close

Enter

Log in using OpenID

2014Ders1.1 Toprak dolgu barajlar ve genel özellikleri

embedDownload
İNM 424112
Ders 1.1 Toprak Dolgu Barajlar
ve Genel Özellikleri
Doç. Dr. Havvanur KILIÇ
İnşaat Mühendisliği Bölümü
Geoteknik Anabilim Dalı
İletişim Bilgileri
İnşaat Mühendisliği Bölümü
Geoteknik Anabilim Dalı
E-mail:[email protected]
Kaynaklar
1. Sherard, J. L., Woodwaed, R.J., Gizienskki, S. F. And
Clevenger, W, A. (1963) “Earth and Earth-Rock Dams”
John Wiley and Sons, Inc. New York.
2. A Water Resources Technical Publication, (1973) “ Design
of Small Dams” United State Government Printing Office,
Washington.
3. Manual (CECW-EG) (2004), “General Design and
Constructions for Earth and Earth-Rock-Fill Dams.
Department of the Army U.S. Army Corps of Engineers,
Washington, DC 20314-1000
4. Edil, T. B (2003), “Groundwater Seepage Notes” University
of Wisconsin-Madison.
HAFTALIK KONULAR VE İLGİLİ ÖN HAZIRLIK ÇALIŞMALARI
Hafta
1
2
3
Konular / Subjects
Geoteknik araştırmaların planlanması,yürütülmesi ve raporlanması, Baraj tasarımı için arazi
araştırmaları
Torak dolgu barajlar, zonları ve seçimi, malzeme seçimi, tasarım örnekleri
Ön Hazırlık
Textbook (1) (Ch. 4-5)
Textbook (1) (Ch. 8)
Textbook (1) (Ch. 6 - 17)
4
Toprak dolgu barajların temelleri ve hazırlanması, dolgu malzemelerinin kayma mukavemeti,
sıkışabilirlik ve permabilitesi/
Toprak dolguların tasarım gereklilikleri (Sıkıştırma ve deneyler)
5
Filtre tasarım kriterleri ve tasarım gereklilikleri
6
7
Toprak dolgularda ve temel zemininde sızmanın belirlenmesi, Toprak dolgu barajlarda iç erozyon ve
borulanma
Dolgularda sızmanın, iç erozyon ve borulanmanın kontrol edilmesi
8
Ara sınav
9
11
Stabilite analizleri, analiz yöntemleri,, limit denge analiz yöntemleri, Tasarım için kayma mukavemeti
Textbook (1) (Ch. 11)
parametrelerinin
Stabilite analizleri, kararlı akım durumu ve ani su çekilmesi durumları için boşluk suyu basıncı
parametreleri ve analizler, tasarım kriterleri, stabilite analizlerinde karşılaşılan olumsuzluklar
Textbook (Ch. 11)
Deformasyonların analizi, Deformasyon tipleri, temel zemini deformasyonları ve dolgu deformasyonları Textbook (1) (Ch. 7)
12
Yanal toprak basınçları, Donatılı toprak dolgular, Zeminin güçlendirilmesi, genel tasarım gereklilikleri
13
Ara sınav / Midterm
14
15
Geogrid, geotekstil ve metal şeritler ile donatılı toprak duvarlar- genel tasarım, iç ve dış stabilite
tahkikleri, örnekler
Donatılı şev tasarımı - genel tasarım kuralları stabilite tahkikleri, örnekler
16
Final
Textbook (1) (Ch. 14)
Textbook (1) (Ch. 9)
10
Textbook (1) (Ch. 10)
Textbook (1) (Ch. 10)
Textbook (2) (Ch. 7)
Textbook (2) (Ch. 8)
Textbook (2) (Ch. 8)
Textbook (2) (Ch. 8)
1) Geotechnical Engineering of Dams, A.A.Balkema Publishers,Taylor and Francis Group plc, 2005, London, UK
(2) Principles of Foundation Engineering, Seventh Edition, Cengage Learning, USA.
TOPRAK DOLGU BARAJLAR
• İnşaat malzemesinin %50’den fazlası zemin olan
barajlara toprak dolgu barajlar denir.
• Toprak dolgu barajlar arkalarında su tutmak ve
tutulan suyun planlanan şekilde kullanımına destek
veren bir zemin yapısıdır.
• Toprak dolgu barajlarda, tabiattaki doğal malzemeler
genellikle herhangi bir işlem görmeden kullanılabilir.
