Aldonat KÖKSAL

KONU: YAPISAL TASARIM
SUNUM YAPAN: İnş. Y. Müh. ALDONAT KÖKSAL
Hidro Dizayn Mühendislik Müşavirlik İnşaat ve Ticaret A.Ş.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
 KOMİTENİN AMACI
 KAYNAK DOKÜMANLAR
 YAPISAL TASARIM KOMİTESİ KONULARINA GENEL BAKIŞ
 SANTRAL BİNASI
 DOLUSAVAK
 DERİVASYON-DİPSAVAK
 SU ALMA YAPISI
 TÜNELLER
 DENGE BACALARI VE ŞAFTLAR
 CEBRİ BORULAR
 KUYRUK SUYU YAPILARI
 YAPISAL TASARIMA GENEL BAKIŞ
 SONUÇ VE ÖNERİLER
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
“1. Barajlar Kongresi (BBK)” çalışmaları Devlet Su İşleri (DSİ) ve Türk
Müşavir Mühendisler ve Mimarlar Birliği’nin (TMMMB) öncülüğünde,
ODTÜ ve özel sektör müşavirlik firmalarının gönüllü katkı ve
katılımları ile 2012 yılının ilk aylarında başlamıştır.
Bu çerçevede oluşturulan komitelerin çalışmaları ve periyodik olarak
düzenlenen toplantılar sonucunda, kılavuz bir doküman niteliği
taşıyacak Tasarım Kriterleri’nin belirlenmesi hedeflenmiştir.
Bu amaçlar doğrultusunda “Yapısal Tasarım Komitesi” de, iş kapsamı
olarak belirlenen su yapılarının tasarım ve onay aşamalarında
kullanılan farklı uygulamalarla birlikte, esas alınan yabancı kaynakları
da inceleyerek, yaşanan sıkıntılara son verecek, tüm sektör çalışanı
meslektaşlarımız tarafından kullanılabilecek bir referans doküman
oluşturmayı hedeflemiştir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Çalışmalar öncesinde, DSİ Barajlar ve HES Dairesi’nde 03 Şubat
2012
tarihinde
gerçekleştirilen
ilk
toplantıda,
yapılacak
çalışmalarda kaynak doküman olarak öncelik sırasıyla;
ICOLD (International Commission on Large Dams)
ACI (American Concrete Institute)
USACE (United States Army Corps of Engineers)
yayınlarının takip edilmesi gerektiği konusunda görüş birliğine
varılmıştır. Başlangıçta hedeflenen referans dokümanların yanı sıra
Devlet Su İşleri’nin çeşitli yayınlarından ve Türk Standartları’ndan da
faydalanılmıştır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Yapısal Tasarım Komitesi çalışmaları 4 ana başlık altında
toplanmıştır. Bunlar:
Santral Binası Tasarımı
Dolusavak Tasarımı
Derivasyon-Dipsavak Tasarımı
Yardımcı Tesislerin Tasarımı
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Yardımcı Tesisler, 8 alt başlık altında çalışılmıştır.
Enjeksiyon Galerileri
Su Alma Yapıları
Kapak Şaftları
Tüneller
Denge Bacaları ve Şaftlar
Vana Odaları
Cebri Borular
Kuyruksuyu Yapıları
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Santral Binası, nehir yatağından alınan suyun türbinlenerek enerji üretiminin
sağlandığı yapı olarak tanımlanabilir. Bu yapının tasarım ve projelendirme
aşamalarında, farklı disiplinlerin koordinasyonu büyük önem taşır.
1. Barajlar Kongresi kapsamında Yer Üstü, Yarı Gömülü ve Yeraltı olmak üzere 3’e
ayrılan santral binalarından, uygulamada çokça tercih edilmesi sebebiyle öncelikli
olarak yarı gömülü ve yer üstü santral binaları ele alınmıştır. Daha geniş araştırma
gerektiren gömülü santral binaları ise bir sonraki çalışmaya bırakılmıştır.
Santral binası yerleşiminin belirlenmesinde cebri boru ve mansap şartları, zemin
koşulları, vadi genişliği, ulaşım, kamulaştırma, enerji nakil hattı, etek santralleri ve
dolusavağın yeri gibi birçok faktör etkili olmaktadır.
