BARAJLAR VE HİDROELEKTRİK SANTRALLER YAPISAL …yildiz.edu.tr/~sahin/tuneller/2.BOLUM_Ek Okumalar_3_2014.pdf · Bu rehber doküman, barajlar, hidroelektrik santrallar ve hidrolik

T.C.ORMANVESUİŞLERİBAKANLIĞI

DEVLETSUİŞLERİGENELMÜDÜRLÜĞÜ

BARAJLARVEHİDROELEKTRİKSANTRALLER

YAPISALTASARIMREHBERİ

REHBERNO:006

EKİM 2012

ANKARA

1. Barajlar Kongresi – Ekim 2012

BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM i

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 ii

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


BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM iii

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.


BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM iv

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.


BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM v

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


BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM vi

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


BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM vii

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


BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM viii

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


BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM ix

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


BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM x

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


BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM xi

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 xii

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 1110-2-2901, 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 xiii

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


BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM xiv

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


BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM xv

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


BARAJLAR VE HES YAPISAL TASARIM 1

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.



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



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



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.



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 güç-

hız 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



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



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



Şekil 1-4 Yatay Eksenli Pelton Türbinler

Şekil 1-5 Düşey Eksenli Pelton Türbinler



Şekil 1-6 Turgo İtki Türbinler

Şekil 1-7 Yatay Eksenli Francis Türbinler



Şekil 1-8 Düsey Eksenli Francis Türbinler



Şekil 1-9 Düsey Eksenli Kaplan Türbinler



Şekil 1-10 Crossflow Türbinler

Şekil 1-11 Paket Tipi Vana Türbin

Şekil 1-12 Düşey Eksenli Boru (Tubular) Tipli Türbinler



Şekil 1-13 Kondüvi Tipi Vana Türbin

Şekil 1-14 Runner ve Rotor Entegre Türbin



Şekil 1-15 Tersinir Pompa Tipi Türbinler



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.



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 1-

1,5 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



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



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.)



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



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;

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.

1.1.3 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.



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



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, yarı-

gömülü 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.



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.



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.



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.



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 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



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 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 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



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



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.



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 Olağanüstü 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



Tablo 1-7 EM 1110-2-2100, Santral Binası Yükleme Durumları

No Yük Durumları Yükleme Durumu

1 İnşaat Sonrası Durumu Olağanüstü yük hali

2 İşletme Durumu Olağan yük hali

3 İşletme Deprem Durumu (İED) Olağanüstü yük hali

4 İşletme Deprem Durumu (EED) Aşırı yük hali

5 Bakım Durumu Olağanüstü yük hali

6 Feyezan Durumu (ETT) Olağanüstü yük hali

Not:Santral Binası kritik yapı olmadığı için EBD (en büyük beklenebilir deprem) yük

durumlarına dahil edilmemiştir.

Görüleceği üzere ülkemizde alışılagelmiş yükleme durumlarının aksine EM 1110-2-

2100 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 Olağanüstü yük hali

2 İnşaat Sırası Deprem Durumu (İED) Aşırı yük hali

3 İnşaat Sonrası Durumu Olağanüstü yük hali

4 İnşaat Sonrası Deprem Durumu (İED) Aşırı yük hali

5 İşletme Durumu Olağan yük hali

6 İşletme Deprem Durumu (İED) Olağanüstü yük hali

7 İşletme Deprem Durumu (EED) Aşırı yük hali

8 Bakım Durumu Olağanüstü yük hali

9 Feyezan Durumu (ETT) Olağanüstü yük hali

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



1.1.4.1’de belirtilen yükleme durumlarında kullanılacak olan yük katsayıları TS 500 baz

alınarak aşağıda verilmiştir.

İnşaat Sırası Hali Yükleme Durumu : Statik İlgili Kombinasyon : 1.4G + 1.6Q


Yükleme Durumu : Dinamik İlgili Kombinasyon : 1.0G + 1.0Q + 1.0E

İnşaat Sonu Hali Yükleme Durumu : Statik İlgili Kombinasyon : 1.4G + 1.6Q



İşletme Hali

Yükleme Durumu : Statik İlgili Kombinasyon : 1.4G + 1.6Q



Feyezan Hali Yükleme Durumu : Statik İlgili Kombinasyon : 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.



