AÇIK YÜZLÜ KIYI RIHTIMLARININ ,KAZIKLI TASARIMI (SAKARYA ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ TARAFINDAN DÜZENLENEN ETKİNLİK SEMİNERLERİNE AİT NOTLARDIR.)
KIYI KANUNU;Anayasadaki hüküm doğrultusunda 1990 tarihinde 3621 sayılı Kıyı Kanunu çıkarılmış,1992 tarihinde değişikliğe uğrayarak yürürlüğe girmiştir.
Bu alanlarda kıyının korunmasına, kamu yararına ve kullanım özelliği dolayısıyla kıyıda bulunması gereken iskele, liman, rıhtım, barınak, yanaşma yeri, dalga kıran, çekek yeri, kayıkhane, tersane, gemi sö-küm yeri, su ürünleri üretim ve yetiştirme tesisleri gibi yapılar, kıyı kenarında kullanılmak üzere yapılabilir.
KEŞİF;Tasarımı yapmadan önce tasarımını yapacağımız kıyı rıhtımının coğrafyasını gözlemlemeliyiz. Bu gözlem hem kıyıdan hem denizden olmalıdır.Çünkü en iyi bilim gözlemdir.
Özelikle varsa kıyı balıkçıları ile iletişim içinde olmalıyız.Tasarım,yapacağımız coğrafyayla ilgili balıkçıların sağlıklı bilgi aktarımı bizlere mutlaka olacaktır.Bunlardan istifade etmeliyiz..
RIHTIM ÇEŞİTLERİ;Rıhtım kıyıya paralelel olandır.İskele ise denizden kıyıya dik yanaşmadır.Biz Rıhtım yapıları üzerinde duracağız.
Rıhtım çeşitleri;
a.)Yükleme Rıhtımı(Kuru,sıvı ve konteynır)
Kıyı rıhtımının basen derinliği belirlenirken ,şu parametreler de dikkate alınmalıdır;
a.1.Rıhtıma yanaşacak en büyük geminin tam yüklü ağırlığı,
a.2.Rıhtım kumlanma ve deniz alt malzemelerinin sürüklenme potansiyeli
a.3.Rıhtıma vuracak olan dalgaların maksimum çalkantı değerleri
b.)Yaya yolu Rıhtımı,
c.)Taşıt yolu Rıhtımı,
d.)Ro-Ro Rıhtımı,
e.)Çok amaçlı Rıhtımlar,
DENİZ ÖLÇÜMLERİTasarımdan önce denizde batımetrik ölçümleri yapılması için iskandinal yada eko-sunder çalışmaları istemeliyiz. Dalgalı denizde iskandinal ölçüm yapmaktan kaçınmalıyız. Çünkü hata payı yüksek olacaktır. İkinci adım ise sondaj çalışması yapmalıyız .Yapının inşa edildiği alanda,yapılan imar planına esas olarak jeolojik ve jeoteknik etüt raporu hazırlanmalıdır.Bu çalışmalar bittikten sonra deniz altı zemini ve deniz derinliklerini (hali hazır harita) öğrenmiş olacağız.
AÇIK YANAŞMA RIHTIM YAPILARI;Açık yanaşma rıhtım yapıların da , rıhtım platformunun deniz tarafından dolgu alanının en üst noktasına kadar uzatılması gerekmektedir.Kazıklı açık yüzlü rıhtımlar çelik ,beton veya ahşap kazıklardan inşa edilmektedir.Kazıklı açık tip rıhtımlar oldukça esnek (narin )yapılardır.
Kıyı platform rıhtımının tasarımı yapılırken; gemilerin tipi ,dalga yüksekliği ,deniz tabanının düzensizliklere karşı emniyet payı dikkate alınarak yapılmalıdır. Ayrıca tasarım yapılırken , yüklü gemilerin su çekimine göre de belirlenmelidir. Platformun en üst noktası ile en yüksek su seviyesi arasında ki fark 1 m’den daha az olmamalıdır.Rıhtım platformu kuru bölgede kalmalıdır.Ancak su altı çalışmaları özenle yapılmalıdır. Deniz altı şev çalışması oluşturulmadan önce mutlaka kremşel diye tabir ettiğimiz ,denizden yada liman baseninden tarama yapmamız gerekir.Bu tarama şev eni sabit tutularak tüm platform altı kıyı boyunca yapılmalıdır.Gemi rıhtımı yapılacaksa mutlaka n tane geminin yanaşması için gerekli rıhtım boyları hesaplanır.Şev çalışması yapmamızın en büyük esprisi ,çelik boru kazıkların adalet kuvvetine maruz kalmaması için yapılmalıdır..
