BLOK TİPİ KIYI YAPILARI TASARIMININ DEPREM

TEKNİK YÖNETMELİĞİ ÖNCESİ VE SONRASINDA KULLANILAN YÖNTEMLERE GÖRE DEĞERLENDİRİLMESİ

Onur ÜNAL İnşaat Müh., Hülya KARAKUŞ CİHAN Dr. İnşaat Müh.

Engin BİLYAY İnşaat Yüksek Mühendisi, Mehmet SAĞ İnşaat Müh., Kubilay CİHAN

Yüksel Proje A.Ş.

Birlik Mah. 450. Cad. No: 23, 06610 Çankaya-Ankara/Türkiye T: +90 (312) 495 70 00/523

F: +90 (312) 495 70 24

Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı, AYGM Genel Müdürlüğü, Suyolları

Daire Başkanı

Kırıkkale Üniversitesi

Özet Kıyı ve Liman Yapıları, Demiryolları, Hava Meydanları İnşaatlarına İlişkin Deprem Teknik Yönetmeliği, (2008) (DTY) yılında yürürlüğe girmiştir. Bu yönetmelikte “Performansa Dayalı Tasarım” metodu, yeni bir yaklaşım olarak ortaya konmuştur. 2008 öncesinde, ülkemiz 4 farklı deprem bölgesine ayrılmaktaydı ve deprem derecesine göre deprem ivmesi katsayısı esas alınarak hesaplamalar yapılmaktaydı. Bu hesap yöntemine göre yapımı tamamlanan ve özellikle depremlere maruz kalmış blok tipi kıyı yapılarının büyük çoğunluğunda ciddi boyutta hasarlar gözlenmemiştir. Hazırlanan yeni yönetmeliğe göre, özellikle su derinliğinin artması durumunda, yapılan tasarımların boyutlarında eski yönteme göre bir artış meydana gelmektedir. Bu durumdan dolayı, son zamanlarda yapılan rıhtım

projelerinde blok tipi kıyı yapıları tasarımı tercih edilmemektedir. Bu bildiride, özellikle Marmara depremi öncesi hesap tekniğine göre tasarlanmış ve inşaatı gerçekleşmiş blok tipi kıyı yapılarının yeni deprem yönetmeliği kriterleri esas alınarak tekrar boyutlandırılması yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar birbirleri ile karşılaştırılarak yöntemler arasındaki farklar değerlendirilmektedir.

9. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu

264

EVALUATION OF BLOCK TYPE QUAY WALLS DESIGN WITH

RESPECT TO BEFORE AND AFTER EARTHQUAKE TECHNICAL

REGULATION Technical Seismic Regulation on Construction of Coastal and Harbour Structure, Railways and Airports has entered into force in 2008. In this regulation "Performance Based Design" methodology has been introduced as a new approach. Prior to 2008, our country was divided into 4 different earthquake regions and calculations were made based on earthquake acceleration coefficient according to earthquake degree. Majority of block type quay walls designed considering this calculation method and exposed to earthquakes had not been damaged seriously.

According to the new regulation, especially in case of increasing water depth, there is an increase in the dimensions of the designs according to the previous method. Due to this situation, block type quay wall structures are not preferred in recent dock projects. In this report, block type quay walls which are designed and constructed according to pre-Marmara earthquake calculation technique will be re-dimensioned based on new regulation. The obtained results will be compared with each other and the differences between the methods will be evaluated. Anahtar Kelimeler; Blok Tipi Kıyı Yapıları, Deprem Teknik Yönetmeliği, Performansa Dayalı Tasarım Giriş : Ülkemizde hızla gelişmekte olan kıyı ve deniz mühendisliği dalının en önemli sorumluluğu kıyı ve deniz yapılarının tasarımıdır. Bu yapıların tasarımlarının güvenilir ve ekonomik şekilde yapılabilmesi için tasarım yüklerinin akıntı, dalga ve sismik etkiler altında doğru olarak belirlenmesi gerekmektedir. Yüzyıllardır depremlerin yıkıcı etkileri bilinmesine rağmen ancak 1950’li yıllardan sonra, sismik etkiler, şartname ve standartlarda tasarım parametreleri olarak tanımlanmaya başlanmıştır. 1990’lı yıllardan sonra ise,

kıyı ve deniz yapılarındaki sismik tasarım çalışmaları hız kazanmış ve bu konuda “Davranışa Dayalı Tasarım” metodu, yeni bir yaklaşım olarak ortaya konmuştur. Bu tasarım yönteminde temel yaklaşım, zemin hareketleri sonucunda ortaya çıkan zemin gerilmeleri ve bunun yarattığı yapısal deformasyonların (dönme, yatay ve düşey ötelenmeler) göz önüne alınmasıdır. Geleneksel yaklaşıma göre yapılan sismik tasarımda yapının sismik kuvvete dayanacağı denge durumu (dönme ve kayma güvenlik katsayıları) hesaplamalarda temel olarak alınmakta, yük ve dayanım eşitliğinin bozulduğu andaki yapı davranışı incelenmemektedir.

9. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu

265

Deprem Teknik Yönetmeliği (2008) Öncesi Tasarım :

Bloklu rıhtımların tasarımında dikkate alınan babaların çekiş tonajları, rıhtım kotundan yükseklikleri ve işletme yükleri Tablo 1.de verilmektedir.

Tablo 1. Yanaşma Yeri Derinliğine Göre Baba Çekişi ve Yüksekliği

2008 yılı öncesi bloklu rıhtım tasarımında uygulanan hesap yöntemi aşağıda verilmektedir.

Statik ve Deprem durumunda göre (Ka) katsayıları hesaplanır. Bu değer statik ve 1.Derece deprem bölgesi için sırasıyla 0.202 ve 0.262 çıkmaktadır.

Toprak İtki katsayısı (Kah) bu çalışmada statik ve 1.Derece deprem bölgesi için sırasıyla 0.197 ve 0.257 çıkmaktadır. Şekil 1.de gösterildiği gibi hesaplamalarda yapıyı deviren kuvvet olarak ; toprak itkisi ve işletme yükü (Sürşarj) dikkate alınıyor. Ayrıca deprem kuvvetine esas blok ve toprak yükleri aşağıda verilen deprem katsayısı oranında artırılmaktadır. C = Co.K.S.L Co : Deprem bölge katsayısı (1, 2, 3, ve 4.derece için 0.10, 0.08, 0.06, 0.03) K : Yapı tipi katsayısı (genelde 1.0) S : Yapı dinamik katsayısı (genelde 1.0) L : Yapı önem katsayısı (genelde 1.0)

9. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu

266

Şekil 1. Deprem Yönetmeliği Öncesinde Dikkate Alınan Yükler

Stabilite tahkiklerinde sürşarj ve vinç yükü ayrı ayrı olmak üzere 2 yük kombinasyonuna göre tahkik yapılır.

Statik Durum İçin Yük Kombinasyonları

Aynı işlem deprem toprak itki katsayısı ile baba yükünün yarısı alınarak Deprem durumu için tahkik edilir.

Deprem Durumu İçin Yük Kombinasyonu

Bu hesap yöntemine göre yapımı tamamlanan ve özellikle depremlere maruz kalmış blok tipi kıyı yapılarında ciddi boyutta hasarlar gözlenmemiştir. Deprem Teknik Yönetmeliği (2008) Sonrası Tasarım : Kıyı ve Liman Yapıları, Demiryolları, Hava Meydanlar İnşaatlarına ilişkin Deprem Teknik Yönetmeliği 2008 yılında yürürlüğe girmiştir. İlgili yönetmelik ile kıyı ve deniz yapılarının; depreme dayanıklı tasarımı ve deprem performanslarının değerlendirilmesi için gerekli kurallar ve minimum koşullar düzenlenmiştir. Yapıların tasarımında temel ilke olarak davranışa göre tasarım esas alınmaktadır. 2008 öncesinde sadece 4 bölgeye ayrılan deprem koşuluna

göre deprem ivmeleri (Ks, Kd) belirlenirken, 2008 de çıkarılan Deprem Yönetmeliğinde; bölgesel değil tüm kıyıları kapsayan noktasal deprem ivmeleri, yapının oturacağı zeminin özellikleri ve yapının performans özelliklerine göre boyutlandırma yapılmaktadır. Şekil 2. de Statik ve Deprem durumuna göre bloklu rıhtıma gelecek yükler gösterilmektedir. 2008 öncesi ve sonrasındaki statik yükler benzerlik gösterirken 2008 sonrasında deprem durumu için Dinamik Su Basıncı (SD) ile Yapı Kütlesine Etkiyen Deprem Yükü (DM) ilave yük olarak dikkate alınmıştır.

9. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu

267

Şekil 2. Deprem Yönetmeliği Sonrasında Dikkate Alınan Yükler

Statik Durumda; Şürşarj ve Vinç yükü ayrı ayrı olmak üzere 2 yük kombinasyonuna göre tahkik yapılmaktadır.