Ölü Yükler: Sadece zati ağırlık

Hareketli Yükler: Zati ağırlık dışındaki tüm yükler

Olarak sınıflandırılırsa;

Tablo 1-9 Eurocode 2, Yük Çarpanları

Olağan yük hali Olağanüstü 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 Olağanüstü 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.



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



(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.



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.



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



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.)



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



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.



1.1.4.4.7 Çelik Yapı Örnekleri

Şekil 1-17 Uzay Kafes Çelik Yapı Örnekleri



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



YÜKLEME DURUMU KATEGORİLERİ

YILLIK OLASILIK TEKERRÜR ARALIĞI

Olağan Yük Hali (O) 0,10 dan büyük veya eşit 10 yıldan küçük veya eşit

Olağanüstü Yük Hali (OÜ) 0,10 dan küçük fakat 0,0033 den büyük veya eşit

10 yıldan büyük fakat 300 yıldan küçük veya eşit

Aşırı Yük Hali (A) 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)



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.



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



Tablo 1-12 Dolusavak Yaklaşım Kanalı Duvarları Yükleme Sınıfları

Yükleme Halleri

Yükleme Tanımı Yükleme Durumu Kategorileri

I İnşaat Sonu Hali O II İşletme Hali O III İnşaat Sonu Hali + İED OÜ

IVA İşletme Hali + İED OÜ IVB İşletme Hali + EED A V En Büyük Tasarım Taşkını Hali (ETT) A VI Taşkın Sonrası Hali (ETT) 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.

Yapının zati ağırlığı Su yükleri Dolgu yükleri Varsa sürşarj yükü Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

b) Yükleme Hali II - İşletme Hali

Rezervuardaki su işletme seviyesinde, duvar arka dolgusu işletme seviyesine kadar

batık.


c) 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.

Yapının zati ağırlığı+İED Su yükleri+İED Dolgu yükleri+İED Varsa sürşarj yükü+İED Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti,

d) Yükleme Hali IVA - İşletme Hali + İED


batık.



Yapının zati ağırlığı+İED Su yükleri+İED Dolgu yükleri+İED Varsa sürşarj yükü+İED Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

e) Yükleme Hali IVB ‐ İşletme Hali + EED


batık.

Yapının zati ağırlığı+EED Su yükleri+EED Dolgu yükleri+EED Varsa sürşarj yükü+EED Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

f) Yükleme Hali V ‐ En Büyük Tasarım Taşkın Hali (ETT)

Rezervuardaki ve dolgudaki su en büyük tasarım taşkını seviyesinde,dolgu bu seviyeye

kadar batık.

Yapının zati ağırlığı Su yükleri Dolgu yükleri Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

g) 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.


1.2.2.3.2 Eşik Yapısı Yükleme Durumu

Tablo 1-13 Dolusavak Yapısı Eşik Yapısı Yükleme Sınıfları



a) Yükleme Durumu I - İnşaat Sonu Hali

Dolusavak eşik yapısı tamamlanmış,yaklaşım kanalında su bulunmuyor.

Yapının zati ağırlığı Varsa köprü hareketli yükleri Dolgu ve zemin yükleri Varsa sürşarj yükleri

b) Yükleme Durumu II - İşletme Hali

Rezervuardaki su işletme seviyesinde.

Yapının zati ağırlığı Varsa köprü hareketli yükleri Su yükleri Dolgu ve zemin yükleri Varsa sürşarj yükleri Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

c) Yükleme Durumu III - İnşaat Sonu Hali + İED

Dolusavak eşik yapısı tamamlanmış,yaklaşım kanalında su bulunmuyor.

Yapının zati ağırlığı+İED Dolgu ve zemin yükleri+İED

d) Yükleme Durumu IVA - İşletme Hali + İED

Rezervuardaki su işletme seviyesinde.

Yapının zati ağırlığı+İED Su yükleri+İED Dolgu ve zemin yükleri+İED Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

e) Yükleme Durumu VA - Olası En Büyük Taşkın Hali (OET)

Rezervuardaki su olası en büyük taşkın seviyesinde.

Yapının zati ağırlığı Su yükleri Dolgu ve zemin yükleri Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

f) Yükleme Durumu VB – En Büyük Tasarım Taşkını Hali (ETT)

Rezervuardaki su en büyük tasarım taşkını seviyesinde.