ANROŞMAN AÇISI;Gemi pervanesinin neden olduğu türbülans dalgalardan, uzak kalınması için şevin yanaşma ucu ile platformun arası en az 1 m. geriden başlanmalıdır. Bu mesafe eğim düzlem kotunda olmayan anroşman tahkimatlarının gemi yanaşma ekseninden uzak olacaktır.
Şevin dikliği ile belirlenmesinde ise ,N açısı şevin yapıldığı malzemeye göre anroşmanın eğim kotu; malzeme çeşiti((0-400kg.),(400kg.-2000kg.),(2000kg-4000 kg.) arası) ile değişmektedir. Normalde şevin 38.7 derece ile 29.7 derece arasında olmalıdır.
En çok kullanılan açı 33 derece olarak uygun görülmektedir. Şev acısı; şevin stablitesi ,malzemenin büyüklüğü,dalga kuvvetleri ile pervane türbülansından dolayı kaynaklanan kuvvetlerle ve erozyon tehlikesine göre belirlenmelidir.
İHTİYACA GÖRE TASARIM;Tasarım yapılacak platformun yanında bulunan perde beton duvarının önünde(Su içi+kronman betonlar) kayma tehlikesi bulunduğundan dolayı çok dikkat edilmesi gerekmektedir. Tasarım rıhtım platformu ile beton perde alanının üzerinde olan ‘’üst geçiş plakları’’ çok önem arz etmektedir.
Bu detay ile ilgili çözüm betonarme olarak düşünülmelidir.
İstinat perde betonlarının genişliği zeminin sürtünme açısına göre değişen yatay yükleri karşılamalıdır.
İstinat perde betonlarının üzerindeki düşey yük hareketine ve kaymaya karşı güvenlik faktörü sağlanmalıdır.
Kazıkların ilk sırası ve yanaşma yeri arasındaki uzaklık en az 1 m.mesafe de olmalıdır.
Yanaşma rıhtım platformunun genişliği yanaşma yapısının yükleme-boşaltma,vinç genişliği vb. ihtiyaçlara göre belirlenmelidir.
KABULLER VE YÜKLER;TEMEL KABULLER ;
-Birimler ,
-Bilgisayar Programları
-Malzeme
-Paspayları
-Dilatasyon Derzleri
-Çelik Kazıklarda Korozyon Etkilerin önemi,
-TASARIM YÜKLERİ
- Sabit Yükler (G)
-Hareketli Yükler (EQ)
-Statik Dalga Yükleri (SS)
-Dinamik Dalga Yükleri (SD)
-Rüzgar Yükü (W)
-Deprem Yükleri (D)
RIHTIM YAPISI STATİK VE DİNAMİK PERFORMANS VE YÜK ANALİZLERİ-1;Kumlu zeminlerde kazıkların ucu açık ve düşey olarak çakılmalıdır.. Çakım sonrasında kazık içindeki deniz suyu çekilerek, kazık içindeki zemin ile kazık üst kotu arasındaki kalan kısım betonlanmalıdır. Kazık üst kısmında ise prekast plaklar döşendikten sonra başlık kirişinin üst kısımı ile kazık borunun üst kısmı birbirine bağlantı yapılarak son kaplama betonu ile betonlanmalıdır.
Özellikle deprem sırasında açığa çıkan büyük gerilme yığılmaları nedeniyle hasarın büyük çoğunluğu eğik kazıklarda oluştuğundan 2007 yılında yürürlüğe giren Kıyı ve Liman Yapıları, Demiryolları, Hava Meydanları İnşaatlarına İlişkin Deprem Teknik Yönetmeliği (DLH, 2007), eğik kazık kullanımını önermemektedir. 1995 Kobe (Japonya) depreminde birçok kazıklı iskele ve kesonlu rıhtımlar hasar görmüştür.
