
Mansap Kısmında:
İnşaat Sonu Hali : Bu hal için gözönüne alınacak yükler, memba kısmı ile aynıdır.
İşletme Hali : Bu kısımda su cebri boru içinden akacağından, kondüvide iç su basıncı
olmayacaktır. Kondüviye düşey ve yatay dolgu yükleri ile zati ağırlıktan oluşan tesirler
68
etki edecektir (Mansap dolgusunun en fazla doygun hale gelebileceği kabul edilerek,
yük hesabında dolgunun doygun birim ağırlığı kullanılabilir).
Onarım Hali : Kondüvi içinde su yoktur. Dolayısıyla, onarım hali koşulları işletme hali ile
aynıdır.
1.3.2.2.2.3 Yükleme Durumları
İnşaat Sonu, İşletme ve Onarım olmak üzere 3 ayrı hal için yapılacak kondüvi statik
hesaplarında gözönüne alınacak yükleme durumları aşağıda sıralanmıştır:
Yükleme Durumu I: Kondüvi üzerindeki düşey yükler, taşıma gücü yük katsayıları
kullanılarak hesaplanacaktır. Bulunan düşey yükün 1/3’ü oranında yatay yük
uygulanacaktır.
Yükleme Durumu II: Yapı yanlarındaki dolguların farklı oturma yapabileceği gözönüne
alınarak kondüvi üzerindeki düşey yükler %50 arttırılacaktır. Bu olağan bir durum
olarak değerlendirilmediğinden, tüm yüklerin hesabında yük katsayıları (1) alınacaktır.
Yükleme Durumu III: Yükleme Durumu I’ deki tesirlerden yatay tesirlerin oluşmaması
durumu
için
inceleme
yapılacaktır.
Bu
da
olağan
bir
durum
gibi
değerlendirilmediğinden, düşey yüklerin hesabında yük katsayıları (1) alınacaktır.
Yapısal hesaplar “Taşıma Gücü” yöntemine göre yapılacak olup, tasarım yük
değerlerinin elde edilmesinde kullanılacak TS500’ de öngörülen yük katsayıları Tablo
1-23’ de verilmiştir.
Tablo 1-23
Tasarım Yük Katsayıları (TS 500)
69
1.3.2.2.3 Statik Betonarme Analiz
Kondüvi statik hesapları İnşaat Sonu Hali, İşletme Hali ve Onarım Hali’nin her biri için
yukarıda tanımlanan 3 yükleme durumunun ayrı ayrı uygulanmasıyla toplamda 9 hal
için yapılır.
Statik analizler için kondüvinin tipi, çapı, üzerindeki dolgu yüksekliği ile dolgu
malzemesi ve temel zemininin özellikleri de dikkate alınarak sonlu elemanlar metodu ile
hesap yapan SAP2000 ya da benzeri paket programlar kullanılabileceği gibi, “Beggs
Deformeter- “Stress Analysis of Single-Barrel Conduits’’ tabloları ile de bu hesaplar
yapılabilir.
Statik hesaplar sonucu belirlenen en büyük kesit tesirlerine göre kondüvinin kritik kesit
noktalarında kesme ve eğilme açısından gerekli kontroller yapılmalıdır. Hesap kesitleri
Şekil 1-24’ de tipik olarak gösterilmiş olan kondüvilerde eğilme açısından 1, 7 ve 14 no
lu kesitler, kesme açısından ise 4 ve 10,11 no lu kesitler kritik olmaktadır.
1 ve 14 no lu kesitlerde iç yüzler, 7 no lu kesitte dış yüz çekme bölgesi olduğundan, bu
kesitlerdeki donatılarda bindirme (ek) yapılmamalıdır.
Şekil 1-24
Kondüvilerde Hesap Kesitleri
1.3.2.2.3.1 Malzeme ve Donatılandırma Kriterleri
Malzeme :
Beton malzeme özellikleri ve karakteristikleri TS 500, donatı çelikleri TS 708’e uygun
olmalıdır. Genel olarak kondüvilerde kullanılabilecek beton sınıfları ve karakteristik
basınç dayanımları ile donatı çeliği ve akma dayanımı aşağıda verilmiştir.
Beton
: C20 ,
(fck = 200 kg/cm2)
: C25 ,
(fck= 250 kg/cm2)
70
Çelik : S420 , (fyk = 4200 kg/cm2)
Minimum pas payı:
Su ve hava ile temas eden yüzeylerde : 5.0 cm
Zemin-dolgu ile temas eden yüzeylerde : 7.5 cm
Malzeme ve pas payı için yukarıda verilen değerler tavsiye niteliğindedir. Yerindeki
şartlara göre değerlendirilmelidir.
Rötre ve sıcaklık tesirlerinden dolayı meydana gelen çatlakları dağıtmak için gerekli en
az donatı oranı için “DSİ Su Tutucu Betonarme Yapıların Yapımına Ait Genel Teknik
Şartname, sayfa 21,22” de verilen alttaki kriter kullanılabilir.
 min 
Asmin =
fctk
fyk
fctk
xbxd
fyk
min : toplam kesit alanına göre, çatlakları dağıtmak için gerekli pursantaj.
fctk : betonun çekme mukavemeti (3 günlük, C20 beton için = 7.50 kg/cm2 ,
C25 beton için = 8.70 kg/cm2)
fyk : donatı çeliğinin akma mukavemeti (S420 için = 4200 kg/cm2)
b : kesit genişliği (1.00 m).
d : kesit kalınlığı (beton yüzey bölgesi =25 cm olarak alınması tavsiye edilmektedir)
Buna göre C20 beton ve S420 sınıfı çelik için minimum donatı,
Asmin =
7.50
x 100 x 25 = 4.46 cm2/m olarak bulunur.
4200
Dolayısıyla kondüvilerde rötre için minimum 14/30 donatı kullanılabilir.
71
1.3.2.3 Derivasyon-Dipsavak Tüneli
Yerleşim yapılırken Tünel boyunun mümkün olduğunca kısa olmasına dikkat edilmeli,
kurblardan kaçınılmalı ve tünel açılacak zeminin kemerlenme yapması için yeterli
derinlikten gidilmelidir.
Tünel güzergahı, giriş ve çıkış kazılarının duraylılığının sağlanabileceği yerlerde ve
kazıları en aza indirmek için mümkün olduğunca tesviye eğrilerine dik geçirilmelidir.
Tünel giriş ve çıkış kotu akarsu yatağının talveg kotuna göre tespit edilmelidir. Özellikle
büyük akarsular üzerinde yapılacak barajların derivasyon tüneli girişi, baz akım su yüzü
kotundan 1.0~2.0 m yukarıda dizayn edilmelidir.
Derivasyon tüneli tek tünel ise ve daha sonra bu tünel dipsavağa dönüştürülecekse,
projelendirme yapılırken dipsavak yapıları ve teçhizatları da dikkate alınmalıdır. Çift
tünelli derivasyon durumunda ise tünellerden birisi derivasyon işleminden sonra
tıkaçlanarak iptal edilir, diğeri dipsavak olarak dizayn edilir. Çift tünel projelendirilirken,
tünellerin hafriyat çaplarının dış yüzleri arasında minimum 3D kadar mesafe olmasına
dikkat edilmelidir.
Tünel aynasının yeri tespit edilirken, zeminin kendi stabilitesiyle kendini tutmasını
sağlamak amacıyla tünel hafriyat çapı üzerindeki zemin yüksekliğinin emniyet
açısından 1.5 x (tünel kazı çapı) kadar alınması pratik olarak uygun olmaktadır.
Derivasyon tüneli çapı, göz önüne alınacak feyezan debisine göre yapılacak tünelbatardo optimizasyonu neticesinde seçilmelidir. Bunun için değişik tünel çaplarında
gereken batardo yükseklikleri belirlenip, her bir çözümdeki tünel ve batardo maliyetleri
bulunarak, tünel çapına göre toplam maliyeti veren bir grafik çizilir, minimum maliyeti
veren çap tünel çapı olarak belirlenir.(bkz. Şekil 1-25)
72
Şekil 1-25
Tünel-Batardo Optimizasyon Eğrisi
Tünel geometrisi (dairesel, atnalı, modifiye atnalı) ve çapı derivasyon sisteminin
optimizasyonu ile bulunur. Ancak, imalat kısıtları nedeniyle tünellerde kazı çapı 3.60
m’nin altında seçilmezler. Tünel uzunluğu, yaklaşım olanaksızlığı, havalandırma
sorunları gibi etkenlerle bazı durumlarda minimum tünel kazı çapının artırılması
gerekebilmektedir. Derivasyon tüneli dipsavak olarak da kullanılacaksa tünel çapının
belirlenmesinde cebri boru çapı ve havalandırma olanakları da dikkate alınmalıdır.
Kaya koşulları ve hidrolik kayıplar da değerlendirildiğinde derivasyon tünellerinin
kaplamasız olarak yapılması değerlendirilmelidir. Ayrıca, büyük çaplı tek tünel yerine
daha küçük çaplı 2 tünel yapılması, ekonomik görülmese bile su tutma aşamasında
sağlayacağı kolaylıklardan dolayı tercih edilmelidir.
Bir derivasyon ve dipsavak tüneli ait tipik boy kesit Şekil 1-26’da verilmiştir.
Tüneller ait diğer tasarım yöntemleri detaylarıyla Bölüm 1.4.4’te anlatıldığı gibidir.
73
Şekil 1-26
Derivasyon ve Dipsavak Tüneli Tipik Boy Kesiti
74
Derivasyon-dipsavak tünellerindeki yükleme koşulları hidrolik yüklemeler dışında
Bölüm 1.4.4’te verilen yükleme durumları ile aynıdır.
Derivasyon aşamasında, kaplamaya veya tünel iç cidarına gelen yük, hidrolik iç basınç
kadar olacaktır. Ancak, işletme aşamasında, baraj su tuttuktan sonra enjeksiyon
perdesinin önünde kaya ortamı doygun olarak düşünülmelidir. Bu nedenle, kaplamaya
etki eden dengelenmemiş yükleri azaltarak ekonomik bir tasarım yapmak için tıkaç
bölgesinin enjeksiyon perdesinin hemen önüne yapılması önerilmektedir. Tıkaç
bölgesinin önündeki tüm yüklemelerde barajın normal su seviyesi dikkate alınarak
yapılmalıdır. Tıkaç yapısından sonra ise hem dışarda hem de içerde hidrolik yükleme
olmayacaktır.
1.3.2.3.3 Statik Betonarme Analiz
Derivasyon-dipsavak
tünellerinin
analizleri
için
Bölüm
1.4.4’teki
yöntemlerden
yararlanılabilir. Burada dikkat edilmesi gereken konu dipsavak su alma şaftının tünel ile
bağlandığı bölümde analizin 3 boyutlu yapılması gerektiğidir.
1.3.2.4 Derivasyon Giriş Yapısı
Derivasyon Giriş Yapısı, nehir yatağındaki suyun tünele alınması için genelde açıkta
kondüvi olarak yapılan karesel bir kesitin tünel kesitine bağlanması şeklinde dizayn
edilir. Büyük çaplı tünellerde giriş yapısı orta ayaklı olarak dizayn edilmeli, kenar
ayaklar ve orta ayak burnu R= 0.15*D ile yuvarlatılarak girişte hidrolik yük kayıplarının
azaltılması sağlanmalıdır.
Giriş yapısını tünele bağlayacak olan tranzisyon (geçiş yapısı), mutlaka daralan kesit
şeklinde dizayn edilmeli, genişleyen kesitli tranzisyon yapmaktan kaçınılmalıdır (bkz.
Şekil 1-27).
75
Şekil 1-27
Derivasyon Giriş Yapısı Plan ve Boy kesiti (Tipik)
Giriş yapısının orta ayaklı olarak teşkil edilmesi durumunda, girişteki toplam kesit
alanının, minimum tünel kesit alanı kadar veya ondan daha büyük olmasına dikkat
edilmelidir.
Derivasyon giriş ağzında su tutma sırasında yerleştirilecek batardo kapaklarının yeri
projelendirme sırasında düşünülmelidir. Su tutma işlemi sırasında kullanılacak batardo
kapaklarının küçük tünellerde ve baz akımı olmayan akarsularda prefabrik beton, baz
akımlı akarsular ve büyük çaplı tünellerde çelik olması tercih edilmelidir.
Derivasyon giriş yapısı hesaplarında gözönüne alınması gereken yükleme durumları ve
yükler:
İnşaat Sonu Durumu
Yapı zati yükü
Yapı üzerindeki dolgu ve sürşarj ağırlıkları
76
Dolgu ve sürsarj yanal itkileri
Derivasyon Durumu
İnşaat sonu yükleri
İç su basıncı (dolu akış durumu)
Su Tutma Durumu
Yapı zati yükü (kapak yükü dahil)
Yapı üzerindeki batık dolgu ağırlığı
Dolgu yanal itkileri (batık durumdaki)
Su ağırlıkları (yapı üzerinde ve varsa yapı içindeki su ağırlığı)
Dış su basıncı ve alttan kaldırma (aksine bir durum yoksa, dış su basıncı ve alttan
kaldırma değeri, tünel içi imalatlar tamamlanıncaya kadar geçecek sürede rezervuarda
oluşacak su seviyesine göre belirlenmelidir)
1.3.2.4.3 Stabilite Analizi
Stabilite hesabında gözönüne alınacak her yükleme durumu için elde edilecek tesirlere
göre yapının kayma, devrilme ve yüzme emniyeti ile yapı tabanında oluşacak zemin
gerilmeleri bulunarak, mevcut zeminin taşıma gücüne göre tahkik edilmelidir.
1.3.2.4.3.1 Yüzme Tahkiki
Yüzme tahkiki, giriş yapısının su tutma durumundaki koşulları dikkate alınarak
yapılmalıdır. Bu durumda giriş yapısı kapakları kapalı, kapak mansabında yapı içi boş
olacaktır. Kapakların membaında yapı içindeki su ağırlığı ile yapı üzerindeki su ağırlığı
ve alttan kaldırma kuvveti, su tutma aşaması için projede öngörülen rezervuar su
seviyesi dikkate alınarak hesaplanmalıdır.
DSİ yayınlarında yer alan yönteme göre yapılacak yüzme tahkikinde;
Yüzme Emn.= (Ws+Wc+S+Wg)/U ≥ 1.20 olmalıdır.
Ws= Toplam yapı ağırlığı (yapı üzeri dolgu ve ekipman ağırlıkları dahil)
Wc= Yapı içindeki su ağırlığı
77
S= Sürşarj Yükü
U= Alttan kaldırma kuvveti
Wg= Yapı üzerindeki su ağırlığı
USACE, EM 1110-2-2100’ de yer alan yönteme göre:
Fs = (Ws+Wc+S)/(U-Wg)
Tablo 1-24
Yüzme Tahkiki Emniyet Katsayıları
1.3.2.4.3.2 Kayma Tahkiki
Kayma Emn. = (ΣN*f+c*L)/ΣH
≥ 1.50 (Normal durumda)
≥ 1.20 (Deprem durumunda)
ΣN= Kayma düzlemine dik etki eden toplam kuvvet
ΣH= Kayma düzlemine etki eden toplam yatay kuvvet
Ø= Yapı temeli altındaki zeminin içsel sürtünme açısı
c= Zeminin kohezyonu
L= Yapı uzunluğu
f = Yapı temeli - taban zemini arası sürtünme katsayısı (f = tan  olarak kabul edilebilir
ya da alttaki tablodan alınabilir.)
Tablo 1-25
Kayma Hesabı için Sürtünme Katsayıları (f)
78
Tablo 1-26
Kayma Tahkiki İçin Emniyet Katsayıları*
*USACE, EM 1110-2-2100’ de verilen emniyet katsayıları
1.3.2.4.3.3 Devrilme Tahkiki
DSİ yayınlarında yer alan yönteme göre yapılacak devrilme tahkikinde;
Devrilme Emniyeti = ΣMk/ΣMd
Mk= Devrilmeye karşı koyan momentler
Md= Deviren momentler
USACE, EM 1110-2-2100’ de yer alan yöntem:
EM 1110-2-2100’de emniyet katsayısı yöntemi yerine temel basınç bölgesi
uzunluklarının karşılaştırılmasına dayalı bir yöntem kullanılmaktadır. (Devrilme
tahkikinde emniyet katsayısı metodu, kayma ve yüzme tahkikindeki kadar uygun değil
diye belirtilmiştir.)
Tablo 1-27
EM 1110-2-2100, Devrilme Tahkiki için Limitler
1.3.2.4.3.4 Zemin Gerilmeleri
Yapı temeli altında,
σ= ΣN/A±Mο/W, şeklinde hesaplanacak maksimum ve minimum zemin gerilmeleri için,
σ max < σ zemn , σ min > 0 olmalıdır.
79
A= temel alanı (b x L),
W=temel mukavement momenti ( b x L2 / 6 ) ,
M0 = Temel ortasındaki toplam moment (M0 = ΣN*e) ,
c = (ΣMk - ΣMd) / ΣN ,
e= L / 2 – c olarak bulunacaktır.
c : Bileşke kuvvetin yeri
(c < L / 3 ) olması durumunda temel altında çekme gerilmesi çıkacaktır. Bu durumda
zeminin çekmeye çalışmadığı dikkate alınarak, maksimum zemin gerilmesi
σmax= (2*ΣN)/(3*c)
formülünden hesaplanmalıdır. Hiç bir durumda (c < L/6) olmamalıdır.
Özel haller dışında zemin emniyet gerilmeleri alttaki tablodan alınabilir.
Tablo 1-28
Temel Zemini için Emniyet Gerilmeleri
1.3.2.4.4 Statik-Betonarme Analiz
Yapısal hesaplar “Taşıma Gücü” yöntemine göre yapılacağından, statik hesaplarda
gözönüne alınacak yükler TS 500’ de öngörülen yük katsayılarıyla çarpılarak
kullanılmalıdır.
80
Statik hesaplar giriş yapısının en kritik kesit ya da kesitleri için yapılmalı, bu kesitlerde
en büyük tesirleri elde etmek için olası tüm yükleme durumları gözönüne alınmalıdır.
Statik analizler sonucunda elde edilecek en elverişsiz kesit tesirlerine göre yapı
elemanları
eğilme
ve
kesme
dayanımları
yönünden
kontrol
edilerek
gerekli
donatılandırma TS 500’de verilen ilkeler doğrultusunda yapılmalıdır.
1.3.2.4.5 Giriş Yapısı Kapakları
Giriş yapısı batardo kapakları, tünelin derivasyon işlevi sona erip su tutma aşamasına
geçildiğinde giriş yapısındaki yerlerine indirilerek, tünel içindeki tıkaç betonu, cebri
boru, vana vb. imalatların yapılmasına kadar geçecek süre içinde tünele su girişini
önlemek üzere projelendirilir.
Yapı boyutlarına ve proje şartlarına bağlı olarak “Betonarme” veya “Çelik” olarak dizayn
edilebilen bu kapakların hesabı için gözönüne alınacak hidrostatik su yükü Şekil
1-37’de şematik olarak gösterilmiştir.
Şekil 1-28
Giriş Yapısı Kapak Yükü (Şematik)
Buradaki en önemli konu, tünel içindeki imalatların tamamlanmasına kadar geçecek
sürede Rezervuar Su Seviyesinin ne olacağının belirlenmesidir. Bunun için de tünel
içinde yapılacak imalatların miktarı ve ne kadar sürede tamamlanacağının çok iyi tayin
edilmesi gerekir. Buna göre mevcut akarsu debileri dikkate alınarak su tutma
81
aşamasına geçme zamanı ile bu sürede rezervuar su seviyesinin hangi kota kadar
yükselebileceği belirlenir.
Belirlenen rezervuar su seviyesine göre de kapakların mukavemet hesabı yapılır.
1.3.2.5 Dipsavak Şaftı ve Su Alma Yapısı
Su alma yapıları minimum işletme seviyesinin vorteks derinlikleri altında yapılan ve
dipsavağa su almak için imal edilen yapılardır. Su alma yapıları tünellere dipsavak şaftı
ile bağlanırlar.
Su alma yapıları tamamen suyun içinde olduklarından üzerlerine etki eden yüklerde de
bu durum göz önünde bulundurulmalıdır.
Su alma yapılarının tasarım kriterleri Bölüm 1.4.2’de, dipsavak şaftlarının tasarım
kriterleri Bölüm 1.4.5’te anlatıldığı gibidir.
Şekil 1-29
Dipsavak Şaftı ve Su Alma Yapısı Yerleşimi
1.3.2.6 Tıkaç Betonları
Derivasyon işleminin tamamlanmasından sonra tünelin iptal edilmesi veya dipsavağa
dönüştürülmesi
amacıyla
yapılan
tıkaç
betonları
çeşitli
şekillerde
projelendirilebilmektedir.
Tıkacın yapılacağı bölgede kaya sağlam ise tıkaç kama şeklinde, orta sağlamlıktaki
bölgelerde ise kazılar daha geniş yapılarak kesme tıkacı yapılabilir. Ancak zemin çürük
veya tıkaç bölgesinde daha geniş kazı yapmak riskli ve zaman alıcı önlemleri
gerektiriyorsa, tıkaç betonu ile kaplama betonu arasındaki sürtünmeden yararlanılarak
tıkaçlar sürtünme tıkacı olarak projelendirilmelidir. Tıkaçların baraj enjeksiyon
perdesinin 10~15 m membaında yer alması, ışınsal enjeksiyon ile bu bölgedeki sızma
boyunun uzatılması ve tıkaç çevresindeki zeminin konsolidasyon enjeksiyonu ile
sağlamlaştırılması gereklidir.
82
Tıkaç betonu dizaynında en önemli konu tıkaç boyunun belirlenmesidir. Tıkaç boyu için
çeşitli literatürlerde önerilen farklı hesap yöntemleri aşağıda yer almaktadır:
HANİEL VE LUEG YÖNTEMİ
Haniel ve Lueg, tıkaç boyunu, maksimum kayma gerilmesine (bu gerilmenin takriben
tıkaç ortalarında meydana geldiğini kabul etmektedirler) göre hesaplamış olup; burada
kayma gerilmesi ne tıkacı çevreleyen kayanın, ne de tıkacı meydana getiren
malzemenin kayma emniyet gerilmesini geçmemelidir. Maksimum kayma gerilmesi,
ortalama kayma gerilmesinin 1.5 katı alınarak aşağıdaki formül önerilmiştir. [3, sayfa
22]
L
: Tıkaç uzunluğu (m)
P
: Tıkaca etki eden yük, (kg)
Tmaks
: Maksimum kayma gerilmesi (kg/cm2)
2 (b + h)
: Tıkaç çevresi (dikdörtgen kesitli tıkaç için)
P = (Rezv.Max.S.S. – tıkaç eksen kotu) x Tıkaç alanı
Elde edilen bu tıkaç boyunun minimum “4” gibi bir emniyet katsayısıyla arttırılması
tavsiye edilmektedir.
KEGEL YÖNTEMİ
Kegel, ortalama kayma gerilmesinin emniyet kayma gerilmesinden büyük olması
esasından giderek, minimum tıkaç boyu olarak aşağıda verilen bağıntıyı önermiştir [3,
sayfa 22]:
Esas olarak Haniel ve Lueg yönteminden bir farkı bulunmayan bu yöntemle elde edilen
tıkaç boyu da “4” emniyet katsayısı ile arttırılmalıdır.
83
FERITZCHE YÖNTEMİ
Feritzche, dairesel bir tüneldeki tıkaç boyu için şu denklemi önermiştir. [3, sayfa 22]
r
: Tünel yarıçapı (m),
P
: Su basıncı (ton/m2),
g
: Beton veya zemin emniyet gerilmesi (ton/m2)
Hesaplarda beton emniyet gerilmesi olarak tasarım basınç mukavemetinin 1/10’u
alınabileceği belirtilmiştir.
GENEL KURAL
Çeşitli formüller ve teorik hesaplamaların tamamı, tıkaca gelen toplam basıncın tıkaç
çevresinde meydana gelecek kayma gerilmesiyle karşılanması esasına dayanmaktadır.
Dolayısıyla,
genel ifadesiyle elde edilecek tıkaç boyu uygulamada yeterli sonuçlar vermektedir [3,
sayfa 22]
Yukarıda açıklanan 4 yöntemin hepsinde kullanılan ve tıkaç boyunu etkileyen bir faktör
de “donatısız betonun kayma gerilmesi” değeridir. Literatürde [3, sayfa 22]bu değerin 6
kg/cm2 alınabileceği belirtilmekle birlikte, DSİ uygulamalarında 4.0 ~ 5.0 kg/cm2 değeri
de kullanılmaktadır.
PRATİK YAKLAŞIM
Yukarıda bahsedilen teorik çalışmalar haricinde, pratikte daha önce uygulanmış
tıkaçların incelenmesiyle ortaya konmuş bazı amprik formüller de
kullanılmaktadır.
Bunlardan en yaygın olanı minimum tıkaç boyunun 1.5 x Tünel çapı kadar alınması
yönündeki uygulamadır. Teorik hesaplarla bulunan tıkaç uzunluğunun tünel çapının 1.5
84
katından kısa olması halinde, tıkaç uzunluğunun en az tünel çapının 1.5 katı kadar
alınması tavsiye edilmektedir.[3, sayfa 26]
1.3.2.7 Enjeksiyonlar
Tünellerde iki farkı enjeksiyon sistemi vardır. Birincisi kaplama ile çevreleyen zemin
arasında kalacak boşlukların doldurulması amacıyla yapılan kontak enjeksiyonudur.
İkincisi ise tüneli çevreleyen zeminin tünel açımı aşamasında örselenmiş olan zeminin
iyileştirilmesi için yapılan konsalidasyon enjeksiyonudur.
DSİ Jeoteknik Hizmetler ve YAS Dairesi Başkanlığı tarafında tünel enjeksiyonlarına ait
bir şartname bulunmaktadır. Oldukça detaylı olan bu şartname yıllardır başarı ile
uygulanmaktadır.
1.3.2.8 Tranzisyon (Geçiş Bölgesi) Yapıları
Rakortman, diktörtgen kesitli çökeltim havuzundan trapez kesitli ana kanal girişine
geçiş sağlar.
Enerji kırıcı yapıları savaklanan suyun etkisi etkisi altında kaymamalı ve kaymaya karşı
belirli bir güvenliği olmalıdır. Kaymaya karşı güvenlik sayısı; kaymaya karşı koyan
kuvvetlerin, kaydıran kuvvetlere oranı olarak tanımlanır.
Kanalı kaydırmaya çalışan kuvvetler, duvara yanal olarak etkiyen kuvvetlerdir.
Kaymaya karşı koyan kuvvetler ise, tabanda oluşan sürtünme kuvvetidir. Sürtünme
kuvveti, duvar tabanına binen tüm düşey ağırlığın ( N), sürtünme katsayısı ( )ile
çarpımıdır.
:Taban sürtünme açısı olup, kanal tabanının pürüzlülüğüne ve zemin cinsine göre
ile
arasında değişir.
/3
açısı tipik olarak 15° ile 30° arasında değerler alabilir. Kesin
değerler için zemin etüt raporuna bakılmalıdır. Kohezyonlu temel zemini durumunda
85
karşı koyan kuvvete “
“. Burada;
: Duvar temeli ile kohezyonlu zemin
arasındaki adezyondur. Kanal zeminine göre kohezyonun 0.5~1 arasında alınabilir. “ B
” ise Yapı taban genişliğidir.
1.3.2.8.2 Statik Yükler
i.
Aktif Toprak Yükü
Pa : Aktif toprak itkisi
ii.
→
Pa = ( Ka ·
→
Ps = Ks · q0 · H
· H² ) / 2
Sürşarj Yükü
Ps : Sürşarj Yükü
1.1.1. Sürşarj Deprem Yükü
Psd : Sürşarj deprem yükü →
iii.
Psd = Kd · q0 · H
Suyun Hidrostatik Yükü
86
Psu : Suyun hidrostatik yükü
iv.
→
Kanal İçi Düşey Su Yükü
Gsu : Suyun kanal içindeki düşey yükü
v.
Psu =
→
Gsu =
→
Psu =
· Hsu
Kanal İçi Yatay Su Yükü
Psu : Suyun kanal içindeki düşey yükü
1.3.2.8.3 Yük Kombinasyonları
Yapıya gelen yüklere ait semboller aşağıda bir kere daha listelenmiştir;
G
: Yapı Ağırlığı
Pa
: Aktif toprak itkisi
Ps
: Sürşarj Yükü
Psd
: Sürşarj deprem yükü
Psh
: Suyun hidrostatik yükü
87
Buna göre tavsiye edilen yük kombinasyonları aşağıdaki gibidir;
i.
İnşaat Sonu Durumu:
1.4 × ( G + Pa ) + 1.6 × Ps
ii.
İnşaat Sonu Depremli Durum
1.0 × ( G + Pa + Ps + Psd )
iii.
İşletme Hali Normal Durum
1.4 × ( G + Pa + Gsu + Psh ) + 1.6 × ( Ps + Psu )
iv.
İşletme Hali Depremli Durum
1.0 × ( G + Pa + Ps + Psd + Psh + Gsu + Psu )
88
1.3.2.9 Dipsavak Vanaları ve Cebri Boru
1.3.2.9.1 Tehlike ve Ayar Vanaları
i.
Tehlike Vana Odası:
Cebri boru veya ayar vanasında bir hasar meydana geldiğinde yada cebri boru veya
ayar vanasında tamirat gerektiğinde suyu kesmek ayrıca barajın sulama amacıyla
kullanılması durumunda, cebri borunun sulama sezonu sonunda boşaltılması için
kullanılır. Bunun dışında baraj işletme sırasında daima açıktır.
Şekil 1-30
Vana Odası Kesiti (1/2)
Memba tünelinin (kondüvi) sonuna, cebri borunun başına, toprak ve kaya dolgu
barajlarda baraj enjeksiyon perdesinin 10-15 m membasına konur (Şekil 1-30). Şayet
derivasyon yapısı kondüvü ise emniyet vanası enjeksiyon perdesinin membasınde
teşkil edilmeli, bu noktaya kadar derivasyon yapısı geçirimsiz malzeme ile kaplanmalı
ve su tutucu yakalar ile sızma boyu uzatılmalıdır. Eğer dipsavak yapısı bir gövdeden
uzak bir tünel olması ve kayada çatlak olmaması durumunda emniyet vanası dolgu
yükünün 1.5xH'a (H hazne su yüksekliği) eşit olduğu yere konulabilinir (Şekil 1-31) .
Ancak bu durumda, derivasyon-dipsavak tünelinin memba kısmında şevde tam
rezervuar su yükü, dışında ise kaya içindeki freatik hatta göre su basıncı oluşacaktır.
Bu durum ekonomik olmayan kesitlere sebebiyet vermektedir. Bu halde mekanik
techizatın kısalması tünel kesitinin büyümesi arasında bir optimizasyon yapılmalıdır.
Ayrıca
mansap
tünelinde
teşkil
edilecek
drenaj
deliklerinin
yeterli
çalışıp
çalışmayacağını kontrol etmek açısından sızma analizi yapılmalıdır. Tehlike vanası
olarak kelebek vana kullanılması durumunda tünel-kondüvi çapını artırmak vana
montajını kolaylaştıracaktır.
89
Şekil 1-31
ii.
Vana Odası Kesiti (2/2)
Kontrol Vana Odası
Dip savaktan gelen cebri borunun sonunda rezervuar seviyesine ve yapılması istenilen
desarja göre suyu ayarlayan vanaya, ayar vanası ve vanayı koruyan yapıyada ayar
vana odası denir. Vana odası tamamen betonarme yapılabileceği gibi kolon-kiriş gibi
karkas yapı da yapılabilir.
Yapı Boyutlarının Belirlenmesi:
Yapı boyutları, cebri borunun çapına (vana boyutlarına), içeride bir montaj sahası olup
olmayacağına bağlıdır. Havalandırma ve aydınlatma için yeter boyutta pencereler
bırakılmalıdır.
Tasarım Yükleri:
a) Yapı Zati Ağırlığı
Vana odası betonarme elemanları, cebri boru+su ve vana ağırlığından oluşmaktadır.
b) Hidrostatik Yükler
Vana kapalı iken oluşan statik su yükünden oluşmaktadır.
c) Kaldırma Kuvvetleri
Yapı zemin altında YASS seviyesine göre oluşan alttan kaldırma kuvvetleridir.
d) Deprem Yükleri
Proje
optimizasyonuna
göre
belirlenen
deprem
ivmesinden
dolayı
oluşan
kuvvetlerdir.
90
e) Su Jeti
Sulama mevsiminde veya baraj haznesinin deşarjı sırasında bırakılan suyun
oluşturduğu hidrodinamik yüklerdir.
f) Koç Darbesi
Kontrol vanasının kapanması ile oluşan hidrodinamik yüktür.
Yükleme Durumları:
a) İnşaat Sonu Hali (U)
Vana odası yapımı sona ermiştir ve kullanıma hazır durumdadır. İnşaat sonu hali
yükleme durumunda alınacak yükler: yapı zati ağırlığı,
yapının zemin altında
bulunan kısımları için yatay zemin yüklerinden oluşmaktadır.
b) İnşaat Sonu Hali + Deprem (UN)
Vana odası yapımı sona ermiştir ve kullanıma hazır durumdadır. İnşaat sonu
hali+deprem yükleme durumunda alınacak yükler: yapı zati ağırlığı, yapının zemin
altında
bulunan
kısımları için
yatay
zemin
yükleri
ve
bu
yüklere
proje
optimizasyonunda belirlenen yer ivmesinden dolayı oluşan ek sismik yüklerden
oluşmaktadır.
c) İşletme Hali-A (U)
Baraj işletmeye alınmış ve ayar vanaları kapalıdır. İşletme hali-a yükleme
durumunda alınacak yükler: yapı zati ağırlığı,
yapının zemin altında bulunan
kısımları için yatay zemin yükleri, YASS'den dolayı oluşan kaldırma kuvvetleri ,yatay
zemin yükleri ve vanaya uygulanan hidrostatik yüklerdir.
d) İşletme Hali-B (U)
Ayar vanaları deşarj halindedir. İşletme hali-b yükleme durumunda alınacak yükler:
yapı zati ağırlığı, yapının zemin altında bulunan kısımları için yatay zemin yükleri,
YASS'den dolayı oluşan kaldırma kuvvetleri ,yatay zemin yükleri ve vanaya
uygulanan hidrodinamik yüklerdir.
e) İşletme Hali-A + Deprem (U)
Baraj işletmeye alınmış ve ayar vanaları kapalıdır. İşletme hali-a yükleme
durumunda alınacak yükler: yapı zati ağırlığı,
yapının zemin altında bulunan
kısımları için yatay zemin yükleri, YASS'den dolayı oluşan kaldırma kuvvetleri ,yatay
91
zemin yükleri, bu yüklere proje optimizasyonunda belirlenen yer ivmesinden dolayı
oluşan ek sismik yükleri ve vanaya uygulanan hidrostatik yüklerdir.
f) Vananın Ani Kapanması Hali (UN)
Ayar vanaları deşarj halindeyken vananın kapatılmasıyla oluşur. Vananın Ani
Kapanması Hali yükleme durumunda alınacak yükler: yapı zati ağırlığı,
yapının
zemin altında bulunan kısımları için yatay zemin yükleri, YASS'den dolayı oluşan
kaldırma kuvvetleri, vananın kapanmasından dolayı vanaya uygulanan hidrodinamik
yüklerdir.
Stabilize Analizi:
i.
Kayma Kontrolü
Kayma Kontrolü İçin Emniyet Katsayıları (FS)
Emniyet Katsayısı
(FS):
ii.
U
UN
E
1.5
1.3
1.1
Devrilme Kontrolü
Devrilme Kontrolü İçin Emniyet Katsayıları (FS)
Emniyet Katsayısı
U
UN
E
1.5
1.3
1.1
(FS):
1.3.2.9.2 Dipsavak Cebri Borusu
1.3.2.9.2.1 Dipsavak Cebri Borusu Kısımları
Cebri borular, baraj ve/veya hidroelektrik santral tesislerinde rezervuardan alınan suyun
içme, sulama ve enerji üretimi gibi kullanım amacına göre kullanılacağı yere
taşınmasında kullanılacaktır. Dipsavak Cebri Borusu, “Cebri Boru” genel tarifi içerisinde
değerlendirilecek olup, başlıca kısımlardan oluşur.
i.
Düz boru kısımları
ii.
Transizyonlar
iii.
Redüksiyonlar
92
iv.
Mesnetler
v.
Genleşme contaları
vi.
Mafsal contalar (esnek)
vii.
Dirsekler
viii.
Branşmanlar
ix.
Menholler
x.
Deşarj boru ve vanaları
xi.
Havalandırma boru ve vanaları
xii.
Takviye ringleri
xiii.
Enjeksiyon delikleri
xiv.
Test kapakları
i.
Düz Boru Kısımları
Gerek açık arazide veya tünel içerisinde mesnetler üzerinde ve gerekse tünel
içerisinde çelik kaplama olarak hangi amaçla, nerede ve hangi şartlar (yatay, düşey,
eğimli vb. gibi) ile kullanılacağı projelerde tafsilatlı olarak gösterilen düz boru
kısımları; kullanılacak malzeme cinsi ne olursa olsun silindir ile kıvrılmak sureti ile
şekillendirilecek, çevresel ve boyuna kaynak birleşim yerlerinde uygun kaynak ağzı
açılacak, uygun metot ve kaynak birleşim şekli ile kaynak edilerek imal edilecektir.
Her boru parçasının diğeri ile birleştirilmesinde boyuna kaynaklar düz bir hat teşkil
etmeyecek şekilde şaşırtmalı olarak yerleştirilecektir. İki komşu ek arasında şaşırtma
mesafesi en az 5t (t=cebri boru et kalınlığı) olacaktır. Boyuna ek yerleri cebri
borunun hiç bir zaman alt noktasına gelmeyecektir. Tünel içerisinde çelik kaplama
olarak yerleştirilecek düz boru kısımlarında montaj kaynağının borunun dış
kısmından yapılamaması gibi hallerde borunun dış yüzeyine uygun ebatlarda çelik
kuşak geçirilmek sureti ile içeriden kaynak edilebilecektir.
Cebri boru üzerine yerleştirilen takviye veya mesnet çemberleri; çevresel kaynak
kısmından en az 100 mm uzakta bulunacaktır.
Farklı kalınlıktaki cebri borunun kaynağında kalınlık farkı 3 mm’yi geçmesi halinde
kaynak dikişinin çentik etkisinde kalmaması için kalın malzeme üzerinde 1/4 eğimli
pay verilecektir.
93
ii.
Transizyonlar
Transizyonlar, dikdörtgen veya kare kesitten daire kesite geçişi (veya tersi )
sağlamak için kullanılacaktır. Kullanım yeri ve şekli projeler üzerinde belirtilecektir.
Transizyonlar da iç ve dış statik yükler ile kesit ve şekil değişimi göz önüne alınarak
yapılacak dayanım hesaplarına göre et kalınlığı ile boyuna ve enine takviye ebatları
tayin edilecektir.
Transizyonlarda yan düşey kenarın planda değişim açısı boru eksenine göre 5’yi
geçmeyecek şekilde projelendirme yapılacaktır.
Havalandırma borusu olması durumunda bağlantı yeri güçlendirilecektir.
Transizyon eğer cebri boru başlangıcında yer alıyor ise memba tarafına en az iki
adet sızdırmazlık ringi konulacak ve bu ringlerde hiç bir şekilde kaynak eksiği ve
boşluk bulunmayacaktır.
Gerek açık arazide ve gerekse tünel içerisinde betona gömülecek olan
transizyonlarda beton dolumu ve enjeksiyonu için delik ve tapalar bulunacak ve
deliklere takviye plakaları konulacaktır. Tapalara beton ve enjeksiyon işleri
sonrasında çevresel sızdırmazlık kaynağı yapılacak ve daha sonra kaynak taşla
temizlenerek yüzey düzgünlüğü sağlanacaktır.
Projelerde transizyon; dikdörtgen veya kare kesitin başlangıcından daire kesitin
başlangıcına kadar olan kısım olarak belirtilecektir.
iii.
Redüksiyonlar
Redüksiyonlar, büyük çaplı daire kesitten daha küçük çaplı daire kesite geçişi (veya
tersi) sağlamak için kullanılacaklardır. Yeri projeler üzerinde belirtilecektir.
Redüksiyonlar iç ve dış statik ve dinamik yüklere göre kontrol edilecek ve
gerektiğinde yeterli sayı ve ebatta takviye çemberi ile teçhiz edilecektir.
Redüksiyonun cebri boru başlangıcında kullanılması halinde memba kısmında en az