Santral binası türbin ve jeneratör bloğu, montaj bloğu ve kumanda/kontrol yapıları
olmak üzere 3 ana kısımdan oluşur. Bu yapılar bir bütün halinde olabileceği gibi 3
farklı blok halinde de tasarlanabilir.
Santral Binası Ana Teçhizatlarından olan Türbin ve Jeneratör tipinin seçimi net düşü
ve debi değerlerine bağlı olarak belirlenir. Ana Teçhizatları oluşturan diğer kısımlar
ise Emme Borusu, Salyangoz ve Emniyet Vanası’dır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Akarsuyun baraj veya gölet rezervuarına doldurduğu suyun fazlasını
mansaba taşıyan yapılar, dolusavak olarak adlandırılır.
1. Barajlar Kongresi kapsamında yapılan çalışmada, Dolusavak tipleri
ve ön boyutlandırma kriterleri Hidrolik Komite tarafından çalışılmış
olup, Yapısal Tasarım çalışmalarında dolusavak yapısını oluşturan
kısımlar;
 Yaklaşım Kanalı,
 Eşik Yapısı,
 Boşaltım Kanalı ve
 Enerji Kırıcı Yapılar
olmak üzere 4 ana başlık altında toplanmıştır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Derivasyon-Dipsavak sistemini oluşturan yapılar ana hatlarıyla; Giriş
Yapısı, Dipsavak Şaftı ve Sualma Yapısı, Tünel, Tıkaç Betonu, Cebri Boru
ve Vana Odası olmak üzere 5’e ayrılmıştır.
Derivasyon yöntemine, baraj inşaatı süresince kontrol edilmesi gereken
feyezan debisi, baraj yerinin jeolojik yapısı ve topografik durumu, inşa
edilecek barajın tipi ve yapım süresi, dolusavak, dipsavak ve boşaltım
tesislerinin konumu dikkate alınarak ve inşaat sırasına bağlı olarak karar
verilmelidir.
Komitemiz, başlıca derivasyon yöntemlerini;
 Açık kanallı derivasyon,
 Kondüvi (Aç-kapa tünel),
 Borulu derivasyon,
 Kademeli derivasyon, ve
 Tünelli derivasyon
olmak üzere 5 kategoriye ayrılarak çalışılmıştır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Akarsu ve baraj gölü gibi su kaynaklarından suyu alıp iletim kanalı,
kondüvi, enerji tüneli veya cebri boru gibi iletim sistemlerine veren yapıya
“Sualma Yapısı” denmektedir. Uygun sualma yapısı tipini seçmek, saha
koşulları, yapı ekonomisi, proje ihtiyaçlarına göre verimliliği gibi bir çok
faktöre bağlıdır.
Sualma yapıları genel olarak “Bağımsız Karşıdan Alışlı Sualma Yapıları” ve
“Gövdeye Bitişik Sualma Yapıları” olarak iki ana kategoriye ayrılmıştır.
Bağımsız Karşıdan Alışlı Sualma Yapıları; Kule Tipi, Kaya Yamaca Yaslı
Eğik, Şaftlı ve Dipten Alışlı olmak üzere 4 ana gruba ayrılmıştır. Gövdeye
Bitişik Sualma Yapıları ise yapı gövdesinden aldığı suyu genellikle bir
cebri boru vasıtasıyla gövdenin hemen mansabında yer alan santral
binasına iletirler ve bu tip su alma yapısı yaygın olarak beton barajlarda
tercih edilir.
Yaklaşım kanalı ve kanat duvarları, eşik yapısı, ızgara, dalgıç perde,
batardo kapağı, işletme kapağı ve üst yapı su alma yapısı elemanlarını
oluşturmaktadır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Tüneller ve yeraltı yapıları, mühendislik alanındaki en önemli yapıların
başında gelirler. Gerek tasarım, gerekse yapım aşamalarında, birçok
mühendislik disiplininin ortak çalışmasını gerektirirler.
Tünel tasarımında, tünelin açılacağı zeminin iyi tanınması gerekir. Ancak,
zeminlerin genellikle anizotropik davranış göstermesi ve heterojen
yapıları, süreksizliklerinin bulunması ve yeraltı suyu ile etkileşimleri,
zeminin
mekanik
ve
fiziksel
özelliklerinin
belirlenmesini
güçleştirmektedir.
Ayrıca, tünel çevresindeki karmaşık yük dağılımları, geometrideki
değişiklikler, yapı-zemin etkileşiminin modellenmesindeki zorluklar,
tünellerin tasarım aşamasını çok daha karmaşık ve önemli hale
getirmektedir.