Yapının zati ağırlığı Su yükleri



Dolgu ve zemin yükleri Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

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 Dolusavak Boşaltım Kanalı Duvarları Yükleme Sınıfları

Yükleme Halleri


I İnşaat Sonu Hali O II İşletme Hali O III İnşaat Sonu Hali + İED OÜ

IVA İşletme Hali + İED OÜ IVB İşletme Hali + EED A V Olası En Büyük Taşkın Hali (OET) OÜ

a) Yükleme Hali I - İnşaat Sonu Hali

Boşaltım kanalı ve duvar yapımı tamamlanmış,dolgu drene edilmiş ve drenaj sistemine

kadar batık.

Yapının zati ağırlığı Dolgu yükleri Varsa sürşarj yükü Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

b) 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) Yükleme Hali III - İnşaat Sonu Hali + İED

Boşaltım kanalı ve duvar yapımı tamamlanmış,dolgu drene edilmiş ve drenaj sistemine

kadar batık.

Yapının zati ağırlığı+İED Dolgu yükleri+İED Varsa sürşarj yükü+İED



Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

d) Yükleme Hali IVA - İşletme Hali + İED




Yapının zati ağırlığı+İED Su yükleri+İED Dolgu yükleri+İED Varsa sürşarj yükü+İED Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

e) Yükleme Hali IVB - İşletme Hali + EED




Yapının zati ağırlığı+EED Su yükleri+EED Dolgu yükleri+EED Varsa sürşarj Yükü+EED Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

f) Yükleme Hali V - Olası En Büyük Taşkın Hali (OET)

Kanaldaki su olası en büyük taşkın seviyesinde, dolgu drene edilmiş ve drenaj

sistemine kadar batık.

Yapının zati ağırlığı Su Yükleri Dolgu yükleri Varsa sürşarj Yükü Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

1.2.2.3.4 Enerji Kırıcı Havuz Duvarları Yükleme Durumu

Tablo 1-15 Dolusavak Enerji Kırıcı Havuz Duvarları Yükleme Sınıfları

Yükleme Halleri


I İnşaat Sonu veya Bakım Hali O IIA İşletme Hali + İED OÜ IIB İşletme Hali + EED A III En Büyük Tasarım Taşkını Hali (ETT) A IV Taşkın Sonrası Hali (ETT) A



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) Yükleme Durumu IIA - İşletme Hali + İED

Havuzdaki su mansap kanalı taban kotunda,dolgu drene edilmiş,duvar arka dolgusu

mansap kanalı taban kotuna kadar batık.

Yapının zati ağırlığı+İED Su yükleri+İED Dolgu yükü+İED Varsa sürşarj yükü+İED Oluşan Su Seviyelerine Göre Alttan Kaldırma Kuvveti

c) Yükleme Durumu IIB - İşletme Hali + EED

Havuzdaki su mansap kanalı taban kotunda,dolgu drene edilmiş,duvar arka dolgusu

mansap kanalı taban kotuna kadar batık.

Yapının zati ağırlığı+EED Su yükleri+EED Dolgu yükleri+EED Varsa sürşarj yükleri+EED Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

d) 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) 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)

Yapının zati ağırlığı Su yükleri



Dolgu yükleri Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

1.2.2.3.5 Enerji Kırıcı Havuz Taban Plağı Yükleme Durumu

Tablo 1-16 Dolusavak Enerji Kırıcı Havuz Taban Plağı Yükleme Sınıfları

Yükleme Halleri


I En Büyük Tasarım Taşkını Hali (ETT) A II Taşkın Sonrası Hali (ETT) A

a) Yükleme Durumu I – En Büyük Tasarım Taşkını Hali (ETT)

Havuzdaki su sıçrama profilinde, duvar arka dolgusu en büyük taşkın seviyesine kadar

batık.

Plak zati ağırlığı Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti Hidrodinamik etkiden dolayı ilave kaldırma kuvveti (0,133.V2/2.g)

b) 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).

Plak zati ağırlığı Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

1.2.2.3.6 Sıçratma Eşiği Yükleme Durumu

Tablo 1-17 Sıçratma Eşiği Yükleme Sınıfları

Yükleme Halleri

Yükleme Tanımı Yükleme Sınıfları

1 En Büyük Tasarım Taşkını Hali (ETT) A 2 Taşkın Sonrası Hali (ETT) 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 Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti Hidrodinamik etkiden dolayı ilave basınç kuvveti (m.V2/R)



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 Oluşan su seviyelerine göre alttan kaldırma kuvveti

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


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


Aşırı yük hali

İyi Tanımlanmış 1,4 1,2 1,1

İyi Tanımlanmamış

1,5 1,3 1,1



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


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.