iki adet olmak üzere sızdırmazlık ringi konulacak ve bu ringlerde hiç bir şekilde
kaynak eksiği ve boşluk bulunmayacaktır.
94
Gerek açık arazide ve gerekse tünel içerisinde betona gömülecek olan
redüksiyonlarda beton dolumu ve enjeksiyonu için delik ve tapalar bulunacak ve
deliklere takviye plakaları konulacaktır. Tapalara beton ve enjeksiyon işleri
sonrasında çevresel sızdırmazlık kaynağı yapılacak ve daha sonra kaynak taşla
temizlenerek yüzey düzgünlüğü sağlanacaktır.
iv.
Mesnetler
 Hareketli Mesnetler
Mesnetler üzerine döşenmiş cebri boruda sıcaklık değişimleri nedeni ile oluşacak
genleşme ve büzülmelerde cebri boruya hareket imkanı vermek ve boruda
flambaja engel olmak ve aynı zamanda boruya mesnet vazifesi görmek amacı ile
kullanılacaklardır. Mesnet çemberleri ve ayakları hareket halinde meydana
gelebilecek deformasyonlara ve su ile boru ağırlığına karşı mukavim olacak
şekilde projelendirilecektir. Betona gömülen sabit kısımlar için beton ayak
üzerinde birinci ve ikinci kademe beton dökümleri ile ankraj elemanları projelerde
gösterilecektir. Bütün mesnetler cebri borudaki statik, dinamik tesirler ile deprem
yüklerine mukavim olacak şekilde projelendirilecektir. Mesnet çemberleri cebri
boruya uygun kaynak yöntemi ile kaynak edileceklerdir.
 Kayıcı Tip Mesnet
Mesnet ayağına sürtünmeyi azaltacak ve aynı zamanda basma gerilmesine
mukavim olacak şekilde bronz, PTFE esaslı vb. gibi malzemeden oturma levhaları
konulacaktır. Bu levhalar mesnet ayağına açılacak yuvalar içerisine cıvatalar ile
bağlanacaktır. Oturma levhasının bastığı sabit kısım üzerine paslanmaz çelik
malzeme konulacaktır. Oturma levhasına yağ kanalları açılacak ve yağlamayı
sağlamak için gresörlük kullanılacaktır. Kayma yüzeylerinde herhangi bir
pürüzlülük bulunmayacaktır.
 Sektör Tip Mesnet (Rocker Type)
Sabit kısım üzerine yerleştirilen mafsallı birer sektör parça üzerine mesnet
ayaklarının basması ile mafsal noktasından açısal hareket ederek cebri borunun
genleşmesi ve uzaması için kullanılacaktır.
Mesnet ayağına bağlı oturma parçası, salıncak (sektör parça ) ve mafsal bağlantı
parçası uygun dayanımda olacak şekilde projelendirilecektir. Mafsal pimi
95
paslanmaya karşı uygun bir usulle (galvaniz, krom kaplama vb gibi) korunacak
veya malzeme paslanmaz çelik olacaktır. Mafsal yatakları kendinden yağlamalı tip
bronz yatak olacaktır. Kayma yüzeylerinde herhangi bir pürüzlülük olmayacaktır.
 Rulo Tip Mesnet ( Roller Type)
Rulo tip mesnet cebri boru yükünü taşıyabilecek sayıda rulodan oluşacak, rulolar
silindirik veya dişli tip olacak ve gerektiğinde mafsalla cebri boruya bağlanacaktır.
Rulolar ve ruloların bastığı yüzeyler yuvarlanma direncine mukavim olacak
şekilde projelendirilecektir. Rulolar paslanmaz çelik olacaktır.
Ruloların dişli tip olması halinde gerek mesnet ayağında ve gerekse sabit
kısımdaki; üzerine diş açılan düz plaka boyları genleşme ve büzülme boyuna
göre projelendirilecektir.
 Sabit Mesnetler
Sabit mesnetler, cebri boru üzerine yerleştirilen mesnet çemberlerinin beton ayak
üzerine cıvatalar ile sabitlenerek veya mesnet çemberleri beton kitle içerisine
alınarak meydana getirilecek ve cebri borunun sıcaklık değişimlerinde meydana
gelecek genleşme ve büzülmeleri sınırlamak için kullanılacaktır.
Mesnetlere gelen statik ve dinamik yüklere göre mesnetler projelendirilecektir.
Açık arazide yerleştirilen sabit mesnetlerin memba tarafına su kanalları açılarak
gelen suların beton mesnet kitlesinin altına girmesi önlenecektir. Tünel
içerisindeki mesnetlerde ise en alt noktaya en az R200 ‘lük drenaj hattı
konulacaktır.
v.
Genleşme Contaları
Cebri boruda sıcaklık değişimleri nedeni ile oluşan genleşme ve büzülmelerde veya
dış yükler dolayısıyla cebri boru ekseni doğrultusunda cebri boruda herhangi bir
deformasyona ve aşırı gerilmeye izin vermemek için genleşme contaları
kullanılacaktır.
Genleşme contaları memba ve mansap borusu; cebri boru ile aynı iç çapta olacaktır.
Boru et kalınlığı yapılacak hesap neticesine göre tayin edilecektir. Salmastranın
gezineceği yüzey paslanmaz çelik malzeme ile kaplanacaktır
96
Gömlek; Cebri boru dış çapından daha büyük iç çapa sahip olacaktır. Gömleğin
memba ucuna sızdırmazlığı sağlamak için bir sızdırmazlık sistemi yapılacaktır.
Genleşme contasının kayıcı tip olması halinde gömleğin mansap ucu cebri boruya
kaynak edilecektir. Genleşme contasının kayıcı mafsal tip olması halinde ise
gömleğin mansap ucuna da bir sızdırmazlık sistemi yapılacaktır. Sızdırmazlık
sisteminin yapılmasında salmastra malzemesi PTFE esaslı örgülü salmastra
olacaktır. Salmastra baskısı üzerinde en az 4 adet olmak üzere demontaj cıvataları
olacaktır. Kayıcı mafsal tip genleşme contalarında gömleğin iç tarafının orta
noktasına durdurucu bir ring parçası konulacaktır.
Düşük eğimli (maksimum 12) cebri borularda genleşme contası iki sabit mesnet
arasındaki cebri borunun orta noktasına konulacaktır. Buradaki hareketli mesnet
aralığı normal mesnet aralığından daha az olacak ve hareketli mesnetlerin
ankastrelik moment tesirlerinden en az şekilde etkilenmesi sağlanacaktır.
Eğimin 12 den fazla olması halinde genleşme contası sabit mesnedin (veya dirsek
tespit kitlesi vs.) en yakın mansap tarafına yerleştirilecektir.
Genleşme contalarında memba borusu montaj sırasında olabilecek aksaklıklara
karşı proje boyuna göre 200 mm uzun tutulacaktır.
Genleşme contasında kullanılan cıvata, somun, saplama, rondela gibi malzemeler
paslanmaz çelik olacaktır.
Düşük eğimli cebri borularda, cıvatalara müdahale için genleşme contalarının
üzerine merdiven yapılacaktır. Eğimi fazla olan cebri borularda ise çalışma
platformları yapılacaktır.
Cebri boruda yalnız eksenel değişimler beklenmesi durumda kayıcı tip genleşme
contası, hem eksenel hem de azda olsa düşey değişimler beklenmesi durumunda
ise kayıcı mafsal tip genleşme contası kullanılacaktır.
Yüksek eğimli (  30) bir cebri boruda bu tip bir conta kullanılması halinde contanın
kendi ağırlığı dolayısıyla düşey yönde oturmasını önlemek için conta cebri boruya
memba yönünde bulonlar ile bağlanacak ve conta bulon bağlantısında küresel tip
yatak kullanılacaktır.
Contalarda kesinlikle su sızıntısına izin verilmeyecektir.
97
vi.
Mafsal Contalar
Cebri borunun içinden geçtiği yapı veya yapılar arasında (vana odaları, tünel gibi)
zemin itibarı ile zaman içerisinde yatay ve düşey yönde herhangi bir hareket
beklenmesi halinde cebri boruda herhangi bir deformasyonun önlemek için mafsal
contalar kullanılacaktır.
Mafsal contalar beklenilen hareket miktarını kendi içerisinde yatay ve düşey
doğrultuda alacak şekilde projelendirilecektir. Mafsal conta mansabında bulunan
cebri borudaki herhangi bir eleman dolayısıyla oluşacak eksenel hidrolik yük mafsal
conta mansabında alınacak önlemler ile karşılanacak şekilde projelendirme
yapılacak ve mafsal conta mansabında eksenel herhangi bir harekete izin
verilmeyecektir.
Mafsal contalar memba ve mansap borusu; Cebri boru ile aynı iç çapta olacaktır.
Boru et kalınlığı yapılacak hesap neticesine göre tayin edilecektir. Sızdırmazlık
contasının gezineceği yüzey paslanmaz çelik malzeme ile kaplanacaktır
Gömlek; Cebri boru dış çapından daha büyük iç çapa sahip olacaktır. Orta borunun
memba ve mansap ucunda olmak üzere iki adet olacaktır. Gömleğin memba ve
mansap uçlarına sızdırmazlığı sağlamak için bir sızdırmazlık sistemi yapılacaktır.
Gömleğin hareket etmesi önlenecektir. Sızdırmazlık sisteminde kullanılacak conta
malzemesi lastik veya sert kauçuk olacaktır. Gömleğin iki ucuna kullanılacak
contaya uygun şekilde eğim verilecek ve bu yüzeylerde paslanmaya karşı önlem
alınacaktır. Conta baskısında kullanılacak saplama, somun ve rondelalar paslanmaz
çelik olacaktır.
Orta boru; Cebri boru ile aynı iç çapta olacaktır. Boru et kalınlığı yapılacak hesap
neticesine göre tayin edilecektir. Orta borunun memba ve mansap kısımlarında
contanın gezineceği yüzeyler paslanmaz çelik ile kaplanacaktır. Bu boru kısmının
üzerinde bulunan iki yatay kiriş vasıtası ile uygun bir şekilde memba ve mansap
borularına mesnetlenecek ve mesnet noktalarında uygun mesnet elemanları (PTFE,
küresel tip vb. gibi) kullanılacaktır.
Contalarda kesinlikle su sızıntısına izin verilmeyecektir.
98
vii.
Dirsekler
Açık arazide, tünel içerisinde veya tünel içerisinde betona gömülecek cebri
borularda cebri borunun yatay, düşey veya hem yatay hem de düşey olarak yön
değiştirdiği yerlerde dirsek kullanılacaktır.
Dirseği meydana getiren parçaların birbirleri ile değişim (kesişme) açısı 7 yi
geçmeyecektir.
Dirseklerde statik ve dinamik yüklere mukavim olacak şekilde projelendirme
yapılacaktır. Dirseklere meydana gelen reaksiyon kuvvetlerini alacak şekilde çelik
ankraj ve/veya beton kitle teçhiz edilecektir.
viii.
Branşmanlar
Cebri borunun kullanım amacına göre bir veya birden fazla kola ayrılması için
branşmanlar kullanılacaktır.
Branşmanlar ana borudan ayrılan kol; silindirik veya konik boru biçiminde olabilir.
Kolun konik boru biçiminde olması durumunda tepe açısı 12 ile 16 arasında
olacaktır.
Branşmanda ana boru eksenine göre kolun ayrılma açısı 60, ikili (veya üçlü gibi )
branşmanlar da ise kollar arasındaki açı 45 ‘den küçük olmayacaktır.
Branşmanlar da hidrolik kayıplar ve kavitasyon açısından minimum değerleri ihtiva
edecek, aynı zamanda ise dayanım yönünden hem statik hem de dinamik yükleri
alacak
şekilde
projelendirilecektir.
Branşmanlar
da
konulacak
takviye
tipi
branşmanın çapı, ebadı, yüklerin büyüklüğü, montaj mahallinin yeri vs. gibi durumlar
göz önüne alınarak belirlenecektir.
Ayrım branşmanlar da kol borunun çapı ana borunun üçte dördüne (3/4) eşit veya
büyükse yaka tipi takviye kesinlikle kullanılmayacaktır.
ix.
Menholler
Cebri borunun bakım ve onarımı için boru içerisine girilebilecek menholler teçhiz
edilecektir.
99
Aksi belirtilmedikçe menhol  600 mm çapında dairesel formda olacaktır. Ana boru
ile menhol borusunun birleşim yeri gerekli dayanım hesapları neticesine göre
takviyelendirilecektir. Menhol kapağı menteşeli olacak ve menhol borusundaki flanşa
cıvatalar ile bağlanacaktır. Kapak ve menhol boru flanşı arasına uygun conta sistemi
konulacaktır. Kapak üzerine el kulpu ve gerekmesi halinde cebri boru testi için
gerekli olan su doldurma - hava tahliyesi ve basınç göstergesi için gerekli delikler
açılacak ve bu deliklere test teçhizatına uygun elemanlar temin edilip konulacaktır.
Test sonrasında İdare’nin talimatı doğrultusunda bu delikler tapalar ile kapatılacaktır.
Menhol kapağına ana borudan geçen suyun akımının bozulmaması için saç
levhadan akım düzenleyici yapılacak ve bu menhol kapağına takviyeler yardımı ile
kaynak edilecektir.
Menholler; boru çapı 1500 mm’den küçük olan cebri borularda üst noktaya, 1500
mm’den büyük cebri borularda ise boru merkezinden düşey eksene 60 açı yapacak
şekilde yerleştirilecektir. Bu şekilde yerleştirilen menhollar de menhol kapağı
aşağıya doğru açılacak şekilde yerleştirilecektir. Cebri boru üzerine menhol
kapağının açma ve kapamasında kolaylık sağlamak üzere bir kulp yapılacaktır.
x.
Deşarj Boru ve Vanaları
Cebri borudan gerektiği hallerde su almak ya da rezervuarın boşaltılması için cebri
boru ve vana sistemi kullanılacaktır. Boru çapı yapılacak hesaplara göre en uygun
sürede rezervuarı boşaltacak kapasitede olacaktır.
Cebri boru sistemi içerisinde bir branşmanın olması halinde branşmanın en alt
noktasına bir boşaltma borusu yerleştirilecek ve bu borunun da deşarjı
sağlanacaktır.
Tünel içerisinde veya açıkta döşenmiş cebri borularda mansap tarafında yer alan
her vanadan sonra, cebri boru ile aynı çapta bir boşaltma borusu teçhiz edilecektir.
Boru boyu boşaltma esnasında suyun sıçrama yapmasını önleyecek uzunlukta
olacaktır.
xi.
Havalandırma Boru ve Vanaları
Cebri boru sistemlerinde borunun doldurulması sırasında cebri boru içerisinde
mevcut olan havanın tahliyesi ve sulama suyu gibi büyük debilere göre
100
boyutlandırılmış ana su alma vanasının açılmasına değmeyecek kadar az miktarda
cansuyu vb. amaçlı su bırakılması ihtiyaçları için cebri boru üzerine, ana vanadan
önce by-pass sistemine benzer bir boru/vana sistemi yerleştirilecektir. Borunun
mansap ucu yukarıdaki maddede açıklanan boşaltma borusuna bağlanarak,
sıçramalar engellenecektir. Boru ve vana, ihtiyaca cevap verecek şekilde
hesaplanarak, seçilecektir.
Havalandırma vanaları küresel toplu, hava alışverişli otomatik tip olacak ve bir adet
küresel tipte kapatma vanası ile birlikte aynı çaptaki boru ile teçhiz edilecektir.
Havalandırma vanalarının su drenajı uygun çaptaki borular ile en yakın drenaj
noktasına bağlanacaktır.
Havalandırma vanaları cebri boru tehlike vanasının (sürgülü, kelebek vb. gibi)
mansap tarafı ile cebri borunun düşey eksende yükseklik kazandığı en üst
noktalarına konulacaktır.
Havalandırma borusunun cebri boruya bağlantı noktası takviyelendirilecektir.
Giriş yapılarında yer alan çelik havalandırma boruları maksimum su seviyesinin
üstüne çıkarılacak ve mümkün olduğunca düz bir hat takip edilecektir. Havalandırma
borularının hava giriş ağzı emniyetli bir yerde olacak ve girişe ızgara konulacaktır.
Havalandırma borusunun betona gömülmemesi halinde boru uygun mesafelerde
mesnetlenecektir.
xii.
Takviye Çemberleri
Cebri borunun dış basınç şartlarından dolayı her hangi bir deformasyonun
oluşmaması için cebri boru dış yüzeyine çelik takviye çemberi konulacaktır.
Cebri boruya konulacak takviye çemberlerinin sayısı ve aralığı ile kesit değerleri
yapılacak hesaplar neticesine göre seçilecektir. Takviye çemberleri cebri boruya
uygun kaynak yöntemi ile kaynak edileceklerdir.
xiii.
Enjeksiyon ve Beton Doldurma Delikleri ve Boruları
Barajın enjeksiyon şartnamesinin tünel enjeksiyonu ile ilgili maddeleri geçerli olmak
üzere; çelik ile beton kaplama, beton kaplama ile tünel kontak enjeksiyonları ile tünel
konsolidasyon enjeksiyonlarının yapılması için cebri boruya enjeksiyon delikleri
açılacaktır.
101
Beton doldurma delikleri en az beton pompa hortumu çapı büyüklüğünde olacak ve
kapatma kapağı üzerinde aşağıda tarif edildiği şekilde enjeksiyon tapaları olacaktır.
Açılan delik çevresi en az 15 mm et kalınlığında 100 veya 120 mm’lik dairesel veya
karesel levhalar ile cebri boru dış yüzeyinden takviye edilecektir. Takviye
levhalarının cebri boruya değen yüzeyine cebri boru ile beton kaplama kontak
enjeksiyonunun yapılabilmesi için kanallar açılacak ve bu noktalara kaynak
yapılmayacaktır. Açılan deliklere diş açılacaktır. Enjeksiyon sonrasında bu delikler
uygun çapta diş açılmış tapalar ile kapatılacak ve kaynak edilip yüzeyleri taşla
düzeltilecektir.
xiv.
Test Kapakları
Cebri borunun hidrostatik basınç testi için çelik konstrüksiyon test kapakları imal
edilecektir.
Test kapakları cebri boru çapına ve test basıncına uygun olacak şekilde
projelendirilecektir. Kapak sayısı cebri boru sisteminin durumuna göre tespit
edilecektir.
Kapaklar üzerinde cebri boru sisteminin basınç testi için gerekli delikler bulunacak
ve basınç testinde kullanılacak teçhizat (su doldurma ve boşaltma vanaları, hava
tahliye boru ve vanası, manometre vs. gibi) ile pompa (elle veya motorlu) vb. gibi
ekipmanın temini, suyun cebri boruya doldurulması ve basıncın oluşturulması
Yüklenicinin yapacağı işler kapsamındadır.
1.3.2.9.2.2 Proje ve Hesap
Cebri borularda projelendirme basıncı; maksimum statik su basıncı olarak alınacaktır.
Cebri borular için hazırlanacak projeler metrik sistem esas alınarak hazırlanacaktır.
Projelendirme sırasında cebri borunun genel yerleşimi, genel komplesi, parçaları, parça
detayları hazırlanacaktır.
Projelerde uygulanacak kaynak ve boya ile ilgili uygulama değerleri ve ölçüleri
verilecektir.
Cebri borularda kullanılacak parçaların malzeme kalitesi, adedi ve toplam ağırlığı
verilecektir.
102
Yapılacak hesaplarda; statik , dinamik kuvvetlerin yanı sıra, yerine göre deprem,
rüzgar, kar vb. gibi yükler de göz önüne alınacaktır.
Hareketli mesnetlerin projelendirilmesinde aşağıdaki sürtünme katsayıları alınacaktır.
Yağlanmış yüzeyli kayıcı mesnetlerde
:=0.3
Yağlanmamış kayıcı mesnetlerde
:=0.4
Rulo mesnetlerde
:=0.15
Sektör mesnetlerde
:=0.1
Kayıcı yüzeylerde
:=0.3
103
1.3.2.10 Ayar Vana Odaları
Cebri boru sonunda bulunan ayar vanalarını çevreleyen yapılara ayar vana odası denir.
Ayar vana odaları, dipsavak vanasının yanı sıra tesisin amacına bağlı olarak sulamaya
deşarj ve içme suyuna deşarj ayar vanalarını da içerebilir.
Vana odasının boyutları cebri borunun çapına ve yapı içerisinde gerekli olabilecek
montaj alanına bağlıdır. Vana odası içerisinde gerekli olduğunda vanaların sökülmesi
için kullanılacak kaldırma donanımı da tasarıma dahil etmek gerekir. Vana odası
yüksekliği, tasarlanan kaldırma tertibatı ile vanaların sökülmesine yeterli olabilecek
şekilde belirlenmelidir. Vana odası giriş kapısı vanaları taşıyan bir aracın yapının içine
tamamen girebileceği düşünülerek boyutlandırılmalı ve ayrıca vana odasında tabii
havalandırma ile pencere tasarlanmalıdır. Açıkta inşa edilen küçük çaplı vanaların
odaları için, çatıda bırakılacak bir kapaklı boşluk vasıtasıyla, binanın küçültülerek
ekonomi sağlanabileceği de dikkate alınmalıdır. Vana odası tasarımında göz önüne
alınması gereken önemli noktalardan biri de drenajdır. Yapı içerindeki suyu toplayacak
drenaj kanalları ile bu suların cazibeli veya pompajla tahliyesini sağlayacak bir rögar
tasarlanmalıdır.
Vana odası çatısında yalıtımı sağlamak amacı ile yalıtım malzemesi kullanılmalıdır.
Ayrıca çatı döşemesi üzerinde birikebilecek yağmur ve eriyen kar sularının toplanması
ve tahliye edilmesi gereklidir.
Vana odası statik ve betonarme tasarım hesaplarında yapıya etkiyen deprem yükleri,
yapı etrafında varsa dolgu ve sürşarj itkileri, çatı döşemesi üzerinde yapının bulunduğu
bölgeye göre alınacak kar-buz yükü, yapı içerisindeki kaldırma tertibatından dolayı
yapıya etkiyecek yükler, vana ağırlıkları ve vanaların açık ve kapalı olması durumunda
etkiyen yanal yükler göz önüne alınmalıdır.
Vana odasının tünel içerisinde yapılması durumunda deprem ve çatı yükleri göz önüne
alınmaz.
104
Şekil 1-32
Açıkta Teşkil Edilen Ayar Vana Odası Tipik Çizimleri
105
1.3.2.11 Enerji Kırıcı Yapılar
Barajlarda enerji kırıcı yapılar genellikle dolusavak çıkışında yer almaktadırlar. Enerji
kırıcı havuzların amacı kısaca savaklanan suyun mansaba kontrollü olarak
bırakılmasını sağlamaktır. Statik ve stabilite açısından enerji kırıcı havuz yapılarında ek
önlemler ve ek hesaplar yapmaya gerek görülmemektedir. Yapılması gereken hesaplar
aşağıda tanımlanmıştır.
1.3.2.11.1 Havuz Tipleri
106
Şekil 1-33
Havuz Tipleri
1.3.2.11.2 Stabilite Analizleri (Kayma Analizi)
Enerji kırıcı yapıları savaklanan suyun etkisi etkisi altında kaymamalı ve kaymaya karşı
belirli bir güvenliği olmalıdır. Kaymaya karşı güvenlik sayısı; kaymaya karşı koyan
kuvvetlerin, kaydıran kuvvetlere oranı olarak tanımlanır.
kuvveti, duvar tabanına binen tüm düşey ağırlığın ( N)
,
sürtünme katsayısı
( )ile çarpımıdır.
: Taban sürtünme açısı olup, kanal tabanının pürüzlülüğüne ve zemin cinsine göre
/3 ile
arasında değişir.
açısı tipik olarak 15° ile 30° arasında değerler alabilir.
Kesin değerler için zemin etüt raporuna bakılmalıdır. Kohezyonlu temel zemini
durumunda karşı koyan kuvvete “c .B”. Burada; c : Duvar temeli ile kohezyonlu zemin
arasındaki adezyondur. Kanal zeminine göre kohezyonun 0.5~1 arasında alınabilir. “ B
” ise Yapı taban genişliğidir.
107
1.3.2.11.3 Kanal Statik Analizleri
i.
Aktif Toprak Yükü
Pa : Aktif toprak itkisi →
ii.
· H² ) / 2
Sürşarj Yükü
Ps : Sürşarj Yükü
iii.
Pa = ( Ka ·
→
Ps = Ks · q0 · H
Sürşarj Deprem Yükü
Psd : Sürşarj deprem yükü →
Psd = Kd · q0 · H
108
iv.
Suyun Hidrostatik Yükü
Psu : Suyun hidrostatik yükü
v.
→
Kanal İçi Düşey Su Yükü
vi.
Psu =
→
Gsu =
→
Psu =
· Hsu
Kanal İçi Yatay Su Yükü
109
1.4
YARDIMCI TESİSLER
1.4.1
Enjeksiyon Galerileri
Enjeksiyon galerileri, barajlarda yamaçlara doğru açılan ve geçirimsizlik perdesine
yatay doğrultuda genişletmek amacıyla açılan tünellerdir. Enjeksiyon galerilerine
destek amacı için olmadığı sürece kaplama yapılmasına gerek yoktur. Genellikle,
galerilerin sadece bir girişleri vardır ve diğer ucu kördür. Ayrıca, performansa dayalı
enjeksiyon yaklaşımında tünellerin işletme aşamasında uzatılması da söz konusu
olabilir. Ancak, böyle durumlarda enjeksiyon perdesinin patlatmadan etkilenmemesi için
galeri ucundan en az 50 m önce tamamlanması gerekmektedir. Galeri kesitinin
enjeksiyon ekipmanlarının çalışabilmesine olanak sağlayacak boyutlarda olması
yeterlidir ve genellikle küçük çaplıdır (4m gibi).
Enjeksiyon galerisi de temelde bir tünel olduğu için tasarım kriterleri Bölüm 1.4.4’te
anlatıldığı gibidir.
Şekil 1-34
1.4.2
Gövde Boy Kesitinde Enjeksiyon Galerisinin Görünümü
Su Alma Yapısı
Akarsu ve baraj gölü gibi su kaynaklarından suyu alıp iletim kanalı, kondüvi, enerji
tüneli veya cebri boru gibi iletim sistemlerine veren yapıya “su alma yapısı”
denmektedir.
Görevleri enerji üretmek için alınacak suyu düzenlemek ve kontrol etmek olan su alma
yapıları, su alınacak yerin nehir, dere, sulama kanalı veya baraj rezervuarı olacağına
bağlı olarak değişik özellikler gösterir. Bununla beraber, su alma yapılarının
fonksiyonları bakımından bazı ortak özellikleri vardır. Bunlar;
110
Bir su alma yapısı, ihtiyaç duyulan suyu her zaman ve kontrollü olarak (istenen ayarda)
bağlandığı iletim yapısına verebilmelidir.
Santral türbinlerine zarar verebilecek katı maddeler (silt, kum, çakıl) ile yüzer haldeki
cisimlerin (tomruk, kütük, buz v.b.) iletim sistemine girişini önleyebilmelidir.
En az yük kaybı ile çalışacak şekilde ve ekonomik olarak dizayn edilmeli ve servis
ömrü süresince işlevlerini yerine getirebilmeli, işletme ve bakımı kolay olmalıdır.
Vorteks oluşumu ile hava girişi olmayacak şekilde projelendirilmelidir.
Taşkınlarda zarar görmeyecek şekilde projelendirilmelidir.
1.4.2.1 Yapı Tipleri
Su alma yapıları ile ilgili belirli bir standart yoktur. Her tasarım tektir ve birçok formda ve
çeşitte tasarlanabilir. Uygun su alma yapısı tipini seçmek, saha koşulları, yapı
ekonomisi, proje ihtiyaçlarına göre verimliliği gibi bir çok faktöre bağlıdır. Proje
ihtiyaçları; rezervuar işletme aralığı, su seviyesinin değişim frekansı, debi aralığı, atık
durumları ve su alma yapısı temizliği, rezervuar buz koşulları, alınacak suyun kalitesi
ve işletme ihtiyaçları gibi çevresel ihtiyaçları kapsar.
Su alma yapıları genel olarak “Bağımsız Karşıdan Alışlı Su Alma Yapıları” ve “Gövdeye
Bitişik Su Alma Yapıları” olarak iki ana katagoriye ayrılabilir.
1.4.2.1.1 Bağımsız Karşıdan Alışlı Su Alma Yapıları
1)
Kule Tipi Su Alma Yapısı
Su alma yapısı rezervuar kenarından epeyce içeride yapılmak zorunda ise kule
tipi su alma yapısı seçilebilir (Şekil 1-35). Ancak, kuleye ulaşım bir köprü ile
sağlanacak ise köprü maliyeti iyi hesaplanmalıdır, aksi halde su alma yapısı çok
maliyetli olabilir. Bu nedenle karar vermeden önce alternatif tipler ile arasında
mukayese yapılmalıdır.
111
Şekil 1-35
2)
Kule Tipi Su Alma Yapısı
Kaya Yamaca Yaslı Düşey ve Eğik Su Alma Yapıları
Zeminin yüksek taşıma gücüne bağlı olarak ve yeri iyi seçilmek şartı ile en iyi ve
en çok kullanılabilecek tip budur (Şekil 1-36, Şekil 1-37 ve Şekil 1-38). Bazı
hallerde ilk yatırım maliyeti biraz fazla olsa da, işletmede hiç bir sorun
getirmeyecek bir tiptir. Yüksek deprem riski olan bölgelerdeki yüksek dolgu
barajlarda düşey su alma yapısı yapmak mümkün olmayabilir, bunun yerine
stabilite yönünden daha avantajlı olan eğik su alma yapısı alternatif olarak
seçilebilir.
112
Şekil 1-36
Düşey Su Alma Yapısı
113
Şekil 1-37
Şekil 1-38
Kaya Yamaca Yaslı Düşey Su Alma Yapısı
Kaya Yamaca Yaslı Eğik Su Alma Yapısı
114
3)
Şaftlı Su Alma Yapısı
Su alma yapısı ile kapak şaftı yapılacak yer arası uzak değil ve şaft açılacak
zemin sağlam kaya ise, kapak şaftı ile su alma yapısı arasındaki tünelde veya
giriş yapısında işletme ömrü içinde bir arıza beklenmiyorsa bu tip seçilebilir (Şekil
1-39). Ancak, su alma yapısı ile şaft arasındaki tünelde bir arıza olması
durumunda, rezervuar su seviyesini su alma yapısı alt kotuna indirecek bir
dipsavak sistemi yoksa bu tipin seçilmesinden kaçınmak gerekir. Aksi halde
çözülmesi son derece güç ve pahalı sorunlar ortaya çıkabilir.
Şekil 1-39
4)
Şaftlı Su Alma Yapısı
Dipten Alışlı (Düşey şaft) Tipi Su Alma Yapısı
Orta düşülü santrallarda kullanılabilecek bir tiptir.
Giriş yapısı barajın memba yüzünden uzakta oluyorsa,
Su seviyesi çok değişken ve su alma yapısı su altında kalıyorsa,
Baraj toprak dolgu (veya beton da olabilir) ve giriş kondüvisi cebri boru veya tünel
ise,
Düşey şaft girişli su alma yapısı uygun bir seçim olabilmektedir.(Şekil 1-40)
115
Şekil 1-40
Düşey Şaft Girişli Su Alma Yapısı
Özellikleri :
Dairesel ızgara
Dairesel çan ağzı giriş
Şafttan tünele ivmeli dirsek tranzisyonu
Hesabı :
Büzülme katsayısı Cc=0.60 olarak alınır.
Giriş ağzı ile minimum su seviyesi arasında en az giriş ağzı çapının %80’ i kadar bir
mesafe olmalıdır.
Izgara demirlerinin hiç bir parçası giriş ağzı merkezine 0.80 D’ den daha yakın
olmamalıdır.
116
Izgara yüksek basınçlı giriş yapısı esaslarına göre hesap edilmelidir.
Kolonlar sivri uçlu olmalıdır.
Kazı kenarı giriş merkezinden minimum 2 (0.80 D) kadar uzakta olmalıdır.
1.4.2.1.2 Gövdeye Bitişik Su Alma Yapıları
Yapı gövdesinden aldığı suyu genellikle bir cebri boru vasıtasıyla gövdenin hemen
mansabında yer alan santral binasına ileten su alma yapıları yaygın olarak beton
barajlarda kullanılır.(Şekil 1-41 ve Şekil 1-42)
Şekil 1-41
Gövdeye Bitişik Su Alma Yapısı – Profil
117
Şekil 1-42
Gövdeye Bitişik Su Alma Yapısı - Plan
1.4.2.2 Su Alma Yapısı Elemanları
1)
Yaklaşım kanalı ve kanat duvarları :
Su alma yapısı, tünel boyunu kısaltmak ve yapıyı sağlam bir zemine oturtmak amacı ile
geriye çekilebilir. Bu takdirde giriş yapısı önünde bir yaklaşım kanalı açmak gerekir. Bu
kanalın boyu, proje şartlarına bağlı olarak değişebilir. Yaklaşım kanalı rezervuar
minimum su seviyesi altında kalıyorsa kaplamalı yapmaya lüzum yoktur. Hatta
minimum su seviyesi altında bile olsa biraz genişçe ebatlandırılıp santrale gelecek
maksimum debideki hızı düşürüp oyulma ve süprüntü maddesi gelmesini önleyerek
yapılabilir. Fakat her iki durumda da su alma yapısı yanlarına, yamaçların kayıp kanalı
kapatmaması için birkaç metre uzunluğunda kanat duvarı ve yamaç kaplaması
yapılmalıdır. Eğer, yamaçlar sağlam kaya ise, buna gerek olmayabilir.
118
2)
Eşik :
Eşik kotu, planlama aşamasında nehrin rüsubat durumuna göre ve ömrü içinde bu kota
kadar rüsubatla dolmayacağı hesaplanarak tespit edilir. Eşik kotu ile yaklaşım kanalı
üst taban kotu arasında minimum 0.5 m ile 2.00 m arasında bir yüksekliğin bırakılması,
tabandan sürüklenip gelebilecek maddelerin ızgara içine gitmesini ve dip taraftan
ızgara önünün tıkanmasını önler.
3)
Izgara :
Bütün enerji giriş yapılarında olması gereken bir elemandır. Fonksiyonu, türbine (cebri
boruya veya tünele) zarar verebilecek maddelerin su alma yapısından içeri girmesini
önlemektir.
Izgara aralıkları, türbin kanatçıkları arasından zarar vermeden geçebilecek dane
çapına göre boyutlandırılmalı, kesin ızgara boyutları türbin imalatçısı firma tarafından
belirlenmelidir. Kesin proje safhasında ızgara aralıkları, küçük güçteki HES tesislerinde
4-5 cm, büyük güçteki HES tesislerinde 10-12 cm kabul edilebilir veya türbin rotor
çapının 1 / 30 ‘u kadar alınabilir.
Projelendirmede ızgara sürtünme
kayıplarının 3 ~ 5 cm’ yi geçmemesine dikkat
edilmelidir.
Izgaralar, düşey veya eğik olarak projelendirilebilir. Eğik yapılacaksa yatay ile 70° ~ 75°
‘lik bir açı yapacak şekilde veya 1 yatay / 4 düşey bir eğim uygulanabilir.
Izgara önündeki hız, alçak (basınçlı) düşülü ve elle temizlenecek tesislerde 0.50 ~ 0.75
m/sn alınabilir. Büyük üniteli ve makine ile temizlenecek ızgaralarda bürüt hız (ızgara
önündeki hız) 0.75 ~ 1.50 m/sn olabilir.
Izgara ve taşıyıcı elemanlarının hesaplarında zati yüklerden başka bir de ızgaranın
kısmen ya da tamamen tıkanmasından ileri gelen yatay yük vardır. Suyun içinde yüzer
madde veya bol miktarda buz bulunan kanal ve nehir santrali su alma yapıları ile
rezervuarı sığ olan barajlardaki su alma yapıları ızgaralarının tamamen tıkanabileceği
kabul edilebilir.
Kısmi veya tamamen tıkanma durumlarındaki yük kabulleri Şekil 1-45’ de gösterilmiştir.
119
Şekil 1-43
Su Alma Yapısı Izgara Yükleri
Kısmi tıkanma için farklı görüşler aşağıda sıralanmıştır:
4)
Dalgıç Perde :
Rezervuar minimum su seviyesi, ızgara üst ucundan daha aşağı düşüyorsa, yüzer
haldeki ağaç, yaprak, çöp ve yaprak halindeki ince buz tabakaları su alma yapısı içine
girebilir. Buna engel olmak için su alma yapısı platformundan aşağı doğru ve ızgaranın
altında olmak üzere bir dalgıç perde yapılır. Bu perdenin alt ucu, minimum su
seviyesinden göldeki (giriş yapısı önlerinde) oluşacak dalga yüksekliği veya 50 ~ 100
cm kadar aşağıda olmalıdır.
120
5)
Batardo Kapağı :
Izgaranın mansabında ve ana kapağın hemen membaında yer alır. Ana kapak veya
mansabında yer alan diğer yapılarda (tünel, cebri boru vb) bir onarım ihtiyacı
olduğunda batardo kapağı yerine indirilir.
6)
Giriş Kapağı (Ana Kapak) :
Su alma yapısının en önemli elemanıdır. Santrale kontrollü olarak su verilmesini sağlar.
Yerinden ve uzaktan (santralden) kumanda edilecek şekilde, elektrikli bir kaldırma
düzeni ile otomatik olarak çalışabilmelidir. Bu kapak içinde, yukarıdan kumanda edilen
ve tünel ya da cebri boruyu tedrici olarak doldurmaya yarayan bir by-pass borusu da
bulunmalıdır.
7)
Hava Borusu :
Ana kapağın hemen arkasında yer alır. Ucu en üstteki hava boşluğuna kadar uzanıp,
cebri boruyu doldurma esnasında havayı alabilecek ve boşaltma esnasında da yeteri
kadar hava verebilecek boyutta olmalıdır. Cebri borunun aniden boşalması halinde,
boşalan suyun arkasından yeteri kadar hava gelmezse, vakum sebebiyle cebri boru içe
doğru çöker. Buna engel olmak için ana kapak arkasına mutlaka yeterli kesite sahip
hava borusu konmalıdır.
Hava borusu kesit alanı için çok kullanılan bir hesap metodu aşağıda verilmiştir.

