2013-2014 (Sorular ve Cevaplar)

Kırıkkale Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü
Su Kaynakları Mühendisliği I Dersi
2013-2014 Güz Dönemi Bütünleme Sınavı (21 Ocak 2014)
CEVAPLAR
Soru 1: Şekildeki sabit bağlamanın birim genişliğini göz
önüne alarak;
a-) Bağlamanın devrilmeve kayma tahkiklerini yapınız,
b-) Tabanda normal gerilme ve zemin gerilme analizlerini
yapınız.
Not: Sorunun çözümünde ekteki tabloyu kullanınız.
Memba taban suyu basıncı küçültme
faktörü
Mansap taban suyu basıncı küçültme
faktörü
Suyun özgül ağırlığı
Betonun özgül ağırlığı
Bağlama temeli ile zemin arasındaki
sürtünme katsayısı
Zemin emniyet gerilmesi
FS =
m=0.2
n=0.1
γ=1.0 t/m3
γb=2.4 t/m3
f=0.7
σzem=20 t/m2
≥ 1.5devrilme; FS =
∙
≥ 1.0kayma ; σ!,# =
!
±
% ∙&')(*
+
= &1 ±
'
,∙'
* ; M = V ∙ e;x1 =
2
; e = b)2 − x1
FSo= devrilme emniyet katsayısı, FSs= kayma emniyet katsayısı, Mk=koruyucu momentler toplamı
Md=devirici momentler toplamı, V=net düşey kuvvetler toplamı, H=net yatay kuvvetler toplamı
Mo=bağlama taban merkezine göre moment, A=taban enkesit alanı, b=taban genişliği, e=eksantrisite
Soru 2: Şekildeki hareketli bağlamanın memba tarafında geçirimsiz döşeme (blanket) ve düşüm yatağının her iki tarafında
palplanş duvarları bulunmaktadır. Blanket ve palplanş duvarlarının kalınlıklarını ihmal ederek Lane metodu ile verilen akım
durumu için;
a-) Mansap palplanş duvarının minimum yüksekliğini hesaplayınız (y=?),
b-) Bağlama tabanının birim genişliğine etkiyen kaldırma kuvvetini bulunuz (A-B arası). γ=1.0 t/m3
L
L ≥ C ∙ Hveya L)C ≥ H;h: = H − H: + :)C)
hi=bağlama altında herhangi bir i noktasında basınç yüksekliği, Ho=kıyas düzlemine göre memba su seviyesi,
Hi=i noktasının kıyas düzlemine göre kot seviyesi, Li=i noktasının sızma uzunluğu, H=etkili su yükü
3
Soru 3:Yüksekliği w=4 m, net tepe genişliği L=22 m olan bir sabit bağlamanın tasarım debisi Q=135 m /s olarak verilmiştir.
Bağlamanın C ve h değerlerini tablodan deneme-yanılma ile bularak Creager yöntemine göre hidrolik profilinişekil üzerinde
çiziniz.Q = C ∙ L ∙ h=/( ; (h=savak yükü)
Savak katsayısının bağlama yüksekliği ve savak yükü ile değişimi
w/h 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.8 1.0 1.5 2.0 3.0
C
1.71 1.90 1.99 2.04 2.07 2.10 2.14 2.15 2.16 2.17 2.18
1
Creager yöntemine göre h=1.0
h=1 m savak yükü için alt ve üst napınxx ve y koordinatları
x
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.70 2.00 2.50
y (alt nap) 0.126 0.036 0.007 0.000 0.007 0.063 0.153 0.267 0.410 0.590 0.920 1.315 2.100
y (üst nap) -0.831 -0.803 -0.772
0.772 -0.740 -0.702 -0.620 -0.511 -0.380 -0.219 -0.030 0.305 0.693 1.500
Soru 4: Şekildeki aşırı yükleme durumu için verilen yükler
altında beton ağırlık barajının birim genişliğini göz önüne
önün
alarak;
a-) Devrilme, kayma ve kayma-kesme
kesme dayanımı tahkiklerini
yapınız,
b-) Baraj tabanına etkiyen normal gerilmeleri hesaplayınız,
barajın tabanında gerilme analizlerini yapınız.