İskele ve rıhtım yapı kazıkları iç betonu , sülfata dayanıklı çimento kullanılması uygun olmalıdır. Beton kalitesi ideal olarak C-40/50 (TS EN 13515) faydalı olacaktır. Kazıkların çırpıntı bölgesinde kalan bölge üstten 8 m’lik kısmı korozyona karşı epoksi boya ile boyanmalıdır..
RIHTIM YAPISI STATİK VE DİNAMİK PERFORMANS VE YÜK ANALİZLERİ-2;Dalganın etkili olduğu alanda oksijen miktarı en yüksek seviyededir.Akış hızı yüksektir.
Bundan dolayı denizin hareketli olduğu alanda korozyonun hızı en yüksektir. Özelikle açık denizler korozyana karşı daha çok elverişli olmaktadır. Çünkü deniz suyu ortalama % 4 NaCl ihtiva etmektedir. Korozyondan dolayı yapı malzemeleri tahrip olma özeliği yüksektir.
Epoksi boya; DLH 2007 şartnamesine göre TSE 113 ve TSE 1083’e uygun RC-250, RC-800 veya TS 1082 de verilen şartlara uygun RS-1, RS-2 1082 uygun olmalıdır.
Rıhtım platformu ;karayol veya yük konteyirleri olarak tasarlanıyorsa bundan dolayı taşıt ve titreşim frekans dinamik hesapları , iskele ve rıhtım üzerinde yapılacak olan kaplama ve korkuluk gibi elemanların( sabit kaplama yükleri) dikkatle alınmalıdır.Bu verileri TSE 498 ve Amerikan karayolu şartnamesi olan AASHTO yararlanmalıyız.
GENEL BİLGİLER;Çelik kazık malzemesi, DLH şartnamesine göre en az ST 37 ve et kalınlığı 10 mm uygun görülmüştür. Fakat sert ve kayalık zeminlerde ST 52 olarak da kullanılabilinir.
Çelik donatılar B 420 C olmasında uygun olmalıdır. Bu donatı kalitesini özelikle 1.ve 2.derece deprem bölgelerinde kullanmak için daha çok özen gösterilmeliyiz..Çünkü sünmeye çalışan bir donatıdır.
Paspayı konusu ;TSE 500 az da olsa şekillenmiştir.Şayet yüksek çap donatı kullandığımızda paspayı derinliklerinin yetersiz görüldüğünde daha derin paspayı kullanmamızda fayda vardır.
Korozyona karşı kazıkların çırpıntı bölgesinde kalan üstten ilk 4m’lik kısmı 500 mikron, sonraki 4m lik kısım ise 250 mikron epoksi boya ile boyanması uygun olacaktır.
Beton malzemesinde tüm çimento kalite sınıfı mutlaka CEM II ve CEM III olmalıdır. Deniz suyunun PH 8 olduğundan dolayı beton karbonatlaşmasının yoğun olacağından, en uygun direnç gösteren çimento kalite sınıfı CEM II ve CEM III ‘dir.
Deniz imalatında yapılacak tüm imalatlarının saç kalıplar olmasında özen göstermeliyiz.DLH 2007 şartnamesinde 5mm.et kalınlığı olan saç kalıplar kullanılmalıdır.Sürekli suyla temas edilmeyecek kalıp olarak da Plywood ürünlerini de tercih edilmesi uygun olabilir.
ŞARTNAME VE YÖNETMELİKLER; Çelik çakma kazıklı iskele ve rıhtım yapısının mevcut durum analizleri ve güçlendirme projelerinin hazırlanmasında faydalanılan şartname ve yönetmelikler aşağıda sıralanmıştır:
TS 498 Yapı elemanlarının boyutlandırılmasında alınacak yükler (1997)
TS 500 Betonarme yapıların hesap ve yapım kuralları (2000)
TS 708 Betonarme yapı çelikleri (2010)
TS 7994 Zemin dayanma yapıları (1990)
Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (2007)
DLH Geoteknik Tasarım Esasları (2007)
DLH Kıyı Yapıları ve Limanlar Planlama ve Tasarım Teknik Esasları (2007)
DLH Kıyı ve Liman Yapıları, Demiryolları, Havameydanları İnşaatları Deprem Teknik Yönetmeliği-( 2007)
YARDIMCI ŞARTNAMELER;
ACI 318-02 Betonarme hesap teknik şartnamesi (2002)
Eurocode 7 Geoteknik tasarım esasları (1997)
NAVFAC Zemin yapıları ve Yapı Temelleri Tasarım Esasları (1986)
DALGA KUVVETLERİ;Düşey silindirik kazığa etki eden dalga kuvvet hesapları yapılmalıdır.