Sarkaria Method
Dmin =
0.273
Dmin = hava borusu çapı......(feet)
(1 feet = 30.48 cm)
P = türbin kurulu gücü.......(HP)
(1MW = 1341.022 HP)
H = net düşü.......(feet)
L = hava borusu uzunluğu.......(feet)
(*) Quick Design of Air Ventilation for Power Intakes (G.S. Sarkaria and O.S. Hom,
Proceeding of the ASCE, December 1959)
8)
Rezervuar Su Seviyesi Göstergeleri :
Su alma yapısı içine monte edilecek seviye ölçüm cihazları, giriş ağzındaki su
seviyelerinin her an santral binasından izlenmesi ve ana kapağa kumanda edilerek su
121
akışının düzenlenmesini sağlarlar. Sağlıklı bir ölçüm yapılabilmesi için seviye ölçüm
cihazlarının, ızgarada meydana gelecek düşü kaybı ve giriş ağzında oluşabilecek
vorteks gibi su hareketlerinden etkilenmeyecek noktalara yerleştirilmesine özen
gösterilmelidir.
9)
Üst Yapı :
Izgarayı, batardo kapağını ve ana kapağı monte etmek ve işletme sırasında bu
ekipmanlara kumanda etmek için gerekli olan teçhizatı ihtiva eden ve su alma yapısının
araçla ulaşılabilen platformunun üzerinde yer alır. Genellikle içinde bir gezer kren,
kapak kaldırma teçhizatı ve batardo kapakları ile su seviye ölçüm cihazları bulunur. Üst
yapının boyutlarını ana kapak (giriş kapağı) belirler. Bu yapıya mutlaka treyler
ulaşabilmeli ve içerisine girebilmelidir. Buradaki teçhizatın korunması ve sabotaj vb.
durumlara karşı emniyete alınmasına ihtiyaç duyulmuyorsa, üst yapı yapılmayabilir.
1.4.2.3 Tasarım Kriterleri ve Boyutlandırma
Su alma yapısı giriş ağzı, su içinde yapıya zarar verecek farklı akım durumları
oluşturmayacak şekilde tasarlanmalıdır. Giriş ağzı geometrisine dikkat edilmelidir.
Izgara önündeki su hızı yaklaşık 60 -75 cm/s olacak şekilde boyutlandırılmalıdır.
Izgaralardaki su hızı yaklaşık 75 -100 cm/sn olacak şekilde boyutlandırılmalıdır.
Tranzisyon çan ağzı şeklinde yapılabilir. Ancak yük kayıpları az olacağı için karmaşık
tasarımlardan kaçınılmalıdır.
USBR tarafından önerilen çan ağzı giriş eğrisi ve minimun boyutları Şekil 1-46 ve Şekil
1-47’de yer almaktadır.
122
Şekil 1-44
Su Alma Yapısı Çan Ağzı Giriş Eğrisi
123
Şekil 1-45
Su Alma Yapısı Boyutlandırması
124
Basınçlı çalışan sistemlerde, su alma ağzından tünele veya cebri boruya hava girmesi
büyük hasarlar yaratır. Bunu önlemek için giriş ağzı üzerinde belirli bir su yüksekliğinin
sağlanması gerekir.
1.4.2.4 Stabilite Hesabı
1)
Yükler
Su alma yapıları hesaplarında gözönüne alınabilecek yükler genel olarak aşağıda
sıralanmıştır:
Zati yükler: Yapının kendi ağırlığı ile üzerindeki kapak, ızgara vb. mekanik ekipman
ağırlıklarından oluşan yükler.
Dolgu yükleri : (Varsa) yapı çevresinde yer alan dolgudan kaynaklanacak düşey ve
yatay yükler, dolgunun batık olup olmama durumuna göre hesaplanacaktır.
Hareketli yükler : Montaj, işletme veya bakım-onarım sırasında vinç, treyler vb.
ekipmandan yapıya gelebilecek yükler.
Hidrostatik yükler : Rezervuar su seviyesine ve işletme koşullarına bağlı olarak
hesaplanacak yapı içindeki ve dışındaki su basınçları.
Alttan kaldırma (uplift) : Yapı temeli altındaki kaldırma kuvveti, bütün temel alanı
boyunca
rezervuar
basıncının
100%’ü
olarak
gözönüne
alınmalıdır.
Deprem
durumunda da alt basıncın değişmediği kabul edilir.
Deprem yükleri : Yapı zati ağırlığı , dolgu ve suyun depremde meydana getireceği
ilave yüklerdir.
Izgara Yükü : Tamamen batık olmayan ya da minimum su seviyesi ızgara üst kotunun
biraz üzerinde olan su alma yapılarında, ızgaraların sürüntü maddeleri, buz vb.
nesnelerle kısmen veya tamamen tıkanması durumunda oluşacak iç-dış su basıncı
farkı.
Sıcaklık : Sıcaklık yükselmeleri ve çimento hidratasyonu sonucu oluşan çatlaklar
sadece büyük masif kesitli su alma yapılarıyla ilgilidir. Çimento hidratasyonuyla oluşan
sıcaklık yükselmeleri önemli çatlaklar oluşturabilir. Çatlaklar, karışımın sıcaklık
kontrolü, döküm yükseklikleri, yalıtım ve betonarme çeliği kullanımı ile kontrol ve
minimize edilebilir.
125
2)
Yükleme Durumları
Aşağıda sıralanan yükleme durumları, su alma yapıları stabilite ve yapısal analizlerinde
genellikle kullanılan durumlar olup, bunlar su alma yapısı tipi, saha koşulları ile inşaat
ve işletme şartlarından bağımsız olarak verilmiştir. Bu nedenle her su alma yapısı
hesabı için yapının kendine özgü yük ve yükleme durumları belirlenmeli, yapı ve
işletme şartlarının gerektirmesi halinde ilave yük ve yükleme durumları da gözönüne
alınmalıdır.
İnşaat Sonu-Normal Durum : Rezervuar boş, yapı ve (varsa) dolgular tamamlanmış.
Yapı zati yükü
(Varsa) dolgu düşey ve yatay yükleri
Hareketli yükler(varsa)
İnşaat Sonu-Deprem Durumu:
İnşaat sonu yükleri (hareketli yükler hariç)
Yapı ve (varsa) dolgudan kaynaklanacak ek dinamik yükler (deprem yükleri, projede
öngörülen deprem ivmesi değeri kullanılarak hesaplanmalıdır.)
İşletme-Normal Durum : Rezervuar normal su seviyesinde, kapaklar açık.
Yapı zati yükü
(Varsa) dolgu düşey ve yatay yükleri (dolgu batık veya doygun)
Yapı içinde ve dışında hidrostatik su yükü
Alttan kaldırma (uplift) kuvveti
İşletme-Deprem Durumu :
İşletme durumu yükleri (hareketli yükler hariç)
Yapı ve (varsa) dolgudan kaynaklanacak ek dinamik yükler ile suyun hidrodinamik itkisi
126
Izgaraların Tıkanması Durumu : (Rezervuar su seviyesi işletme veya minimum su
kotunda)
Izgaraların boyutlandırma ve mukavemet hesapları, işletme sırasında ızgaraların
kısmen veya tamamen tıkanması durumunda ortaya çıkacak iç-dış su basıncı farkına
göre yapılmaktadır. Bu nedenle su alma yapısı ve ızgara taşıyıcı yapısal elemanları da,
ızgaralardan aktarılacak yükün belli bir emniyetle arttırılmış değerine göre kontrol
edilmelidir.
Onarım Hali : Rezervuar normal su seviyesinde, batardo kapağı kapalı.
Yapı zati yükü
(Varsa) dolgu düşey ve yatay yükleri (dolgu batık veya doygun)
Kapak mansabında yapı içi boş, kapak menbaında ve yapı dışında rezervuar
seviyesinde su var
Alttan kaldırma (uplift) kuvveti
127
Stabilite hesabında gözönüne alınacak çeşitli yükleme durumları için elde edilecek
tesirlere göre yapının kayma, devrilme ve yüzme emniyeti ile yapı tabanında oluşacak
zemin gerilmeleri bulunarak, mevcut zeminin taşıma gücüne göre tahkik edilmelidir.
a)
Yüzme Tahkiki
Yüzme tahkiki, su alma yapısının onarım durumundaki koşulları dikkate alınarak
yapılmalıdır. Bu durumda batardo kapakları kapalı, kapak mansabında yapı içi boş
olacaktır. Kapakların membaında yapı içindeki su ağırlığı ile tüm yapı üzerindeki su
ağırlığı ve alttan kaldırma kuvveti, onarım durumunda projede öngörülen rezervuar su
seviyesi dikkate alınarak hesaplanmalıdır.
DSİ yayınlarında yer alan yönteme göre yapılacak yüzme tahkikinde;
≥ 1.20 olmalıdır.
Yüzme Emn.=
Ws= Toplam yapı ağırlığı (yapı üzeri dolgu* ve ekipman ağırlıkları dahil)
* (su tablasının üstündeki zeminlerde doygun birim ağırlık, su tablasının altındaki
zeminlerde batık birim ağırlık kullanılmalıdır)
Wc= Yapı içindeki su ağırlığı
S=
Sürşarj Yükü
U=
Alttan kaldırma kuvveti
Wg= Yapı üzerindeki su ağırlığı
USACE, EM 1110-2-2100’ de yer alan yönteme göre :
Fs =
Tablo 1-29
Yüzme Tahkiki için Emniyet Katsayıları
128
b)
Kayma Tahkiki
Kayma Emn. =
ΣN= Kayma düzlemine dik etki eden toplam kuvvet
ΣH= Kayma düzlemine etki eden toplam yatay kuvvet
Ø= Yapı temeli altındaki zeminin içsel sürtünme açısı
c= Zeminin kohezyonu
L= Yapı uzunluğu
f = Yapı temeli - taban zemini arası sürtünme katsayısı (f = tan  olarak kabul edilebilir
ya da alttaki tablodan alınabilir.)
Tablo 1-30
Kayma Hesabı için Sürtünme Katsayıları (f)
USACE, EM 1110-2-2100’ de verilen emniyet katsayıları :
129
Tablo 1-31
c)
Kayma Tahkiki İçin Emniyet Katsayıları
Devrilme Tahkiki
DSİ yayınlarında yer alan yönteme göre yapılacak devrilme tahkikinde;
Devrilme Emniyeti =
Mk= Devrilmeye karşı koyan momentler
Md= Deviren momentler
USACE, EM 1110-2-2100’ de yer alan yöntem:
EM 1110-2-2100’de emniyet katsayısı yöntemi yerine temel basınç bölgesi
uzunluklarının karşılaştırılmasına dayalı bir yöntem kullanılmaktadır. (Devrilme
tahkikinde emniyet katsayısı metodu, kayma ve yüzme tahkikindeki kadar uygun değil
diye belirtilmiştir.)
Tablo 1-32
d)
EM 1110-2-2100, Bileşke Kuvvetin Yeri için Limitler
Zemin Gerilmeleri
Yapı temeli altında,
130
şeklinde hesaplanacak maksimum ve minimum zemin gerilmeleri için, 
min
max
<
zemn
,
> 0 olmalıdır.
A= temel alanı (b x L),
W=temel mukavement momenti ( b x L2 / 6 ) ,
M0 = Temel ortasındaki toplam moment (M0 = ΣN*e) ,
c = (ΣMk - ΣMd) / ΣN ,
e= L / 2 – c olarak bulunacaktır.
c : Bileşke kuvvetin yeri
(c < L / 3 ) olması durumunda temel altında çekme gerilmesi çıkacaktır. Bu durumda
zeminin çekmeye çalışmadığı dikkate alınarak, maksimum zemin gerilmesi
 max=
formülünden hesaplanmalıdır. Hiç bir durumda (c < L/6) olmamalıdır.
Özel haller dışında zemin emniyet gerilmeleri alttaki tablodan alınabilir.
Tablo 1-33
Temel Zemini için Emniyet Gerilmeleri
131
1.4.2.5 Statik – Betonarme Hesapları
Yapısal hesaplar “Taşıma Gücü” yöntemine göre yapılacak olup, tasarım
yük
değerlerinin elde edilmesinde kullanılacak yük katsayıları TS 500’ de öngörüldüğü
şekliyle alttaki tabloda verilmiştir.
Tablo 1-34
Tasarım Yük Katsayıları (TS 500)
Statik hesaplarda, su alma yapısının tüm elemanlarında maksimum tesirleri elde etmek
için olası bütün yükleme durumları gözönüne alınmalıdır.
elemanları
eğilme
ve
kesme
dayanımları
yönünden
kontrol
edilerek
gerekli
132
1.4.3
Kapak Şaftları
Basınçlı tünellerde tehlike veya ayar amaçlı kapaklar yerleştirilmesi gerekebilmektedir.
Örneğin, enerji tünellerinin girişine tehlike kapakları, tünelli dolusavaklara ise ayar
kapakları konulabilir. Kapak kumanda odaları veya yapıları basınçlı tünellerdeki statik
su seviyesinin üzerinde kalacak şekilde yerleştirilirler. Boyutları kapakların boyutuna
bağlıdır.
Kapak şaftlarının tasarım kriterleri Bölüm 1.4.5’te anlatıldığı gibidir.
Kapak Şaftı Tipik bir plan ve profili üst yapı mevcut olması ve olmaması halleri için
sırasıyla Şekil 1-46 ve Şekil 1-47’da verilmiştir.
Şekil 1-46
Kapak Şaftı-Plan ve Profili (üst yapı mevcut)
133
Şekil 1-47
Kapak Şaftı-Plan ve Profili (üst yapı mevcut değil)
1.4.3.1 Statik - Betonarme Hesaplar
Hesap Yükleri ve Yük Katsayıları:
Kapak şaftı beton kaplamasına etki edecek yükler aşağıda sıralanmıştır:
Zati Yük : Beton kaplama ağırlığı ile varsa mekanik ekipman ağırlıklarından oluşur.
Kaya Yükü : Kaplama çevresindeki zeminden kaynaklanan yanal yüktür. Kaya yükleri,
Terzaghi Kaya Yük Sınıflandırması veya kaya kütle sınıflandırma sistemlerine dayalı
benzer kaya yük tahminlerine göre belirlenebilir.
134
Hidrostatik Su Yükü : Şaft kaplamasına etkiyecek iç ve dış su basınçları, varsa
zemindeki yeraltı suyundan ve işletme durumu su yüklerinden oluşacaktır.
Tasarım yük değerlerinin elde edilmesinde kullanılacak TS500’ de öngörülen yük
katsayıları aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Tablo 1-35
Tasarım Yük Katsayıları Tablosu
Statik Analiz ve Betonarme Hesabı:
Şaft kaplaması statik-betonarme hesaplarında gözönüne alınması gereken yükleme
durumları aşağıda tanımlanmıştır:
İnşaat Sonu Durumu: Şaft içi boş olacağından, kaplama zati yükler ile dışta çevresel
kaya yükü ve varsa yeraltı suyu basıncına göre analiz edilmelidir.
İşletme Başlangıcı (Ani yükleme) Durumu: İşletme başlangıcı durumunda iletim hattı su
ile doldurulduğunda, şaft içinde rezervuar su seviyesine eşit bir su basıncı oluşacaktır.
Bu durumda şaft dışında iç su basıncının %50’si kadar bir dış basınç oluştuğu kabul
edilerek, şaft kaplaması zati yük, dıştan batık kaya yükü ve iç-dış su basıncı farkına
göre analiz edilmelidir.
İşletme Durumu : Uzun süreli işletme koşullarında şaft kaplaması dışında iç basınca
eşit bir su basıncı oluşacağından iç ve dış basınçlar birbirini dengeleyecektir. Yapıya
zati yük ve dışta batık kaya yükü etkiyecektir. Bu durum “İşletme Başlangıcı” durumuna
göre daha elverişli olacağından incelenmeyebilir.
Onarım Durumu: Şaft mansabında bir onarım söz konusu olduğunda, batardo kapağı
yerine indirilmiş iken memba tarafında içte ve dışta su mevcut, mansap tarafında ise
içte su boşalmış, yalnız dışta su olacaktır. Yapı içte tek taraflı, dışta çevresel su basıncı
ile batık kaya yükü ve zati yük etkilerine göre analiz edilmelidir.
Statik ve betonarme hesaplara şaftın maksimum su basıncına maruz kaldığı kesitten
başlanarak, azalan su basıncına göre şaftın farklı kotlarında ve şaft kesitinin değiştiği
noktalarda hesaplar tekrarlanmalıdır.
135
elemanları
eğilme
ve
kesme
dayanımları
yönünden
kontrol
edilerek
gerekli
1.4.4
Tüneller
1.4.4.1 Portaller
Tünellerin giriş ve çıkış bölgelerine portal denir. Portal bölgelerinde yapılan açık kazıya
portal kazısı, bu bölgede yapılan betonarme yapılara ise portal yapısı adı verilmektedir.
Portal kazıları, tünel açımına başlanmadan önce kemerlenmeyi sağlayacak kadar
sağlam bir ortama ulaşabilme, giriş ve çıkışı düzenleme, portal yapılarına kazı yüzeyi
hazırlama,
portal
bölgelerinde
gerekli
kazı
güvenliğini
alma
gibi
amaçlarla
yapılmaktadır.
Portal yapılarının amacı ise, tünellerin işletme ömürlerinde portal bölgelerindeki olası
lokal duraysızlıklar veya dökülmelere karşı portal bölgelerini korumak ve gerekli desteği
sağlamaktır. Tünel açımlarında, tünelde çalışan personeli, nakliye araçlarını ve iş
makinelerini korumak için portal bölgelerinde yapılan geçici yapılara ise kanopi adı
verilmektedir.
1.4.4.1.1 Portal Yeri ve Seçim Kriterleri
Portaller, tünellerin en kritik noktasıdır. Yüzeye yakın bölgelerde kayalardaki
ayrışmaların etkileri, süreksizliklerin sıklığı ve duraysızlıklar derin bölgelerdeki kayalara
göre çok daha fazladır. Ayrıca, portal bölgesinde çok dik ve sağlam bir ayna
bulunamazsa kemerlenme olanakları da sınırlı olacaktır. Portal kazıları yapıldıktan
sonra atmosferik koşullara ve yüzey sularına da maruz kalacağından uzun dönem
dayanımları da önem kazanmakta ve gerekli destekleme önlemlerinin alınması
gerekmektedir.
Tüneller hangi amaca hizmet ederlerse etsinler (derivasyon/dipsavak, enerji tüneli, yol
vb.) yerleşimleri genellikle diğer yapıların konumlarına bağlıdırlar. Bu nedenle, portal
yeri seçimlerinde tünelin güzergahının yanı sıra diğer yapıların yerleşimi de önemli rol
oynamaktadır. Ancak, portal yeri seçimlerinde aşağıdaki temel kriterler göz önünde
bulundurulmalıdır.
• Kazı miktarlarının azaltılması için tünellere olabildiğince eş yükselti eğrilerine dik
olarak girilmelidir.
136
• Çok zorunlu olmadığı sürece, özellikle kaya koşullarının uygun olmadığı durumlarda
verev portallerden kaçınılmalıdır.
• Özellikle derivasyon tünellerinde alüvyon-yamaç kontak hattı hassas bir şekilde
belirlenmeli ve portalin tamamen sağlam zeminde kalması sağlanmalıdır.
• Olası duraylılık sorunlarının önüne geçebilmek için portaller olabildiğince su
toplanma bölgelerine yerleştirilmemeli ve su girişinin rahatlıkla derive edilebileceği
yerler seçilmelidir.
• Heyelanlı veya heyelan potansiyeti olan yerlerden kaçınılmalıdır.
• Yamaç molozu veya kayanın ayrışma düzeyinin derin olduğu yerler, kazı miktarlarını
artırabileceği ve duraysızlıklara neden olabiliceği için tercih edilmemelidir.
• Portal yapılması düşünülen bölgelerinde yapılan jeolojik haritalamalarda eğim-eğim
yönleri belirlenmeli ve hakim eğim-eğim yönlerine göre kinematik analizler yapılarak
düzlemsel kayma, kamalanma ve devrilme potansiyelileri belirlenmelidir. Bu
çalışmanın ardından duraylılık sorunu en az olan yerler portal bölgesi olarak
seçilmeye çalışılmalıdır.
• Portallere ulaşım olanakları değerlendirilmeli, portal bölgelerinde havalandırma
üniteleri, jeneratör yerleşimleri ile iş makinaları ve kamyonların manevra olanakları
için yeterli yer olup olmadığı irdelenmelidir.
1.4.4.1.2 Portal Kazı, Destek ve Drenaj Sistemleri
Portal bölgelerinde genellikle yüzeydeki görece zayıf zeminleri (yamaç molozu,
ayrışmış kaya vb.) kaldırmak gerektiği için portal kazıları yapılmaktadır.
Kazı eğimleri, kayanın cinsine, süreksizliklerin yönlerine, topoğrafik koşullara göre
değişik şev açılarında olabilmektedir. Duraylı kazı şev açılarının belirlenmesi önemlidir.
Aksi
durumlarda
portalin
tuturulamaması
tabir
edilen
portal
göçmeleri
ile
karşılaşılmaktadır. Böyle durumlarda heyelan eden zeminin kaldırılarak portal
aynasının daha içeri alınması gerekebileceği için kazı miktarları başlangıçta
öngörülenin
çok
üzerine
çıkabilecek
ve/veya
ciddi
kazı
desteklemeleri
gerektirebilecektir.
Portal
kazılarında
kazı
yüksekliğine
bağlı
olarak
palyelendirme
yapmak
gerekebilecektir. Palye uygulamalarında aşağıdaki konulara dikkat edilmelidir:
137
• Palye yükseklikleri kaya koşullarına göre 7~15m aralığında seçilmelidir,
• Palye yükseklikleri seçilirken zemin özelliklerinin değiştiği yerler dikkate alınmalı,
mümkünse palyeler bu noktalara denk getirilmelidir,
• Portalde kaya koşullarında önemli bir çeşitlilik beklenmiyorsa, en yüksek kazı
seviyesi belirlendikten sonra palye yükseklikleri, oluşan palye sayısına bölünerek
olabildiğince eşit palye yükseklikleri oluşturmak önerilmektedir (10+10+4 yerine
8+8+8 gibi),
• Tünel aynasındaki ilk palyenin, tünel portalinde yeterli kemerlenmeyi sağlayabilmesi
için
tünelin
en
büyük
açıklığının
yarısı
kadar
yükseklikten
başlatılması
önerilmektedir. Bu yüksekliğin sağlanamaması durumunda ilave önlemler alınması
gerekecektir (çelik iksa gibi),
• Palye genişlikleri, üzerinde iş makinalarının çalışmasını kolaylaştırmak için en az 4
m genişlikte tercih edilmelidir. Duraylılık hesaplarına veya topoğrafik koşullara göre
daha geniş palyeler yapmak mümkündür,
• Palyelerin eğimleri yamaca doğru %5 civarlarında verilerek yamaçta açılacak
hendekler ile yüzey sularının tünel aynasının dışına taşınması önerilmektedir,
• Şev eğimlerini palyeler arasında değiştirilmesi yapım zorluğu getireceğinden
önerilmemektedir. Ancak, çok derin olmayan zayıf yüzeylerde (3 m’ye kadar) sağlam
kaya sınırı ile kazını araziye bağlandığı yer arasında şevleri kırmak mümkündür.
Portal bölgeleri tünellerin dış koşullara maruz kalan bölümü oldukları için kısa veya
uzun
vadede
dış
koşullardan
etkilenmemeleri
ve
olası
duraylılık
sorunları
yaşanmaması için genellikle çeşitli destek sistemleri ile desteklenmeleri gereklidir.
Sıkça kullanılan destekleme yöntemleri şunlardır.
• Püskürtme betonu (genellikle hasır çelik veya çelik/fiber lif ile)
• Kaya bulonları (pasif veya ön germeli)
• Kaplama (beton/betonarme veya pere ile)
Ne tip desteklemenin yapılacağına kaya koşullarına, kazı yüksekliğine ve kazı
geometrisine bağlı olarak mühendis tarafından seçilmelidir. Ancak, genellikle tünellerin
en alt yüzey kazıları tünelin aynasında kayanın serbest olarak elverdiğinden daha dik
138
yapılırlar (4/1 veya 5/1 gibi). Bunun nedeni tünelin tabanı ile tavanı arasındaki
mesafenin en aza indirilerek kemerlenme olanağının artırılmasıdır. Bu nedenle en
azından ilk kazı yüzeyinin püskürtme betonu ve pasif bulon ile desteklenmesi
önerilmektedir. Tipik bir yüzey desteklemesi için ön yaklaşım olarak aşağıdaki sistem
kullanılabilir:
• 5+5 cm püskürtme betonu,
• Bir sıra Q131 hasır çelik,
• 1.0~1.5m aralıklı, 4.0~6.0 m boyunda şaşırtmalı Ø28 pasif kaya bulonu.
Bulon uygulamalarında tünel çevresindeki ilk iki sıra bulonun tünel çevresine paralel
olarak uygulanması, portal bölgelerinde kemerin desteklenmesi için daha uygun
olacağından özellikle önerilmektedir.
Diğer kazı yüzeylerinde ne tip bir destekleme yapılacağına mühendis tarafından karar
verilmeli ve zaman zaman da sahada kontrol mühendisinin seçimine bırakılmalıdır.
Sürekli suya maruz kalacak özellikle rezervuardaki seviyenin salınımından dolayı
boşluk suyu basınçlarında değişiklikler meydana gelebilecek derivasyon/dipsavak
tünelleri ile enerji tünellerinin portallerinde suyun etkilerinin de dikkate alınması
gerekmektedir. Bu tip yapılara ait portaller zaman zaman beton kaplanabilmektedir.
Sürekli suya maruz kalacak portaller dışında kalan portallerde (yol tünel portalleri gibi)
aynada iyi bir drenaj sisteminin yapılması önerilmektedir. Bu amaçla yapılan en önemli
yapı kafa hendekleri ve palye hendekleridir. Yüzeyden gelen suların portal bölgesine
girmemesi için en üst kazı şev başından güvenli bir mesafe uzaktan başlayan bir kafa
hendeği yapılarak yanlara doğru verilen eğimlerle tahliyesi sağlanmalıdır. Palye
hendeklerine de yanlara doğru eğimler verilmeli ve palye hendeğinden çıkan su portale
gelmeyecek şekilde gerekirse uzatılarak tahliye edilmelidir. Gerek kafa hendekleri
gerekse de palye hendekleri mutlaka kaplanmalıdır (beton, prekast elemanlar veya
membran ile). Aksi durumda hendeklerden kaya içindeki süreksizliklere sızabilecek
sular beklenmedik duraysızlık sorunlarına neden olabilir.
139
Şekil 1-48
Tipik Bir Portal Yapısı ve Destekleme Görünümü
1.4.4.1.3 Portal Yapıları
Portal bölgelerinde, özellikle portala yakın yapılan atımlardan dolayı zaman zaman
lokal duraysızlıklar, dökülmeler ve kaya düşmeleri yaşanabilmektedir. Bu durum,
işletme aşamasında da sorunlar yaratabilir. Bu nedenle, portal bölgelerine genellikle
portal yapıları yapılırlar.
140
Kalıcı portal yapısının inşaat aşamasında yapılması önerilmemektedir. İnşaat
aşamasında gerek patlatmanın etkilerinden gerekse de iş makinaları ve kamyonların
çalışmalarından betonarme yapılar etkilenebilirler. Bu nedenle inşaat aşaması için
geçici portal koruma yapıları yapılması ve güvenli bir mesafeye kadar (2-3 m) dışarı
çıkarılmaları önerilmektedir. Bu tip geçici portal yapılarına kanopi adı verilmektedir. İş
sağlığı ve güvenliği açısında kanopi yapılarının inşaat aşamasında yapılması
önerilmektedir.
Kanopiler 3 veya tercihen 4 adet çelik I veya H profilin tünel önüne 1 m aralıklarla,
beton kaidelerin üzerine yerleştirilerek birbirlerine boyuna çubuklarla tutturulması, daha
sonra çevresine içten ve dıştan 2 sıra hasır çelik sarılması ve 15-25 cm kalınlıkta
püskürtme betonu ile profiller kapanıncaya kadar kaplanmaları ile yapılabilirler. Böyle
bir kanopinin boy kesiti görünümü aşağıda verilmiştir.
Kanopi yapıları daha önce de belirtildiği gibi inşaat aşamasında güvenliğin sağlanması
amaçlı ve geçici yapılardır. Ancak, Kanopilerin işletme aşamasında da bırakılarak
işletme aşamasındaki portal güvenliği sağlanabilir. Ancak, bu durumlarda ileride
anlatılacağı şekilde bu yapının betonarme bir portal yapısına çevrilmesi önerilmektedir.
Şekil 1-49
Tipik Kanopi Uygulaması
İşletme aşamasında oluşabilecek yamaç döküntülerinin tünel içine girmesini sağlama
ve ilave güvenlik vermek amacıyla kalıcı betonarme portal yapılarının yapılması
önerilmektedir. Bu yapılar genelde tünele bağlantılı yapıların bağlantısını da
sağlamaktadır. DSİ pratiğinde uygulanan tipik bir portal yapısı aşağıda gözükmektedir.
141
Şekil 1-50
Tipik Portal Yapısı
Bu tip bir portal yapısı, ancak kanopi kaldırıldıktan sonra içten ve dıştan kalıp
kullanılarak yapılırlar. Genellikle, portal şevlerindeki kazının düzensizliğinden, bastığı
yerin dar olmasından dolayı deprem gibi yatay yüklemelerde stabilite sorunlarına yol
açabileceğinden kullanımında bazı sıkıntılar doğabilmektedir.
Bu yapıların yerine kanopi yapılarının portal yapılarına çevrilebileği sistemlerin tercih
edilmesi önerilmektedir. Bu amaçla, inşaat aşaması için yapılmış olan kanopiler,
kaplamasız tünelerde iç kalıp kaplamalı tünellerde ise dış kalıp olarak kullanılarak
betonarme yapıya dönüştürülebilirler. Özellikle kaplamalı tünellerde, tünel kaplaması
için kullanılan tünel kalıbı aynı kesitte dışarı çıkarılarak kanopi yapısı ile arasında kalan
bölüm doldurularak elde edilen yapıların imalatı da son derece basit olmaktadır.
Bu yapılar, çelik iksalarla desteklendiklerinden son derece sağlam ve uzun ömürlü
olmakta, imalatı kolaylaştırmakta ve portal bölgesini iyi bir şekilde desteklemeketedir.
Özellikle su altında kalacak portallerde yararlı olmaktadır. Ayrıca, klasik portal yapıları
gibi portalin önünde durmamakta, tünel içine de girmektedir. Tünel girişini portal
aynasında da güvenli bir mesafeye çekmeketedir.
Kaplamasız ve kaplamalı tüneller için önerilen kanopi ve portal yapısı uygulamaları
aşağıdaki iki şekilde gösterilmiştir.
142
Şekil 1-51
Şekil 1-52
Kaplamasız Tünellerde Kanopi ve Portal Yapısı
Kaplamalı Tünellerde Kanopi ve Portal Yapısı
1.4.4.2 Destek Tasarımları
Tüneller ve yeraltı yapıları, mühendislik alanındaki en önemli yapılarının başında
gelirler. Gerek tasarımlarında gerekse yapımı aşamasında, birçok mühendislik
disiplininin ortak çalışmasını gerektirmektedir. Tünel tasarımında, tünelin açılacağı
zeminin iyi tanınması ve irdelenmesi gereklidir. Ancak, zeminlerin genellikle anizotropik
ve heterojen davranışlar göstermesi, süreksizliklerinin bulunması ve yeraltı suyu ile
etkileşimleri zeminin mekanik ve fiziksel özelliklerinin belirlenmesini güçleştirmektedir.
Ayrıca, tünel çevresindeki karmaşık yük dağılımları, geometrideki değişiklikler, yapızemin etkileşimimin modellenmesindeki zorluklar tünel tasarımını çok önemli hale
getirmektedir.
143
1.4.4.2.1 Tüneller İçin Kaya Kütle Sınıflama Yöntemleri
1.4.4.2.1.1 Barton Q Kaya Sınıflama Yöntemi
N. Barton, R. Lien ve J. Lunde [1] çok sayıda yeraltı kazısında karşılaşılan duraylılık
sorunlarının değerlendirilmesine dayalı olarak kaya kütlesi kalitesini (Q) sayısal olarak
ifade eden bir yöntem geliştirmişlerdir. Q değeri aşağıdaki formül ile hesaplanmaktadır.
Q
J
RQD J r
  w
Jn
J a SRF
Burada,
RQD : Kaya Niteliği Tanımı (Rock Quality Designation)
Jn: Eklem takımı sayısı
Jr: Eklem pürüzlülük sayısı
Ja: Eklemlerin ayrışma derecesi
Jw: Eklem suyu azaltma faktörü
SRF: Gerilme azaltma faktörü (Stress Reduction Factor)
Bu parametrelerin farklı kaya koşullarına göre nitelik ve nicelik değişimleri sayısal
olarak tanımlanmaktadır. Kaya kütlesinin mühendislik sınıflamasında, 6 parametre için
ayrı ayrı sayısal değerler Tablo 1-36 yardımı ile belirlendikten sonra yukarıdaki formül
vasıtasıyla Q sayısı bulunmaktadır.
Q değeri ile etkin açıklık ve destek gereksinimleri arasındaki deneyimsel bağıntılar
Şekil 3’de verilmiştir. Burada Etkim açıklık aşağıdaki bağıntı aracılığıyla bulunabilir.
Kazı Açıklığı (Çap veya Yükseklik) (m)
De = ––––––––––––––––––––––––––––––––––––
Kazı Destek Oranı (ESR)
Burada Kazı Destek Oranı (Excavation Support Ratio, ESR) Tablo 1-37 aracılığıyla
hesaplanabilir. Q sistemi kazı açıklığı ile kazının desteksiz durabilme süresi arasında
somut bir bağıntı vermemektedir.
144
Tablo 1-36
Q Hesabında Kullanılan Parametrelerin Belirlenmesi, Barton et al
145
146
Tablo 1-37
Kazı Destek Oranının Bulunması
147
Şekil 1-53
Q Değeri, Açıklık-Kazı-Destek Oranı ve Destek Sınıfı Bağıntısı, Barton
1.4.4.2.1.2 Bieniawski RMR Kaya Sınıflama Yöntemi
Bieniawski tarafından geliştirilen eklemli kaya kütlelerinin kaya sınıflaması için 5
parametre dikkate alınmaktadır. Bunlar:
Som kayanın serbest basınç dayanımı (UCS)
RQD Kaya Niteliği Tanımı
Eklem Aralığı
Eklem Koşulları
Yeraltı suyu Durumu
Bu yöntemde kayanın özgül niteliklerine göre her parametreye karşı gelen sayısal
değerler Tablo 1-29’te verilen çizelge yardımıyla belirlendikten sonra toplam
bulunmakta ve elde edilen bu sayı süreksizliklerin konumuna göre düzeltilmektedir.
Düzeltilmiş toplam sayı RMR kaya kütle sayısı olarak tanımlanmaktadır.
148
Tablo 1-38
Kaya Kütle Puanlaması, Bieniawski
149
Bieniawski ayrıca RMR değeri ile etkin kazı açıklığı ve duraylılık süresi arasında da bir
ilişki vermektedir.
Şekil 1-54
RMR Değeri, Etkin Kazı Açıklığı ve Duraylılık Süresi Bağıntısı, Bieniawski
1.4.4.2.1.3 Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi (YATAY) Kaya Sınıflaması
150
1.4.4.2.2 Kaya Kütle Özellikleri ve Kırılma Kuramları
Bilindiği gibi, kaya mekaniği problemlerinde ve özellikle tünellerde karşılaşılan gerilme
seviyelerinde kaya kütlelerinin gerilme-deformasyon ilişkileri, dayanım parametreleri
veya kırılma zarfları hiçbir zaman doğrusal varsayılamaz. Bu nedenle kaya
mekaniğinde geliştirilen kırılma kuramlarının hemen tümü doğrusal olmayan niteliktedir.
Tünel kesitlerinin biçimlenme ve sınır koşullarına bağlı olarak kazı çevresinde gelişen
gevşeme bölgelerinde dayanım parametreleri kalıcı (residual) değerlere kadar
azalabilmektedir.
Bu nedenle, Üçharmanlar iletim tünelin iki boyutlu sayısal analizlerinde zemin
modellemesinde tercih edilebilen Mohr-Coulomb malzeme modeli yerine kaya mekaniği
problemlerine daha uygun olan Hoek ve Brown ölçütünün kullanımı tercih edilmiştir.
Mohr-Coulomb malzeme modelinde malzemenin kayma dayanımı gerilimle de ilişkili
olarak aşağıdaki bağıntı kullanılarak hesaplanmaktadır.
  c    tan  
151
Bu eşitlikte  kayma dayanımını (kN/m²), c’ kN/m² cinsinden drenajlı kohezyon ve ’ ise
yine drenajlı içsel sürtünme açısını belirtmektedir.
İlk olarak 1980 yılında yayınlanan orijinal Hoek ve Brown ölçütü [3] birçok projede
kullanılması ile elde edilen deneyimlere dayalı olarak güncelleştirilmiş ve 1988 yılında
yeniden yayınlanmıştır [7]. 1998 yılında geliştirilen ölçüt [8], son olarak Hoek, E:,
Carranza-Torres, C., Corkum, B. [9] tarafından 2002 yılında güncellenmiştir. Hoek ve
Brown ölçütü aşağıdaki eşitlik ile ifade edilmektedir:

 
1   3   ci  m 3  s 

  ci
a
Burada,
1 :
Kırılma anındaki büyük asal gerilme,
3 :
Kırılma anındaki küçük asal gerilme,
ci : Som kayanın tek eksenli basınç dayanımı,
m,s,a:
Kayma direnci parametreleri,
Hoek ve Brown [7] kayma direnci parametrelerinin RMR sınıflamasının 1976
sürümünden sağlanabileceğini öne sürmüştür. Ancak bu yaklaşım RMR>25 olan
kayalar için geçerli olurken daha zayıf kaya kütlelerini kapsamamaktadır. Çünkü bu
sınıflamada elde edilebilecek en düşük puan 18 dir. Bu kısıtlamanın ortadan
kaldırılmasına yönelik olarak Hoek [10] ve Hoek, Kaiser ve Bawden [11] tarafından
önerilen “Jeolojik Dayanım İndeksi (GSI)” kavramı 1995 yılında ölçüte dahil edilerek
kaya kütlesi sabitlerinin belirlenmesinde kullanılmaya başlanmıştır. Jeolojik Dayanım
İndeksi (GSI) farklı jeolojik koşullar altında kaya kütle dayanımında meydana gelmesi
olası azalmaları öngörmeyi sağlayan bir sistem özelliğindedir. m, s ve a ile Jeolojik
Dayanım İndeksi (GSI) arasındaki ilişki aşağıda verilmektedir:
 GSI  100 
m  m i  exp

 28  14D 
 GSI  100 
s  exp

 9  3D 
152
a

1 1 GSI / 15
 e
 e  20 / 3
2 6

Burada,
mi :
Som kayanın kayma direnci parametresidir (Som kaya için s=1 ve a=0.5
olmaktadır)
D:
Örselenme katsayısı
Ayrıca kaya kütlesinin elastik modülü Hoek ve Diederichs [12] tarafından önerilen
aşağıdaki bağıntı ile hesaplanabilir:
D

1

2
E  E i   0.02 
 60 15 D  GSI 




1  e  11 







Burada,
Ei :
Som kayanın elastik modülü
GSI’nin RMR’dan yararlanılarak sayısal olarak da hesaplanması olasıdır. Buna göre:
GSI = RMR – 5
Bağıntısı kullanılabilir. Ancak, bu yaklaşım RMR<25 için geçerli değildir. Bu durumda
Barton Q parametresi aşağıdaki şekilde değiştirilerek GSI’nin belirlenmesinde
kullanılabilir:
Q* 
RQD J r

