BARAJLARDA YAPI PERFORMANSI

Teknik Notlar
BARAJLARDA
YAPI PERFORMANSI
Gülay Yücer
Bilindiği gibi ülkemiz genç oluşumlu bir yapıya sahiptir. Dünyanın önemli deprem kuşakları
üzerinde bulunmaktadır. Çok
büyük depremler yaşamış olan
ülkemizde bu tehlike devam
etmektedir. Ülkemizde deprem
açısından tehlikeli yerlerde barajlar yapılmıştır, hala da yapılmaya devam edilmektedir. Barajların ömrünü uzatmak ve gidişatını izleyip önlem alabilmek
için baraj ölçüm aletlerinden
faydalanılmaktadır.
Barajlarda toplanan su kütlesi
çok ağır olacağından gerilmelere neden olabilmekte ve bu
gerilmelere mevcut gerilmeler
de eklenerek baraj çevresinde
tehlike oluşabilmektedir. Bu nedenle baraj bölgesinde, baraj
yapılmaya başlanmadan önce
jeofizik etüdler yapılmalıdır.
Baraj ölçüm cihazları, barajın
gövdesine veya çeşitli noktalarına yerleştirilerek, barajın zaman
içindeki davranışı izlenir. Baraj
türlerine göre yerleştirilen cihazlar aşağıdaki gibidir:
•
Kil çekirdekte yatay/düşey deformasyon ölçümleri
(manyetik ekstensometreler
ve inklinometre ölçüm sistemleri),
•
Gövde mansabındaki basınç seviyesi (rasat kuyuları, su basıncı ölçer piezometreler),
Ön Yüzü Beton Kaplamalı
Kaya Dolgu Barajlar
Temel kayası ile beton gövdenin birleşik davranışının
ölçümleri, temel kayası içine
yerleştirilen (ters pendulum),
•
Temel ve yamaç kayasının
eksensel olarak derinliklerdeki hareketi (çubuk tipi
ekstensometreler)
•
Anoların yatay ve düşey
eğimlerinin ölçümleri (klinometreler)
•
Anolar arasındaki derz hareketlerinin ölçümleri (bir ya
da üç yönlü jointmetreler),
•
Beton bloğun birim deformasyon ölçümleri (strain
gaugeler),
•
Dolgu temelindeki boşluk
suyu basıncı ölçümleri, ve
enjeksiyon perdesi efektifliği
(piezometreler),
•
Dolgu içi oturma dağılımı
(Hidrolik Oturma Ölçüm Sistemi),
•
Beton zonları (stressmetreler),
•
Jeodezik ölçümler (survey
targetler, röper),
•
Dolgu içi yatay deformasyonlar (inklinometreler ve
yatay ekstensometreler),
•
Derz aralarından sızan suların miktarı, galerilere yerleştirilen (savak akım ölçerler),
•
Dolgu altı ve içi basınç dağılımı (toplam basınç ölçerler),
•
•
Beton kaplama gerilme dağılımı (strainmetreler),
Galerilerin geçtiği tünel kesitindeki zeminin durumunun
gözlenmesi (yük hücreleri),
•
•
Kaplama anolarındaki derz
davranışları (eklem ölçerler)
Galerilerin geçtiği tünellerde,
kaplama betonunun arkasındaki su miktarının ölçümleri
(dolgu piyezometreleri),
•
Temel kayası ile beton blok
arasındaki alt basınçların
ölçümleri (temel piezometreleri),
ile izlenmektedir.
Kil Çekirdekli Dolgu Barajlar
2. Beton Barajlar
•
•
Dolgu içinde ve temeldeki
boşluk suyu basıncı ölçüm-
•
ile izlenmektedir.
1. Dolgu Barajlar
Dolgu barajlarda deformasyon,
gerilme ve sızma durumları
oluşmaktadır.
ölçümleri (düz pendulum),
leri (piezometreler),
Gövde içindeki anoların düşey ve rotasyon hareketlerinin
ile izlenmektedir.