Yönetmelikte deprem durumu kayma tahkikinde; statik ve dinamik durumdaki sürşaj ve Baba kuvvetlerinin yarısının alınması önerilmektedir.

Devrilme tahkikinde ise kaymadaki yük kombinasyonunda yeralan dinamik toprak ve dinamik sürşarj yüklerinin %50 artırımı önerilmektedir.

Çalışma Yöntemi : Bu çalışmada özellikle Marmara depremi öncesi hesap tekniğine göre tasarlanmış ve inşası gerçekleşmiş blok tipi rıhtımların yeni Deprem Teknik Yönetmeliği (2008) kriterleri esas alınarak tekrar boyutlandırılması yapılacaktır. Elde edilen sonuçlar birbirleri ile karşılaştırılarak yöntemler arasındaki farklar değerlendirilecektir. Bu kapsamda hem farklı derinliklerde rıhtımların olması hem de 1999 yılında Marmara Bölgesinde meydana gelen depreme maruz kalması nedeniyle Bandırma Limanı çalışma alanı olarak seçilmiştir. Şekil 3. de gösterildiği gibi

9. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu

268

rıhtım önlerindeki derinlikler -12.00m, -10.00m, -8.25m, -5.50m, -4.00m,

-2.50m ve -1.40m dir.

Şekil 3. Bandırma Limanının Uydu Görüntüsü

Bandırma Limanının içerisi, kuru yük, Sıvı yük, balıkçı barınağı, yolcu rıhtımı gibi birçok farklı amaçlar için kullanılmaktadır. Çalışmada esas alınan rıhtım kesitleri Şekil 4.de gösterilmektedir.

Şekil 4. Bandırma Limanında Yeralan Bloklu Rıhtım Kesitleri

Belirtilen rıhtımlara ait 2008 öncesi ve sonrası duruma göre stabilite tahkikleri yapılmış, mevcut uygulanan bazı kesitlerin yeni yönetmeliğe göre yapılması

9. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu

269

halinde yüklerde ve beton miktarında meydana gelen artış/azalış oranları

hesaplanmıştır. Sonuçlar Şekil 5, 6, ve 7.de verilmektedir.

Deprem Yönetmeliği Öncesi ve Sonrası Hesaplanan Kuvvetler (-12.0m)

Kuvvetler ve Beton Miktarındaki Artış Oranı (%)

Şekil 5. Bandırma Limanı (-12.0m) lik Rıhtım Hesabı Sonuçları

9. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu

270

Deprem Yönetmeliği Öncesi ve Sonrası Hesaplanan Kuvvetler (-8.25m)

Kuvvetler ve Beton Miktarındaki Artış Oranı (%)

Şekil 6. Bandırma Limanı (-8.25m) lik Rıhtım Hesabı Sonuçları

9. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu

271

Deprem Yönetmeliği Öncesi ve Sonrası Hesaplanan Kuvvetler (-5.5m)

Kuvvetler ve Beton Miktarındaki Artış Oranı (%) (-5.5m)

Şekil 7. Bandırma Limanı (-5.50m) lik Rıhtım Hesabı Sonuçları

Deprem Teknik Yönetmeliği’ne göre satatik durumdaki yükler benzer sonuçlar verirken deprem durumunda ise özellikle su derinliğinin artması durumunda, Şekil 8.de gösterildiği gibi, yapılan tasarımların boyutlarında eski yönteme göre çok ciddi bir artış meydana gelmektedir.

9. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu

272

Şekil 8. Rıhtım Derinliği ile Beton Miktarı Arasındaki İlişki

Yeni yönetmeliğe göre kesitlerdeki büyümede Yapı Kütlesine Etkiyen Deprem Yükü (DM) etkili olmaktadır. Kaymaya ve devrilmeye karşı bloklar büyütülürken DM yükü de artmaktadır. DM yükünün etkisine karşılık kayma ve devrilmeyi önlemek amacıyla bloklar arasındaki sürtünmeyi artıracak kilitleme sistemi tasarlanmalıdır. Ayrıca bloklardaki büyüme yatay yönde değil düşey yönde yapılması (kalınlıklarının artırılması) daha uygun gözükmektedir. Suiçi betonu şeklinde yapılan rıhtım tasarımları bu iki yaklaşımı desteklemektedir. Bundan dolayı, son zamanlarda yapılan rıhtım projelerinde blok tipi rıhtım tasarımı doğal olarak tercih edilmemekte, taban sürtünmesinin (0.75) fazla olması nedeniyle sadece suiçi beton tipi rıhtımlar -5.0m derinliğe kadar uygulanmaktadır. Baba yükü 25ton, babanın rıhtımdan yüksekliği 0.3m, kronman boyu 15m ve işletme yükü 2.5ton/m alınması durumunda yönetmelik öncesi ve sonrasındaki hesaba göre tasarlanan kesit Şekil 9.da verilmektedir.