Tünel tasarımda temelde deneysel (ampirik) ve sayısal olmak üzere iki
ana yöntem bulunmaktadır. Ancak, tünel tasarımlarında bu yöntemlerden
birini seçmek yerine, birbirinin tamamlayıcısı niteliğinde değerlendirmek
daha doğru olacaktır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Tüneller iç basınca maruz olup olmadıklarına göre basınçlı ve basınçsız tüneller olarak
2’ye ayrılır. Servis tünelleri ve kanal vazifesi gören tüneller basınçsız tünel sınıfındadır.
Basınçlı tüneller sınıfına giren enerji tünelleri düşük basınçlı, orta basınçlı ve yüksek
basınçlı tüneller olmak üzere 3 gruba ayrılır.
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,
 Tünel ebatlarının yapılabilirlik (minimum ebat) sınırları,
 Tünel ekonomik kesit analizi,
 Düşeyde ve yatayda kaya kütlesinin gerilme dayanımlarının iç su basıncına göre
yeterliliği,
 Su akacak yüzeyin düzgün bir yüzey haline getirilerek sürtünme kayıplarının
azaltılması ihtiyacı,
 Tünel kaplaması ile sağlanması gerekli olan sızdırmazlık seviyesi.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Şaftlar, dik veya dike yakın açılan tüneller olarak değerlendirilebilirler.
Doğrultularından dolayı tünellerden farklı açım teknikleri gerektirseler de
tasarım esasları tünellerle aynıdır.
Denge bacaları, basınçlı sistemlerde ani kapanma ve açılma durumlarında
oluşan şok dalgalarının emiliminin sağlanması amacıyla açılan özel şaftlardır.
Denge bacaları temelde bir şaft şeklinde olsalar da zaman zaman hacim
ihtiyaçlarının karşılanması amacıyla değişik geometrilerde de olabilmektedir.
Şaftlar ve denge bacaları, düzgün gerilme dağılımı sağlaması sebebiyle
genelde dairesel olarak açılırlar. Boyutları hidrolik hesaplar sonucunda
belirlenir.
Denge bacalarının çap ve yükseklikleri, salınım hesapları yapılarak bulunur.
Mansaba olabildiğince yakın ve topoğrafyaya uygun bir bölgeye yerleştirilirler.
Bölgenin seçiminde jeolojik/jeoteknik koşullar da önemli bir faktördür.
Denge Bacaları ve Şaftlar, 1. Barajlar Kongresi çalışmaları kapsamında destek
tasarımları, yükler ve yükleme durumları ile sayısal analiz yöntemleri başlıkları
altında irdelenmiştir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Cebri
borular,
baraj
ve/veya
hidroelektrik
santral
tesislerinde
rezervuardan alınan suyun içme, sulama ya da enerji üretimi gibi
kullanım amacına göre istenen yere taşınmasında kullanılır. 1.
Barajlar Kongresi 2012 - Yapısal Tasarım Komitesi çalışmalarında
cebri borular, hem yardımcı tesisler, hem de derivasyon-dipsavak
cebri borusu başlığı altında olmak üzere, 2 farklı başlık altında
incelenmiştir.
Rapor kapsamında cebri borular; cebri boru türleri, su darbeleri, boru
çapının belirlenmesi, mesnet aralıklarının belirlenmesi, sıcaklık
değişimlerinin etkileri, don tesirleri ve tespit kütleleri başlıkları
altında çalışılmıştır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Kuyruksuyu Yapıları, santral binası içerisinde bulunan türbinden çıkan
suların, santral binasından çıktığı yerden başlayıp, dere yatağına
ulaşıncaya kadar suyu ileten yapılardır. Kuyruksuyu yapıları hidrolik
hesaplarla boyutlandırılır. Kanalının kapasitesi, kanaldan geçen akımın
karakteristik özellik (hız, akım derinliği, pürüzlülük katsayısı) ve mansap
şartlarına bağlıdır. Boyutları belirlenen kuyruksuyu kanalına ait statik ve
stabilite analizleri yapılabilir.
