Basamaklı dalgakıranlarda stabilite
Stability of berm breakwaters
Yazar: MÜGE GÜLVER GÜLTEKİN
Danışman: PROF. DR. YALÇIN YÜKSEL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kıyı ve Liman Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Dalgakıranlar yıllardır kullanılan kıyıları erozyona ya da kumlanmaya karşı bununla beraber gemilerin emniyetli bir şekilde barınmaları için imal edilen yapılardır. Beş çeşit dalgakıran vardır. Bunlar sırasıyla; taş dolgu dalgakıran, düşey yüzlü dalgakıran, yüzen dalgakıran, düşük kretli dalgakıran ve basamaklı dalgakırandır. Basamaklı dalgakıranlar geleneksek dalgakıranlarla karşılaştırıldığında hem aşmayı hem de kullanılacak taş boyutunu azalttığından dolayı çok ekonomiktirler. Ayrıca basamağın stabilite üstünde çok fazla etkisi vardır. Basamaklı dalgakıranın tüm şevlerinde ve basamağında tamamen taş kullanmak gayri ekonomik olacağından dolayı dalga gücünün fazla olduğu alt şev ve basamakta beton elemanlar kullanmak oldukça etkilidir. Bazı beton elemanlar şunlardır: Core-loc, dolos, accropod, tetrapod, küp vb. Bu çalışmada dalgakıran modellerinde küp elemanlar kullanılmıştır.
İki tip dalgakıran kullanılmıştır. İlk olarak tek eğimli küp koruma tabakalı dalgakıran dikkate alınmıştır. Bu dalgakıran sıkılığı değiştirilerek iki farklı şekilde modellenmiştir. İlk olarak %67 sıkılıkla dizilmiş ve ikinci olarak %59 sıkılıkla dizilerek sıklığın stabilite üzerindeki etkisine bakılmıştır. Çalışmalarda kullanılan ikinci dalgakıran tipi ise basamaklı alt şevi küp, üst şevi sabitlenmiş anroşman dalgakırandır. Bu dalgakıranda yine iki farklı şekilde modellenmiştir. İlk modelde alt şev ile basamağın birleşim noktaları temas ettirilmemiş iken, ikinci modelde birleşim noktaları temas ettirilmiştir. Her iki modelinde sıkılığı %59'dur. Toplamda 4 farklı dalgakıran modeli kurulmuştur ve basamak seviyesi esas alınarak üç farklı su seviyesinde dalga setlerine maruz bırakılmıştır.
Tüm bu dalgakıran modelleri Yıldız Teknik Üniversitesinin İnşaat Mühendisliği fakültesinin Hidrolik ve Kıyı Mühendisliği laboratuvarında test edilmişlerdir. Kullanılan dalga kanalının uzunluğu 26 m'dir ve bu kanal 1.00 metre genişliğe ve 1.00 metre yüksekliğe sahiptir. Dalga üreteci paneli yardımıyla düzensiz dalgalar üretilmiştir. Dalga paleti modelden yansıyan dalgaları önlemektedir. 6 adet dalga ölçüm aleti kullanılmıştır. 4 tanesi dalga paletine yakın olarak yerleştirilmiştir ve bu problardan ölçülen değerle yansıma hesapları yapılmaktadır. Diğer iki ölçüm aleti ise biri yapı topuğunun önüne konulmuştur ve stabilite hesaplarında kullanılan değerler bu probtan okunan değerlerdir. En son prob ise yapının topuğunun hemen üstüne konulmuştur.
Alt şev ve basamakta koruma tabakası olarak kullanılan küplerin boyutu 4cm'dir. Bu küpler çift piramit yerleştirme metoduyla yerleştirilmiştir. Üst şevde koruma tabakasında kullanılan taşın Dn50'si 34 mm'dir. Toplamda JONSWAP spekturumu ile üretilen 11 adet düzensiz dalga kullanılmıştır. Her bir dalga serisi 1000 dalgadan oluşmaktadır. Her test serisinden sonra kümülatif hasar dikkate alınmıştır. Hasarı hesaplamak için gözlem tekniği kullanılmıştır. Her dalgadan önce ve sonra yapının fotoğrafları aynı yerden çekilerek bilgisayar ortamında bu fotoğraflar karşılaştırılmıştır. Hasar hesapları yapılırken yer değiştiren ve hareket eden taşlar ayrı ayrı değerlendirilmiştir.
Yapılan deneysel çalışmaların analizleri sonucunda yerleştirme sıkılığının, basamak etkisinin ve yerleşiminin yapı stabilitesi ve dalga tırmanması üzerinde etkisi olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Breakwaters which are used over years protect ports and also beaches from erosion and then wave attacks provide safe area for sea structues. There are five types of breakwaters such as rubble mound breakwater, vertical breakwater, floating breakwater, submerged breakwater and berm breakwater. Berm breakwaters decrease wave overtopping and rock size they are thus more economical compare to traditional breakwaters. Furthermore, berm influences on stability. Because of using rock in berm and all slopes of berm breakwater will be very expensive, using concrete armour units may be more effecient and preferable. Core-loc, dolos, accropod, tetrapod and cube are some of the examples of concrete elements. In this research cube blocks were used in berm and lower slope of the berm breakwater models.
There are two types of breakwater models used in experiments. Firstly, traditional cube with straight slope was considered with different packing density (67% and 59%) in order to understand effect on stability. The second breakwater models were designed with berm, using cube in berm and lower slope. Damage in upper slope were not considered and was fixed with steel wire so as not to effect the model. These berm breakwaters were set up with different transition between lower slope and berm intersection. At transition one of them is untouched and the other one is touched. Both models have 59% packing density. There are four types of breakwater model and three different water depth were considered for the experiments.
All of experiments were performed in Hydraulic and Coastal Engineering Laboratory, Civil Engineering Department at Yildiz Technical University. The wave flume that used for research is about 26 m in length, 1 m in width and depth. Irregular waves were produced. There is also wave compensation system that absorbs reflected waves. Six wave probes were used measuring wave parameters. Four of them were placed close to wave generator so that reflections were predicted. Other two wave probes were located in front of the toe and above the toe.
Cubes were placed with double pyramid placement method in lower slope and berm. Rocks were used in upper slope of the berm breakwaters have 34 mm. There are 11 different irregular waves which were produced with JONSWAP spectrum. Each wave series consist of 1000 waves. After each test series cumulative damage were considered. In order to calculate damage overlay technique was used by taking photo of the model from opposite view. Then same photos were compared in digital media. Moved and displaced rocks were assessed separately.
Finally, according to laboratory experiments with different packing density, using berm with touch and untouched transition have particular influence on stability and also wave run up.