Jn
Ja
GSI = 9×ln(Q*)+44
Aslında, tünel kayasının çok değişken özellikler gösterebileceği düşünüldüğünde, GSI
değerinin çok duyarlı bir rakam olarak hesaplanması olanaksızdır. Bir aralık olarak
hesaplanması daha doğru olacaktır.
Som kayaya ait mi, ci ve Ei parametreleri, sondajlar ile alınan karotlar üzerinde
yapılacak tek eksenli basınç testleriyle belirlenebilirler. Ancak bu veriler bir şekilde
153
toplanamadı
veya
eldeki
sondaj
verileri
yetersiz
ise,
çeşitli
yaklaşımlardan
yararlanılabilir.
Som kayanın mi parametresinin hesabında Tablo 1-39’den yararlanılabilir.
Tablo 1-39
Bazı Kayaçlara Ait mi Değerleri
154
Şekil 1-55
Jeolojik Dayanım İndeksinin (GSI) Bulunması
Som kayanın tek eksenli basınç dayanımını arazide kestirmek için jeolog çekicinden
yaralanılabilir (Tablo 1-40).
Tablo 1-40
Som Kayanın Tek Eksenli Basınç Dayanımının Jeolog Çekici İle Kestirimi
Tek Eksenli
Tanımlama
Basınç
Dayanımın Arazide Öngörülmesi
Dayanımı (MPa)
Aşırı Sağlam
>250
Çok Sağlam
100-250
Örnekten, jeoloji çekici ile sadece küçük parçalar
koparılabilir.
Örneği kırmak için jeoloji çekici ile birçok darbe
gerekir.
155
Sağlam
Orta Dereceli
Sağlam
50-100
25-50
Zayıf
5-25
Çok Zayıf
1-5
Aşırı Zayıf
0.25-1
Örneği kırmak için jeoloji çekici ile birden fazla darbe
gerekir.
Örnek çakı ile soyulamaz, jeoloji çekicinin bir
darbesiyle kırılabilir.
Çakı ile güçlükle soyulur, jeoloji çekicinin sivri ucuyla
yapılacak bir vuruşta sığ bir oyuk açılabilir.
Örneğe jeoloji çekicinin sivri ucuyla vurulduğunda
dağılır, çakı ile soyulabilir.
El ile parçalanabilir.
Som kayanın elastik modülü, Ei ölçülemediyse,
Ei = MR×ci
Formülünden yararlanılabilir. Buradaki MR, modül katsayısı (Modulus Ratio) olup Tablo
1-41’dan yararlanılarak hesaplanabilir.
156
Tablo 1-41
Modül Katsayısının Seçimi
157
Örselenme katsayısı D,Tablo 1-42 aracılığıyla hesaplanır (Hoek, E., Carranza-Torres,
C., Corkum, B. [9]).
Tablo 1-42
Örselenme Katsayısının Seçimi
Önerilen
Kaya Kütlesi
Kaya Kütlesi Tanımı
Görünümü
Örselenme
Katsayısı (D)
Çok iyi kalitede denetimli patlatma veya TBM
kazısı
sonucunda
tüneli
çevreleyen
kaya
kütlesinde en az düzeyde örselenme
D=0
Zayıf kaya koşullarında mekanik veya elle
yapılan kazılar (patlatmasız) sonucunda çevre
D=0
kayaçlarda en az düzeyde örselenme
Sıkışma problemlerinin ciddi taban kabarmasına
neden olduğu tünellerde fotoğrafta görülen
D = 0.5
geçici taban kemeri yerleştirilmediği sürece,
(taban kemersiz)
şiddetli örselenme olabilir.
D = 0.8
Sert kaya tünellerindeki zayıf kalitede patlama,
çevre kaya kütlesinde 2 veya 3 m uzanan yersel
hasarlara neden olabilir.
1.4.4.2.3 Tünel Açma Yöntemleri ve Güzergahı Seçim Kriterleri
Tünel açma yöntemleri aşağıda verilen 4 ana başlık altında toplanabilir. Bunlar;
Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi
Kaya Ortamda Tünel Açma Yöntemleri
158
Delme-Patlatma Yöntemiyle Tünel Açımı
Makine ile Tünel Açımı
Tam Kesit Tünel Açma Makineleri (TBM) ile Tünel Açımı
Yarım Kesit Tünel Açma Makineleri ile Tünel Açımı
Zemin Ortamda Tünel Açma Yöntemleri
El Aletleri Kullanarak Tünel Açımı
Kalkan Kullanarak Tünel Açımı
Tam Kesit (TBM) ve Yarım Kesit Makineleri ile Tünel Açımı
Aç-Kapa Yöntemiyle Tünel Açımı
Batırma Tünel (Immersed Tube) Yöntemi
1.4.4.2.3.1 Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi (NATM)
Yeni Avusturya Tünel Açma yönteminin yirmiden fazla prensibi olup, esası ana kayanın
ilk sağlamlığını korumak, yükü zemine taşıtmak, koruyucu zonu boşluk ve yakınında
oluşturmak, deformasyonları ve gerilmeleri ölçümlerle denetlemek, sağlamlaştırma
işlemlerini en kısa zamanda tamamlamak ve kazı kesitlerini olduğunca yuvarlak
seçmektir.
NATM, tünel zeminine uygun oranlarda donatı ve kaplama malzemesi kullanılır.
Etkileşme ve kaplama basınçlarının yakından izlenmesi NATM’ nin önemli bir kısmını
oluşturur. Uygulama yavaş olmasına rağmen tünel zemini deplasmanları ve iksa
miktarları
minimum
seviyeye
indirilerek,
sonuçta
ekonomik
bir
uygulama
gerçekleştirilmiş olur.
159
Şekil 1-56
NATM ile Tünel Açma
1.4.4.2.3.2 Kaya Ortamda Tünel Açma Yöntemleri
Delme-Patlatma Yöntemiyle Tünel Açımı
Bu yöntem uzun yıllardır yer altı kazılarında kullanılmaktadır. Tünel açılacak yerdeki
kayaçları, hızlı ve ekonomik şekilde çıkarmak tünel kazılarının esas amaçlarındandır.
Bu işlem yapılırken tünel duvarlarındaki kayaçlara zarar vermemeye dikkat
edilmektedir. İyi bir patlatma tasarımı ve kontrolü, tünel çeperinin zarar görmeyecek
şekilde olmasına bağlıdır. Delme-patlatma yöntemi ile ilk aşamada patlayıcı yerleşimi
için kayaç delinir. Kuyular veya delikler aynı zamanda kaya bulonları içinde ayrı
açılabilir. Bu aşamada Jumbo denen delici makine kullanılır. Açılan deliklere önceden
kararlaştırılmış
cins ve
miktarda
patlayıcı
yerleştirilir.
Daha
sonra
ateşleme
mekanizmasıyla patlatma gerçekleştirilir. Duman ve tozun dağılmasından sonra tavan
tıraşlanır, püskürtme beton aynaya kadar yapılır. Günümüzde delme-patlatma ile açılan
tünellerde bilgisayar kontrollü, hidrolik mekanizma ile delik açılabilen Jumbolar yaygın
olarak kullanılır.
Çapı 8 m’den küçük olan ve kaya kalitesinin yüksek olduğu kayaçlarda açılan tüneller
delme-patlatma ile tek aşamada tam kesit açılabilir. Kaya koşullarının bozulduğu ve
aynanın daha geniş olacağı yerlerde kademeli yöntem uygulanır. Bu yöntemde ilk önce
üst yarı, daha sonra alt yarı alınır.
Tipik olarak, bir tünel günde 1-3 rauntluk (patlatma safhası) patlatma ile açılır. Her
raunttaki ilerleme uzunluğu, kaya kalitesi ve kazı çapına bağlı olarak sınırlıdır. Tünelde
ilerleme, ayna genişliğinin %50-95’i kadardır. Aynı zamanda ilerleme derhal iksa
isteyen çok kırıklı tünel koşullarında 0.5m olabileceği gibi geniş çaplı kazıların yapıldığı
160
masif ve kendini destekleyebilen kayaçlarda 3.0m olabilir. Genelde tünel problemleri
rutin koşullardan kaynaklanmaz. Özellikle bazı kısımlarda lokal olarak bulunan aşırı
kötü/zayıf kayaçlar sorun yaratmaktadır.
Avantajları
Yıllardan beri uygulanmış olmasının verdiği tecrübe ve bilgi birikimi.
Gerekli ilk malzeme ve teçhizatının ucuzluğu
Her türlü kaya şartlarına uygulanabilmesi. Bu üstünlük kaya şartlarının tünel güzergâhı
boyunca aşağı yukarı değişmediği durumlarda önemli olmayabilir. Fakat kaya
şartlarının tünel güzergâhı boyunca değiştiği durumlarda veya çok yüksek mukavemetli
kayalarda uygulanabilecek tek yol olabilir.
Dezavantajları
Uzun zaman alır, ilerleme yavaş olur. Çünkü her bir ilerleme devresinde pek çok
zaman alıcı yardımcı işlemler vardır.
Aşırı sökülmenin önüne geçilemediğinden tünel çapını ve şeklini aynen sağlamak
hemen hemen imkânsızdır.
Ne kadar hassasiyet gösterilirse gösterilsin patlatmanın, sebep olduğu gevşemelerden
kaçınılamaz.
Makine ile Tünel Açımı
1950’li yılların ortasından itibaren kayada tünel açma makinelerinin geliştirilmesi ve
kullanılmaya başlanması ile tünel açımında yeni bir devir başlamış oldu. O zamandan
beri çeşitli amaçlar için değişik tünel açma makineleri yapılmaktadır. İşçi maliyetlerinin
giderek artması ve daha hızlı bir tünel açımına gerek duyulması, tünel açma
makinelerinin ortaya çıkmasının esas sebepleridir.
Tam Kesit Tünel Açma Makineleri (TBM) ile Tünel Açımı
Bu tür makineler için İngilizce yayınlarda “Fullface Tunelling Machine” veya sadece
TBM deyimleri kullanılmaktadır. Makine ile tünel açımından söz edildiğinde ilk akla
gelen tam kesit (TBM) makineleridir.
161
Bir tam kesit tünel açma makinesi ön yüzüne çeşitli cins ve sayıda kesicilerin
yerleştirilmiş olduğu dönen bir kafa ile içinde gerekli cihazların ve kumanda bölümünün
bulunduğu silindirik bir gövdeden ibarettir.
Dönen kafa genellikle 4-10 devir dakikalık bir hızla dönmektedir. Dönme hızı çapa
bağlıdır. Güç, elektrik motoru veya hidrolik disk motorundan sağlanır. Kafa, tünel
aynasına 1000-2500 tonluk bir itkiyle ve hidrolik krikoyla itilir. Gövde, tünel taban ve
tavanına 2-4 ayakla oturur. Dört yan kol da tünel duvarlarına dayanır. Bu uzantılar hem
doğrultu ve eğimin kontrolünü sağlar, hem de kesici kafadaki burulma ve itki
kuvvetlerine karşı bir kuvvet oluşturur. Kazı süresince kesici kafadaki yarıktan geçen
kaya kesintileri çevredeki kovalardan yürüyen şeride (makine içindeki) dökülür. Makine
kapasitesine göre ilerledikçe, 8-15 metre ileriye çekilerek tünel açımına devam edilir.
Günümüzde TBM’nin kullanımı oldukça yaygınlaşmış olup, önerilen bir tünelle ilgili
jeolojik ve mühendislik çalışmaları makine tünelciliği ile klasik tünelciliğin maliyet
karşılaştırmalarını da içine almaktadır. Bu duruma bağlı olarak mühendislik jeoloğu,
yapılabilirlik ve proje aşamasındaki araştırmalarında daha ayrıntılı bilgiler yanında yeni
ve değişik sorunlara da yönelmek durumunda kalmıştır.
Makine ile açıma karar verilebilmesi için nerede ve ne derece bir jeolojik durumla
karşılaşılacağı konusunda tahminde bulunmak yanında daha güvenilir sonuçlara
ulaştıracak bilgilerin elde edilmesi yoluna da gitmek gerekir. Çünkü delme ve patlatma
yöntemine etki etmeyen bazı jeolojik yapılar makine ile ilerleme hızını ve maliyetini
büyük ölçüde etkileyebilmektedir. Makineler jeolojik şartlarda ancak sınırlı bir
değişmeye uyum sağlayabilir. Bu nedenle başarı derecesi, değişmeyen ve uygun
jeolojik şartlarla yakından ilgilidir.
Makine ile açım için yapılan jeolojik araştırmalar ayrıntılı bölgesel jeolojik çalışmaları ve
ayrıntılı laboratuar deney programlarını da içine almalıdır. Makine ile açımın başarısı
tamamıyla jeolojiye ve saha çalışmalarının doğruluk derecesine, yani gerçeği yansıtıp
yansıtmadığına bağlıdır. Makinede ileriye doğru ilerleme “lazer” ışınları ile denetlenir.
Böylece doğrultuda ve eğimde gerekli hassasiyet sağlanır.
Pasanın taşınması genellikle aynaya kadar devam ettirilen dönen bantlarla olmaktadır.
Ayrıca pasanın durumuna, tünelin çap ve uzunluğuna boşaltma alanının durumuna,
eldeki ekipmana göre değişik çözümler de düşünülebilir.
162
TBM‘ ler deki kesiciler işletme maliyetinin esas bölümünü oluşturur. Bunları, aşındıkça
değiştirmek gerekir. Kesici uç teknolojisi ilerledikçe TBM’ lerin daha sert kayada
kullanılması mümkün olmaktadır. Bu makinelerin bir yerde kullanılıp kullanılamayacağı
esas olarak kayanın sertliği, basınç mukavemeti, kayma mukavemeti, eklem ve
çatlakların sıklığı ile ilgilidir. TBM’ leri zayıf kumtaşı, dolomit, sert kumtaşı ve granit gibi
daha sert birimlerde de başarılı olmuşlardır. Makinelerin çoğu dairesel tünel açar,
düşük kapasiteli bazı makineler ise tünel çapına göre değişik şekillerde tünel
açabilmektedir.
Avantajları:
Düzgün, pürüzsüz bir yüzey elde edilir. Bu şekildeki bir kesit en yüksek duraylılığı ve
gerilmelerin tünel etrafında en uygun dağılımını sağlar.
Patlatma tahribatı olmadığından tünel etrafındaki kaya ilk haliyle kalır. Bunun sonucu
olarak daha az bir iksa gerekir.
Patlatma yönteminde kaçınılmaz olan aşırı sökülme, eklem sıklığına bağlı olarak, ya
yoktur veya çok azdır. Böylece gereken beton ve kaplama miktarı azalmış olur.
Kayanın uygun olması durumunda ilerleme hızı çok daha fazladır. En son tünel açma
makineleri delme ve patlatma yöntemine göre 4-6 defa daha hızlı iş yapmaktadır.
Çevredeki bina ve sanayi tesislerinde patlatma tahribatı yoktur. Bu nedenle, bazı özel
durumlarda, mesela yerleşme ve sanayi alanları yakınında veya içindeki sığ tüneller,
tahribata sebep olunabileceğinden patlatma ile açılmak yerine, ekonomik olup
olmadığına bakılmaksızın makine ile açılmaktadır.
Daha az insan gücüne ihtiyaç gösterir. İşçi sayısı azaldığından birim insan başına
ilerleme ve iş güvenliği artmış olacaktır.
Dezavantajları:
Başlangıçta yatırılacak para makinenin maliyeti dolayısıyla çok fazladır. Bu nedenle
kısa tünellerde veya orta uzunlukta olan çok geniş çaplı tünellerde kullanışlı değildir.
Ne var ki bu gibi tünellerde bölge iskân veya sanayi sahası olursa tahribata yol
açmamak için makine ile açım benimsenir.
Tozlanmayı ve ısınmayı düşürmek için ve ayna yakınında çalışmaya uygun şartları
sağlamak için, masraflı ve karmaşık havalandırma sistemi gerekebilir.
163
Kayanın yumuşak kesiminde tünel doğrultu ve eğiminin kontrolü zorlaşabilir.
Aynada çalışabilecek bir genişlik oldukça sınırlıdır.
Kaya şartlarının değişmesi durumlarında gerekli teknik ve malzeme ayarlamaları daha
zordur.
Çok sert kayada makine ile tünel açımının maliyeti yüksektir ve bu nedenle
alışılagelmiş yöntem kadar ekonomik olmayabilir.
TBM’lerinin hareket kabiliyeti alışılagelmiş tünelcilikte kullanılan ekipmana göre daha
azdır. Bu tür hareket kabiliyeti küçük çaplı dönüşler olması halinde veya baca ile açılan
tünellerde önemli bir sakınca olabilir.
Çok sert kaya ile yumuşak kayanın münavebeli olması halinde veya şişen, sıkışan,
akan zemin ihtiva eden aşırı ayrışmış ve kırıklı kaya zonlarında tünel açma
makinelerinin verimi çok düşüktür.
TBM’ leri genellikle projenin amacına göre özel yapılmıştır. Bu nedenle elde jeolojik
şartlar hakkında doğru bilgi olmaması halinde aniden değişen yer altı jeolojik şartlarını
karşılayacak şekilde bir makinenin yapım ve inşası mümkün olmayabilir. Fabrikaya
uygun makine siparişi vermek için basınç mukavemeti, yapısal durum, kuvars miktarı
hakkında bilgi ile mümkünse bir miktar karot gerekir.
Şekil 1-57
Tünel Açma Makineleri
Yarım Kesit Tünel Açma Makineleri ile Tünel Açımı
164
Bu makinelere ayrıca “Kollu Tünel Açma Makineleri” de denilmektedir. İngilizcede ise
“Partial Face Machine”, “Roadheader” gibi isimler kullanılmaktadır.
Kollu tünel açma makineleri genellikle paletli olup, bir kol üzerinde dönen küçük bir
kafaya yerleştirilmiş kesiciler yardımıyla kayayı yontar. Basınç mukavemeti 1000
kg/cm2’ye kadar olan orta sert kayalarda kullanılmak üzere pek çok çeşitleri vardır.
Makineler büyüklüklerine göre 10-80 ton ağırlığında, 40-250 beygir güçlü ve 3-12 ton
itki gücündedir. Bu makinelerin kesici kafaları değiştirilmek suretiyle değişik zemin
şartlarına uydurulabilmektedir.
Kollu tünel açma makineleri kullanılırken yeterli bir ilerleme hızı için pasa yükleme ve
taşıma sistemi, tozları yatıştırmak için su püskürtme sistemi ve havalandırma
sisteminin işe uygun olması yanında, gerekli su ve enerjinin kesintisiz sağlanması da
önemlidir. Bu makinelerde verimlilik tünel çapına, iksa sıklığına, kaya mukavemetine ve
kayanın diğer özelliklerine bağlıdır. Makinelerin kayayı kesebilme dereceleri, kayanın
basınç mukavemeti arasındaki ilişkiye, minerallerin dizilişine, özellikle kuvars gibi
aşındırıcı tanelerin yüzdesine, tane boyuna, tabakalanma ve eklemlenmeye bağlıdır.
Bu makineler, makine ile ayna arasının temizlenmiş olmasını gerektirir. Ancak bu
şekilde kesici kafa ve kazı malzemesini kaldıran sistem çalışabilir. İksa gerekiyorsa
aynanın 2.0 m gerisinden takip edecek şekilde yapılması gerekir. Bu şekilde iksa
makineyi kullananın önündedir. Böyle bir zorunluluk, makine üzerinde çalışan işçiyi
tavan ve yanlardan düşecek parçalardan korumak içindir.
İlerleme hızı delme ve patlatma yöntemine göre biraz fazla, TBM’ lerine göre ise
oldukça düşüktür. TBM’ lerine kıyasla yarı makineleşmiş bir tünel açma yolu olup, iş
gücüne oldukça fazla ihtiyaç gösterir.
Avantajları:
Delme-Patlatma yöntemine göre daha az işçiye ihtiyaç gösterdiğinden kaza oranı da
aynı oranda azalmıştır.
İlerleme süresince yardımcı işlemler gerektirmediğinden boşta geçen zaman azdır.
Nispeten düzgün bir yüzey elde edilir.
Tüneli çevreleyen kayada gevşeme gelişmez. Böylece gereken iksa daha az olur.
165
TBM’ leri kadar dar bir jeolojik sınır içinde çalışmaz. Daha kötü kaya şartlarına uyum
sağlayabilir. Çünkü aynaya yaklaşmak her zaman kolay olduğundan gerektiğinde iksa
yapmak mümkündür.
TBM’ lerinden daha düşük bir enerjiye ihtiyaç gösterir.
Makine ve gerekli malzeme pahalı olmasına rağmen TBM’ lerinin maliyetinden birkaç
defa aşağıdadır.
Şekil 1-58
Yarım Kesit Tünel Açma Makinesi
1.4.4.2.3.3 Zemin Ortamda Tünel Açma Yöntemleri
El Aletleri Kullanarak Tünel Açımı
Yumuşak zeminde tünelin hangi yolla kazılacağı zeminin jeomekanik özelliklerine göre
belirlenir. Bu özellikler tane boyu, mukavemet, geçirimlilik, YAS (yer altı su seviyesi)
durumudur. Bunların dışında tünel çapı ve şekli, topografyaya yakınlık, tünelin yüzeye
olabilecek etkisi ve bunun derecesi gibi özellikler de göz önünde bulundurulur.
Yumuşak zeminlerde kazının tepe-çekirdek şeklinde elle yürütülmesinin üstünlüğü her
türlü zemin şartlarına uygulanabilmesidir. Mesela iri bloklar içerdiğinden tünel açma
makinelerinin kullanılamayacağı kaba malzeme yanında yumuşak kil, silt ve kumda da
kullanılabilir. Karışık aynalı (tünel aynasının üst kısmının toprak alt kısmının kaya
olduğu durum) tünellerin kazısında en yaygın kullanılan yöntem bu yöntemdir.
Malzemenin kendini tutamadığı durumlarda tepe aynası yatay yerleştirilmiş, tünel
166
kaplamasına ve yan dikmelere bağlanmış düşey kalaslarla sıkıca tutturulmuş olan ön
perdelerle desteklenir. Kazı esnasında bu perde yukarıdan aşağıya olmak üzere bölüm
bölüm kaldırılır, kazı yapılır ve perde yeni kazılmış olan yüzün önüne getirilerek
bağlanır. Tepe kısmında geçici kaplama yapılır. Çekirdek kazısı yapılana ve
kaplamanın alt kısmı konulana kadar geçerli olmak üzere bu geçici kaplama
desteklenir. Bunun için boyu ayarlanabilir, geçmeli-vidalı borular kullanılır. Tünel
tavanının desteklenmesi içinde çelik levhalar kullanılır.
Elle kazı duraysız malzemede kalkanla birlikte uygulanabilir. Basınçlı hava kullanılan
durumlarda da kazı kalkan kullanılarak elle yapılabilir. Gereken malzeme ucuz olduğu
için başlangıç yatırımı düşüktür. Yöntemin başlıca sakıncası çalışan insan başına verim
ve ilerleme hızının düşük olmasıdır.
Kalkan Kullanarak Tünel Açımı
Yumuşak zeminde hangi yöntemle açılırsa açılsın, zeminin özelliğinden doğan ve
uyulması gereken belli zorlukları vardır. Bunlar;
Kazı ile geçici kaplamanın birbirini ardalayan zamanlarda yapılması gerekir.
Bu iki işlem aynı anda yapılırsa çalışanlar birbirini engeller ve işler birbirine karışır.
Geçici kaplamanın kendine yetecek şekilde gerekli parçaları bir bütün olarak birlikte
bulundurması, yani bütün gerekli parçaların portatif olarak bir arada bulunması gerekir.
Bu geçici kaplama aynı zamanda tünelin nihai şekline de uygun olmalıdır. Böylelikle
ilave destek ve dikmelere gerek olmayacağından kazı işleminin daha fazla
engellenmesi önlenir.
Yüzeydeki oturmalara bağlı olarak zeminde oynamalar görülür. Oturmalar, kazı ve
kaplama işlemlerinin yavaşlamasına bağlı olarak artar.
Akan zeminde, çalışanlar ölüm tehlikesi altındadır.
Tüm bu sorunları hafifletmek için, yumuşak zeminde tünel kazısı “KALKAN” denen
cihazlar kullanılarak yürütülür. Kalkan esas olarak dayanımlı çelik bir silindirdir. Görevi
tünel boşluğunu çevreleyen zemini tutmaktır. Aynı zamanda da tünel kaplamasının
herhangi bir geçici iksa veya destek gerektirmeksizin yapılmasını sağlar.
Çelik bir kalıp da diyeceğimiz kalkan tünelin şeklini oluşturur. Ancak ondan biraz
geniştir. Tünel kaplamasının bir kademe önünde bulundurulur. Aynadaki kazı
167
ilerledikçe ve geride kaplama yapıldıkça içinde bulunan krikolar vasıtasıyla ileriye doğru
sürülür. Kalkanın ön kenarı “Kesici Kenar” zeminde en kolay ilerlemeyi sağlayacak
şekilde keskin uçlu olarak yapılmış ve içten çelik kalıplarla sağlamlaştırılmıştır. Orta
kısım “gövde”, içinde gerekli makinelerin ve kullanıcıların bu arada itici kriko ve
pompaların yerleştirildiği kısımdır. Arka kısım “kuyruk”, tünel için gerekli olan
kaplamanın yapılmasını kolaylaştıracak ve ona intibak edecek şekilde yapılmıştır.
İtilme esnasında krikolar kaplamaya veya çelik kaburgaya dayandırılarak destek
sağlanır. Kesici kenar üzerindeki zeminin direncini en azda tutmak için ayna mümkün
olduğu kadar geniş şekilde kazılmalıdır. Bununla beraber kalkanın doğrultusu ve
konumunun aynadaki malzemeye belli bir miktarda girmesiyle sağlandığının da
unutulmaması gerekir. En fazla kayma eğilimi tavanda olduğundan özellikle gevşek
zeminlerde ön-üst kısmı 20-40 cm çıkıntılı yapılmış özel kalkanlar kullanılır. Gövde
kalınlığı 15-70 cm olabilir. Gerekli dayanımlılık dairesel kaburgalarla takviye edilerek
sağlanmıştır. Ayrıca yapılmış olan yatay ve düşey bölmeler hem takviyeyi sağlar, hem
de işçilerin çalışması için iskele vazifesi görür. Aşırı derecede akıcı zeminde, kesici
ucun hemen arkasına gayet mukavim bir “perde” nin yerleştirilmiş olduğu özel tip
kalkanlar vardır. Perdenin ortasında bulunan bir delik aşırı akıcı malzemenin kalkan
içine akmasını sağlar.
Kalkanların uzunlukları çaplarına ve dolayısıyla kullanılan krikolara ve kaplama
kalıplarına bağlıdır. Boy/uzunluk oranı, çalışma şartlarını, hareket kabiliyetini ve
doğrultunun korunmasını belirler. Kalkan kısaldıkça doğrultuyu muhafaza etmek zor,
dönüşler de kolay olur. Bu sebeple sert zeminler ve dönüşler için kısa, yumuşak
zeminler ve düz gidişler için uzun kalkanlar uygundur. Genel olarak kalkanların boyu
2.5-6.5 m, çapı 2-10 m ağırlığı 80-400 ton arasında değişir. Gereken itki de zemin
basıncına ve kalkanın alanına bağlıdır. Kalkan tünel kaplamasından geniş olduğundan
çevresindeki boşluk vakit geçirilmeden doldurulmalıdır. Bunun için genellikle kum ve
çimento karışımlı koyu bir şerbet kullanılır.
168
Şekil 1-59
Kalkan Kullanımı
Avantajları:
Tünel tam kesit halinde ilerler.
Kalkanın hem hareket eden hem de sabit olan bir iksa olma özelliği vardır.
Geçici bir iksa gerektirmeksizin nihai kaplamanın yapılmasını sağlar.
Tünel açımını hızlandırarak, daha büyük yüklerin gelişmesini önler.
Kalkan tünelciliğinde kazı genellikle elle yapılır ve ayna da gerekiyorsa özel yapılmış
desteklerle desteklenir. Ancak giderek makineleşmiş ekipmanın gelişmesi kalkan
tünelciliğini makineleştirdiği gibi gerekli işçi sayısını da azaltmıştır. Böylece
başlangıçtaki basit kalkandan, kazanın çeşitli makinelerle yapıldığı yarı mekanik
kalkana ve daha sonra da kazı ilerleme ve pasa atımının tamamen makineleşmiş
olarak yürütüldüğü “kalkan makineleri” ne dereceli bir geçiş olmuştur.
Tam Kesit (TBM) Makineleri ile Tünel Açımı
Yumuşak zeminde tam kesit halinde tünel açan makinelere tam kesit “Tünel Açma
Makinesi – Tunnel Boring Machine (TBM)” genel tabiri yanında “Kalkan Makinesi –
Shield Machine” adları da verilmektedir.
Yumuşak zeminde tünel açmak için çok çeşitli tünel açma makineleri geliştirilmiştir. Her
birinde kazı, pasanın atılması, tünel kaplamasının yapılması ile ilgili ekipman başka
başkadır. TBM’nin en belirgin özelliği çok pahalı olmalarıdır. Tünelin şekli ve boyutu,
zemin şartları, tünelin amacı, işçi miktarı ve maliyeti her işe göre farklı olduğundan
169
makinelerin yapılacak işe uygun şekilde sipariş edilmesi eğilimi daha fazladır. Bunun
yanında tünelcilik teknolojisi çok hızlı bir gelişme içinde olduğundan 2-3 yıl bir işte
kullanılmış makineleri yeni işlerde kullanmak için önemli ölçüde değiştirmek de
mümkün olabilmektedir.
Genel olarak yumuşak zeminler için yapılmış TBM’leri, ön yüzüne kesicilerin
yerleştirildiği bir silindirdir. Bu yüzün aynaya döndürülerek itilmesiyle tam kesit halinde
tünel kazısı gerçekleştirilmektedir. Esas olarak zemin TBM’ leri birkaç gruba ayrılsa da
genel olarak ikiye ayrılırlar.
Dönen tekerlekli kalkan makinesi; yumuşak zeminlerde en yaygın kullanılan TBM’leri
bunlardır. Bu makinelerde kalkanın ön yüzünde dönen bir tekerlek bulunur. Tekerleğe
2–4 çap halinde kesiciler yerleştirilmiştir. Bu yüz aynaya itildiğinde dönerken aynı
zamanda ezerek, burgulayarak, keserek veya kazarak tüneli açarlar. Zemin şartlarına
göre en az enerji ile en fazla verim amaçlandığından aynanın kazısı görüldüğü gibi
birkaç şekilde olabilmektedir. Aynadan kesilen ve kalkanın tabanına dökülen pasa
konveyör veya benzeri ekipmanla geriye sevk edilir. Kesici kolların arası makineye göre
açık veya kapalı olabilmektedir. Yeteri kadar kendini tutma süresi olan zeminlerde
kollar arası açık bırakılabilir. Yumuşak kil, akıcı kum gibi malzemede kollar arası
bölmeler halinde kapalı olup, pasanın içeri alınması için bir kısmı açılabilir. Bu
makinelerde saatte verim en fazla 6-7 m’ye çıkabilir. Çapları 1-8 m arasında
değişmektedir.
“Bentonitli Kalkan Makinesi” kohezyonsuz ve sulu kum-çakıl gibi malzemede çalışmak
için uygundur. Ön kesici yüzün hemen gerisine yerleştirilmiş olan bir bölmeden,
çalışma esnasında hidrostatik basınç altında bentonit eriyiği püskürtülür. Böylece
aynadaki malzemeye nüfuz eden eriyik bir duraylılık sağlar.
Kalkan tünelciliğinin bir değişik şekli de zeminde krikolar yoluyla itilerek arka arkaya
borular sürülmesidir. Eskiden kanalizasyon ve su şebekelerinin döşenmesinde yaygın
olarak kullanılmaktaydı. Günümüzde ise mikro tüneller kullanılmaktadır. 5 m’ye kadar
olan derinliklerde en ekonomik yoldur.
Bu yöntemin uygulanışı şu şekilde gerçekleştirilir; boru döşenecek yerin iki başından