Kuyruksuyu yapılarında, ekonomik oluşu sebebiyle, genelde duvarlı ve
trapez kanallar tercih edilir. Ancak, mansap şartları sebebiyle kondüvi ya
da tünel gibi kapalı kesitler de dahil olmak üzere, projeye özel çözümler
de yapılmaktadır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Her bir baraj yapısına ait yapısal tasarım ;
 Stabilite Analizleri
 Tasarım Yükleri
 Yükleme Halleri
 Emniyet Katsayıları
 Zemin Gerilmeleri
 Analiz Yöntemi
 Yapı Tipi Seçimi ve Boyutlandırma
 Statik ve Betonarme Analizler
 Yük Faktörleri
 Donatı Kriterleri
başlıkları altında özetlenebilecek olup, bütün yapıları kapsayacak şekilde
genel bilgiler verilecektir. Ayrıca santral binası ve derivasyon-dipsavak
yapılarının yapısal tasarımı ile ilgili detaylı bilgiler örnek projeler eşliğinde
sunulacaktır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Zati Yükler: Yapının (kaplama) kendi ağırlığı ile üzerindeki mekanik ekipman ağırlıklarından oluşan
yüklerdir.
Hareketli Yükler: Montaj, işletme veya bakım-onarım sırasında vinç, treyler vb. ekipman, yaya ve/veya
araçlardan kaynaklanan yükler, kar yükleri, rüzgar yükleri, sürşarj yükü vb. yüklerdir.
Dolgu Yükleri: Yapı çevresinde (varsa) yer alan dolgudan kaynaklanacak düşey ve yatay yüklerdir.
Dolgunun suya doygun olup olmama durumuna göre hesaplanır.
Kaya yükü: Kaya-yapı etkileşiminin değerlendirilmesinden elde edilmiş yükleri ve/veya biçim
bozukluğunu ifade etmektedir. Kaplama çevresindeki zeminden kaynaklanan yanal yüktür. Kaya yükleri,
Terzaghi Kaya Yük Sınıflandırması veya kaya kütle sınıflandırma sistemlerine dayalı benzer kaya yük
tahminlerine göre belirlenebilir. Tünel ve şaft gibi yapılarda göz önünde bulundurulur.
Sediment Yükleri: Yapı membasında sediment birikiminden dolayı meydana gelen yatay ve düşey
yüklerdir.
Suyun Kaldırma Kuvveti: Suyun yapı temeli altındaki su akımı ile yukarı kaldırma kuvvetidir. Kaldırma
kuvveti dağılımını belirlemek için sızma analizleri yapılabilir. Analizlerde zemin tipi, dolgu malzemesi
özellikleri ile enjeksiyon perdesi ve drenaj sistemi dikkate alınır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Deprem yükleri: Deprem yükleri yapının kütlesine, dinamik toprak basıncı olarak dolgu ve zemine,
hidrodinamik basınç olarak da suya etkir.
Hidrostatik yükler: Rezervuar su seviyesine ve işletme koşullarına bağlı olarak hesaplanacak yapı
içindeki ve dışındaki su basınçları.
Ayrıca tünel tipi yapılar için hidrostatik yükler aşağıdaki gibi sınıflandırılmıştır:
İşletme durumu hidrostatik yük; normal işletme durumunda maksimum iç su basıncından minimum dış
su basıncının çıkarılması sonucunda elde edilen basıncı ifade eder.
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 eder.
Dış hidrostatik yük; tünel boş iken etki eden su tablasından dolayı oluşan maksimum dış su basıncını
ifade etmektedir.
Elektro-Mekanik Yükler: Santral binası tasarımında bahsi geçen yüklerden su (koç) darbesi ve türbin,
jeneratör mesnet yükleri vb. yükleri ifade eder.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Su yapıları tasarımı için yükleme halleri;
İnşaat Sonu Hali: Yapı zati ağırlığı, dolgu (varsa) yatay ve düşey yükleri, sürşarj (varsa)
yükü, hareketli yükler (varsa). Tünel tipi yapılar için yapı zati ağırlığına ilaveten dışta
çevresel kaya yükü ve varsa yer altı suyu basıncı alınmalıdır.
İnşaat Sonu Deprem Hali: İnşaat sonu yükleri (hareketli yükler hariç) ve bu yüklere
ilaveten projede belirlenen yer ivmesinden dolayı oluşan ek sismik yüklerden
oluşmaktadır.