Temel ve Zemin arasındaki sürtünme katsayısı
Temel seviyesinde kayma emniyet gerilmesi
Betonun basınç emniyet gerilmesi
Betonun çekme emniyet gerilmesi
Zemin emniyet gerilmesi
Memba ve mansap taban suyu küçültme faktörü
Suyun özgül ağırlığı
Betonun özgül ağırlığı
Deprem yük katsayıları
f=0.8
τ-N = 2500kN/m(
σ'-N 4000kN/m(
σç-N 200kN/m(
σT-N:U 3500kN/m(
m=0.4, n=0
γ=9.81 kN/m3
γb=24 kN/m3
kh=kv=0.2
Baraj gövdesine ve hazneye etkiyen kuvetler
Buz yükü
Fi = 50 kN/m
FC 0.5 ∙ m ∙ γ ∙ h ∙ bb barajtaban
tabangenişliği
Taban suyu basınç kuvveti
Hidrostatik basınç kuvvetleri
Fh
Zati kuvvetler
W1, W2
F1H k H ∙ W
Baraj gövdesine etkiyen yatay deprem yükü
F1J k J ∙ W
Baraj gövdesine etkiyen düşey deprem yükü
Hazneye etkiyen yatay deprem yükü
FK 0.555 ∙ k H ∙ γ ∙ h(
itibaren)
İtki merkezi (taban seviyesinden itibaren)=4h/(3π)
Güvenlik katsayıları:
M?
f∙V
f ∙ V ; 0.5 ∙ A ∙ τ-N
FS 1.2devrilme; FS 1.0kayma;FS 3.0
0kaymavekesme
M1
H
H
Barajın tabanına etkiyen normal gerilmeler:
b) *
M
∙
&
V
V
6∙e
M? 5 M1
2
σ!,# $
P1 $
R;M V ∙ e;x1 ; e =
b)2 5 x1
A
I
b
b
V
σ!,# B σ'-N betonda;σ!,# B σT-N:U /1.3zeminde
Süre: 90 Dakika ; Puanlama: 1-30p, 2-20p, 3-20p, 4-30p
Doç. Dr. Osman YILDIZ
2
CEVAP 1
Basınç
2
(t/m )
Kuvvet
(sembol)
Kuvvet
(t)
D Noktasına
Göre Moment
Kolu (m)
D Noktasına
Göre Moment
(t.m)
Mk
PG (G noktası)
2
W1
16.80
7.50
126.00
+
+
9
PA (A noktası)
9
W2
58.80
4.67
274.40
+
+
8
1
7
7
7
PA (A noktası-boşluk suyu)
PD (D noktası-boşluk suyu)
1.8
0.9
Fh1
Fh2
Fu1
Fu2
14.00
24.50
7.20
3.60
3.50
2.33
4.00
5.33
49.00
57.17
28.80
19.20
Uzunluk
(sembol)
Uzunluk
(m)
HG
2
HA
AD
AE
ED
AG
EF
Hidrostatik
Basınç (sembol)
MD H V
+
+
+
+
Mk (t.m) 400.40
MD (t.m) 154.17
H (t) 38.50
V (t) 64.80
FSo
2.60
FSs
1.18
b/6 (m)
xd (m)
e (m)
2
σA (t/m )
2
σD (t/m )
+
+
+
+
Bağlama devrilmeye karşı emniyetli
Bağlama kaymaya karşı emniyetli
1.33
3.80
0.20
< b/6 (çekme gerilmesi oluşmaz)
6.88
9.32
σA>0 (çekme gerilmesi yok)
σD>0 (çekme gerilmesi yok)
σA<σzem (A noktasında zemin gerilme emniyeti sağlanmakta)
σD<σzem (D noktasında zemin gerilme emniyeti sağlanmakta)
CEVAP 2
y=4.3 m, hA=6.375 m, hB=5.375 m, PA=6.375 t/m2, PB=5.375 t/m2, F=(PA+PB)*18=105.75 t
CEVAP 3
x
