Düşük kretli tek sıra küp korumalı taş dolgu dalgakıranların stabilite ve iletiminin araştırılması
Investigation of stability and transmission of low crested single layer cube armored rubble mound breakwaters
Yazar: DUYGU İŞSEVER
Danışman: PROF. DR. ESİN ÇEVİK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kıyı ve Liman Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Düşük kretli ve batık dalgakıranlar gelen dalgaların enerjilerini azaltarak bir
miktarının yapı üzerinden geçmesine izin verecek şekilde tasarlanan açık denizde
veya kıyı boyunca inşa edilen yapılardır. Geleneksel dalgakıranlara kıyasla kretleri
sakin su seviyesi civarında olmak üzere daha düşük kretleriyle karakterize edilirler.
Genellikle bir miktar dalga enerjisinin yapı üzerinden geçmesine izin verecek
şekilde tasarlanırlar.
Düşük kretli dalgakıranlar dalga enerjisini kısmen azaltarak kıyı alanlarını fırtına
dalgalarının yaratacağı taşkınlarından korumak, kıyı alanını erozyondan korumak,
kısmen katı maddeyi tutarak kıyı yenilemesini ve kıyı stabilitesini sağlamak,
limanlar ve seyir yolları yakınlarında daha sakin su alanları yaratarak seyir
güvenliğini sağlamak, kıyı ekosistemlerine katkı sağlamak, çeşitli rekreasyonal ve
kıyısal faaliyetler için korunaklı alanlar yaratmak gibi çeşitli amaçlarla inşa edilen
kıyı yapılarıdır. Alçak kretleri ve görsel etkilerinin minimum olması nedeniyle
turistik bölgelerde tercih edilmektedirler. Ayrıca küresel iklim değişikliğiyle deniz
seviyesinin yükselmesi geleneksel dalgakıranların düşük kretli hale gelmelerine
neden olabilmektedir.
Bu çalışmada koruma tabakasına küp blokların tek sıra düzenli ve Ψs=0.59, Ψs=0.67
olmak üzere iki farklı sıkılıkta yerleştirildiği, tek bir sabit kret hava payında, 4Dn,
7Dn, 10Dn olarak üç farklı kret genişliğine sahip ön ve arka şev eğimlerinin 1:1.5
olan düşük kretli dalgakıran gövde kesitinin JONSWAP spektrumu tipinde
düzensiz rüzgâr dalgaları etkisinde stabilite ve iletim performanslarının
değerlendirilmesi amacıyla hidrolik model deneyleri gerçekleştirilmiştir. Deneyler
Yıldız Teknik Üniversitesi Hidrolik ve Kıyı-Liman Mühendisliği Laboratuvarında
gerçekleştirilmiştir.
Deneysel çalışma sonuçları değerlendirilmiş, literatürde mevcut ifadelerle
karşılaştırılmış ve bu kesitler için yeni ifade ve sonuçlar sunulmuştur. Dalgakıran
kesitinin ön şev, kret ve arka şev stabiliteleri ayrı ayrı değerlendirilmiştir. Bu rölatif
kret hava payında düşük sıkılıkta arka şev stabil kalmaktayken hasar en fazla kret
ve ön şevde gözlenmiştir. Sıkılığın büyük olduğu kesitler çok daha stabil
davranmıştır. Küp blokların tek sıra düzenli yerleştirildiği şartta sıkılığın yapı
stabilitesi üzerinde çok etkili olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Dalga iletimi mevcut
çalışmalarla karşılaştırılmış, dalga iletimi katsayısının belirlenmesinde bu çalışma
verileri kullanılarak yeni bir ifade geliştirilmiştir. İletilen dalga enerji spektrumunun
ve gelen dalga spektrumu şekli karşılaştırılarak iletimin spektrum şekli üzerindeki
etkisi belirlenmiştir.

Abstract:
Low crested and submerged breakwaters are structures that are built offshore or
along coast partly reduce the energy of incoming waves by breaking energy and
partly allowing some of the energy to pass over the structure. In comparison to
conventional breakwaters, they are characterized by lower crests, typically around
still water level. They are generally designed to allow a certain amount of wave
energy to pass over the structure.
Low crested breakwaters aim to partially reduce wave energy to protect coastal
areas from flooding, to prevent the coastal erosion, contribute to coastal renewal
by partially retaining sediment, ensure coastal stability, to create calmer water areas
near ports and navigation channels to enhance navigation safety, to contribute to
coastal ecosystems, and provide protected areas for various recreational and coastal
activities. They are also preferred in touristic areas due to their minimum visual
impact. Additionally, global climate change and rising sea levels can cause the
conventional breakwaters to become low crested.
In this study, hydraulic model tests were conducted to evaluate the stability and
transmission performance of low crested single layered cube armoured rubble
mound breakwaters. The low crested breakwaters have the same slope of 1:1.5 at
both sides, three different crest widths of 4Dn, 7Dn and 10Dn and in only one relative
freeboard. The breakwaters were subjected irregular wind waves generated with the
JONSWAP type spectrum. Cube blocks were placed with two different packing
densities of Ψs=0.59, Ψs=0.67. The experiments were conducted at the Hydraulic
and Coastal-Port Engineering Laboratory of Yildiz Technical University.
The experimental results were evaluated and compared with existing expressions in
the literature. New expressions were presented for these models. The stability of the
front slope, crest, and rear slope of the breakwater section were evaluated
separately. While the rear slope remained stable at low packing density, damage
was mostly observed at the crest and front slope. It was concluded that the packing
density, especially when cube blocks are regularly placed in a single layer, has a
significant effect on the stability of the structure. The selected relative freeboard
value in this study resulted in stable rear slope. Additionally, a new formula was
developed using the data of this study to determine the wave transmission
coefficient. By comparing the transmitted and the incident wave spectrum shape,
the effect of transmission on the spectrum shape was determined.