İşletme Hali: Baraj/yapı işletmeye alınmıştır. Yapı zati ağırlığı, dolgu (varsa) yatay ve
düşey yükleri, sürşarj (varsa) yükü, hareketli yükler (varsa), yapı içinde ve dışında
hidrostatik su yükü, alttan kaldırma (uplift) kuvveti alınır.
İşletme Deprem Hali: İşletme durumu yükleri (hareketli yükler hariç), yapı ve dolgudan
kaynaklanacak ek dinamik yükler ile suyun hidrodinamik itkisi.
Feyezan Hali: Taşkın durumunda yapı zati ağırlığı, dolgu (varsa) yatay ve düşey yükleri,
sürşarj (varsa) yükü, yapı içinde ve dışında feyezan hidrostatik su yükü, alttan kaldırma
(uplift) kuvveti alınır.
Onarım Hali: Yapı zati ağırlığı, dolgu (varsa) yatay ve düşey yükleri, sürşarj (varsa) yükü,
hareketli yükler (varsa), onarım halinde iken hidrostatik itkiler, alttan kaldırma (uplift)
kuvveti alınır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
STABİLİTE HESABININ AMACI:


Her yükleme durumu için elde edilecek tesirlere göre kayma,
devrilme ve yüzme güvenlik katsayılarının belirlenmesi.
Yapı tabanındaki zemin emniyet gerilmelerinin belirlenmesi
ve mevcut zeminin taşıma gücü açısından kontrol edilmesi.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Yapı tipinden bağımsız olarak stabilite analizinde kullanılan emniyet
katsayıları için iki yöntem benimsenmiş olup bunlar bugüne kadar
alışılagelmiş metod olan DSİ yayınlarına göre ve USACE, EM-11102-2100 “Stability Analysis of Concrete Structures”a göre verilmiştir.
DSİ yayınlarında yer alan yöntem:
Güvenlik Katsayıları
Kayma
Devrilme Yüzme Yükleme Kategorileri
Olağan Olağanüstü yük yük hali
hali
1.5
1.5
‐
1.2
1.2
1.2
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
USACE, EM 1110-2-2100’ de yer alan yöntem:
Kritik Yapılarda Kayma Emniyet Katsayıları
Olağan Olağanüstü Arazi durumu
yük hali
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.
Normal Yapılarda Kayma Emniyet Katsayıları
Olağan Olağanüstü Arazi durumu
yük hali
yük hali
İyi Tanımlanmış
1,4
1,2
İyi Tanımlanmamış
1,5
1,3
Aşırı yük hali
1,1
1,1
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
USACE, EM 1110-2-2100’ de yer alan yöntem:
Tüm Yapılarda Yüzme İçin Emniyet Katsayıları
Olağan Olağanüstü Arazi durumu
yük hali
yük hali
Tüm Sınıflar
1,3
1,2
Aşırı yük hali
1,1
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. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Yapı Temeli Altında Oluşan Gerilmeler;
formülü ile hesaplanır.

N:
A:
W:
M0 :
Zemin gerilmesi (kN/m2)
Düşey kuvvetler toplamı (kN)
Temel kesit alanı (m2),
Atalet momenti (m3) ,
Temel ortasındaki toplam moment (M0 = ΣN x e) (kNm)
c = (ΣMk - ΣMd) / ΣN ,
c:
e:
Mk :
Md :
e= L / 2 – c formülü ile bulunur.
Bileşke kuvvetin yeri (m)
Eksantrisite (dışmerkezlik) (m)
Karşı koyan momentler (kNm)
Devirmeye çalışan momentler (kNm)
Bileşke kuvvetin yeri temel uzunluğunun üçte birinden daha küçük olması durumunda temel altında
çekme gerilmesi çıkacaktır. Bu durumda zeminin çekmeye çalışmadığı dikkate alınarak, maksimum
zemin gerilmesi;
formülünden hesaplanmalıdır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Önceleri, zeminin doğrusal elastik olduğu varsayımıyla türetilmiş
ve basit geometrilerin modellenmesine olanak tanıyan analitik
yöntemler, bilgisayar teknolojisindeki ilerlemeler ile yerini daha
karmaşık modellere ve gerçeğe daha yakın malzeme
tanımlamaları ile çözebilen sayısal çözümleme yöntemlerine
bırakmıştır.
