Deriner ve Yusufeli Kemer Barajlarında yapı-sıvı-zemin etkileşimi dikkate alınarak yapısal davranışların belirlenmesi ve uzun süreli yapı sağlığı izleme
Determination of structural behavior and long-term structural health monitoring in Deriner and Yusufeli Arch Dams by considering structure-water-soil interaction
Yazar: EBRU KALKAN OKUR
Danışman: PROF. DR. AHMET CAN ALTUNIŞIK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Yapı Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kemer barajlar, eğrilikli yapıları sayesinde narin kesitlere sahiptirler. Bu barajların büyük hacimli, maliyetli olması ve yapımının uzun yıllar sürmesi yapının önemini arttırmaktadır. Bu tür yapıların inşası sırasında meydana gelebilecek hata ve/veya oluşabilecek kazalar sonrasında büyük can ve mal kayıpları ortaya çıkabilmektedir. Kemer barajların hacimleri, kütleleri ve narinlikleri göz önüne alındığında, değişen su basıncı, sıcaklık, rüzgar ve deprem gibi dinamik kuvvetlerden önemli ölçüde etkilenebilmektedirler. Bu etkilerin ne düzeyde olduğu ve barajı ne ölçüde etkilediği bilgisayar yardımıyla oluşturulan sonlu eleman modelde yapılacak analizler ile belirlenebilmektedir. Sonlu eleman analizlerin belirli kabullere dayandırılması nedeniyle elde edilen sonuçların deneysel yöntemler ile elde edilen sonuçlarla karşılaştırılması ve/veya doğrulanması gerekmektedir. Birçok mühendislik yapısında tercih edilen en uygun yöntemlerden bir tanesi Deneysel Modal Analiz yöntemidir. Tez kapsamında, Türkiye'nin en yüksek iki barajı olan Deriner ve Yusufeli Barajlarında yapısal davranışın deneysel olarak belirlenmesi amacıyla yapılara yerleştirilen hassas ivmeölçerler ile uzun süreli Yapı Sağlığı İzleme çalışmaları yürütülmüştür. Her iki barajın projelerine uygun hazırlanan sonlu eleman modellerinin modal analizleri deneysel dinamik karakteristikler referans alınarak gerçekleştirilmiş ve doğrulanmıştır. Üç farklı rezervuar modelleme yaklaşımlarının etkinliğinin ve barajların statik/dinamik performanslarının belirlenmesi amacıyla Deriner Barajında maksimum su seviyesi için, Yusufeli Barajı'nda ise rezervuarın boş olması ve su tutma süreci boyunca seçilen sekiz farklı su seviyesi durumu için analizler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, Deriner ve Yusufeli Barajlarına kurulan sensörler ile uzun süreli Yapı Sağlığı İzleme çalışmaları yürütülerek elde edilen sonuçların Yapay Sinir Ağları ile eğitilmesi ile tahmini frekans haritaları oluşturulup tez kapsamında detaylı olarak incelenmiştir.

Abstract:
Arch dams have slender sections thanks to their curvature structures. The fact that these dams are large in volume, costly and take many years to build increases the importance of the structure. Huge losses of life and property may occur as a result of errors and/or accidents that may occur during the construction of such structures. Considering the volume, mass and slenderness of arch dams, they can be significantly affected by dynamic forces such as changing water pressure, temperature, wind and earthquakes. The level of these effects and the extent to which they affect the dam can be determined by analysis in the finite element model created with the help of computers. Since Finite Element Analysis is based on certain assumptions, the results obtained must be compared and/or verified with the results obtained by experimental methods. One of the most suitable methods preferred in many engineering structures is the experimental modal analysis method. Within the scope of the thesis, long-term Structural Health Monitoring studies were carried out with sensitive accelerometers placed on the structures in order to experimentally determine the structural behavior of Deriner and Yusufeli Dams, the two highest dams in Turkey. Modal analyses of the finite element models prepared according to the projects of both dams were carried out and verified with reference to experimental dynamic characteristics. In order to determine the effectiveness of three different reservoir modeling approaches and the static/dynamic performances of the dams, analyzes were carried out for the maximum water level in Deriner Dam, and for the empty reservoir in Yusufeli Dam and for eight different water level conditions selected throughout the water retention process. In addition, long-term Structural Health Monitoring studies were carried out with the sensors installed in Deriner and Yusufeli Dams, and the results obtained were trained with Artificial Neural Networks, and estimated frequency maps were created and examined in detail within the scope of the thesis.