taban seviyesine inecek şekilde baca açılır. Tabana indirilen özel araçlarla, hazırlanmış
olan
borular
hidrolik
kriko
yoluyla
birbirinin
ardınca
itilir.
Krikolar
bacanın
sağlamlaştırılmış olan karşı duvarından destek alır. En öndeki borunun önünde
bulunan işçiler vasıtasıyla kazılan malzeme geriye çekilir ve bacadan yukarı alınır. 0.9
170
m çaplı bir boru normal şartlarda 90 m kadar itilebilmektedir. Uzunluğun artması,
doğrultudan sapmayı sonuçlamaktadır. Sürtünmeyi azaltmak için boruların dış yüzü
yağlanmaktadır.
Yarım Kesit Makineleri ile Tünel Açımı
Genel olarak kayada kullanılan Kollu Tünel Açma Makineleri yumuşak zeminlerde de
kullanılmaktadır. Yarım kesit makineleri iri bloklar içeren yumuşak malzemeden bir
iksayı gerektirmeyecek kadar duraylı olan malzemeye kadar hemen her türlü zemin
şartlarında kullanılabilmektedir. İlerleme hızı elle kazıya göre çok daha fazladır.
Çoğu durumlarda yumuşak zeminde çalışılırken kollu tünel açma makineleri bir
kalkanın içine yerleştirilmiş olarak kullanılır.
Zemin şartlarına göre değişik tipte yarım kesit kazıcılar da geliştirilmiştir.
Aç-Kapa Yöntemi ile Tünel Açımı
Genellikle metro tünellerinin güzergah itibariyle ana yolların altından geçirilebildiği
yüzeye yakın kısımlarında, bazen de bir taşıt yolunun çığlardan korunması amacıyla
yapılan çığ tünellerinde, kanalizasyon, içme suyu tünelleri ve yer altı geçitlerinin inşaası
açık havada yapılarak daha sonra üzerinin örtülmesi daha basit ve ekonomik bir
yöntem olarak karşımıza çıkmaktadır.
Bu yöntemde önce kazı boşluğunun yanları betonarme kazık veya beton duvar perdesi
ile desteklendikten sonra, yüzeyden hendek şeklinde kazılarak açılır. Bu arada zeminin
özelliği ve YAS (yer altı su seviyesi) durumuna göre gerekiyorsa YAS seviyesi
düşürülür veya su kazılan kısım tekrar doldurularak eski haline getirilir. Görüldüğü gibi
işlem bir tünelcilik yöntemi değil de bir temel yöntemidir. Normal tünel açımına göre
daha ucuzdur ve uygulanması da daha kolaydır. Sakıncası yüzeydeki trafiği
etkileyebilmesidir. Bu nedenle inşaat yapılırken trafiği en az etkileyecek biçimde
çözümler düşünülür.
İstanbul‘da ki Karaköy ve Aksaray yer altı geçitleri aç – kapa yönteminin Türkiye’deki
örnekleridir.
1.4.4.2.3.4 Batırma Tünel (Immersed Tube) Yöntemi
Batırılmış tüp tüneller (Immersed Tunnel), zemin koşulları izin verilen sınırların altında
çok kötü ise, özellikle nehir altından geçişlerde çok yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
171
Batırılmış tünel (IMT) planı kanalların ve kanal tarzındaki doğal engelleri alttan
geçmede en kısa yoldur. Tamamlandığı zaman batırılmış tünellerin (Immersed Tunnel)
operasyonel olarak diğer hiçbir tünelden farkı yoktur. Bunun yanında yapım şekli
bakımından diğerlerinden tamamen farklıdır. Bu tekniği şu şekilde anlatabiliriz;
İlk olarak su kanalının yatağı hendek şeklinde taraklanır. Bu sırada bir kuru dok
içerisinde veya bir tersanede üretilmiş ve tamamlanmış olan batırma tüp elemanları
inşa edilir.
Elemanın yapımı tamamlandıktan sonra geçici olarak bulkheadler ile contalanır. Her
tünel elemanı genellikle yüzdürülerek tünel yapılacak sahaya getirilir ve bazen ani
şekilde batırılır, genelde vinçler yardımıyla su tabanına indirilir.
Tünel elemanı taranmış hendeğin dibine indirilir. Yeni elemente aynı bölgeye getirilip
hendek dibine indirilir ve bir önce gelen elemente su altında bağlanır. Arada kalan su
bulkhead yardımı ile dışarıya pompalanır.
Yeni elemanın sonunda özgür kalan su basıncı iki eleman arasına yerleştirilen lastik
contalar ile sıkıştırılarak eklemleri kapatılır.
Dolgu materyali tünelin yanına ve üstüne yerleştirilir ve tünel hendeğe kalıcı olarak
yerleştirilir tıpkı yer altı örneklerinde olduğu gibi. Uygun yerel koşullar batırılmış tünel
(Immersed Tunnel) için sağlandıktan sonra, yapısal yaklaşım tünel üstüne malzeme
yığmak şeklinde inşa olabilir.
Batırılmış tünellerin (Immersed Tunnel) algılanmasında bazen değişik problemlerle
karşılaşılabilir. Yeni gelen bu teknoloji hali hazırda kullanılan deniz operasyonlarından
teknolojik olarak daha zor algılanılabilir. Gerçekte ise, bu yeni teknik delme tünel
tekniğinden daha az riskli ve yapım aşaması daha iyi kontrol altında tutulabilir.
1.4.4.2.4 Destek Ön Tasarım Yöntemleri
Tünel tasarımdaki anılan zorluklar değerlendirildiğinde, uzun ve derin yapıların jeolojik
ve jeoteknik verilerinin derlenmesi ve değerlendirilmesindeki sorunlar da dikkate
alındığında tünel tasarımında birkaç yöntemin birlikte kullanılması gereklidir. Temelde
deneyimsel (ampirik) ve sayısal olmak üzere iki ana yöntem bulunmaktadır. Ancak,
tünel tasarımlarında bu yöntemlerden birini seçmek yerine, birbirinin tamamlayıcısı
niteliğinde değerlendirmek daha doğru olacaktır. Bu yöntemlerin ayrıntıları aşağıda
verilmiştir.
172
1.4.4.2.4.1 Deneyimsel Yöntem
Adından da anlaşılacağı gibi deneyimsel yöntemler önceden açılmış tünellerden elde
edilen deneyimlere dayanmaktadır. Bu yöntemler de kendi içinde iki grup altında
incelenebilirler.
Nicel
Deneyimsel
Yöntemler:
Bu
yöntemlerde,
kaya
kütlesi
sınıflandırma
yaklaşımlarımdaki nicel değerlendirmelere dayalı tünel tasarımları yapılır. En yaygın
kullanılan nicel deneyimsel tünel tasarım yöntemi Borton Q (Quality) [1] kaya kütlesi
sınıflama sistemine dayalı yöntem ve Bieniawski RMR (Rock Mass Rating) [2] kaya
kütlesi sınıflama sistemine dayalı yöntemdir. Her iki yöntemin de kendilerine özgü
çeşitli artıları olduğu düşülerek sadece birini seçmek yerine birlikte kullanılmaları
olasıdır.
Nitel Deneyimsel Yöntemler: Bu yöntemlerde, kaya kütlesinin deneyimlere dayalı
tanımsal sınıflaması yapılarak tasarımlar gerçekleştirilmektedir. Özellikle Avrupa
ülkelerinde yaygın olarak kullanılan ve Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi (YATAY NATM) olarak bilinen ÖNORM B-2203 yöntemi nitel deneyimsel yöntemlere en iyi
örnektir.
Nitel ve nicel deneyimsel yöntemler arasında ilişkiler kurup birlikte değerlendirmek ve
tünel tasarımlarında her bir yöntemin getirdiği artıları kullanmak en çok önerilen
yöntemdir.
1.4.4.2.4.2 Sayısal Yöntemler
Önceleri, zeminin doğrusal elastik olduğu varsayımıyla türetilmiş ve basit geometrilerin
modellenmesine
olanak
tanıyan
analitik
yöntemler,
bilgisayar
teknolojisindeki
ilerlemeler ile yerini daha karmaşık modelleri gerçeğe daha yakın malzeme
tanımlamaları
ile
çözebilen
sayısal
çözümleme
yöntemlerine
bırakmıştır.
Bu
yöntemlerden en yaygın kullanılanı sonlu elemanlar yöntemidir (finite element method).
Bunun yanında sonlu farklar yöntemi (finite difference method), sınır elemanlar yöntemi
(boundary elements methods) ve ayrık elemanlar yöntemi (discrete/distinct element
method) de kullanılmaktadır.
Sayısal yöntemler, kullanılan malzeme modelleri ve girilen parametre ve geometrilerin
duyarlılığına
göre
oldukça
gerçek
sonuçlar
verebilmektedir.
Ancak,
zemin
parametrelerinin çok duyarlı bir şekilde elde edilmesi neredeyse olanaksızdır. Ayrıca,
kullanılan yazılımın ve yöntemin yetenekleri de iyi irdelenmeli ve anlaşılmalıdır. Bu
173
nedenle sayısal yöntemlerin sonuçlarına kesin sonuçlar gözüyle bakmak doğru değildir
ve sadece yol gösterici olarak kullanmak ve elde edilen sonuçları iyi değerlendirmek
gerekir.
Temelde önerilen yöntem, deneyimsel yöntemlerden elde edilen ön tasarımın, sayısal
yöntemlerle de denetlenerek kesin tasarıma dönüştürülmesidir.
1.4.4.2.5 Tünel Destekleme Sistemleri
Tünel açılmadan önceki sınırlı jeolojik ve jeoteknik veriler ile tünel tasarımı yapabilmek
için yukarıda özetlenen yöntemlerden hiçbiri tek başına yeterli olamamaktadır. Önerilen
tasarım yöntemi, Viyana’da yapılan Dünya Tünel Kongresinde (Viyana, Nisan 1997)
Bieniawski tarafından en uygun tasarım yöntemi olarak gösterilmiştir [13].
Tasarımda öncelikle tünellerin yer alacağı zemin, arazide yapılan ön jeolojik
araştırmalar ışığında, Q* ve RMR değerleri hesaplanır. Bu değerler kullanılarak her iki
sistemce (Barton Q ve Bieniawski RMR) önerilen destek sistemleri incelenir. Rakamsal
değerlendirmelere dayanılarak yapılan bu kaya sınıflamaları ÖNORM B-2203 (NATM)
kaya sınıflaması ve Bölüm 1.4.4.2.5.1’de verilen YATAY kaya sınıflaması ile de
karşılaştırılarak uygun kazı boyutları, kazı aşamaları, desteksiz duraylık süreleri, destek
sistemleri ve kazı ilerleme hızları belirlenebilir.
Tasarımın ikinci aşamasında incelenmesi gerekli görülen tünel kesitleri ve bu kesitler
için belirlenen kaya sınıfları, ön jeolojik verilere dayalı fiziksel ve mekanik özellikler ile
birlikte analitik olarak modellenir. Hazırlanan modeller sayısal yöntemle ve ardışık kazı
aşamaları için elasto-plastik olarak analiz edilir. Plastik analizlerde, kırılma kuramı
olarak Bölüm 1.4.4.2.2’de anlatılan, Modifiye Hoek-Brown kırılma kriteri kullanılır. Bu
analizler sonucu, kaya ve destek sistemlerindeki gerilmeler, sürekli ortam prensibine
dayalı plastik deformasyonlar, tünel çevresindeki asal gerilmelerin emniyet faktörleri ve
plastikleşme bölgeleri hesaplanarak her kaya sınıfı için önerilen destek sistemleri
denetlenmiş ve bunların yeterlilikleri kanıtlanmış olur.
1.4.4.2.5.1 Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi (YATAY)
Tünel açılırken zeminin yapacağı deformasyonlar ve zemin gerilmelerinde oluşacak
değişimler açılış tekniğine yakından bağlıdır. Yenimahalle Tüneli’nin delme ve patlatma
yöntemi ile açılması, destek sistemlerinin Yeni Avusturya Tünel Açma Yöntemi –
YATAY’a göre geliştirilmesi ve düzgün patlatma (smooth blasting) tekniğinin
kullanılması önerilmektedir.
174
Tünel açma ve destek sisteminin tasarımı için önerilen YATAY’ın en önemli 6 özelliği
ve yöntemin avantajları aşağıda kısaca özetlenmiştir.
Kaya kütlesinin doğal dayanımından olabildiğince yararlanmak, bu amaçla destek
sistemlerini en uygun zamanında yerleştirmek,
Rijit destek sistemi yerine kaya deformasyonlarına ve kemerleşmeye uyum
sağlayabilecek esnek destek sistemleri kullanmak, böylece destek sistemi ile kazı
yüzeyi arasında tam bir temas sağlamak,
Püskürtme beton, hasır çelik, kaya bulonu ve/veya hafif çelik iksa kullanımı sayesinde
aşırı gevşeme ve deformasyonları süratle ve zamanında önlemek,
Sürekli deformasyon ölçümleri ile kazı ve destek sistemlerini denetlemek, gerektiğinde
aşamalı kazı yapmak veya diğer destek sınıflarına kolayca geçebilmek,
Gerektiğinde ve özellikle zayıf zemin veya kayaçlarda taşıyıcı halkayı zamanında
kapatarak destek sisteminin tam olarak çalışmasını sağlamak,
Kazı sırasında yapılacak gözlem ve ölçümlere bağlı olarak belirlenen kaya sınıfı ve
destek sistemlerinin inşaat ihale yöntemine göre ödemelere esas oluşturmasında
esneklik sağlamak.
Yeni Avusturya Yöntemi ile tünel açmanın temel ilkesi kayayı olabildiğince kendisine
taşıtmaktır. Tünelin açılışı sırasında kayanın (kabul edilebilir emniyet sınırları içinde
kalmak koşulu ile) bir miktar deformasyon yapmasına izin verilmesi taşıyıcı sistem
üzerine gelen yükleri önemli ölçüde azaltır. Kontrollü olarak serbest bırakılan kaya
kemerleşerek yükü yanlara aktarmakta, böylece kazı çevresinde bir taşıma halkası
oluşturarak kendi taşıma kapasitesini maksimum seviyede kullanmaktadır. Tünel
aynasında üç boyutlu olan kemerleşme aynadan uzaklaştıkça iki boyutlu hale gelir.
Destek sistemleri kayanın tüm yükünü taşımaktan çok, kazı çevresindeki taşıyıcı
halkanın bütünlüğünü koruyarak plastik deformasyonları kontrol altına almak ve
kayanın kendisini tutabilme özelliğini engelleyecek aşırı gevşemeleri önlemek amacı ile
kullanılmaktadır. Bu nedenle, destek sisteminin kayanın deformasyonlarına uyum
sağlayabilecek kadar esnek olması yöntemin en önemli kriterlerden biridir. Kaya kendi
yükünü taşıyamayacak kadar zayıf ise, kullanılan destek kaya taşıma kapasitesine
yaklaştıktan sonra dengeye ulaşabilmesi için hala gerekli olan ilave iç basıncı
sağlayarak sistemi duraylı hale getirir.
175
1.4.4.2.5.2 Destek Sistemlerinin Belirlenmesi
YATAY’da hız ve ekonomiyi sağlayan en önemli nokta, destek sistemini kaya aşırı
deformasyon yaparak duraylığını kaybetmeden önceki en uygun anda yerleştirmek,
böylece elastik ve plastik deformasyonlara olabildiğince izin vererek kayanın kendi
taşıyabileceği yükü gereksiz yere desteklere aktarmasını önlemektir. Bu nedenle,
yöntemin başarısı büyük ölçüde kazı sırasında düzenli olarak yapılacak ve doğru
değerlendirilecek deformasyon ölçümlerine bağlıdır. Yöntemin ana ilkesi Şekil 1-60’de
gösterilmiştir. Bu yaklaşımda esas, şekildeki F ve E noktalarını olabildiğince YükDeformasyon eğrisinin minimum değerine yaklaştıracak en uygun destek uygulama
zamanının belirlenmesidir. Uygulamada bu amaca ancak tavan, duvar ve taban
çizgilerinin
çok
hassas
ölçümlerle
izlenmesi
yoluyla
ulaşılabilir.
Radyal
deformasyonların zamanla değişimine göre doğru destekleme zamanının nasıl
belirleneceği Şekil 1-61’ de şematik olarak gösterilmiştir.
176
Şekil 1-60
Tünellerde Destek Basıncı-Radyal Deformasyon İlişkisi
177
Şekil 1-61
Ardışık Deformasyon Ölçümlerinin Değerlendirilmesi
178
1.4.4.2.6 Sayısal Çözümleme Yöntemleri
Tüneller, analitik yöntemlerle bulunan ön destekleme tasarımlarından sonra desteklerin
yeterliliğinin denetlenmesi, iç/dış basınçların kaplamada oluşturduğu gerilmelerin
hesaplanabilmesi ve değişik yükleme koşullarının irdelenebilmesi için sayısal
çözümlemeler yapılması gerekmektedir.
Sayısal çözümlemeler için sonlu elemanlar (finite element-FEM), sonlu farklar (finite
difference-FDM), sınır elemanlar (boundary element-BEM), ayrık elemanlar (discrete
element-DEM) veya karma yöntemlerini kullanan bilgisayar yazılımlarından yararlanılır.
Bu yöntemlerden en yaygın olanı sonlu elemanlar yöntemidir. Bu nedenle, bu çalışma
kapsamında bu yönteme ait bilgiler verilecektir.
1.4.4.2.6.1 Sayısal Modelin Kurulması
Çözüm Boyutu
Sayısal model kurulmadan önce modelin 2 boyutlu mu 3 boyutlu mu olması gerektiğine
karar verilmelidir. 2 boyutlu çalışmanın kullanılabilmesi için teorik olarak 3. boyutta
(düzlem dışında) deformasyon ve geometrik değişimin ihmal edilecek düzeyde olması
gerekir. Bu durumda kurulan 2 boyutlu basitleştirilmiş modele düzlemsel deformasyon
(plane strain) model adı verilir. Bu modelleme tekniğinde üçüncü boyuttaki birim
deformasyon sıfır kabul edilir. Ancak her üç boyutta gerilme hesaplanabilir ancak
üçüncü boyuttaki gerilme diğer iki boyuttaki gerilmeye bağlıdır.
Aşağıdaki durumlarda 3 boyutlu model kullanılması gerekmektedir:
 Boyuna kesitte tünel geometrisinin değişmesi,
 Tünel kesişimi, tünel-şaft bağlantıları,
 Anizotropik kaya ortamı,
 Üç boyutta değişen gerilme durumları.
Her ne kadar portal bölgeleri, yüzeyde topoğrafyanın değişimi, tünelin aynaya yakın
kesimleri gibi modeller teoride 3 boyutlu modellenmesi gerekirken pratikte bazı
yaklaşımlar ile 2 boyutlu modellemek mümkündür.
179
Şekil 1-62
2 Boyutlu Tünel Modeli
Şekil 1-63
3 Boyutlu Tünel Modeli
Model Geometrisi ve Sınır Koşulları
Tünel modelini kurarken çevredeki tüm kaya ortamını modellemek mümkün değildir. Bu
nedenle, belli bir alanın çözüm ağına (mesh) dahil edilmesi yeterlidir. Büyük kütlelerin
tünelin açımından etkilenmediği, derindeki tünele ait deformasyonların yüzeyde
180
ölçülemediği bilinen bir gerçektir. Bunun için genel olarak kabul edilmiş yaklaşım, tünel
ekseninden itibaren en büyük tünel açıklığının (D) 3 katı (tünel dış çeperinden 2.5 katı)
mesafeden sonra deformasyonların ihmal edilebileceğidir. Tünelin üstünde 2.5D’den
daha az bir örtü kalınlığının olduğu portal gibi bölgelerde ise yüzey geometrisinin
modele dahil edilmesi önerilmektedir.
Bilindiği gibi 6 adet serbestlik derecesi vardır bunlardan 3’ü kayma, 3’ü ise dönme
devinimidir. Katı modellemelerde dönme devinimi yoktur. Doğrusal hareketleri
sabitleyen mesnetlere sabit mesnet, bir veya iki yöndeki harekete izin veren mesnetlere
kayıcı mesnet ismi verilir. Derin tünellerde model sınırının üstünde de deformasyonlar
sıfırlanmalıdır. Sığ tünellerde ise yanlardaki düşey devinimlerin serbest bırakılması
gerekir. Bu farklılığın sebebi yükleme koşullarından kaynaklanmaktadır ve sonraki
bölümde anlatılacaktır.
Şekil 1-64
Tipik 2 Boyutlu Model Boyutlandırması
Çözüm Ağı ve Elemanlar
Sonlu elemanlar ağı düğüm noktaları ve elemanlardan oluşur. Birim deformasyonlar ve
gerilmeler elemanlarda, deformasyonlar ise düğüm noktalarında hesaplanır.
Zemin/Kaya gibi elemanlar 2 veya 3 boyutta katı elemanlarla modellenmelidir. Kalın
betonlar da katı olarak modellenebilirler. Bunun dışında ince yapısal elemanlar (beton,
püskürtme betonu vb.) 2 boyutta eğilmeye çalışan çubuk, 3 boyutta kabuk elemanlarla
modellenmelidir. Bulonlar ise 1 boyutlu çubuk elemanlarla modellenebilir.
181
Katı modellenen elemanlar 2 boyutta üçgen veya dörtgen üç boyutta da piramit veya
küp şekillerinde olabilir. Her köşede mutlaka bir nokta bulunmalıdır. Sadece köşelerde
nokta bulunan ağlara birinci derece çözüm ağları denir. Aralarda birer nokta olduğunda
ise ikinci derece olarak adlandırılır. Nokta sayıları artırılarak çözümün derecesi
artırılabilir. Teoride ağın derecesi yükseldikçe çözümün doğruluğu artacaktır. Ancak,
çözüm derecesini yükseltmek çözüm süresini önemli ölçüde artıracağı gibi az eleman
kullanılarak yüksek dereceli ağları kullanmak da doğru sonuçlar vermeyebilir. Bu
nedenle genellikle 1. veya 2. derece çözüm ağları tercih edilmektedir.
Şekil 1-65
2 Boyutlu Çözüm Ağı Elemanları
Zemin/Kaya modellemelerinde ağın derecesi 1 veya 2 olabilir. Ancak, bükülmeye
çalışan elemanlarda (çubuk elemanlar veya katı kolon/kiriş modellemeleri) 2. derecede
çözüm ağı kullanılması önerilmektedir.
Çözüm ağları, sonuçların hesaplanacağı tünel çeperlerinde sıklaştırılmalı, hata olasılığı
yüksek çözüm sınırlarına doğru seyrekleştirilmelidir. Böylelikle, hata payları azalacak
ve gereksiz yere çözüm zorluğu oluşmayacaktır.
182
Şekil 1-66
Çözüm Ağının Sıklaştırılması
Çözüm ağındaki eleman şeklinin düzgün olması oldukça önemlidir. İdeal olarak üçgen
elemanlar eşkenar üçgen, dörtgen elemanlar da kare şeklinde olmalıdır. Çok dar kenar
açıları ile bir kenar uzunluğunun diğerlerinden oldukça kısa olması çözümün
hassasiyetini azaltacaktır. Çözüme başlamadan önce çözüm ağındaki elemanların
kalitesini sorgulamak gereklidir. Çözüm aşamasında deformasyonların fazla olması,
başlangıçta iyi kalitede olan elemanların kalitesini bozabilir. Bu durum da çözüm
aşamasında duraysızlık yaratabilir. İleri düzey yazılımlarda, yeniden ağ oluşturma (remesh) özelliği bulunmaktadır. Bu özellik sayesinde, deformasyonlarla bozulan çözüm
ağı, çözümün bir aşamasında yeniden oluşturulur.
Malzeme Modelleri
Sonlu elemanlar çözümlemesinde malzeme modeline ihtiyaç vardır. Çözümün elastik
olması durumunda sadece elastik parametreler (E, ) yeterlidir. Ancak, zemin/kaya
modelleri ve tünel analizlerinde deformasyonlar büyük olasılıkla elastik limitler içinde
kalmayacaktır. Bu nedenle, elasto-plastik çözümlemeler yapılmalıdır. Herhangi bir
elemanın elastik sınırın dışına çıkmasına akma (yield) denir. Malzemenin akma sınırını
belirleyen gerilme formülüne kırılma kuramı (constitutive model) denir. Zeminler veya
zeminleşmiş kaya ortamları için Mohr-Coulomb kırılma kuramı, kayalar için HoekBrown kırılma kuramı, beton/çelik gibi yapısal elemanlar içinse Von Mises veya Tresca
kırılma kuramları tercih edilmelidir. Değişik programlar değişik kırılma kuramları
sunabilmektedir. Ancak, daha az denenmiş kuramları kullanırken dikkatli olunmalı ve
sonuçları iyi değerlendirilmelidir.
183
Bir diğer gerekli malzeme özelliği akmadan sonraki dayanım özellikleridir. İdeal plastik
malzemeler akmadan sonra dayanım kaybetmeyen malzemelerdir. Ancak, kırılgan
malzemeler akma sonrası hızla dayanım kaybederler. Akma sonrasındaki malzeme
parametrelerinin belirlenmesi güçtür. Prensip olarak, zemin ve ayrışmış kayalar ile
yapısal elemanlar ideal plastik olarak değerlendirilmeli, kaya kütlesindeki ayrışma
düzeyi azaldıkça ve som kaya dayanımı arttıkça akma sonrası dayanım parametreleri
azaltılmalıdır.
Yükleme Durumları
Tünel
modellemelerinde
temel
yükleme
zemin/kaya
basıncıdır
(overburden).
Yüklemeler aşağıdakilerden biri veya birkaçı olabilir.
 Zemin/kaya ortam gerilmesi,
 İç ve dış su basıncı,
 Enjeksiyon basıncı,
 Ek yüklemeler.
Sığ tünellerde zemin ortam gerilmelerinin hesaplanması basittir ve zemini oluşturan
katmanların birim hacim ağırlıkları ile derinlik çarpılarak hesaplanabilirler. Ancak, derin
tünellerde jeolojik tarihçeye bağlı olarak gerilme durumlarında oldukça değişiklikler
olabilir. Bu nedenle, derin tünellerdeki ortam gerilmelerinin hesaplanması çok güçtür.
Eğer tünel seviyesinde gerileme ölçümü yapılmadıysa güvenli tarafta kalmak için sığ
tünellerdeki yöntem kullanılabilir.
Plastik çözümlemelerde kazılar ve destekler aşamalar halinde yapılmalıdır. YATAY’ın
prensibi olan yüklemenin olabildiğince kayaya taşıtılması da bu sayede modellemelere
eklenmelidir. Kazı yapıldıktan sonra destekler ve kaplama hemen yerleştirilmemektedir.
Geçen zamanda da deformasyonlar devam ettiğinden destekler yerleştirildiğinde
kayanın uygulayacağı basınç azalacaktır. Ayrıca, tünel aynasına yakın olan kesimlerde
deformasyon dağılımı 3 boyutlu olacak kayadaki deformasyon hızını düşürecektir. Bu
nedenlerle, ortam gerilmesi kademeli olarak artırılmalı ve destekler de belirli
aşamalarda konulmalıdır. Bu amaçla yazılımlarda çeşitli yöntemler mevcuttur. Yük
bölme ve malzeme yumuşatma bunlardan bazılarıdır. Malzeme yumuşatma yöntemi,
yazılım yük bölme özelliği sunmaması durumunda dahi kullanıcı tarafından
uygulanabilecek bir yöntemdir. Bu yöntemden kazılacak olan zeminin elastik modülü
184
kademeler halinde düşürülerek destekler yerleştirilir ve en sonda malzeme tamamen
kaldırılır.
Yük dağıtmada kullanılacak oranlar mühendisin yargısına bağlıdır. Oranlar belirlenirken
temel bazı prensipler göz önünde bulundurulmalıdır.
 Sığ tünellerde kayanın taşıyabileceği yük, kemerlenme tam oluşamayabileceği için
düşük tutulmalı ve tüm yük desteklere aktarılmalıdır.
 Tüneller derinleştikçe kayanın taşıması gereken yük artacak ve desteklere daha az
oranda yük aktarılacaktır. Öneri olarak, kemerlenme yüksekliği (~3D) altındaki yük
desteklere aktarılırken kalan yük kayaya taşıtılabilir.
 Zeminler ve ayrışmış ve görece zayıf kaya ortamlar daha hızlı deformasyon
yapacaklardır. Bu nedenle, böyle ortamlarda desteğe aktarılacak yükün oranı
azaltılmalıdır. Sağlam kayalarda ise deformasyon daha uzun zaman alacağından
desteğe aktarılacak yükün oranı fazladır. Hatta sağlam kayalarda belli bir oranda
deformasyonun kaplamadan sonra da devam edebileceği düşünülmelidir.
 Aşamalarda
desteklerin
yerleştirme
sıralamaları
da
düşünülmeli,
gerekirse
bölünmelidir.
Ortam gerilmelerinin bulunmasında bir diğer konu da yer çekimi yönüne dik gerilmelerin
hesaplanmasıdır. Bu gerilmeler genelde düşey gerilmenin bir oranı olarak alınırlar ve
bu orana yatay zemin gerilmesi katsayısı (K) denir. Derin tünellerde bu katsayı 1’e
yakındır. Tüneller sığlaştıkça azaltılabilir. Portal bölgelerinin benzetiminde hesap
düzlemine dik katsayı oldukça azaltılabilir (0.1-0.2 gibi).
Tüneller, ana kaya içine tamamen gömülü yapılardır. Bu nedenle, tünellerin
analizlerinde deprem yükleri kullanılmamalıdır.
1.4.4.2.7 Ölçüm Aygıtları
YATAY için tünel açılırken deformasyon ölçümü yapmak olmazsa olmaz bir
zorunluluktur. Ölçümlerin destek üzerinden değil kayada yapılması gerekmektedir.
Deformasyon ölçüm röperleri tüm birim değişim gölgelerinde ve aynı birim içinde en
çok 50 m’de bir yapılması önerilmektedir.
185
Şekil 1-67
Deformasyon Ölçüm Aygıtlarının Örnek Bir Yerleşimi
1.4.4.3 Kaplama Tasarımları
Tüneller iç basınca sahip olup olmadıklarına göre basınçlı ve basınçsız tüneller olarak
ikiye ayrılır.
Demiryolu ve karayolu tünelleri, servis tünelleri, metrolar, maden ocağı tünelleri ve
kanal
vazifesi
gören
tüneller
basınçsız
tünel
sınıfındadır.
Kaplama
tasarım
hesaplarında basınçsız tüneller üzerinde durulmayacaktır.
Basınçlı tüneller sınıfına enerji tünelleri girmektedir ve bu tüneller 3 gruba ayrılabilir:
 Düşük basınçlı tüneller: H≤5m
 Orta basınçlı tüneller: 5m<H≤100m
 Yüksek basınçlı tüneller: H>100m
H: Tünelde iç basıncı oluşturan su yüksekliği [1, Bölüm 3-2]
Basınçlı tünellerde hangi tip kaplama yapılacağı (betonarme kaplama, çelik kaplama,
öngermeli betonarme kaplama), ebat ve geometrik tip seçimi aşağıda verilen temel
kriterlere dayanmaktadır:
 Tünelin fonksiyonel gereksinimleri
 Tünelin geçtiği kaya biriminin dayanımı, su ile etkileşimi, geçirgenliği ve su tablası
durumu (jeolojik ve hidrolojik durumu)
 Tünel ebatlarının yapılabilirlik (minimum ebat) sınırları
 Tünel ekonomik kesit analizi (Ör.: Tünelde yüksek su hızı, düşük inşaat maliyeti
getirir fakat yüksek düşü kaybına neden olur).