Bu yöntemlerden en yaygın olarak kullanılanı ise sonlu elemanlar
yöntemidir (finite element method). Bunun yanısıra sonlu farklar
yöntemi (finite difference method), sınır elemanlar yöntemi
(boundary elements methods) ve ayrık elemanlar yöntemi
(discrete/distinct element method) de kullanılabilmektedir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Yapı tipi seçimi ve boyutlandırma her yapı için farklı olup
 Yapı yerinin jeolojik/jeoteknik yapısı,
 Topoğrafik durumu,
 Yapım süresi veya
 İlave düşü olanaklarının değerlendirilmesi
gibi kriterlere bağlıdır.
Önemli olan maliyet, risk ve uygulama kolaylıkları açısından optimum
olan seçimin yapılmasıdır.
Hidrolik olarak ön boyutlandırılması yapılan yapıların yapısal olarak
boyutlandırılması her yapı için farklılık göstermektedir. Süre göz önünde
bulundurularak hidrolik yapılardan sadece Santral Binası ve DerivasyonDipsavak yapılarının yapısal boyutlandırması ve tasarımı ile ilgili daha
detaylı bilgi verilecektir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Yapısal hesaplar “Taşıma Gücü” yöntemine göre yapılacak olup, tasarım yük değerlerinin elde
edilmesinde kullanılacak yük katsayıları TS 500’ de öngörüldüğü şekli ile alınır. Tasarımda,
yapıya etkimesi olasılığı bulunan tüm yük birleşimleri dikkate alınmalıdır. Yanal toprak itkisi ve
hidrostatik basınç olan durumlarda alınan yük katsayıları alttaki tabloda verilmiştir.
Tasarım Yük Katsayıları (TS 500)
Yük Tanımı
Olağanüstü yük hali
Zati Yükler
1,4
Dolgudan kaynaklı yanal İtkiler/ Hareketli Yükler
1,6
Hidrostatik Yükler
1,4
Statik hesaplarda, analizi yapılan yapının tüm elemanlarında maksimum tesirleri elde etmek
için stabilite analizinde bahsedilen olası bütün 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.
Beton malzeme özellikleri ve karakteristikleri TS 500, donatı çelikleri TS 708’e uygun olmalıdır.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Donatılı beton kaplamalı tünellerin tasarımı ise taşıma gücüne ve servis durumu kriterlerine
göre yapılmalıdır. Aşağıda taşıma gücü hesaplarında kullanılması önerilen yük faktörleri USACE
EM 1110-2-2901 “Tunnels and Shafts in Rock” a göre verilmiştir. Ayrıca servis durumu için
kaya koşullarına bağlı olmak üzere uygun bir çatlak genişliği dikkate alınmalıdır.
Taşıma Gücü Yönteminde Kullanılması Önerilen Yük Faktörleri (EM1110-2-2901, USACE)
Su Tünelleri için Önerilen Tasarım Kriterleri ve Yük Faktörleri
Yük Durumu
1
2
Zati Yük
1.3
1.1
Kaya Yükü
1.4
1.2
İşletme Durumu Hidrostatik Yük
1.4
‐
Transient Hidrostatik Yük
‐
1.1
Dış Hidrostatik Yük
‐
‐
Hareketli Yük
‐
‐
Yükleme Durumu:
1
İşletme Hali
2
Ani Vana Kapanma Hali
3
İnşaat Sonu / Boşaltım Hali
4
Bakım Onarım Hali
3
1.1
1.4
‐
‐
1.4
‐
4
1.1
1.2
‐
‐
1.4
1.4
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Minimum pas payı:
Zemin ile doğrudan ilişkide olan / su ile temas eden yüzeylerde : 7.5 cm
Diğer durumlarda: 5.0 cm
Pas payı için verilen bu değerler tavsiye niteliğindedir. Yerindeki şartlara göre değerlendirilmesi
gerektiği unutulmamalıdır. Zeminde ya da sudaki zararlı maddelere karşı alınması gereken pas
payı tedbirleri ise ayrıca incelenmesi gereken bir konu olarak değerlendirilmiştir.
Büzülme (Rötre) donatısı :
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” de
ve burada verilen kriter kullanılmaktadır.
Asmin = min x b x d ;
 min 
fctk
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)
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Örneğin C20 beton ve S420 sınıfı çelik için minimum donatı,
Asmin = (7.5/4200) x 100 x 25 = 4.46 cm2/m olarak bulunur.
Dolayısıyla rötre için minimum 14/30 donatı kullanılmaktadır.