• Toprak dolgu barajların tarihçesi beton barajlardan
daha eskidir. Tarihçesi 3000 yıl öncesine dayanır.
• Dünya’da kayda giren 14000 barajın yaklaşık olarak
%70’i toprak dolgu barajdır.
İnceleme, Tasarım ve İnşaat
•
Arazi incelemeleri – arazinin planlanan baraj inşaatı için uygunluğunun
araştırılması
– Meteorolojik ve hidrolojik araştırmalar
– Topoğrafik ve jeolojik incelemeler
•
•
Temel zemini araştırmaları- temel zemininin uygunluğunun incelenmesi
– Jeofizik yöntemler
– Sondajlar, numune alma
– Arazi deneyleri (geçirimlilik, sıkışabilirlik, taşıma gücü)
– Kaya kalitesi
Dolgu malzemesi-kalite ve miktar olarak uygunluğunun belirlenmesi
– Jeolojik incelemeler
– Laboratuar deneyleri-kayma mukavemeti, kompaksiyon, geçirimlilik,……..
– Arazi deneyleri- kompaksiyon, yoğunluk, geçirimlilik,……..
Tasarım
Baraj gövdesinin stabilitesi
– Dolgu şevlerinin kaymaya karşı stabilitesi (boşluk suyu basıncının
yapım sırasında ve sonrasında değerlendirilmesi)
– Sismik stabilite (sismik etkiler altında şevlerin stabilitesi ve malzeme
davranışı, sıvılaşma, dinamik davranış analizleri)
– Zonlu toprak dolgu barajlarda farklı malzemelerin kontak
yüzeylerinde stabilite kontrolleri – kemerlenme, çarlama
Temel zemininde ve dolguda sızma problemleri
– Sızma analizleri, borulanma, kaynama, kritik hidrolik eğim
Temel zemininde iyileştirmeler
– Stabilite
– Sızma
– Şilte
– Drenaj önlemeleri
1 Temel – baraj dolgusunu taşır ve baraj altından sızma olmamalıdır
2 Geçirimsizlik hendeği (cutoff trench) – temel zemininde sızmayı önlemek için
3 Geçirimsizlik şiltesi – temel zemininde sızmayı önlemek için geçirimsizlik
hendeğine alternatif veya yardımcı olarak
4 Çekirdek – temel zemininde sızmayı önlemek için
5 Filtreler – zemin taşınmasını önlemek ve borulanmayı önlemek için
6 Kabul dolgu (shells) – dolgu ve yapısal destek
7 Hava payı (freeboard) – baraj gövdesi üstünden suyun aşamsını önlemek için
8 Rip-Rap – dalga ve suyun dolguyu taşımasını önlemek
9 Kret (crest) – baraj üzerinden ulaşımın sağlanması ve stabiliteyi artırmak
TOPRAK DOLGU BARAJLAR
Toprak dolgu barajlar,
• inşası sırasında
• inşaat sonrasında (işletim aşamasında)
güvenli ve stabil olmalıdır.
Toprak barajların planlanması ve tasarımında
•
Teknik gereklilikler
•
Yönetimsel gereklilikler
Teknik gereklilikler
• Baraj, temel zemini ve dolgusu statik ve dinamik yükler
altında stabil olmalıdır.
• Temel zeminine doğru sızıntı durumunda dolgunun
stabilitesi sağlanmalı ve gerekli tedbirler alınmalıdır.
• Baraj dolgusu şevleri stabil olmalı.
• Baraj dolgusu su taşmasını engelleyecek şekilde yeterli
yükseklikte yapılmalıdır.
Teknik gereklilikler
• Dolgu tasarımında temel zemininin ve dolgunun
oturmaları göz önünde bulundurulmalıdır.
• Dolu savak ve çıkış ağızları menba tarafında meydana
gelebilecek kontrolsüz su yükselmesi durumlarında
dolgu üzerinden suyun taşmasına izin vermeyecek
kapasitede yapılmalıdır.