52
Kasım - 2012
www.jeofizik.org.tr
Barajlarda Yapı Performansı
3. Silindirle Sıkıştırılmış
Beton (SSB) Barajlar
SSB Barajlara kayma, dönme,
sıcaklık, büzülme derzleri, tabaka derzleri, sızma kuvvetleri
etki etmektedir. Bu parametreler, baraj gövdesine yerleştirilen
baraj ölçüm aletleri ile takip edilmelidir.
•
Kaldırma basınçları (piezometreler),
•
Çatlak ve derz genişlikleri
(ekstensometreler),
•
Yapısal yer ve şekil değişimleri (topoğrafik ölçüm aletleri
ve düz pendulum),
•
Beton sıcaklıkları (elektrikli
termometreler),
•
Temeldeki yer değiştirmeler
(ters pendulum),
•
Barajın içindeki gerilme
ve birim deformasyonlar
(stressmetre ve strain gaugeler),
•
Baraj içinde ve temelinde sızıntı
ve sıkışma sebebiyle oluşan su
basıncının kontrol edilmesinde
kullanılır.
Su tutulması sırasındaki drenaj
işlemlerinin veriminin ve yapım
aşamasında oluşan boşluk suyu
basınçlarının belirlenmesinde
kullanılmaktadır.
Piezometrelerin baraj üzerinde,
aşırı boşluk suyu basıncı oluşumu ve sızıntı basınç modelini
elde etmeye olanak tanıyacak,
yatay ve düşey yerleşim üzerindeki en kritik bölgelere yerleştirilmesi gerekmektedir.
Yapıya karşı oluşan zemin basıncı Carlson tipi hücrelerle,
hücrenin ucunda bulunan diyaframın gösterdiği eğilmenin
ölçülüp gerilmeye çevrilmesiyle
belirlenir.
Hidrolik Oturma Ölçer
(Basınç Ölçer)
Şekil 3. Hidrolik Oturma Ölçer Cihazı
ile izlenmektedir.
Şekil 2. Basınç Ölçer Cihazı
Yapı İzleme Sistemi Bileşenleri
Toplam basınç ölçer olarak da
bilinirler.
Piezometre
Toprak basınç hücrelerinin, kemerlenme sebebiyle saha gerilmelerini yanlış ölçülmesini engellemek için çevrelerindeki zeminin
rijiditesine yakın bir rijiditeye sahip olmaları gerekmektedir.
Basınç Hücreleri
Titreşimler ise (sismik ivme
ölçerler)
Barajlarda çok fazla sayıda ölçüm cihazları kullanılmaktadır.
Bunların bazıları özellikleri ile
aşağıda açıklanmıştır.
titreyen telli algılayıcılarla ölçülmesiyle belirlenir.
Değişik derinliklere inmeye olanak tanıyacak şekilde iç içe girerek boyu değişebilen koruyucu kaplamalı yapısıyla, oturma
miktarını ve hızını belirlemeye
imkan tanır.
Baraj gövdesi ile temel seviyesindeki temas üzerine yerleştirilir ve basınç direkt ölçülür.
Baraj kretindeki eğimin boşluk
suyu basıncı oluşumuyla ilişkilendirilmesinde bu verilere ihtiyaç duyulmaktadır.
Zemin içerisindeki ve özellikle
zeminle beton yapıların ara yüzlerinde oluşan gerilmelerin belirlenmesinde kullanılırlar.
Sızıntı Ölçer
Basınç hücresinin içi sıvıyla (genellikle yağ) doludur ve iki tane
esnek diyaframla çevrelenmiştir.
Şekil 1. Piezometre cihazı
Basınç, diyafram arkasındaki
sıvı basıncının pnömatik veya
Şekil 4. Sızıntı Ölçer Cihazı
53
www.jeofizik.org.tr
JEOFİZİK BÜLTENİ
Teknik Notlar
Baraj davranışının değerlendirilmesinde sızıntı suyu hakkında bilgi sahibi olmak oldukça
önemlidir. Tehlikeli boyutlardaki
bozulmanın ilk sinyalleri sızıntı
oranının değişmelerinden anlaşılabilir.
suyunun, en az bir gece bekletilmesi, taşınan malzemenin
kontrolünü ve olası bir borulanma durumunun belirlenmesini
sağlayabilecektir.