Şekil 8. (-5.0m) lik Suiçi Betonu Şeklinde Tasarlanan Rıhtım Kesiti

9. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu

273

Şekil 9.dan görüleceği üzere, yönetmelik öncesi ve sonrasında esas alınan

hesap yöntemlerine yapılan tasarımda ciddi bir fark çıkmamaktadır. Kronman genişliği yönetmelik öncesi hesap yöntemine göre 2.30 çıkarken, yeni yönetmeliğe göre bu değer 2.35m, çıkmaktadır. Suiçi betonunun boyutu ise 4.20m den 4.70m ye çıkmaktadır. Yani kronman betonu bir miktar azalırken, suiçi betonunda yaklaşık %12lik bir artış olmaktadır.

Sonuç :

2008 öncesi ülkemiz 4 farklı deprem bölgesine ayrılarak deprem derecesine göre deprem ivmesi katsayısı esas alınarak bloklu rıhtım hesaplamaları yapılmaktaydı. Bu hesap yöntemine göre yapımı tamamlanan ve özellikle depreme maruz kalmış blok tipi kıyı yapılarında ciddi boyutta hasarlar gözlenmemiştir. Kıyı ve Liman Yapıları, Demiryolları, Hava Meydanlar İnşaatlarına ilişkin Deprem Teknik Yönetmeliği 2008 yılında yürürlüğe girmiştir. İlgili yönetmelik ile kıyı ve deniz yapılarının; depreme dayanıklı tasarımı ve deprem performanslarının değerlendirilmesi için gerekli kurallar ve minimum koşullar düzenlenmiştir. Yapıların tasarımında temel ilke olarak davranışa göre tasarım esas alınmaktadır. 2008 öncesi ve sonrasındaki statik durumdaki yükler benzerlik gösterirken, 2008 sonrasında deprem durumu için Dinamik Su Basıncı ile (SD) Yapı Kütlesine Etkiyen Deprem Yükü (DM) ilave yük olarak dikkate alınmaktadır. Hazırlanan Deprem Teknik Yönetmeliği’ne göre özellikle su derinliğinin artması durumunda, yapılan tasarımların boyutlarında eski yönteme göre ciddi bir artış meydana gelmektedir. Kaymaya ve devrilmeye karşı bloklar büyütülürken Yapı Kütlesine Etkiyen Deprem Yükü (DM) yükü de artmaktadır. İlave gelen DM yükünün etkisine karşılık kayma ve devrilmeyi önlemek amacıyla bloklar arasındaki sürtünmeyi artıracak kilitleme sistemi tasarlanmalıdır. Ayrıca bloklardaki büyüme yatay yönde değil düşey yönde yapılması (kalınlıklarının artırılması) daha uygun gözükmektedir. Bu durumdan dolayı, son zamanlarda yapılan rıhtım projelerinde bloklu rıhtım tipi tercih edilmemekte, doğal olarak sadece suiçi betonu ile tasarım yapılabilmektedir. Sonuç olarak, bu konunun ilgili taraflarca değerlendirilerek, uygun tasarım tekniklerinin geliştirilmesi ve mevcut yük kombinasyonlarının gözden geçirilmesi gerekmektedir.

Kaynaklar: 1. “Dinamik Yükleme Altında Blok Tipi Kıyı Yapıları Üzerine Deneysel ve

Sayısal Çalışmalar, (2013), Dr. Hülya Karakuş Cihan, 2. “Kıyı ve Liman Mühendisliği” (1998), Prof.Dr. Yalçın Yüksel, Dr. Esin Çevik,

Dr. Yeşim Çelikoğlu, TMMOB, İnşaat Mühendisliği Odası, Ankara Şubesi 3. “Kıyı ve Liman Yapıları, Demiryolları, Havameydanları İnşaatları Deprem

Teknik Yönetmeliği” (2008), Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı, Altyapı Yatırımları Genel Müdürlüğü.

4. “Kıyı Yapıları Planlama ve Tasarım Teknik Esasları” (2016), Ulaştırma ve Altyapı Bakanlığı, Altyapı Yatırımları Genel Müdürlüğü.

9. Kıyı Mühendisliği Sempozyumu

274