İskelelerin ve kıyı rıhtım platformunun altında dalga yükleri ile döşemelere tesir eden dalga çarpma kuvvetleri,döşemelere alttan ve kazıklara tesir edebilecek dalga kuvvetleri dikkate alınmalıdır.
Döşemenin altında tesir edebilecek olan dalga kuvveti iskeleyi kaldırmaya çalışacaktır.Ancak bu kuvvetin belirlenmesi için yeterince güvenilir bir yöntem henüz tanımlanmamış olup ,sadece varsayım olarak rijit hesaplar yapılmaktadır.
STATİK DALGA YÜKLERİ (SS);Dalga yükü hesabında uzun süreli dalga ölçüm kayırlarına ulaşılamadığı için bir takım metodlar kullanılarak tasarım için gerekli dalga karakteristik değerleri belirlenmeye çalışılmalıdır.Dalga yüksekliğinin belirlenmesinde mevcut coğrafya üzerinde rüzgar kayıtlarından faydalanılmalıdır. (Bu her il için farklıdır.).Fetch mesafeleri ise google earth programından faydalanılarak belirlenebilir yada metoroloji bilgilerinden faydalanabileceğimiz gibi Dalga yüksekliğinin ve dalga periyodunun tayini için US Army Costal Engineering Reserch Center tarafından hazırlanan grafiklerden de yararlanabiliriz.
Kazıklara gelen dalga yükünün hesabında ‘Kıyı Yapıları ve Limanlar Planlama , Tasarım Teknik Esasları’ DLH yönetmeliğinde önerilen Morison metodu ile hesaplanması gerekmektedir. Eğer silindirin ekseni dalganın geliş doğrultusuyla bir açı yapıyorsa yani belli bir atak açısı ile yaklaşıyorsa,morison denkleminden kuvveti hesaplayabilmek için hız ve ivme değerlerinin silindir eksenine dik bileşenleri kullanılmalıdır.
DİNAMİK DALGA YÜKLERİ (SD);DLH Deprem Teknik Yönetmeliğinde su içindeki kazıklarda, elemanın kendi kütlesine ek olarak, kazık-çarpma suyu ve etkileşimden doğacak kuvvetin göz önüne alınarak ve ek su kütlesine ilişkin bağıntı formülü edilmelidir. Kazık çapının r olduğu ve dairesel olduğu göz önünde bulundurularak ek su kütlesi bu eksende uygun olarak hesaplanmalıdır.
Kıyı boyu gerilme akısı hesabı göz önünde bulundurulmalıdır.Akıntı kuvvetleri ile buna direnç gösteren kuvvetlerin birleşmeleri sonucu denge koşulu oluşacaktır.Bu kuvvetlere GERİLME AKISI diyoruz.Bu kıyı boyunca devam edebilir.Dalganın geçmesiyle basınç çalkantıları meydana gelecektir.Eğer dalga tepesi ve çukuru altında ki basınç çalkantılarının mutlak değerlerinin eşit olduğu kabul edilirse,dalga tepesi altında artan alanda;artan basınç etkisinin ,dalga altında azalan alanda ;azalan basınç etkisinin neden olduğu net bir etki söz konusu olacaktır.Derinlik boyunca integre edilen basınç çalkantılarının ortalama değeri sıfır değil ancak pozitifdir. Kırılan dalgaların kıyının normali doğrultusunda uyguladığı kuvvetin surf(köpüklenmesi) bölgesinde artması sonucu, ortalama su seviyesinin de kabarmasına neden olacaktır.
Dört kuvvet bileşeninin dinamik dengesini esas alan genel bir akıntı formülü oluşturacak olursak;(gerilme aksı+gelgit kuvveti)-(taban sürtünme kuvveti+yanal sürtünme)=0 olmalıdır.
Ayrıca sığ su ile derin su dalga momentleri farklıdır. Dalgaların derinlikte değişmeyen tek özeliği dalga periyodudur.