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.7
2.0
2.5
h=1 m için
y-alt
y-üst
0.126 -0.831
0.036 -0.803
0.007 -0.772
0.000 -0.740
0.007 -0.702
0.063 -0.620
0.153 -0.511
0.267 -0.380
0.410 -0.219
0.590 -0.030
0.920 0.305
1.315 0.693
2.100 1.500
C
L
Qt (m3/s)
h (m)
2.17
22
135
2.00
x
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.200
1.600
2.000
2.400
2.800
3.400
3.999
4.999
y-alt
0.252
0.072
0.014
0.000
0.014
0.126
0.306
0.534
0.820
1.180
1.840
2.630
4.199
y-üst
-1.662
1.662
-1.606
1.606
-1.544
1.544
-1.480
1.480
-1.404
1.404
-1.240
1.240
-1.022
1.022
-0.760
0.760
-0.438
0.438
-0.060
0.060
0.610
1.386
3.000
CEVAP 4
Kuvvet
(kN/m)
Yön
D Noktasına Göre
Moment Kolu (m)
W1
9360.00
↓
35.50
332280.00
+
W2
25350.00
↓
21.67
549250.00
+
Fi
50.00
40.00
2000.00
+
Fh
7848.00
→
→
13.33
104640.00
+
Moment (kN.m/m)
Mk
MD
Fu
3021.48
↑
25.67
77551.32
+
Fw
1742.26
16.98
29577.46
+
Fdh1 (=kh*W1)
1872.00
→
→
32.50
60840.00
+
Fdv1 (=kv*W1)
1872.00
↑
35.50
66456.00
+
5070.00
→
21.67
109850.00
+
5070.00
↑
21.67
Mk (kN.m/m)-Toplam Koruyucu Moment
MD (kN.m/m)-Toplam Devirici Moment
V (kN/m)-Toplam Düşey Kuvvet
H (kN/m)-Toplam Yatay Kuvvet
FSo (Devrilme Güvenlik Katsayısı)
FSs (Kayma Güvenlik Katsaysısı)
109850.00
881530.00
560764.78
24746.52
16582.26
1.57
1.19
+
> 1.2
> 1.0
FSss (Kayma ve Kesme Güvenlik Katsayısı)
4.10
> 3.0
Fdh2 (=kh*W2)
Fdv2 (=kv*W2)
xd (m) (Mansap uç noktasının toplam düşey
kuvvetin geçtiği noktaya olan uzaklığı)
e (m)- Eksantirisite
b/6 (m)-Baraj taban genişliğinin altıda biri
e<(b/6)
M (kN.m/m)-Baraj taban merkezine göre moment
I (m4)
σD ( Normal gerilme-mansap uç noktasına göre)
1272.64
< 4000
σA<(σzemin/1.3) ve σD<(σzemin/1.3)
BC
b=AB+BD
40
6
32.5
65
38.5
Baraj devrilmeye karşı güvenli
Baraj kaymaya karşı güvenli
Baraj kayma ve kesmeye karşı
güvenli
155605.29
4755.55
< 4000
σD ( Normal gerilme-mansap uç noktasına göre)
BD
6.29
6.42
Tabanda çekme gerilmesi oluşmaz.
12.89
σA ( Normal gerilme-memba uç noktasına göre)
AB
12.96
σA ( Normal gerilme-memba uç noktasına göre)
σA<σbem ve σD<σbem
h
A ve D noktalarında basınç gerilme emniyeti sağlanmakta
12.89 < 2692.3
1272.64
< 2692.3
Temel seviyesinde zemin basınç gerilme emniyeti sağlanmakta

Download Report