Ancak komite, bugüne kadar benimsenmiş ve gündemde olan minimum  14/30
donatı uygulamasındaki 30 cm donatı aralığının, 15-20 cm donatı aralığına göre
daha büyük çatlak genişliklerine sebep olacağı görüşündedir. Olası korozyon
tehlikesi düşünülerek minimum donatı çapı 14 mm seçilirken, korozyon
tehlikesini (çatlak genişliklerini) azaltmaya yönelik olarak, donatı aralılarının
azaltılması da gündeme alınmalıdır. Bu tamamen teknik bir yaklaşım olup, konuyla
ilgili son kararın DSİ ve akademisyenlerce verilmesi gerekmektedir. Zira, konunun
birim fiyat tariflerinden kaynaklanan bir de mali boyutu vardır.
Aksi halde komite, rötre çatlaklarının küçültülmesi maksadı ile  14/30 (5.13 cm2)
ile yaklaşık aynı alanı veren  12/20 (5.65 cm2) minimum donatı uygulamasının
daha uygun ve efektif olacağı kanaatindedir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
Isı ve Rötre İçin Minimum Donatı Oranları:
Minimum donatı oranları ile ilgili olarak USACE, EM-1110-2-2104 “Strength Design for ReinforcedConcrete Hydraulic Structures” (paragraf 2-8 a-b-c) üzerinde yapılan çalışma ve tartışmalar sonucu
elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibidir:
Yapısal elemanların tasarımında ısı ve büzülme (rötre) gerilmeleri için hesaplanan minimum donatı
oranı brüt kesit alanının 0.0028’ine eşit (her iki yüz toplamı) olup aşağıda verilen tablodaki limit
değerlerini geçmeyecektir.
Kesit Yüksekliği (h)
0 < h <=35 cm
35 cm < h <150 cm
h > 150 cm
Min. Isı ve Rötre Donatısı b: Kesit genişiği (m)
h: Kesit Yüksekliği (m)
14/30*
Her bir yüzde: 0.0014xbxh
28/30**
* Burada verilmek istenenin donatı alanı olduğu yaklaşımı ile  14/30 yerine  12/20 daha uygun
görünmektedir. Kesit yüksekliği (35cm), donatı alanının pursantaja bölünmesiyle elde edilmiştir.
** Burada verilmek istenenin donatı alanı olduğu yaklaşımı ile  28/30 yerine  20/15 ya da  22/20
daha uygun görünmektedir. Kesit Yüksekliği (150 cm), donatı alanının pursantaja bölünmesiyle elde
edilmiştir.
Bir yüz için 0.0014 pursantaj uygun görünmekle birlikte, ikinci yüzde de uygulanacak olmasının, büyük
kütle betonları, ağırlık duvarları, yaslamalı tip duvarlar, vb. dikkate alınarak, DSİ ve akademisyenlerce
tekrar değerlendirilmesi gerektiği düşünülmektedir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012
1. Barajlar Kongresi kapsamında Yapısal Tasarım Komitesi tarafından
yürütülen çalışmalarda, hidrolik yapılarının tasarım aşamasında gerek ulusal
standart ve yönetmeliklerin yetersizliği, gerekse dış kaynaklı dokümanların
ülkemizde uygulanmasında yaşanan aksaklıklar ile birlikte farklı uygulama ve
sıkıntılara çözüm olabilecek bir referans doküman oluşturulması
hedeflenmiştir.
Yapılan çalışmalar sırasında ve sonrasında görülmüştür ki, yapısal tasarım
konularında birbirinden oldukça farklı tasarım kriterleri uygulanmaktadır.
Yapısal Tasarım Komitesi’nce yürütülen çalışmalar neticesinde, tek ve ortak
bir paydada buluşulabilmesi için yürürlükteki şartname ve yönetmeliklerin
ilgili kurum ve kuruluşlarca yeniden düzenlenmesi gerektiği konusunda
görüş birliğine varılmıştır.
Özellikle tasarım kriterleri, şartname ve yönetmeliklere bağlı olarak seçildiği
için karar ve çözüm aşamasında üniversite ve ilgili tüm kurumların desteği ile
daha detaylı olarak ele alınmalıdır.
1. Barajlar Kongresi kapsamında yapılan bu çalışma ileriki yıllarda da
geliştirilecek ve referans dokümanların oluşumuna temel teşkil edecektir.
1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012