Sızıntı ölçerler, ölçüm amacıyla sızıntının ortaya çıktığı noktalara ve sızıntı toplama kanalı
üzerine belirli aralıklarla yerleştirilirler.
İnklinometre
Basınç düşürme kuyularındaki çıkış miktarının belirlenmesi
için, benzer seddeler kuyu ağzına yerleştirilirler veya kuyu
boyutlarına uygun tasarlanıp
kalibre edilen bir akım ölçer kullanılabilir.
Sızıntı tespit edildiğinde malzeme üzerinde periyodik kontroller
yapılmalıdır. Toplanan sızıntı
Değişik derinliklerdeki iç yatay
hareketlerin ölçümünde kullanılmaktadır.
Baraj gövdesine inşaat aşamasında yerleştirilebilirler; fakat
yaygın olarak barajlarda, temellerde ve payandalarda sondaj
deliklerine kurulurlar.
Muhafazanın eğimi belirli aralıklarla ölçülür ve muhafazanın
en alt kısmı referans alınarak
meydana gelen yatay hareket
hesaplanır.
Elde edilen veriler kayma durumlarını göstermesi ve zemin
birim deformasyonu çalışmalarına kaynak teşkil etmesi bakımından önemlidir.
Önemli mühendislik yapılarında
mm boyutunda oluşacak hareketlerin izlenmesinde kullanılır.
Yerleştirildikleri sondaj deliğinin
eksenine dik yönde oluşan hareketlerin izlenmesinde kullanılan inklinometreler yardımıyla
hareketin yeri, büyüklüğü ve
yönü saptanabilmektedir. Hareketlerin üçüncü boyutları da
izlenebilir.
Çok sayıda sondaj deliğinde ölçüm alınabilmekte ve ölçüm hassasiyetinin diğer yöntemlerden
daha yüksek olması sebebiyle
kaya kütlelerinde ve zeminde
gelişebilecek çok yavaş hareketlerde kaydedilebilmektedir.
Gerilme Ölçer (Strain Gauge)
Şekil 5. Gerilme Ölçer Cihazı
Gövde içerisinde betonun birim
deformasyon ve zorlarını ölçmeye yarayan cihazlardır.
Cihazın etrafında gerilme dağı-
Eklem/Derz Ölçer
lımını engelleyecek destek veya
Soğuk derz ölçerlerde olarak bilinir.
Baraj gövdesinin içerisine ya da
istenilen noktalara gömülü olarak yerleştirilebilir.
olmamalıdır.
sıkıştırılmış nesne (takoz vs.)
Tek eksenli, iki eksenli veya üç
eksenli göreceli hareketlerin izlenmesinde kullanılır.
54
Kasım - 2012
www.jeofizik.org.tr
Barajlarda Yapı Performansı
Çatlak ölçerler
hat üzerinde kurulur.
Ters pendulum ve düz pendulum
olmak üzere iki çeşidi vardır.
Ölçümler; mekanik olarak mikrometre ile yapılabildiği gibi,
elektronik olarak potansiyometre
veya titreşim telli sensörleri okuyabilen cihazlar ile de yapılabilir.
Ekstensometre
Tiltmetre (Eğim Ölçer)
Rotasyon (dönme) hareketini
ölçmek içim kullanılır.
Genelde barajların
yerleştirilirler.
kretlerine
Su seviyesi ölçerler
Şekil 6. Çatlak Ölçer Cihazı
Göreceli hareketleri ya da olası
çatlakları ölçmemizi sağlar.
Beton bloklar arasındaki derz
açılma ve kapanmalarını ölçer.
Pendulum
Şekil 7. Pendulum Cihazı
Yatay düzlemde oluşabilecek,
yer değiştirmeleri ölçebilmek
için kullanılır.