Yönetimsel Gereklilikler
•
•
•
•
•
Çevresel sorumluluklar
İşletme ve bakım
İzleme ve gözetim altında tutma
Performansını izlemek için yeterli enstrümentasyon
Tasarım, yapım ve işletme sırasında tutulan
kayıtların dökümantasyonu
• Acil durum planı
Toprak dolgu bir baraj-üç boyutlu görünüş
Toprak dolgu baraj sınıflandırması
Baraj Sınıfı
Küçük
Baraj yüksekliği
(m)
4.5 den az
Orta
4.5 – 15 arasında
Büyük
15 ‘den büyük
Büyük baraj; yüksekliği 15 m den daha fazla olan veya 10-15 m yükseklik
aralığındaki barajların
- Kret genişliği 500m’den daha küçük değilse
- rezervuar kapasitesi 1milyon m3 den daha küçük değilse
- taşkın kapasitesi saniyede 2000m3 den daha az değilse
Toprak dolgu barajı meydana
getiren tesisler
1. Gövde ve tesisleri,
2. Dolusavak tesisleri,
3. Derivasyon tesisleri,
4. Dipsavak tesisleri,
5. Enerji İletim Tesisleri (Yalnız enerji amaçlı
barajlarda vardır).
Toprak dolgu bir baraj-görünüş
1) GÖVDE VE TESİSLERİ
Baraj Gövdesi:
Akarsuyun vadisini kapayan bir seddedir.
Ana görevi su sızmalarını önlemek ve
stabiliteyi sağlamaktır.
Baraj Gövde Tipleri
Baraj gövdesinde kullanılan malzeme
cinsine ve bundan yararlanma şekline
göre sınıflandırma yapılır.
Baraj Gövde Tipleri
I-Dolgu Barajlar
a) Homojen gövdeli barajlar
b) Zonlu barajlar
- Toprak dolgu
- Kaya dolgu
- Karışık zonlu dolgu
c) Memba şevi geçirimsiz kaplamalı kaya dolgu barajlar
- Asfalt memba kaplamalı
- Beton memba kaplamalı
- Metal, vs. memba kaplamalı
II- Beton Barajlar
III- Karma Tipte Barajlar
Çoğunlukla dolgu ve beton ağırlık gövde
kombinasyonlarından oluşur.
Barajlar
2. DOLUSAVAK (spillway) TESİSLERİ
• Baraj gölüne gelebilecek büyük hacimli suların
tehlikesizce baraj menbasından mansabına
aktarılabilmesi için emniyet tesisidir. Üç kısımdan
oluşur.
• Kontrol Tesisi: Gelen suyun akımının kontrol edildiği
yerdir.
• Tahliye Kanalı: Savak kontrol kesitinden geçen
suların tehlike oluşturmadan mansaba aktarılmasını
sağlayan kısımdır.
• Enerji Kırıcı Tesisler: Tahliye kanalından gelen
suların enerjisinin zararsızca kırılmasını sağlayan bir
ünitedir.
Baraj planı
3. DERİVASYON TESİSLERİ
• Derivasyon, baraj inşaat alanının kuru
tutulabilmesi için akarsu güzergahının geçici
olarak değiştirilmesidir.
• Genellikle batardolar ve derivasyon tünelinden
ibaret yapılardır.
• Batardolar baraj gövdesinin küçültülmüşü gibidir.
Memba batardosu suyun baraj inşaatına
girmesini önlediği gibi derivasyon tünelinden
çıkan suyun inşaat alanına girmesini de önler.
4. DİPSAVAK TESİSLERİ
• Barajlarda depolanan suyu mansaba vanalar vasıtasıyla,
kontrollu olarak veren tesistir.
• Genellikle dipsavak aşağıdaki yapılardan meydana gelir.
1. Su alma yapısı - Baraj gerisinde biriken suyun
kullanılma amacı için istenilen miktarlarda alınmasını
sağlayan elemanlardır.
2. Memba tüneli (Kondüvisi) - Su alma yapısı vasıtasıyla
alınan suyu ileten yapıdır.
3. Tehlike vanası ve tıkacı - Cebri boru veya ayar
vanasında tamirat gerektiğinde suyu kesen vanadır.
4. Cebri boru - Tehlike vanası ile ayar vanası arasında
suyu ileten çelik borudur.
5. Ayar vanası ve ayar vana odası - İstenilen su
miktarına göre ayar yapan vanadır.
6. Enerji kırıcı tesis - Suyun enerjisini alarak döküldüğü
yere ve çevresine zarar vermesini önleyen yapıdır.
Baraj gövde tipinin seçimini
belirleyen faktörler
a)Topoğrafya: Vadi profilinin şekli ve
genişliği, projelendirilmesi tasarlanan barajın
tipini belirler.
• Toprak dolgu barajlar genellikle geniş
vadilerde inşa edilir.