Ön çalışmalar için aşağıdaki hız değerleri kullanılabilir: [1, Bölüm 3-2]
o
Biraz düzeltilmiş kaya yüzeyler için: 1.5–3.0m/s
o
Beton kaplamalı yüzeyler için: 2.0–4.0m/s
186
o
Çelik kaplamalı yüzeyler için: 2.5–7.0m/s
Bu değerler, suyun aşındırıcı sürüntü maddesi taşımadığına göredir. Fazla sürüntü
maddesi varsa, tünel kaplamalı bile olsa 2.0–2.5 m/s hız geçilmemelidir.
 Düşeyde ve yatayda kaya kütlesinin gerilmelerinin iç su basınç değerine göre
yeterliliği değerlendirilmelidir. Bunun için aşağıda verilen yöntemler uygulanabilir. [2,
Bölüm 9-1]
Norveç Metodu
Şekil 1-68
Norveç Metodu ile Güzergah Seçimi
FS 
CRM  R cos 
HS w
FS: emniyet faktörü (1.5 değerinden az alınmaması tavsiye edilir)
CRM: kaya yüzeyine olan minimum mesafe
R: kaya birim hacim ağırlığı
: kaya yüzeyinin yatay ile yaptığı ortalama eğim açısı
HS: maksimum hidrolik basınç
w: su birim hacim ağırlığı
Avustralya Metodu
187
Şekil 1-69
Avustralya Metodu ile Güzergah Seçimi
C RV 
H S w
CRH  2CRV
R
CRV: kaya yüzeyine olan minimum düşey mesafe
 Su akacak yüzeyin düzgün bir yüzey haline getirilerek sürtünme kayıplarının
azaltılması durumu değerlendirilmelidir.
 Tünel kaplaması ile yapılması gerekli olan sızdırmazlık seviyesi değerlendirilmelidir.
Düşük basınçlı tünellerde, tünel sağlam kaya formasyonundan geçiyor ise suyun
sızabileceği çatlakların kapatılması (püskürtme beton yapmak gibi) ve lokal kaya
bozulmalarına karşı ilave destek önlemlerinin alınması ile kaplama yapmaksızın tünel
açılımı yeterli olabilecektir. Ayrıca kaplama düşünülerek tünel açma işlemi yapılmış ise;
tünellerde sürtünme katsayısı kaplamalı tünellere göre daha büyük olmasına rağmen,
tünel daha büyük bir kesit kullanılarak açıldığı için su hızı düşük olacaktır. Bu yüzden
tünel
kaplaması
ile
sağlanacak
sürtünme
kayıplarının
azalımı,
tünellerde
karşılanabilmektedir. Bu durum uzman tasarım mühendisi tarafından dikkate alınması
gereken bir husustur.
Orta ve yüksek basınçlı tünellerde, özellikle geçilen kaya formasyonunun sağlamlığına
ve tünel çapına bağlı olmak üzere, su sızdırmazlığının temini için ince demirsiz bir
beton yeterli olabilmektedir. Ancak su sızdırmazlığının sağlanabilmesi için kaplama
betonunda çatlak genişliği oluşumu sınırlanmalıdır. Bu yüzden iç su basıncının kayakaplama ilişkisi içerisinde taşınması, iç su basıncının bir kısmının kaya tarafından
taşınması gerekebilmektedir. Kaya-kaplama ilişkisinin kullanılabilmesi için kaya ile
kaplamanın tam temasının sağlanması ve bunun için kontak enjeksiyonunun tekniğine
uygun şekilde yapılması gerekmektedir. Kontak enjeksiyonun uygulanması durumunda
188
kaplama betonunun kontak enjeksiyonundan dolayı oluşacak tesirlere karşı yeterli
dayanımda olması için gerekli donatı sağlanmalıdır. Eğer geçilen kaya formasyonunun
dayanımı yetersiz ise iç su basıncından dolayı oluşan çatlak genişliğini sınırlamak için
gerekli donatı sağlanmalıdır; ayrıca su kaçağını önlemek ve iç su basıncının kayakaplama ilişkisi içerisinde taşınmasını sağlamak için yeteri kadar kontak ve
konsolidasyon enjeksiyonu uygulanmalıdır. Özellikle yüksek basınçlı tünellerde, tünel
kaplaması olarak betonarme düşünülse bile, kaya koşullarının yeterli olmadığı
durumlarda (zayıf kaya koşulu ve/veya düşük kaya kalınlığı ve/veya su ile etkileşime
girebilecek kaya koşulu) çatlak genişlikleri sınırlandırılması mümkün olamayabilir
ve/veya kaya içerisinde oluşabilecek hidrolik kırılma engellenemeyebilir. Bu durumda
tünel kaplaması olarak çelik kaplama düşünülmelidir. Çelik kaplama iç su basıncının
tamamını alacak şekilde veya kaya ile etkileşime girecek şekilde tasarlanabilir. Çelik
kaplama tasarımı kaya ile etkileşime girecek şekilde yapılacak ise çelik kaplama-beton
arası ve beton-kaya arası tam temasın sağlanması önem arz etmektedir. Bu temasların
sağlanması ise tekniğine uygun şekilde yapılacak kontak enjeksiyonu ile mümkün
olabilmektedir.
1.4.4.3.1 Tasarım Kriterleri
Aşağıda belirtilen hususlara dikkat edilerek tasarım yapılmalıdır:
 Su direk olarak kaya ile temas halindedir ve sızma tünel içerisine veya dışarısına
doğru oluşabilmektedir. İç su basıncında oluşan değişimler, kaya içerisinde bulunan
çatlakların içerisine ve dışarısına doğru suyun itilmesine sebep olabilmektedir. Bu
durum uzun dönemde ince malzemelerin yıkanmasına ve stabil olmayan durumlara
neden olabilmektedir. Bu durum tünelin zaman içerisinde dolu ve boş olması
durumlarında oluşabilmektedir. Örneğin tünelin boşaltılıp doldurulması durumu ve
taşkın kontrolünde kullanılan tünellerin durumu.
 Zaman içerisinde, tünellerde tünel açılımı sırasında kullanılan metal kaya
destekleme sistemleri paslanabilmekte veya aşınabilmektedir. Ayrıca belirli kaya
tiplerinde
zaman
içerisinde
su
ile
etkileşimden
dolayı
zararlı
etkiler
görülebilmektedir.
 Pürüzlü yüzeylerinden dolayı sürtünme katsayısı artmaktadır. Bu yüzden, hidrolik
gereksinimlerden dolayı, kaplamalı tünellere nazaran, daha büyük tünel kesitleri
gerekebilmektedir. Bu durum maliyet hesapları ile birlikte değerlendirilmelidir.
189
 Geçilen kaya bölgesinin su ile etkileşiminin olmamasına, çatlak ve fay zonlarının
yıkanabilir malzeme ile dolu olmamasına, iç su basıncı etkisi altında hidrolik çatlama
veya zararlı etkilere karşı koyacak nitelikte olmasına ve sızma oranlarını kabul
edilebilir sınırlarda tutabilecek kadar geçirimsiz olmasına bağlıdır.
 Türbinde yaratabileceği zararlı durumlara karşı, kaplamasız tünellerde kaya
kopmalarına karşı tünel içerinde kaya kapanı (rock trap) uygulaması yapılmalıdır.
 Bakım işleri için düzgün bir yüzey oluşturabilmek ve taban erozyonunu azaltmak
için, genellikle 100-300 mm arasında bir kalınlıkta taban betonu uygulaması
yapılmaktadır. Bu taban betonu donatılı veya donatısız olabilmektedir.
 Kaya desteği oluşturabilmek için ve tünel sızma ve hidrolik karakteristiklerini
iyileştirmek için, devamlı bir püskürtme beton kaplaması uygulanabilir. Bu uygulama
aynı zamanda kayayı, suyun zararlı etkilerine ve erozyona karşı korumaktadır. Suya
karşı duyarlı zeminleri korumak için, püskürtme betonu uygulaması devamlı,
çatlaksız ve fiber donatılı veya hasır çelik takviyeli olmalıdır.
1.4.4.3.2 Donatısız Beton Kaplamalı Tünellerin Tasarım Kriterleri
Donatısız beton kaplama, öncelikli olarak kayayı su etkilerine maruz kalmaktan
korumak için ve pürüzsüz hidrolik bir yüzey oluşturabilmek için düşünülmelidir. Bu tür
bir kaplama, beton kaplaması yapılmadan önce denge konumu oluşmuş kaya
koşullarının sağlanması durumunda ve oluşan kaplama iç kuvvetlerinin düzgün ve
radyal olması durumunda uygulanabilir. Ayrıca iç su basıncından oluşan kaplama iç
kuvvetleri de düzgün ve radyal olmalıdır. İç su basıncında dolayı oluşan çatlak
genişliğinin, kaya ve kaplama arasında olan etkileşim kullanılarak sınırlandırılması
gerekmesi durumlarda, kontak enjeksiyonunun uygulanması gerekmektedir. Kontak
enjeksiyonun uygulanması durumunda, kaplama betonunun kontak enjeksiyonu
sırasında oluşacak tesirlere karşı yeterli dayanımda olması gerektiğinden dolayı,
kaplama betonu içerisine donatı konulması gerekip gerekmediği hususu tasarımda
dikkate alınmalıdır. Donatısız bir beton kaplamalı tünelin kabul edilebilir olması için
rötre ve sıcaklıktan oluşacak minör çatlakların ve tünel iç su basıncından oluşabilecek
çatlakların kabul edilebilir seviyede olması gerekmektedir. Eğer yeraltı suyu betona
karşı aşındırıcı bir etkiye sahip ise, sızıntı sudan dolayı oluşan korozyona karşı daha
sıkı bir kaplamaya gereksinim duyulabilir.
190
1.4.4.3.3 Donatılı Beton Kaplamalı Tünellerin Tasarım Kriterleri
Donatısız beton kaplamanın, kaya yüklerinin ve iç ve dış su basınç yüklerinin altında
fonksiyonelliğini kaybetmesi durumunda donatılı beton kaplama tercih edilmelidir.
Donatılı beton kaplama tasarımı, taşıma gücüne göre ve servis durumu kriterlerine
göre yapılmalıdır. Aşağıda taşıma gücü hesaplarında kullanılması önerilen yük
faktörleri verilmiştir [2, Bölüm 9-3]. Ayrıca servis durumu için kaya koşullarına bağlı
olmak üzere uygun bir çatlak genişliği dikkate alınmalıdır.
Tablo 1-43
Taşıma Gücü Yönteminde Kullanılması Önerilen Yük Faktörleri ( EM 1110-2-2901, USACE,
Bölüm 9-3)
Su Tünelleri için Önerilen Tasarım Kriterleri ve Yük Faktörleri1
Yük Durumu
1
2
3
4
Zati Yük2
1.3
1.1
1.1
1.1
Kaya Yükü3
1.4
1.2
1.4
1.2
İşletme Durumu Hidrostatik Yük4
1.4
-
-
-
Transient Hidrostatik Yük5
-
1.1
-
-
Dış Hidrostatik Yük6
-
-
1.4
1.4
Hareketli Yük
-
-
-
1.4
1
2
Bu tablo betonarme tünel kaplaması için verilmiştir.
Zati ağırlık, kaplama zati ağırlığı, ilave olarak varsa kalıcı teçhizat
ağırlığını ifade etmektedir. Hareketli yük, örneğin tünel içerisinde bulunan
araçlar, genellikle 1.4 yük faktörüne sahiptir. Su tünellerinde, işletme
sırasında bu hareketli yükler genellikle bulunmaz.
3
Kaya yükü, kaya-yapı etkileşiminin değerlendirilmesinden elde edilmiş
yükleri ve/veya biçim bozukluğunu ifade etmektedir.
4
İşletme durumu hidrostatik yük, normal işletme durumunda maksimum iç
su basıncından minimum dış su basıncının çıkarılması sonucunda elde
edilen basıncı ifade etmektedir.
5
Transient hidrostatik yük, maksimum transient hidrostatik iç su
basıncından; örneğin su darbesi etkisinden dolayı oluşan iç su basıncı
etkisinden, minimum dış su basıncının çıkarılması sonucunda elde edilen
basıncı ifade etmektedir.
6
Dış hidrostatik yük, tünel boş iken etki eden su tablasından dolayı oluşan
maksimum dış su basıncını ifade etmektedir.
191
Beton kalınlığı ve pas payı, beton durabilitesi, aşınması, elastik modulus değeri,
üzerinde bulunan dış kaya yükleri ve iç ve dış su basınç yükleri dikkate alınarak
belirlenmelidir. Rötre ve sıcaklık etkilerinden dolayı oluşabilecek çatlak genişliklerini
sınırlamak için belirli bir oranda her iki yönde iç ve dış yüz olmak üzere donatı
sağlanmalıdır.
Tünelin geçtiği kaya bölgesinde bulunabilecek yeraltı su seviyesi nedeni ile tünel
kaplaması üzerinde oluşabilecek dış su basınç değerleri değerlendirilmelidir. Dış su
basıncı uygun bir drenaj sistemi ile azaltılabilmekte veya neredeyse elimine
edilebilmektedir. Ancak drenaj sisteminin tıkanabileceği veya drenaj sisteminin tüm dış
su basıncını yok edemeyeceği durum değerlendirilerek belli bir oranda tünel kaplaması
hesabında dış su basıncı dikkate alınmalıdır. Dış su basıncının iç su basıncından
aşağıda olması durumunda, iç su basıncının tünel kaplaması civarında dış su basıncını
artırıcı etkide bulunacağı hususu beton kaplaması tasarımında dikkate alınmalıdır.
Tünel iç su basıncından dolayı oluşan tesirler kaya kaplama etkileşimi dikkate alınarak
hesaplanmalıdır. Bu tesirler, elastik teorilerden elde edilmiş formüller yardımı ile
hesaplanabileceği gibi sonlu eleman yöntemleri kullanılarak hazırlanmış bilgisayar
programları yardımı ile de hesaplanabilir. Burada dikkat edilmesi gereken husus,
gerçek durumun ne kadar doğru ele alındığıdır; elastik teoriler genellikle tam dairesel
kesit özelliklerine göre sonuç vermektedir ve beton kesitini genellikle çatlamamış olarak
kabul etmektedir; sonlu eleman yöntemi ile hesap yapılması durumunda kaya
plastikleşme bölgeleri ve tünel geometrisi dikkate alınmalıdır. Ancak elde edilen
sonuçların kabul edilen kaya özelliklerine ve tünel geometrik modeline bağlı olarak
çıktığı unutulmamalıdır.
İç su basıncına göre elde edilen tünel kaplaması tesirlerine göre, servis durumu dikkate
alınarak, çatlak genişlikleri hesaplanmalıdır. Bu çatlak genişliklerine göre tünelden
sızan su miktarları hesaplanmalı ve aşağıda verilen durumlar değerlendirilerek
sızıntının kabul edilebilir seviyelerde olup olmadığı değerlendirilmelidir;
 Sistemden sızan suyun kabul edilebilir bir seviyede olması
 Hidrolik rejime (sızıntı suları ile vadi kenarlarında pınar oluşumu veya yeraltı su
seviyesinin sızıntı ile düşürülmesi) sızıntının etkisi
 Kaya formasyonuna sızıntının etkisi
 Sızıntı ile kaya üzerinde oluşabilecek hidrolik çatlama durumu
192
Kaplamada oluşabilecek eğilme ve bozulma (distorsiyon) etkileri hesaplanmalıdır.
Çoğu durumda beton dökümü sırasında, kaya stabilize olmuştur, ancak çatlak
genişliğinin kontrolü ve aşırı distorsiyonun engellenmesi için çevresel eğilmeler dikkate
alınmalıdır. Bu etkilerin hesapları çeşitli metotlarla detaylı olarak yapılabilmektedir,
ayrıca ön çalışmalar için aşağıdaki yük önerileri kullanılabilir [2, Bölüm 9-4].
Tablo 1-44
Su Tünellerinde Oluşabilecek Yükler için Genel Öneriler ( EM 1110-2-2901, USACE, Bölüm 9-4)
Yük
Açıklama
Eğilme için minimum yükleme: Tünel genişliğince düzgün yayılmış
1
düşey yük, tünel yüksekliğinin 0.3 katı kadar yüksekliğe sahip kaya
yüksekliğinin yükü
Önceden
2
stabilize
olmuş
parçalanmış
kaya
bölgesi:
Tünel
yüksekliğinin 0.6 katı kadar yüksekliğe sahip kaya yüksekliğinin
düşeyde düzgün yükü
Sıkışan kaya: Beton yerleştirilmesinden önce izin verilen deplasman
ve basınç boşalmasına bağlı olmak üzere, tünel yüksekliğinin 1'den
3
2 katı yüksekliğine kadar kaya yüksekliğinin yükü. Alternatif olarak,
plastik bölge yarıçapının bir tünel çapını geçmemesi yaklaşımı ile
elastoplastik analizler sonuçlarına dayalı olarak kaya yükü tahmin
edilebilir.
Yük durumu 1, 2 ve 3 için, yanal basınç değerleri için düşey
4
basınçların yarısı kullanılabilir veya seçilmiş yanal modulus değerleri
ile elde edilmiş yanal basınç değerleri kullanılabilir. Tünel patlama ile
açılmış ise yanal basınç değerleri %30 oranında artırılmalıdır.
5
Şişen kaya, yerinde doygun: Yük durumu 3 ile aynı kullanılabilir.
Şişen kaya, doygun olmayan veya anhydrite ile birlikte, suyun
6
serbest geçimi ile birlikte: Şişme testlerinden tahmin edilen şişme
basınç değerleri kullanılabilir.
7
Dairesel olmayan (atnalı) tünel kesitleri için düşey yükler %50
oranında artırılmalıdır.
Düzgün olmayan enjeksiyon yükü veya kaplama arkasındaki
8
boşluklardan oluşan yükler: Maksimum izin verilen enjeksiyon yükü,
maksimumda 1.5m' yi geçmemek üzere tünel çapının 1/4'ünde bir
alan içerisinde uygulanabilir.
193
1.4.4.3.4 Çelik Kaplamalı Tünellerin Tasarım Kriterleri
Donatılı beton kaplaması kullanıldığı halde, iç su basıncının dış su basıncından yüksek
olduğu durumlarda, zayıf kaya koşullarında ve yeterli kaya örtü kalınlığı bulunmaması
durumunda, çatlak genişlikleri kabul edilebilir seviyelerin üzerine çıkabilmekte ve/veya
kayada hidrolik kırılma oluşabilmektedir. Bu durumda çelik kaplamalı tünel kullanılması
gerekmektedir. Hidrolik kırılma için en temel kriter, tünel üzerinde bulunan düşey kaya
yükünün belirli bir emniyet faktörünü sağlayacak şekilde iç su basınç değerinden büyük
olması gerekmektedir. Çelik kaplama hesapları iç ve dış su basınçlarını dikkate
alınarak yapılmalıdır. Kaya koşullarına bağlı olmak üzere, iç su basıncından dolayı
oluşan tesirlerin hesabında beton çelik ve beton kaya etkileşimi dikkate alınabilir veya
alınmayabilir.
1.4.5
Denge Bacaları ve Şaftlar
1.4.5.1 Destek Tasarımları
Şaftlar, dik veya dike yakın açılan tüneller olarak değerlendirilebilirler. Doğrultularından
dolayı tünellerden farklı açım teknikleri gerektirseler de tasarım esasları tünellerle
aynıdır. Bu nedenle şaftların tasarımında Bölüm 1.4.4’te verilen tasarım kriter ve
yöntemleri aynen kullanılabilirler.
Denge bacaları, basınçlı sistemlerde ani kapanma ve açılma durumlarında oluşan şok
dalgalarının emiliminin sağlanması amacıyla açılan özel şaftlardır. Aşağıdaki şekilde
gösterildiği gibi denge bacaları temelde bir şaft şeklinde olsalar da zaman zaman
hacim ihtiyaçlarının karşılanması amacıyla değişik geometrilerde de olabilmektedir.
Şaftlar ve denge bacaları çok özel bir durum yoksa dairesel olarak açılırlar. Boyutları
hidrolik hesaplar sonucunda belirlenirler. Küçük çaplı şaftlar (< 2 m) eğer çok derin
değillerse genellikle sondaj tekniğine benzer yöntemlerle açılabilmektedir. Ancak, çapın
büyük ve/veya şaft boyunun çok uzun olduğu durumlarda klasik del-patlat yöntemi
kullanılır. Bu durumlarda kazı çapının çalışma zorluklarından dolayı 4 m’den küçük
seçilmemesi önerilmektedir.
Denge bacaları ve şaftlar genellikle derinde bir tünele bağlanırlar. Lokasyonları bu
tünele bağlıdır. Denge bacalarının salınım hesapları yapılarak yüksekliğinin ne olması
gerektiğine karar verilir ve topoğrafyada uygun bir bölgeye yerleştirilirler. Seçilen
bölgenin jeolojik/jeoteknik durumu da önemli bir faktördür.
194
Şekil 1-70
Denge Bacasının Yerleşimi
195
Şekil 1-71
Bazı Özel Denge Bacası Geometrileri
196
Şaftların girişinde derin temel kazılarına benzer açık kazılar yapılarak portal bölgeleri
oluşturulur. Jeolojik duruma göre bu açık kazılar zaman zaman çok derin
olabilmektedir. Ayrıca, şaft imalatının zorluk derecesine göre ekonomik karşılaştırma
yapılarak da bir bölümünün açık kazı ile oluşturulması da mümkündür.
Şaft giriş kazılarının iyi bir şekilde desteklenmesi ve stabilitelerinin sağlanması
gerekmektedir. Özellikle su alma yapılarının bağlı olduğu şaftlar sürekli suyun altında
kalacak ve rezervuar hareketlerinden etkilenecektir. Bu tip durumlarda şevlerin beton
kaplanması gibi durumlar da tercih edilebilir.
Şekil 1-72
Şaft Giriş Kazısı
1.4.5.2 Yükler ve Yükleme Durumları
Denge bacaları ve şaftların analizlerinde yükleme durumları tüneller ile aynıdır. Bu
nedenle, yüklemeler için Bölüm 1.4.4’ten yararlanılabilir.
Denge bacalarında hidrolik yükleme olarak en yüksek salınım değeri, en kötü yükleme
koşulunu yansıtacağından hidrolik yük olarak alınması önerilmektedir. Su alma
şaftlarında ise en yüksek yükleme durumu maksimum rezervuar seviyesidir.
1.4.5.3 Sayısal Analiz Yöntemleri
Denge bacaları ve şaftların analizlerinde tünellerde kullanılan analiz yöntemleri baz
alınmalıdır (Bakınız Bölüm 1.4.4).
2 boyutlu analizlerde her ne kadar her kesitte zeminin ortam gerilmeleri değişecek olsa
da düzlemsel deformasyon analizi yapmak –diğer koşullar da sağlanıyorsa–
mümkündür. Ancak dairesel şaftlar için –tünel birleşim kesimi hariç– bir diğer
düzlemsel deformasyon analizi olan aksisimetrik analiz yöntemi de tercih edilebilir. 2
boyutlu düzlemsel deformasyon analizinde kullanılan kartezyen koordinatlar yerine
aksisimetrik analizde polar koordinat sistemi kullanılmaktadır. Aksisimetrik analizlerde
modelin bir eksen etrafında dönerek oluştuğu düşünülerek model yapılır. Böyle bir
model aşağıda gösterilmiştir.
197
Şekil 1-73
1.4.6
Aksisimetrik Şaft Modeli
Tehlike Vana Odası
Barajlarda, enerji sualma yapısıyla alınan su, genelde maliyetleri ve enerji kayıplarını
düşük tutmak için baraja mümkün olan en yakın yerde konuşlandırılan etek
santrallerine iletilir. Bazı barajlarda ise, topoğrafik ya da jeolojik sebeplerle veya ilave
düşü olanaklarının değerlendirilmesi gibi amaçlarla, suyun enerji tüneli ile daha uzak
noktalara taşınması gerekir. Bu tünellerin sonunda, suyu santral binasına indirmek için
yüksek hidrolik düşülü ve uzun bir cebri boru yapılması gerektiğinde, bu cebri boruların
baş tarafına, dipsavak cebri borularının mansap tarafına yapılan ayar vana odalarına
benzer bir vana odası teşkil edilmesi gerekir.
Tehlike vanası olarak genellikle kelebek vana kullanılmakta olup, kullanım amaçları ve
faydaları şöyle sıralanabilir;
1. Uzun Enerji Tünelleri, yüksek hacimde su bulundururlar. Cebri Boru’da meydana
gelebilecek bir patlama sonucu bu suyun kontrolsüzce ve çoğunlukla da santral
binasına doğru boşalmasını engelleyecek tek sistem “Tehlike Vanası” dır. Kullanılan
basınç ve/veya hız sensörleri sayesinde bu vana, acil durumlarda otomatik olarak
devreye girer. Ayrıca, yeni teknoloji sismik sensörlerle donatılmış ve deprem anında
otomatik olarak kapanan vanalar da mevcuttur.
198
2. Cebri boruda bakım ve onarım gerekmesi halinde, enerji tünelinin boşaltılmasına
gerek duyulmaz. Hem sudan, hem de zamandan tasarruf sağlar.
3. Acil durumda, türbin giriş vanasının arızalanması sonucu kapanamadığı durumlarda
Tehlike Vanası ikinci bir emniyettir fakat, bu vanaların kapanma süresinin 90-120
saniye olduğunun da unutulmaması gerekir.
4. Santralın çalışmadığı zamanlarda, cebri borunun ve türbin giriş vanasının üzerindeki
statik su basıncı engellenmiş olmaktadır.
Yukarıda belirtilen sebeplerle tehlike vanasının kullanılması gerekmekte, ancak ek
maliyetler nedeniyle yatırımcılar bu sistemden vazgeçebilmektedir. Burada dikkat
edilmesi gereken konu maliyetinden çok sağladığı teknik faydalar olmalıdır.
Vana odası, vananın büyüklüğü ve tahmin edilen çalışma sıklığı, kullanma ve bakım
talimatı, gerektiğinde değiştirilebilmesi için uygun kapasitede vinç ile kapı veya açılır
tavan gibi ihtiyaçlar dikkate alınarak tasarlanır ve donatılır.
Aşağıdaki çizimlerde tipik bir tehlike vanası ve vana odası gösterilmektedir.
199
Şekil 1-74
1.4.7
Tipik Tehlike Vanası/Vana Odası
Cebri Borular
Yükleme Odası veya Denge Bacası’ndan su cebri (basınçlı) borularla santrale
gönderilir.
1.4.7.1 Cebri Boru Türleri
1.4.7.1.1 Font
Taneli (e=15~20 mm)
Gevrektir, kırılabilir, elastik değildir, deformasyon yapamaz.
200
Ağırlıkları çelik boruların ağırlıklarının 3~4 mislinden fazla olduğu için taşınmaları
zordur o yüzden dağlık bölgelerde kullanılmamaktadır. (Baraj ve Hidroelektrik Santral
projelerinde kullanılmamaktadır.)
1.4.7.1.2 Ahşap
İskandinav ülkelerinde kullanılmıştır.
Dışlarına fretaj yapılır.
100 metre düşü yüksekliğine kadar kullanılmışlarsa da iyi sonuç vermemişlerdir.
Baraj ve Hidroelektrik Santral projelerinde genellikle kullanılmamaktadır.
1.4.7.1.3 Beton
Beton borular zamanla rötre yapar ve çatlarlar.
Öngerilmeli yapılmalı ama bu tiplerde şantiyede yapılamazlar.
Baraj ve Hidroelektrik Santral projelerinde kullanılması pratik değillerdir.
1.4.7.1.4 PVC
Çapları 40~50 cm yi geçmemektedir.
Baraj ve Hidroelektrik Santral projelerinde kullanılmamışlardır.
1.4.7.1.5 CTP
Nispeten yeni bir boru tipidir.
Fiziksel karakteristikleri belirli bir basınca kadar cebri boru olarak kullanılabileceklerini
göstermektedir.
Çelikten çok daha hafif oldukları gibi, 300 cm çapa kadar imal edilmemektedirler.
Baraj ve Hidroelektrik Santral projelerinde henüz kullanılmamışlardır.
1.4.7.1.6 Çelik
Günümüzde en ideal malzeme durumundadır.
HES’lerde yaygın olarak kullanılan boru malzemesidir.
201
Başlangıçta perçinli (emax = 26 mm) olarak kullanılmışlardır.
İlerleyen dönemlerde oksijen kaynağı (su tesislerinde kullanılmaz), su gazı kaynağı
(emax = 40 mm ye çıkartılabilir, akkor kömür üzerinden su buharı geçirilerek elde edilen
gazın yakılmasıyla elde edilen kaynak.)
Günümüzde ise elektrik kaynağı (emax = 72 mm; σkırılma = 50 kgf/mm2)
1.4.7.2 Su Darbeleri ve Aşırı Basınç
Temel denklem:
ΣF = m x a = dV / dt
Pratikte güç gereksinimi değiştikçe Q değeri değiştirilir → ΣF doğar.
Kritik Hal: “dt” nin çok küçük olması halidir. → ΣF = ∞ olur.
Olay: Su darbesi, boruda suyun sıkışmasından oluşan ek basınçtır buna aşırı basınç
denir.
Aşırı basıncın küçük olması için “dt” büyültülmelidir. Ancak bu uygulama normal işletme
sırasında olasıdır; fakat herhangi bir nedenle şebeke güç çekemez duruma düşerse,
jeneratörlerin ambalmana geçerek parçalanmaması için sistem otomatik olarak
türbinlere giden debiyi keser. (Keban: 18 saniye; Oymapınar: 11 saniye)
Bu nedenle boyutlandırma sırasında su darbelerinin de göz önünde tutulması
zorunludur.
Olayın kolay anlaşılabilmesi için ani ve tam kapanma hali ele alınacaktır:
Vana kapatıldığı anda, boru içindeki su, vana en kesitinden başlayarak sıkışır; bu
sıkışma sonucunda doğan basınç artışına “aşırı basınç” adı verilir ve bir basınç dalgası
olarak “a” dalga yayılma hızı ile boru boyunca yayılır:
a = fonksiyon (akışkan, boru malzemesi, D, e)
ε = suyun hacimsel elastiklik modülü
D = boru çapı (m)
202
e = boru et kalınlığı (m)
E = boru malzemesinin lineer elastiklik modülü (young modülü, kgf/m2)
H = su içeren borularda boru malzemesine bağlı bir katsayı
SI birim sisteminde: Demir borular
H = 0.5
Beton-Kurşun borular
H = 5.0
Ahşap borular
H = 10.0
Not:
1) “a” için yukarıda verilmiş olan bağıntılardan da hemen görüldüğü üzere, dalga
yayılma hızının, boru içindeki V akım hızı ile hiçbir ilgisi yoktur.
2) Dalga yayılma hızı bir mesajın iletme hızıdır; burada vanaların kapatıldığı mesajı
boru boyunca membaya doğru iletilmektedir. Kavramın daha kolay anlaşılabilmesi için
önünde 15~20 araç bulunan bir otomobilin kırmızı ışık yandığında duruşunu
düşününüz. Kırmızı ışık yandığında en öndeki oto durunca, arkasındaki durur vs..
Konvoyun en arkasındaki araç durduğu anda en öndeki tekrar hareket etmiş dahi
olabilir; işte kırmızı ışığın yandığı veya yeşile döndüğü mesajının arkadaki araçlara
ulaşma hızı dalga yayılma hızıdır ve araçların seyir hızları ile hiçbir ilişkisi yoktur.
3) Dalga yayılma hızının mertebeleri:
İçinde su bulunan çelik boru = 1000 m/s
İnsan damarlarında = Genç yaşta 18~20 m/s; yaşlandıkça damarlar sertleştiğinden