Barajların düşeyliğini kontrol etmek için kullanılır.
Barajın herhangi bir şekilde düşey devinim yapması halinde bu
değişim pendulum ile gözlenebilir.
Pendulum ölçüm sistemi, iki galerinin birbirini bağladığı dikey
Şekil 8. Ekstensometre Cihazı
Yer yüzeyi altında belirli derinliklerde bulunan yüzeylerde oluşabilecek yer değiştirmeleri ölçer.
Tek noktalı ya da çok noktalı
yerleştirildiği zeminin durumu
hakkında bilgi alınır. Zeminde
kaç nokta ölçülmek isteniyorsa
ona uygun olan ekstensometre
başlığı seçilmelidir. Kaç noktalı
olacağına göre kuyunun çapı
değişmektedir.
Yerleşime hazırlanan ekstensometre, kuyuya yerleştirildikten
sonra ekstensometre ile kuyu
cidarı arasına enjeksiyon yapılır.
Enjeksiyon işlemi tamamlandıktan sonra koruma başlığı takılarak, enjeksiyonun priz alması
beklenir. Enjeksiyon prizini aldıktan bir hafta sonra ilk okuma
olan sıfır okuma alınır. Bundan
sonraki yapılacak olan ölçümler, sıfır okumayla karşılaştırılır
ve sıfır okuma ile yapılan ölçüm
arasındaki yer değiştirmeler
saptanarak değerlendirilir.
Şekil 9. Su Seviyesi Ölçer Cihazı
Su seviyesini belirlemek amacıyla kullanılır.
Dipmetre pille çalışan portatif bir
cihazdır, makaraya sarılı kablolu şeritmetre ve ucunda takılı su
probundan oluşur.
Prob suya temas ettiğinde makara içine yerleştirilmiş sesli ve
ışıklı sistem kullanıcıyı uyarır.
Sismik ivme ölçerler
Sismik olarak aktif bölgelerde
bulunan barajlarda kendiliğinden tetiklenerek kayda geçen
ivme ölçerler sıklıkla kullanılmaktadır.
Elde edilen verilerden baraj ve
temellerin sismik davranışlarının belirlenmesinde kullanılan
analitik metotların geliştirilmesinde faydalanılmaktadır.
55
www.jeofizik.org.tr
JEOFİZİK BÜLTENİ
Teknik Notlar
İvme ölçümlerinde en azından
barajın kretine, ana kayaya ve
baraj topuğuna birer ivme ölçer
yerleştirilmelidir; fakat daha fazla sayıda ivme ölçer kullanılması tavsiye edilmektedir.
Klinometre
Dolgunun düşey ve yatay doğrultu boyunca yer değiştirme
miktarlarını ölçmek için baraj
kretine ve mansap şevi üzerine
tesis edilen ölçüm sistemleridir.
Yerleştirme işlemi dolgu biter
bitmez yapılmalı ve ilk değerler
alınmalıdır.
Yük Hücresi
Şekil 11. Klinometre Cihazı
Baraj gövdesinde galerilere ve
projesinde gösterilen noktalara
tesis edilen anoların yatay ve
düşey eğimlerini ölçmeye yarayan cihazdır.
Şekil 10. Yük Hücresi Cihazı
Kaya bulonu ve yapısal kirişlerde meydan gelen yükleri ölçmek
için kullanılır.
Harici Çökme Röperleri
Bunun nedeni de okunan değerlerin bir birini doğrulayıp doğrulamadığının araştırılmasına yardımcı olması içindir.
Barajlarda kullanılan ölçüm cihazları yukarıda anlatıldığı gibidir. Ülkemizde baraj yapımı hızla artmaktadır. Jeofizik mühendisleri için çalışma alanı olduğu
unutulmamalı ve bu sektörde de
ülkemize hizmet vermelidir.
resinden alınmıştır.
KAYNAKLAR
Sısgeo Products Catalogue
Resimler, www.sisgeo.com adresinden alınmıştır.
56
Kasım - 2012
www.jeofizik.org.tr