RÜZGAR YÜKÜ (W);(1)Fırtına ve kasırgalar kıyıların yakınındaki su seviyelerinde önemli dalga kabarmalarına neden olmaktadırlar.
Su seviyesindeki bu artışlara fırtına kabarması yada deniz kabarması denir..Fırtına kabarmaları büyük gel-gitlerle birlikte meydana geldiğinden su seviyeleri taşkın boyutuna varabilecek önemli artışlar meydana getirmektedir.
Deniz yüzeyinde ki rüzgarlar tarafından üretilen akıntılar,kayma gerilmesi ve dalga nedeniyle yörüngesel hareketleri sırasında su partiküllerinin ileri doğru net hareketlerinden dolayı oluşmaktadır.
İkinci olay kütle transferi olarak bilinmektedir.İskele ve rıhtım yapısına etkileyen rüzgar kuvvetlerinin, yapıya yatay olarak etkilediği kabul edilmiştir. Yapıların inşa edileceği bölge için tasarım rüzgar hızı max. v=100 km/sa olarak belirlenmiştir. Çünkü Türkiye’de ortalama en yüksek rüzgar hızı buna mükabildir.
RÜZGAR YÜKÜ (W);(2)Dalga tahmin çalışmalarında, rüzgarların hızını ve yönünü veren “saatlik rüzgar cetvelleri”nin kullanılması uygundur. Bu cetvellerden yararlanılarak rüzgar verilerinin yönlere göre istatistiksel dağılımı elde edilmelidir (rüzgar gülü). Mevcut rüzgar ölçümlerinin kıyı istasyonlarınca yapılmış olması, dalga tahminlerinde kullanılacak rüzgar verileriyle ilgili önemli çelişki oluşturmaktadır. Rüzgar özelliklerini kullanarak dalga tahmini yapmak için önerilmiş yöntemlerin aynısı deniz üzerinde de rüzgar hızlarının ölçümü yapılmalıdır. Ancak bir kıyı istasyonunca ölçülen rüzgar hızları aynı anda deniz üzerinde bulunan rüzgar hızlarından daha küçüktür. Bunun nedeni, kara üzerindeki engebelerin (binalar, ağaçlar ve topoğrafik düzensizlikler gibi) hava akımını etkilemesi ve daha kalın bir sınır tabakası oluşturarak rüzgar hız profilini değiştirmesidir. Ancak, bu değişikliğin ölçüsünü veren, genel düzeyde geçerli kuramsal bir model şu ana kadar mevcut değildir. Karada ve denizde aynı anda ölçülen rüzgar hızları arasındaki ilişki incelenmelidir.
Denizde 0 ve10 m yükseklikteki rüzgar hızı (m/s)
Karada 0 ve 10 m yükseklikteki rüzgar hızı (m/s)
Dalga tahminlerinde kullanılan rüzgar verilerinden biri de, sinoptik (yer basınç) haritalarından elde edilen rüzgarlardır. Sinoptik (yer basınç) haritalar, yapılan ölçümler sonucu atmosferde aynı hava basıncındaki yerlerin birleştirilmesi ile elde edilen eğrileri (eş basınç eğrilerini) gösteren haritalardır. Eş basınç eğrileri haritaların üzerine genellikle üç veya dört milibarlık basınç farklarıyla çizilmektedir.
DEPREM YÜKLERİ (D);İskele ve rıhtım yapısı mevcut durum performans analizinde DLH tarafından 2007 yılından yayınlanan ‘Deprem Teknik Yönetmeliği’ esas alınmalıdır. Yapının analizi DLH yönetmeliğinde önerilen şekilde yapılmalıdır.Analiz hesapları performansa dayalı analiz kriterlerine göre gerçekleştirilmelidir.
Sap2000 sonlu elemanlar modeli oluşturularak yapılmasında fayda vardır.