yukarıdaki bağıntılar göz önünde tutulursa dalga yayılma hızının artacağı anlaşılır.
Suyun sıkışması sonucunda ani ve tam kapanma sonucunda meydana gelecek aşırı
basınç ilk bir yaklaşım olarak h 
a
V formülü ile hesaplanabilir.
g
Elastik dalgaların yansıma kuralları:
203
 Bir hazne gibi, basıncın sabit olduğu bir ortama geldiklerinde işaret değiştirerek
yansırlar. Örneğin; bir sıkışma dalgası, genleşme dalgasına; genleşme dalgası
sıkışma dalgasına dönüşür.
 Vana gibi rijit bir ortama rastladıklarında, bu defa aynı işaretle yansırlar; örneğin bir
sıkışma dalgası, yansımadan sonra da bir sıkışma dalgası olarak yayılır.
Buna göre haznede yansıyarak vanaya ulaşacak dalga bir genleşme dalgası olacaktır
ve vanaya ulaşması için 2L/a süresi gerekecektir. Bu süre 1 ALLIEVI zaman birimi
olarak adlandırılır. Buna karşılık hareketin periyodu “4L/a” dır. Ve sürtünme etkisiyle
sönümleme oluncaya kadar devam eder. Örneğin L = 500 metre, a = 1000 m/s kabul
edilse 4L/a=2saniye olur ve dolayısıyla sönümleme 10~15 saniye gibi çok kısa bir süre
zarfında meydana gelir. Bu nedenle denge bacalarındaki kütle halindeki salınım
hareketlerinin sebebi su darbeleri olduğu halde, su darbesi olayı, kütle halinde salınım
olayından çok daha fark edilebilmiştir.
Kapanmanın ani olmaması hali (Lineer kapanma) :
Yukarıdaki
incelemeler
sırasında
türbin
vanalarının
ani
olarak
kapandığı
düşünülmüştür. Bununla beraber pratikte bu olası değildir ve kapanma belirli bir süre
gerektirir. Buna göre kapanma süresince her an ∆V hız değişimi farklı değerde
olacağından, vana en kesitinde her an farklı aşırı basınç oluşacak ve en büyük
değerine kapanma tamamlandığında ulaşacaktır.
Aşırı basıncın belirlenebilmesi için yukarıda verilmiş olan bağıntıdan, kapanmanın
kısmi olması halinde fiziksel olayın değişmeyeceği, sadece ∆V azalacağı için, oluşacak
∆h aşırı basıncının da daha küçük olacağı hemen görülebilmektedir.
Buna karşılık ani kapanma yerine 1 Allievi zaman biriminden (=2L/a) küçük veya büyük
kapanma süreleri halinde, oluşacak aşırı basınçlar birbirinden farklı olur; zira kapanma
süresi ζ ile gösterildiğinde,
 ζ < 2L/a ise, yani kapanma 1 Allievi zaman biriminden daha kısa sürede
gerçekleşmiş ise, haznede yansıyarak işaret değiştirmiş olan dalga vana en kesitine
ulaşamadan kapanma tamamlanmıştır; bunun sonucu olarak da kapanma süreciyle
boru hattında oluşabilecek en büyük aşırı basınç hiç olmazsa vana en kesitinde
gözlenecektir; bu tür kapanma hızlı kapanma olarak adlandırılır ve borunun bazı
kesimlerinde ∆h = (a/g)x ∆V aşırı basıncı meydana gelir. Şekilde DV /Dt=sabit ve
kapanma sürelerinin ζ=3L/a ve ζ=L/a olması hallerinde borunun ortasında ve vana
en kesitinde oluşacak aşırı basınçların zamanla değişimi verilmiştir.
204
 Ζ > 2L/a haznede yansırken işaret değiştirmiş olan dalga vanaya ulaştığında
kapanma tamamlanmamış, dolayısıyla da aşırı basınç henüz maksimum değerine
ulaşmamıştır. Bunun sonucu olarak gerek vana en kesitinde, gerekse borunun
herhangi bir kesitinde oluşacak aşırı basınçlar ani kapanmaya karşı gelen yukarıdaki
değerden
küçük
olacaklardır.
Bu
tür
kapanmalar
yavaş
kapanma
olarak
adlandırılırlar.
Pratikte kapanmanın sabit açısal hızla ve dolayısıyla da lineer olarak yapıldığı
düşünülürse de, gerçekte sabit açısal hız ile yapılan kapanma sırasında vanadaki akış
en kesiti lineer olmadığı için akış alanı ve bunun sonucu olarak da V deki değişimler
lineer olmaz; dolayısıyla kapanma süresi zarfında dV/dt sabit bir değerde olamaz.
Muhtelif tesislerdeki ölçüm sonuçları:
Şekil 1-75
Muhtelif Tesislerdeki Ölçüm Sonuçları
 Başlangıçta kapanma, lineer hale göre daha yavaş olmaktadır; pratikte oluşan aşırı
basınç hesaplanan değerlerden daha küçük olmaktadır.
 Kapanmanın takriben %60 ‘ı tamamlandığında, kapanma hızlanmakta; hesaplanan
değerlerden daha büyük aşırı basınçlar gözlenmektedir.
Bu durum vananın takriben %10 açık kalmasına kadar devam etmektedir.
205
Şekil 1-76
Tam Kapanma Halinde Deformasyon (a) ve Aşırı Basınç Dağılımları (b)
Not:
 Vanaların açılması halinde de benzer durum söz konusudur. Bununla beraber bu
defa ilk meydana gelecek dalga bir basınç dalgası olmayıp bir genleşme dalgasıdır.
Bu halde başlangıçta lineer açılmaya göre daha büyük aşırı basınç (bu defa alçak
basınçlar söz konusudur) doğar. Açılmanın sonuna doğru ise hesaplarla bulunan
değerlerden küçük aşırı basınçlar oluşur.
206
 Gerek vanaların açılması sırasında doğan, gerekse kapanma süreci sırasında
yansımalardan doğan alçak basınç dalgaları etkisiyle akışkanın basıncı hiçbir
zaman buharlaşma basıncının altına düşmemelidir; böyle bir durum kavitasyon
meydana yaratır.
 Avam projelerin hazırlanması sırasında vana en kesitinde oluşacak aşırı basıncın
0.2 x Hbrüt mertebesinde olacağı kabul edilebilir.
 1960 lı yıllara kadar su darbesi hesaplarında BERGERON metodu, PARMAKIAN
abakları vs. kullanılmakta idi. Günümüzde bu yöntemler sadece ilk yaklaşım için
kullanılmakta, nihai hesaplar KARAKTERİSTİKLER metodu ile yapılmaktadır.
(ÜNSAL, 1978)
 Yukarıdaki irdelemeler sırasında Barajlar ve Hidroelektrik Santraller göz önünde
tutulmuştur. Bununla beraber yukarıdaki tartışmalar benzer sorunların pompaj
hatlarında da söz konusu olacağını açıkça göstermektedir. Barajlar ve Hidroelektrik
Santrallerde aşırı basınçların basınçlı galeriye (=kuvvet tüneline) intikali denge
bacaları ile önlenir (veya çok küçük bir kısmının intikali sağlanır). Terfi hatlarında ise
genellikle Baraj ve Hidroelektrik Santrallere göre çok küçük debiler söz konusu
olduğundan probleme mümkün olduğu takdirde hava kazanları ile çözüm getirilmeye
çalışılmakta (küçük pompaj debileri hali), aksi halde gene denge bacaları
kullanılmaktadır.
1.4.7.3 Boru Çaplarının Belirlenmesi
Boru içindeki basınç “p” ise, birim uzunluktaki boruya etkiyen kuvvet: p x D ;
Mevcut kesit ise: “1.e”; buna göre
σ = (p x D) / (2 x e) olmalıdır.
Şekil 1-77
Boru Çapı Belirlenmesinde Kullanılan Notasyonlar
207
Günümüzde σmax = 1400 kgf/cm2; emax = 72 mm (MOSONYI; boru et kalınlıkları kaynak
teknolojisiyle sınırlanmaktadır.) Buna göre %20 aşırı basınç kabulüyle p=0.12Hbrüt
yazılırsa;
Dmax = 1680/Hbrüt elde edilir.
1.4.7.4 Çelik Boruların Ağırlıkları
e/D = 0 alındığı takdirde boru malzemesinin ağırlığı:
γçelik x π x D x e x L = 7800 x π x D x e x L
(kgf) ; (γçelik = 7800 kgf/m3 alınmıştır.)
Bağıntıda e=(p x D) / (2 x σ) = (p x D) / 2800 = (0.12 x Hbrüt x D)/2800
Yazılırsa (σ=1400 kgf/mm2 alındığında)
G = 1.05 x L x D2 x H elde edilir.
1.4.7.5 Ekonomik Boru Sayısı
Tek bir borudan Q debisi akarken meydana gelen enerji kaybı ile, aynı debinin n
borudan akıtılması (Q=q x n) halinde oluşacak yük kayıplarının eşit olacağı
varsayımıyla;
d/D = n-0.4
ve
A1 = 1.05x H x Lx D2 ; An = 1.05 x H x Lx d2 olduğundan
An / A1 = n0.2
n > 1 → An > A1
J x L = sabit için tek boru en ekonomik çözümdür ve mecbur kalınmadıkça boru sayısı
arttırılmamalıdır.
208
Şekil 1-78
Ekonomik Boru Sayısı Belirlenmesinde Kullanılan Notasyonlar
Tek boru ile çözümü daha da ekonomikleştirmek için mümkün olan hallerde
- e=sabit; D≠sabit olan teleskopik borular veya
- e≠sabit; D=sabit olan değişken et kalınlıklı borular kullanılabilir.
1.4.7.6
Boruların Dış Basınca Mukavemeti
Herhangi bir nedenle boruların içinde vakum oluşursa borular dış basınç etkisiyle
ezilmeyecek et kalınlığında olmalıdır.
emin = 0.008xD
(e,D) = m;
(ALLIEVI şartı)
Bunun haricinde boruların başına, giriş vanasından hemen sonra bir havalandırma
bacası inşa edilerek boruların ovalleşmesi önlenir.
1.4.7.7 Mesnet Aralıklarının Belirlenmesi
Mesnetler eğilme etkisinin karşılamak için L aralıklarıyla inşa edilen kütlelerdir. Sağlam
kayaya girerler. Mesnet aralığı boru boylarının “n” katı olarak seçilir. Kaynak yerleri
mesnetlere rastlatılmaz. Hesaplar sırasında borular mütemadi kiriş gibi düşünülür;
boruların yatay düzlemde olması halinde, “Mmax = P x L2 / 10” alınarak
209
ve boruların yatayla α açısı yapmaları halinde aşağıdaki formül ile bulunur.
Şekil 1-79
Mesnet Aralıkları Moment Diyagram Gösterimi
1.4.7.8 Sıcaklık Değişimlerinin Etkisi
Sıcaklık değişimleri sonucunda borularda boy değişimleri olur ve eksenel gerilmeler
doğar. Havaların soğumasıyla boruda eksenel çekme, ısınmasıyla eksenle basınç
oluşur. Ayrıca iç basınç olduğundan çift yönde gerilmeler doğar; bu nedenle basınçlı
borularda boyuna gerilmelerin oluşması istenmez; bunun için boru boyuna yönde
deformasyon yapabilmelidir; iki çözüm kullanılmıştır:
2 tespit kütlesi arasında bir dirsek meydana getirilir ve borunun deformasyon
yapmasına olanak sağlar. Bu uygulama günümüzde kullanılmamaktadır.
Şekil 1-80
Tespit Kütleleri Plan Şematik Gösterimi
210
Tespit kütlelerinden 1~2 metre sonra genleşme derzleri yapılır ve borular birbirinin içine
girer. Genleşecek boru boyu L; boru malzemesinin lineer genleşme katsayısı λ; göz
önünde tutulacak maksimum ve minimum sıcaklıklar t2 ve t1 ise, mümkün olan
genleşme
∆L = L x λ x (t2 – t1) olur. Pratikte t2 – t1 = 50oC alınır. Örneğin L = 200 m; λ=12x10-6 için
∆L = 0.12 m = 12 cm bulunur.
1.4.7.9 Dolma Sırasındaki Ovalleşmenin Önlenmesi
Şekil 1-81
Ovalleşmede Kullanılan Notasyonlar
1.4.7.10 Don Tesirleri
Önerilmiş çözümler:
1) Boruda her zaman en az 0.50m/s lik bir hız olmalıdır;
2) Boru yanal alanının beher m2 için 1m3/saat su akıtılmalıdır.
3) Borudan en az Qmin debisi akıtılmalıdır.
Qmin = 0.434 x k x π x D x L / (C x (LogΘ0 – LogΘ1)); Θ0 = t0 – T0 ; Θ1 = t1 – T1 ;
 t0, boruya giren suyun sıcaklığı; biriktirmeli tesislerde +4oC dir
 T0, boruya giriş bölgesinde oluşabilecek en düşük hava sıcaklığı
 t1, borunun ucundan çıkacak suyun sıcaklığı; pratikte 0oC alınır
 T1, borunun alt ucunda hava sıcaklığı; genellikle T0 = T1
 K, 10/3600 ile 35/3600 arasında değişen bir katsayı, ortalama k=1/200
 C, katsayı; su için C=1000
211
1.4.7.11 Tespit Kütleleri
Planda ve boy kesitte doğrultu değişikliği olan yerlere;
Boru çapının değiştiği yerlere;
Doğrusal kısmın boyunun çok uzun olduğu yerlere (100-150 metrede bir tane)
Şekil 1-82
Tespit Kütlesi Profil Şematik Gösterimi
İnşaat bakımından konkav hal en uygun; konveks hal en kötü durumdur. Aşağıda
konveks hale ait hesap yöntemi ele alınacak, tespit kütlesinin bulunduğu kesitte boru
çapının da değiştiği kabul edilecektir. İzlenecek adımlar:
Şekil 1-83
Tespit Kütlesi Hesabında Kullanılan Notasyonlar
212
Borunun memba ve mansap taraflarına etkiyen kuvvetler ayrı yarı belirlenir ve vektörel
olarak toplanır;
Tespit kütlesi için bir şekil seçilir; bu şeklin ağırlığı ve ağırlık merkezi bulunur;
Dirseğe etkiyen kuvvetle, ağırlık kuvvetinin bileşkesi bulunur; bileşke kuvvet taban
çekirdeği içine düşmeli ve tabanda meydana getireceği gerilmeler zeminin emniyet
gerilmesinden küçük olmalıdır; aksi halde yeni bir şekil seçilerek hesaplar tekrarlanır;
zeminde oluşan gerilmelerin emniyet gerilmesinin çok altında kalması ise, başlangıçta
seçilen tespit kütlesi şeklinin çok büyük olduğunu gösterir.
Memba taraftaki kuvvetler: (Eksen doğrultusundaki bileşenler) Tespit kütlesine
yönelmiş olduklarında pozitif kabul edileceklerdir.
1) Boş borunun ağırlığı:
F1’ = π x (D1+e) x e1 x γçelik x L1 x sinβ1
(kgf)
2) Mesnetlerdeki sürtünmelerden kaynaklanan kuvvetler:
F2’ = ±μ x (Gboru+Gsu) x cosβ1
(kgf)
Beton-Çelik
μ=0.45~0.50
Beton-Font
μ=0.50~0.75
Yağlanmamış çelik-Çelik
μ=0.30~0.50
Grafitli çelik-Çelik
μ=0.20~0.22
Yağlanmış çelik-Çelik
μ=0.12~0.15
Çelik makara-Çelik
μ=0.05~0.10 (MOSONYI, II, s335)
Avam projelerde μ=0.50~0.60 alınabilir;
Sıcaklık artışlarında (+), azalışlarında (-) alınacaktır;
Gerçekte bu kuvvet boru eksenine etkimezse de, boru eksenine etkidiği kabulüyle
yapılan hata önemsizdir.
213
3) Genleşme derzinin geçirimsizliğini sağlayan kısımdaki sürtünme kuvveti:
F3’ = ±μ x ( (D1+2 x e1) x k x γsu x H’
(kgf)
2) ‘deki işaret kabulü ve μ sürtünme katsayıları geçerlidir;
k=(3~4) x ∆L alınabilir ve genleşme derzinin boru boyunca olan uzunluğunu
göstermektedir.
4) Genleşme derzindeki su basıncından kaynaklanan kuvvet:
F4’ = π x D1 x e1 x γsu x H’ (kgf)
5) Memba taraftaki suyun oluşturduğu basınç kuvveti:
F5’ = (π x D12/4) x γsu x H
(kgf)
6) Suyun sürtünmesinden kaynaklanan kuvvet: J1 memba taraftaki borudaki
piyezometrik eğimi göstermek üzere
F6’ = γsu x(π x D12/4) x L1 x J1 = γsu x (π x D12/4) x ∆H’
;
∆H’ = H-H’ ;
(kgf)
7) İmpuls kuvveti:
F7’ = ρ x Q x V1=(γ/g) x (π x D12/4) x V12
(kgf)
Mansap taraftaki kuvvetler: (Eksen doğrultusundaki bileşenler); bunlar da tespit
kütlesine yönelmiş olduklarında (+) işaretli olarak alınırlar. Bu defa L2 < L1 olduğundan
(zira genleşme derzleri tespit kütlelerinin 1~2 metre mansabına yapılırlar), memba
tarafta önemli olan bazı kuvvetler, bu defa çok küçük olurlar:
214
Bu kuvvetlerden bir kısmı diğerlerinin yanında çok küçüktür; büyük olanlara (*) işareti
konmuştur; buna göre memba ve mansap taraflara etkiyen kuvvetler:
F’ = F1’ + F2’ + F3’ + F4’ ;
F” = F4” + F5”
ve dolayısıyla tespit kütlesine etkiyen toplam kuvvet
F = F’ + F”
olur.
Bundan sonra tespit kütlesi için bir şekil seçilir ve F ile kütlenin I-I çizgisinin üzerinde
kalan kısmının ağırlığının bileşkesi belirlenir:
RI.1 = F + GI = H + N;
H: I-I düzlemindeki bileşen; N:
I-I
düzlemindeki
bileşen.
Şekil 1-84
Mansap Tarafındaki Kuvvetlerin Bileşke Gösterimi
RI,1 kuvveti şekildeki K1K2 çekirdeğinin içine düşmeli ve meydana getireceği gerilmeler
zemin emniyet gerilmesinden küçük olmalıdır.
A=B x L
Burada;
L:tespit kütlesi uzunluğu
B:tespit kütlesi genişliği
Bundan sonra II-II kesitine etkiyen R’I.1 belirlenir:
R’I.1 = V+H’
215
Burada;
V=II-II düzlemine dik (normal) kuvvet = Alan x Ortalama normal gerilme
= B x (L-a) x (σ’o+σu)/2 ve
H’ = II-II düzlemindeki kuvvet
= H x (L-a)/L ’dir.
Bundan sonra R’I.1 kuvvetiyle, bu kısmın GII ağırlığının bileşkesi:
R”I.1 = R’I.1 + GII bulunur. Bu kuvvet (L-a) boyunun içinde çekirdekte olmalıdır ve
meydana gelecek normal gerilmeler zemin emniyet gerilmesinden küçük olmalıdır ve
hesaplara bu şekilde devam edilir.
Ayrıca tespit kütlesi ile oturduğu zemin arasında kayma olmaması için
V x tgφ / H > 1.5
eşitliğinin saplanması istenir. Pratikte tespit kütlesinin oturduğu zeminin kaya olması
halinde tgφ=1 alınmaktadır. (SCHNITTER, 1966)
Günümüzde basınçlı boru imalatında kullanılan çelikler çok yüksek mukavemetli
olduklarından, işletme sırasında fazla elastik deformasyon yapabilmektedirler. Bazı
hallerde tespit kütlesi betonunun çatlamasına sebep olmakta dirsek kısımlarında cebri
boruyu tespit kütlesine betonlamama eğilimi mevcut; bunun yerine boruya ters U
şeklinde çelik parçalar kaynatılmakta, bunlar beton içine özel olarak yerleştirilmiş
teçhizata ankre edilmekte ve meydana gelen kuvvetler bu şekilde alınmaktadır. Bu
değişiklik tespit kütlesi hesabında bir değişiklik meydana getirmez.
1.4.8
Kuyruksuyu Yapıları
Kuyruk suyu kanalı; Santral binası içerisinde bulunan türbinden çıkan suların santral
binasından çıkışı ile başlayan ve dere yatağına ulaşıncaya kadar yapılan kanal
yapısıdır. Kuyruk suyu kanalının kapasitesi, kanaldan geçen akımın karakteristik
özellikleri (hız, akım derinliği, pürüzlülük katsayısı) ve kanal boyutları hidrolik hesaplar
sonucu belirlenir.
Boyutları bilinen kuyruksuyu kanalına ait statik ve stabilite analizleri yapılabilir.
216
1.4.8.1 Kanal Tipleri
1.4.8.1.1 Trapez Kanal
Şekil 1-85
Şekil 1-86
Yarmada Trapez Kanal Tip Kesiti ( Q > 5m³/s )
Yarmada Trapez Kanal Tip Kesiti ( 1m³/s < Q < 5m³/s )
Şekil 1-87
Yarmada Trapez Kanal Tip Kesiti ( 1m³/s > Q )
Şekil 1-88
Dolguda Trapez Kanal Tip Kesiti ( Q > 5m³/s )
217
Şekil 1-89
Şekil 1-90
Dolguda Trapez Kanal Tip Kesiti ( 1m³/s < Q < 5m³/s )
Dolguda Trapez Kanal Tip Kesiti ( 1m³/s > Q )
1.4.8.1.2 Duvarlı Kanal
Şekil 1-91
Duvarlı Kanal Tipik Kesit
1.4.8.2 Kanala Etkiyen Yüklerin Belirlenmesi
Taş kaplama trapez kanallarda kuyruksuyu kanalındaki akımın sürükleme gücüne
bakılır. Sürükleme gücüne karşı koyacak boyutta kaplama kalınlığı seçilir ve
gerekiyorsa kaplama harç ile güçlendirilir.
218
1.4.8.3 Kanal Stabilite Analizleri
1.4.8.3.1 Kanalda Sürükleme Gücünün Hesabı
Kanal Tabanı veya şevleri üzerine etkiyen paralel kuvvetlere sürükleme kuvveti ve bu
kuvvetin birim alana gelen miktarına da sürükleme gücü veya sürükleme gerilmesi adı
verilir. Sürükleme gerilmesi, kanalda oyulma veya dolma olup olmayacağının bilinmesi
bakımından önemlidir.
Sürükleme gücü :
τ=γ·R·j
formulü ile bulunur.Burada;
τ : Sürükleme gerilmesi, kg/m²
γ : Suyun özgül ağırlığı, kg/m³
R : hidrolik yarıçap
J : Hidrolik eğim
1.4.8.3.2 Duvarlı Kanal Kayma Analizi
Duvarlı kanal yapıları yanal itkilerin etkisi altında kaymamalı ve kaymaya karşı belirli bir
emniyeti olmalıdır. Kaymaya karşı emniyet sayısı; kaymaya karşı koyan kuvvetlerin,
kaydıran kuvvetlere oranı olarak tanımlanır.
kuvveti, duvar tabanına binen tüm düşey ağırlığın (∑N) , sürtünme katsayısı (μ) ile
çarpımıdır.
219
 Taban sürtünme açısı olup, kanal tabanının prüzlülüğüne ve zemin cinsite göre /3
ile  arasında değişir. δ açısı tipik olarak 15° ile 30° arasında değerler alabilir. Kesin
değerler için zemin etüd raporuna bakılmalıdır. Kohezyonlu temel zemini durumunda
karşı koyan kuvvete “ cα·B “. Burada; cα : Duvar temeli ile kohezyonlu zemin arasındaki
adezyondur. Kanal zeminine göre kohezyonun 0.5~1 arasında alınabilir. “ B ” ise Kanal
taban genişliğidir.
1.4.8.3.3 Diğer Analizler
Kuyruksuyu kanalları yamaçlar gibi şev stabilitesine dikkat edilmesi gereken bölgelerde
genellikle yapılmadıkları için Şev stabilite analizleri gerekmemektedir.
Kuyruksuyu kanalları kanal tip kesitlerinde belirtildiği şekillerde tasarlanmaları
nedeniyle dayanma yapılarında ki gibi bir taşıma gücü tahkiki ve toptan göçme tahkiki
yapılması gerekmemektedir.
1.4.8.4 Kanal Statik Analizleri
1.4.8.4.1 Kanala Etkiyen Yükler
1.4.8.4.1.1 Aktif Toprak Yükü
Pa : Aktif toprak itkisi
→
Pa = ( Ka • γ • H² ) / 2
→
Ps = Ks • q0 • H
1.4.8.4.1.2 Sürsarj Yükü
Ps : Sürsarj Yükü
220
1.4.8.4.1.3 Sürsarj Deprem Yükü
Psd : Sürsarj deprem yükü →
Psd = Kd • q0 • H
1.4.8.4.1.4 Suyun Hidrostatik Yükü
Psu : Suyun hidrostatik yükü→
Psu = (7/12)•Ch•γsu•H2
1.4.8.4.1.5 Kanal İçi Düşey Su Yükü
→
Gsu = γsu • Hsu
→
Psu = (γsu•H22 ) ⁄ 2
1.4.8.4.1.6 Kanal İçi Yatay Su Yükü
221
1.4.8.5 Kanal Kaplaması
Kuyruksuyu santral çıkışından itibaren trapez ve dikdörtgen kesit olabilirler. Duvarlı
kanal olarak projelendirilen kuyruksuyu kanalları betonarme olarak yapılır ve uygun
donatı ve betonarme kesit et kalınlığı, duvarlı kanalın tabanı ve duvarları için statik
hesap sonucunda belirlenir. Trapez kesit olarak projelendirilen kuyruksuyu kanalları,
pürüzlülüğü azaltmak kanal kapasitesini arttırmak, şevlerin aşınmasını önlemek ve
kanalların bakımını kolaylaştırmak için beton, taş, bitüm, plastik, kil vb. malzemelerle
kaplanır. Beton kaplama sağlam ve pürüzsüz yüzey sağlanması, uzun ömürlü olması
ve az bakım gerektirmesi sebebiyle tercih edilirler. Beton kaplamalarda çimento dozajı
175 – 250 kg/m³ olarak alınabilir. Beton kalınlığı en az 8 cm en çok 15 cm olarak
yapılır.Taşın bol ve ucuz olduğu yerlerde taş kaplama (pere) yapılır. Su kanalında
harçlı pere kullanılır. genellikle kaplama kalınlığı 30 cm’dir. Harçlı pere 300 dozlu
çimento ile derzlenir. Petrol ürünü olan bitüm akıcı özelliğe sahip olduğundan beton
asfalt şeklinde yerinde dökülebildiği gibi, prefabrike plaklar halinde de kullanılır. beton
asfalt kaplama 5 cm kalınlıkta yapılır. Killi kum – çakıl sıkıştırıldığı takdirde oldukça sert
ve geçirimsiz bir madde teşkil eder. Uygun malzemenin yakında bulunduğu yerlerde kil
kaplama yapılır. Ucuz ve az geçirimli olan bu kaplama tipinin en büyük sakıncası
otlanmaya uygun olmasıdır.
222
1.5
KAYNAKLAR
1.5.1.1 Santral Binası Tasarımı
[1]
Devlet Su İşleri (DSİ), Su Yapıları Cilt:3 “Sulama ve Drenaj Şebekeleri ile İlgili
Sanat Yapıları”, DSİ Basım ve Foto-Film İşletme Müdürlüğü Matbaası,
ANKARA, 1989.
[2]
T. Kızılkaya, “Sulama ve Drenaj” , T.C. Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Devlet Su
İşleri Genel Müdürlüğü, 1988.
[3]
U.S. Army Corps of Engineers, Engineer Manual 1110-2-1418, “Channel
Stability Assessment For Flood Control Projects”.
[4]
U.S. Army Corps of Engineers, Engineer Manual 1110-2-2502, “Retaining and
Flood Walls”.
[5]
US Bureau of Reclamation, “Design Of Small Channel Structures” , A Water
Resources Technical Publication.
1.5.1.2 Dolusavak Tasarımı
[1]
U.S. Army Corps of Engineers, Engineer Manual 1110-2-2100, “Stability
Analysis of Concrete Structures”.
[2]
U.S. Army Corps of Engineers, Engineer Manual 1110-2-2104, “Strength
Design for Reinforced Concrete Hydraulic Structures”.
[3]
TS 500 , “Betonarme Binaları Tasarım ve Yapım Kuralları”, TSE, 2000.
[4]
TS 498, “Yapı Elemanlarının Boyutlandırılmasında Alınacak Yüklerin Hesap
Değerleri”, TSE, 1997.
1.5.1.3 Derivasyon-Dipsavak Tasarımları
[1]
Sanat Yapıları, DSİ Basım ve Foto-Film İşletme Müdürlüğü Matbaası, ANKARA,
1989.
[2]
[3]
U.S. Army Corps of Engineers, Engineer Manual 1110-2-1418, “Channel
Assessment for Flood Control Projects”
[4]
U.S. Army Corps of Engineers, Engineer Manual 1110-2-2502, “Retaining and
Flood Walls”.
[5]
US Bureau of Reclamation, “Design of Small Channel Structures” , A Water
[6]
U.S. Army Corps of Engineers, Engineer Manual 1110-2-2902, “Conduits,
Culverts and Pipes”.
223
1.5.1.4 Yardımcı Tesisler
1.5.1.4.1 Su Alma Yapısı
[1]
D. L. Vischer W. H. Hager, Dam Hydraulics
[2]
U.S. Army Corps of Engineers, Engineer Manual 1110-2-2100, “Stability Analysis
of Concrete Structures”.
[3]
U.S. Army Corps of Engineers, Engineer Manual 1110-2-2400, “Structural Design
and Evaulation of Outlet Works”.
[4]
E. Mosonyi, High-Head Power Plants, Volume Two/A
[5]
K. Yıldız, Hidroelektrik Santrallar, Hesap Esasları ve Projelendirilmesi, DSİ Vakfı
Yayın No:1, 1992.
[6]
Su Yapıları, Cilt: II, Regülatörler (Su Alma Yapıları) (Teknik Rehber), DSİ
[7]
TS 500, “Betonarme Binaları Tasarım ve Yapım Kuralları”, TSE, 2000
1.5.1.4.2 Tüneller Destek Tasarımları
[1]
Barton, N.R., Lien, R and Lunde, J., 1974. Engineering Classification of Rock
Masses for the Design of Tunnel Support, Rock Mechanics 6(4), 189-239
[2]
Bieniawski, Z.T., 1979 Tunnel Design By Rock Mass Classification, National
Technical Information Service, US. Department of Commerce, Springfield U.A
[3]
Hoek, E. and Brown, E.T., 1980.
Underground Excavations in Rock The
Institution of Mining and Metallingy, London
[4]
Hoek, E. et al, 1995. Support of Underground Excavations in Hard Rock, A:A:
Balkema, Rotterdam
[5]
Barton, N., 1988. Rock Mass Classification and Tunnel Reinforcement Selection
Using The Q-System. Rock Classification Systems For Engineering Purposes,
ASTM STP 984, American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 59-88
[6]
Bieniawski, Z.T., 1989. Engineering Rock Mass Classification, New York, Wiley
224
[7]
Hoek, E. and Brown, E.T., 1988. The Hoek and Brown Failure Criterion-a 1988
Update in Rock Engineering for Underground Excavations, Proceedings 15th
Canadian Rock Mechanics Symposium, Toronto, 31-38
[8]
Hoek, E., 1998. Rock Engineering for Tunnels, Getechnical Group Graz
[9]
Hoek, E., Carranza-Torres, C., Corkum, B., 2002. Hoek-Brown Failure Criterion 2002 Edition, Proceedings of the 5th North American Rock Mechanics
Symposium, Toronto, Canada, 2002: 1: 267–73
[10] Hoek, E., 1995. Strength of Rock and Rock Masses, ISRM News Journal, 2 (2),
4-16.
[11] Hoek, E., Kaiser, P.K. and Bawden. W.F. 1995. Support of Underground
Excavations in Hard Rock, Rotterdam: Balkema
[12] Hoek, E. and Diederichs, M. 2006. Empirical Estimates of Rock Mass Modulus,
International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 43, 203–215
[13] Workshop - Rock Characterisation for Tunnelling, World Tunnel Congress 1997,
Vienna, Ausria.
1.5.1.4.3 Tüneller Kaplama Tasarımları
[1]
Yayın No:1, 1992.
[2]
U.S. Army Corps of Engineers, Engineer Manual 1110-2-2901, “Tunnels and
Shafts in Rock”.
1.5.1.4.4 Cebri Borular
[1]
Cebri Borulardaki Aşırı Basınçlar, L.Escande, DSİ Vakfı Yayın No:467, 1964.
[2]
Yayın No:1, 1992.
[3]
Hidroelektrik Santrallerin Proje Esasları, İ. Tanrıverdi, Devlet Su İşleri (DSİ), 1991
1.5.1.4.5 Kuyruksuyu Yapıları
225
[1]
Sanat Yapıları, DSİ Basım ve Foto-Film İşletme Müdürlüğü Matbaası, ANKARA,
1989.
[2]
[3]
US Bureau of Reclamation, “Design Of Small Channel Structures” , A Water
226

Yapısal Tasarım - Barajlar Kongresi

Transkript

Benzer belgeler

Aldonat KÖKSAL

Işın ERGENEMAN

Bütün dünya benim ay›lmam› bekliyor

M. Neşe ÖZEFE 2. Doğum Tarihi : 10 Mart 1990 3

1987 İstanbul Üniversitesi İstanbul Tıp Fakültesi ( Mezuniyet )

docİstanbul - Alisa Lebow

İçindekiler 34 50 70 62 76 36

A) KARİYER : 12-ELSET _ ELEKTRİK SİSTEMLERİ ve ENERJİ

AKKÖK ETİK HATTI BİR TELEFON UZAĞINIZDA