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.



Şekil 1-18 Derivasyon-Dipsavak Sistemi - 1/2 (Tipik)



Şekil 1-19 Derivasyon-Dipsavak Sistemi - 2/2 (Tipik)



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.



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.



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.



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.



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)

İyi Orta Kötü

0,014 0,016 0,018

0,020 0,025 0,030

Toprak, üniform kesitli ve düz 0,020 0,0225 0,030

Kayada açılmış, düz ve üniform 0,030 0,033 0,035

Kayada açılmış, gayrimuntazam 0,040 0,045

Makina ile açılmış toprak kanallar 0,0275 0,030 0,033

Yüzey DurumuSatıhlar

Çimento harçlı moloz taş satıh

Beton kaplı kanallar

Kanallar :

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.



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)



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.



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



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.



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 :



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



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)



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)



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.

fyk

fctkmin

Asmin = fyk

fctk x b x d

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 = 4200

7.50 x 100 x 25 = 4.46 cm2/m olarak bulunur.

Dolayısıyla kondüvilerde rötre için minimum 14/30 donatı kullanılabilir.



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 tünel-

batardo 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)



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.



Şekil 1-26 Derivasyon ve Dipsavak Tüneli Tipik Boy Kesiti




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).



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



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



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)



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 ≥ 1.50 (Normal durumda)


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.



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.



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



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.



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.



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



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 �/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 “ “. 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 → Pa = ( Ka · · H² ) / 2

ii. Sürşarj Yükü

Ps : Sürşarj Yükü → Ps = Ks · q0 · H

1.1.1. Sürşarj Deprem Yükü

Psd : Sürşarj deprem yükü → Psd = Kd · q0 · H

iii. Suyun Hidrostatik Yükü



Psu : Suyun hidrostatik yükü → Psu =

iv. Kanal İçi Düşey Su Yükü

Gsu : Suyun kanal içindeki düşey yükü → Gsu = · Hsu

v. Kanal İçi Yatay Su Yükü

Psu : Suyun kanal içindeki düşey yükü → Psu =

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



Gsu : Suyun kanal içindeki düşey yükü

Psu : Suyun kanal içindeki düşey yükü

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 )



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.



Şekil 1-31 Vana Odası Kesiti (2/2)

ii. 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.



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



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)

U UN E

Emniyet Katsayısı (FS):

1.5 1.3 1.1

ii. Devrilme Kontrolü

Devrilme Kontrolü İçin Emniyet Katsayıları (FS)

U UN E

Emniyet Katsayısı

(FS):

1.5 1.3 1.1

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



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.



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.



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



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



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.



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.



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.



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



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.



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.



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



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.



Şekil 1-32 Açıkta Teşkil Edilen Ayar Vana Odası Tipik Çizimleri



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



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.



1.3.2.11.3 Kanal Statik Analizleri

i. Aktif Toprak Yükü

Pa : Aktif toprak itkisi → Pa = ( Ka · · H² ) / 2

ii. Sürşarj Yükü

Ps : Sürşarj Yükü → Ps = Ks · q0 · H

iii. Sürşarj Deprem Yükü

Psd : Sürşarj deprem yükü → Psd = Kd · q0 · H



iv. Suyun Hidrostatik Yükü

Psu : Suyun hidrostatik yükü → Psu =

v. Kanal İçi Düşey Su Yükü

Gsu : Suyun kanal içindeki düşey yükü → Gsu = · Hsu

vi. Kanal İçi Yatay Su Yükü

Psu : Suyun kanal içindeki düşey yükü → Psu =



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 Gövde Boy Kesitinde Enjeksiyon Galerisinin Görünümü

1.4.2 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;



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.



Şekil 1-35 Kule Tipi Su Alma Yapısı

2) 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.



Şekil 1-36 Düşey Su Alma Yapısı



Şekil 1-37 Kaya Yamaca Yaslı Düşey Su Alma Yapısı

Şekil 1-38 Kaya Yamaca Yaslı Eğik Su Alma Yapısı



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 Şaftlı Su Alma Yapısı

4) 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)



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.



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



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.



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.



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.



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



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.



Şekil 1-44 Su Alma Yapısı Çan Ağzı Giriş Eğrisi



Şekil 1-45 Su Alma Yapısı Boyutlandırması



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.