YÜKLER VE YÜK KOMBİNASYONLARI ;İskele ve rıhtım yapısının tasarımında göz önünde bulundurulacak yük kombinasyonları açıklanmalıdır. İskele ve rıhtımın deprem esnasında tipik hasar biçimleri zemin yer değiştirmesi göreceli olarak atalet momentinin büyüklüğüne bağlıdır.Büyük deprem hareketleri esnasında eğilme sebebiyle, kazıklarda orta hasarlar kaçınılmaz olabilir.Bu yüzden tasarım yapılırken kazık başları onarılabilecek şekilde tasarlanmalıdır.Yük sınırlama ekipmanı kayma sürtünmesinde güvenilecek bir bileşeni olarak veya kesme kuvvetiyle eğilen ve kolayca değiştirilebilen bir başlık tasarlanmalıdır
Yağış miktarı, rıhtım ve iskele içindeki gerekli drenaj kapasitesinin belirlenmesinde önemli bir faktördür.
Sis, gemilerin limana girerken ya da limandan ayrılırken hareket kabiliyetini engelleyen ve liman verimliliğini düşüren bir meteorolojik olaydır.İskele ve rıhtım yapılarının tasarımı yapılırken bu coğrafi olay göz önünde bulundurulmalıdır.
Bazı durumlarda kar yükü rıhtım üzerine etkileyen ve durağan bir yük olarak da düşünülebilinir.
Sıcaklık, rıhtım üzerinde gerilme dağılımını etkiler ve bu yapılarda termik gerilmenin ortaya çıkmasına neden olabilir.
İSKELE VE RIHTIM KAZIKLARININ ZEMİN AÇISINDAN KAZIK TAŞIMA GÜCÜ HESAPLARI ;Mevcut çelik çakma kazıklı iskele ve rıhtım yapısı için zemin açısından kazık taşıma gücü hesabına yer verilmiştir. Çakma boru kazıklarının sert kaya zeminlerde uygulama yapılıyorsa alt tarafı kapatılarak yapılmasında fayda vardır.Şayet zemin kumlu ise çakılan kazıkların alt uçları çarık yapılarak açık yapılması uygundur.
Kazık çakımı sonrası kazık içi zemin ile betonarme kot arasındaki kısım kum ile doldurulabilir. Kazık içinde oluşturulacak olan betoname kısım kazık üst kotundan itibaren yaklaşık en az 10 m lik kısım ya da kazığın tamamı beton olmalıdır.
İskele ve rıhtım yapısı dinamik analizinde DLH tarafından 2007 yılında yayınlanan ‘’Deprem Teknik Yönetmeliği’ esas alınmalıdır. Yapının analizi DLH yönetmeliğinde önerilen şekilde performansa dayalı analiz kriterlerine göre gerçekleştirilmesi önemlidir. Normal sınıfa giren yapı için x yönü ve y yönünde deprem düzeyinin kontrollü hasar performans düzey hesapları önerilmelidir.
Dalga yüksekliğinin belirlenmesinde coğrafyanın metoroloji kayıtları olan mevcut rüzgar kayıtlarından faydalanılmalıdır.
İskele ve rıhtım yapıları için en kritik tesirleri oluşturacak dalga kesitleri bir Excel tablo yapılarak daha iyi algılanabilinir.
Tasarımın çelik boru kazık işleminden sonra kazıkları birbirine bağlayan başlık kirişleri tasarlanmalıdır..Başlık kirişlerinde uç noktalarda yatay deprem kuvvetlerine maruz kalmayı önlemek için beton pahlı güçlü guseleri yapmakta fayda vardır.Sistemin tamamını çerçeve şeklinde başlık kirişlerle çözüme gidilmesi en uygunudur.Fakat deniz imalat işçiliği çok zor olduğundan tek esken başlık kirişleri de yapılabilmektedir.
SON SÖZ;Kara kısımda imalatı yapılacak olan prefabrik paneller , başlık kirişlerinin üzerine montaj yapılmalıdır.(Deniz imalatında en zor ve maliyetli olan demir ve kalıp işçilikleridir. Bu sebepden dolayı tasarımların mümkün olduğunca karadan yapılması tasarlanmalıdır.)Prekast paneller kirişlerin üzerine montaj olduktan sonra final kısmı olan rijit üst kaplama beton tamamlanarak ,platform bitirilmiş olacaktır.
İyi bir tasarım tasarladığımız da , sağlıklı matematikler ve güvenli yapılar meydana gelecektir.
Teşekkürederim.
Ahmet Özürün
İnşaat Mühendisi
12.04.2017
Benzer Başlıklar (3)
26 Eylül 2017, 07:44:33