• Beton kemer barajlar teknik olarak dar ve
V- şeklinde bir vadi profili gerektirirler.
Baraj gövde tipinin seçimini
belirleyen faktörler
b)Jeolojik Şartlar: Tasarlanan baraj
aksındaki jeolojik şartlar, baraj tipinin
seçiminde önemli rol oynar.
• Nehir yatağında derin bir alüvyon tabakası
bulunması, beton barajın aleyhinde olan
bir faktördür.
• Ayrıca temel kayasının taşıma gücünün
düşük oluşu, toprak dolgu bir baraj tipinde
seçim yapılmasını gerekli kılabilir.
Baraj gövde tipinin seçimini
belirleyen faktörler (devam)
c)Dolgu Malzemelerinin Yeterli Miktar ve
Kalitede Mevcut Olması: Baraj aksı civarında
yeterli miktarda inşaat dolgu malzemesi
mevcut bulunmalıdır.
Örneğin, jeolojik şartlar bir dolgu barajı
gerektiriyor. Fakat civarda çekirdek için
geçirimsiz malzeme bulunmuyorsa, zonlu
dolgu yerine homojen dolgu seçilir. Şayet
barajın özellikleri (yüksekliği v.s.) buna da
elvermiyorsa, asfalt veya beton memba
kaplamalı kaya dolgu tipine gidilebilir.
Baraj gövde tipinin seçimini
belirleyen faktörler (devam)
d)Yapı Malzemelerinin Baraj Yerine
Mesafesi: Bir baraj aksı için dolgu veya
beton baraj tipinin her ikisi de uygun
görülüyorsa, dolgu malzeme ocaklarının
uzaklığı, beton baraj tipinin tercihini
gerektirebilir. Bunun için bir maliyet
karşılaştırması yapılmalıdır
Baraj gövde tipinin seçimini
belirleyen faktörler (devam)
e) Bölgedeki Sismik Aktivite: Bölgede
sismik aktivitenin yoğun bulunması, özel bir
baraj tipinin seçilmesini gerektirebilir.
• Bu durumda barajın temel ve yamaç
şartları da göz önünde bulundurulur. Bu
bölgelerdeki dolgu barajlar da ince kil
çekirdekten, gövde içersinde geçirimsizliği
sağlayacak düşey beton perdelerden
kaçınılır.
Baraj gövde tipinin seçimini
belirleyen faktörler (devam)
f) Meteorolojik Şartlar: Eğer inşaatta killi yapı
malzemesi büyük çapta söz konusu oluyor, fakat
iklim şartları bunun işlenmesine uygun olmuyorsa,
örneğin her mevsim yağışlı veya uzun süre don
periyodu gibi, böyle durumlarda beton baraj tipinin
seçimine gidilir. Burada gerekli görülen inşaat
süresi de beraber düşünülmesi gereken bir
faktördür.
g) İnşaat Süresi: Herhangi bir sebepten dolayı
inşaat süresi kısıtlı ise, çabuk inşa edilebilecek bir
baraj tipi seçilir.
Baraj gövde tipinin seçimini
belirleyen faktörler (devam)
j) Doğanın Korunması ve Çevre Şartları: Doğa
ve çevrenin korunması günümüzde çok önem
kazanmıştır.
• Örneğin, bitki örtüsünün çok yoğun olduğu
bölgelerde, kil malzeme elde edebilmek için çok
kıymetli tarımsal arazilerin talan edilmesi,
ağaçların sökülmesi, doğaya çirkin bir görünüm
verilmesi yerine, kil malzeme gerektirmeyen
geçirimsiz memba kaplamalı kaya dolgu tipinde
bir baraj gövdesi seçilmesi daha uygun olur.
TOPRAK DOLGU BARAJ TASARIM
AŞAMALARI
1. Ön Fizibilite Çalışmaları: Birçok alternatif
çözümler üretilerek karşılaştırılmalıdır
2. Planlama Aşaması: Etüd edilen projenin
• Havza içindeki yerinin
• Boyutlarının
• Ekonomisinin
değerlendirildiği aşamadır.
TOPRAK DOLGU BARAJ TASARIM
AŞAMALARI
• 3. Proje Aşaması: Proje safhasında
barajın inşasına esas teşkil eden bütün
boyutların ve ihaleye esas teşkil eden fiyat
ve şartnamelerin belirlenmesidir.
Atatürk Barajı En Kesiti
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
0
File Size
871 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content