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



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




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;

Yüzme Emn.= ≥ 1.20 olmalıdır.

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



b) Kayma Tahkiki

Kayma Emn. = ≥ 1.50 (Normal durumda)


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 :



Tablo 1-31 Kayma Tahkiki İçin Emniyet Katsayıları

c) Devrilme Tahkiki

DSİ yayınlarında yer alan yönteme göre yapılacak devrilme tahkikinde;

Devrilme Emniyeti = ≥ 1.50 (Normal durumda)


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 EM 1110-2-2100, Bileşke Kuvvetin Yeri için Limitler

d) Zemin Gerilmeleri

Yapı temeli altında,



şeklinde hesaplanacak maksimum ve minimum zemin gerilmeleri için, max < zemn ,

min > 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



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.






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)



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.



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.






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.



• 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:



• 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



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.



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.



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.



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.



Şekil 1-51 Kaplamasız Tünellerde Kanopi ve Portal Yapısı

Şekil 1-52 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, yapı-

zemin etkileşimimin modellenmesindeki zorluklar tünel tasarımını çok önemli hale

getirmektedir.



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.

SRF

J

J

J

J

RQDQ w

a

r

n

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.



Tablo 1-36 Q Hesabında Kullanılan Parametrelerin Belirlenmesi, Barton et al





Tablo 1-37 Kazı Destek Oranının Bulunması



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.



Tablo 1-38 Kaya Kütle Puanlaması, Bieniawski



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



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.

tanc



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:

a

ci

3ci31 sm

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:

D1428

100GSIexpmm i

D39

100GSIexps



3/2015/GSI ee6

1

2

1a

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:

11

GSID1560i

e1

2

D1

02.0EE

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:

a

r

n J

J

J

RQD*Q

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



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



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

Tanımlama

Tek Eksenli

Basınç

Dayanımı (MPa)

Dayanımın Arazide Öngörülmesi

Aşırı Sağlam >250 Örnekten, jeoloji çekici ile sadece küçük parçalar

koparılabilir.

Çok Sağlam 100-250 Örneği kırmak için jeoloji çekici ile birçok darbe

gerekir.



Sağlam 50-100 Örneği kırmak için jeoloji çekici ile birden fazla darbe

gerekir.

Orta Dereceli

Sağlam 25-50

Örnek çakı ile soyulamaz, jeoloji çekicinin bir

darbesiyle kırılabilir.

Zayıf 5-25 Çakı ile güçlükle soyulur, jeoloji çekicinin sivri ucuyla

yapılacak bir vuruşta sığ bir oyuk açılabilir.

Çok Zayıf 1-5 Örneğe jeoloji çekicinin sivri ucuyla vurulduğunda

dağılır, çakı ile soyulabilir.

Aşırı Zayıf 0.25-1 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.



Tablo 1-41 Modül Katsayısının Seçimi



Örselenme katsayısı D,Tablo 1-42 aracılığıyla hesaplanır (Hoek, E., Carranza-Torres, C., Corkum, B. [9]).

Tablo 1-42 Örselenme Katsayısının Seçimi

Kaya Kütlesi

Görünümü Kaya Kütlesi Tanımı

Önerilen

Örselenme

Katsayısı (D)

Çok iyi kalitede denetimli patlatma veya TBM

kazısı sonucunda tüneli çevreleyen kaya

kütlesinde en az düzeyde örselenme

Zayıf kaya koşullarında mekanik veya elle

yapılan kazılar (patlatmasız) sonucunda çevre

kayaçlarda en az düzeyde örselenme

Sıkışma problemlerinin ciddi taban kabarmasına

neden olduğu tünellerde fotoğrafta görülen

geçici taban kemeri yerleştirilmediği sürece,

şiddetli örselenme olabilir.

Sert kaya tünellerindeki zayıf kalitede patlama,

çevre kaya kütlesinde 2 veya 3 m uzanan yersel

hasarlara neden olabilir.

D=0

D = 0

D = 0.5

(taban kemersiz)

D = 0.8

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



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.



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



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.



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.



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.



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



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.



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



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



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.



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



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



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.



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.



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



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.



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.



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 Yük-

Deformasyon 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.



Şekil 1-60 Tünellerde Destek Basıncı-Radyal Deformasyon İlişkisi



Şekil 1-61 Ardışık Deformasyon Ölçümlerinin Değerlendirilmesi



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.



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



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.



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.



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 (re-

mesh) 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 Hoek-

Brown 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.



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



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.



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



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

wS

RRM

H

CFS

cos

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



Şekil 1-69 Avustralya Metodu ile Güzergah Seçimi

R

wSRV

HC

RVRH CC 2

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 kaya-

kaplama 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



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 kaya-

kaplama 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.



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.



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 Bu tablo betonarme tünel kaplaması için verilmiştir. 2 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.



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



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

1

Eğilme için minimum yükleme: Tünel genişliğince düzgün yayılmış

düşey yük, tünel yüksekliğinin 0.3 katı kadar yüksekliğe sahip kaya

yüksekliğinin yükü

2

Önceden stabilize olmuş parçalanmış kaya bölgesi: Tünel

yüksekliğinin 0.6 katı kadar yüksekliğe sahip kaya yüksekliğinin

düşeyde düzgün yükü

3

Sıkışan kaya: Beton yerleştirilmesinden önce izin verilen deplasman

ve basınç boşalmasına bağlı olmak üzere, tünel yüksekliğinin 1'den

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.

4

Yük durumu 1, 2 ve 3 için, yanal basınç değerleri için düşey

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.

6

Şişen kaya, doygun olmayan veya anhydrite ile birlikte, suyun

serbest geçimi ile birlikte: Şişme testlerinden tahmin edilen şişme

basınç değerleri kullanılabilir.

7 Dairesel olmayan (atnalı) tünel kesitleri için düşey yükler %50

oranında artırılmalıdır.

8

Düzgün olmayan enjeksiyon yükü veya kaplama arkasındaki

boşluklardan oluşan yükler: Maksimum izin verilen enjeksiyon yükü,

maksimumda 1.5m' yi geçmemek üzere tünel çapının 1/4'ünde bir

alan içerisinde uygulanabilir.



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.



Şekil 1-70 Denge Bacasının Yerleşimi



Şekil 1-71 Bazı Özel Denge Bacası Geometrileri



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.



Şekil 1-73 Aksisimetrik Şaft Modeli

1.4.6 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.



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.



Şekil 1-74 Tipik Tehlike Vanası/Vana Odası

1.4.7 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.



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.



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)



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 Vg

ah formülü ile hesaplanabilir.

Elastik dalgaların yansıma kuralları:



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.



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.



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.



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



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.



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



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



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



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



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.



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 D1

2/4) x γsu x H (kgf)

6) Suyun sürtünmesinden kaynaklanan kuvvet: J1 memba taraftaki borudaki

piyezometrik eğimi göstermek üzere

F6’ = γsu x(π x D1

2/4) 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 D1

2/4) 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:



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’



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.



1.4.8.1 Kanal Tipleri

1.4.8.1.1 Trapez Kanal

Şekil 1-85 Yarmada Trapez Kanal Tip Kesiti ( Q > 5m³/s )

Şekil 1-86 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 )



Şekil 1-89 Dolguda Trapez Kanal Tip Kesiti ( 1m³/s < Q < 5m³/s )

Şekil 1-90 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.



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.



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

1.4.8.4.1.2 Sürsarj Yükü

Ps : Sürsarj Yükü → Ps = Ks • q0 • H



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 : Suyun kanal içindeki düşey yükü → Gsu = γsu • Hsu

1.4.8.4.1.6 Kanal İçi Yatay Su Yükü

Psu : Suyun kanal içindeki düşey yükü → Psu = (γsu•H22 ) ⁄ 2



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.



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] 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 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.

[6] U.S. Army Corps of Engineers, Engineer Manual 1110-2-2902, “Conduits, Culverts and Pipes”.



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



[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


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.


Yayın No:1, 1992.

[3] Hidroelektrik Santrallerin Proje Esasları, İ. Tanrıverdi, Devlet Su İşleri (DSİ), 1991

1.5.1.4.5 Kuyruksuyu Yapıları



[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] US Bureau of Reclamation, “Design Of Small Channel Structures” , A Water

Resources Technical Publication.

Documents

BARAJLAR VE HİDROELEKTRİK SANTRALLER YAPISAL …yildiz.edu.tr/~sahin/tuneller/2.BOLUM_Ek Okumalar_3_2014.pdf · Bu rehber doküman, barajlar, hidroelektrik santrallar ve hidrolik