Taşdolgu temelli-betonarme keson tipi çok-hücreli kompozit dalgakıranların tasarımı
Design of stone-filled base-reinforced concrete caisson type multi-cell composite breakwaters
Yazar: BÜŞRA YAVAŞ
Danışman: PROF. DR. ÜMİT GÖKKUŞ
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Hidrolik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Dalgakıranlar, deniz ortamında inşa edilen taş, beton, betonarme ve çelik yapı
elemanlarından tasarlanan farklı geometrili ve yapısal özellikli çevresel yüklere karşın
farklı yapılış amaçlarına göre fonksiyonel özelliklere sahip yapılardır. Dalga ve akıntı
yükleri dalgakıran tasarımında en etkili faktörlerdir. Genellikle zayıf deniz tabanları
üzerine inşa edilen dalgakıranlar, hidrolik-hidrodinamik yüklere dayanıklı olarak inşa
edilirler. Yapısal ağırlıklarını taşıyacak biçimde geoteknik analiz gerektirir. Bazen
tekli/çoklu beton bloklu ağırlık tipi, bazen de taş dolgu taban üzerine beton ya da
tek/çok hücreli betonarme yapı biçiminde tasarlanırlar.
Bu çalışmada, çok-hücreli betonarme keson tipi kompozit (yapısal
fonksiyonları farklı karma) dalgakıranların stabilitesi, perde esaslı yapısal analizi ve
donatılandırılması yapılmıştır. Öncelikle, dalgakıranın konumu ve boyutları
saptanmıştır. Dalga kökenli hidrodinamik basınçlara karşı stabilite analizi (kayma,
devrilme, zemin taşıma gücü) yapılmıştır. Hidrodinamik basınç hesaplamalarında,
düzensiz dalgaların kırılmamış ve kırılmakta durumlarını esas alan GODA
Yönteminden yararlanılmıştır. Çok-hücreli keson yapıdaki dolgu zeminin yanal
basınçları ise RANKINE Yöntemine göre hesaplanmıştır. Dalga yüklerine göre CERC
tarafından önerilen taş temel boyutlandırması kullanılmıştır.
Çok-hücreli keson yapının yapısal analizinde yatay ve düşey şerit yöntemi
kullanılmıştır. Yatay şerit yönteminde keson yatay düzlemlerle belli aralıklarda
segmentlere ayrılmış ve her segmente etkiyen iç-dış yüklemelere göre CROSS
moment dengeleme yöntemiyle yapısal analiz yapılmıştır. Her segmentin içinde
bulunan çerçeve elemanlarının kesit tesirleri ve dolayısıyla yatay donatı hesabı
yapılmıştır. Düşey şerit yönteminde dikkate alınacak şeritlerin iç-dış şeritler, açıklıkmesnet şeritler gibi çoklu olduğu göz önüne alınarak perde tipi çözüm yoluna
gidilmiştir. Perdelerin düşey donatılandırılması yapılmıştır. Enine donatılandırılması
için etriye hesaplaması yerine yatay şerit yöntemindeki hesap donatıları kullanılmıştır.
Sonuç olarak, taş dolgu temel boyutu, keson hücre yapısal analizine bağlı olarak beton
hacmi ve donatı ağırlığı hesaplanmıştır. Gömme su depolarında sıklıkla kullanılan
guseli birleşimler, donatı şeması ve keson taban pabucu da bu çalışmada tercih edilmiş
ve tasarım konstrüktif olarak iyileştirilmiştir.
Anahtar Kelimeler: Keson tipi dalgakıranlar, Perde duvar, GODA Yöntemi

Abstract:
Breakwaters are structures with functional properties designed with different
construction purposes, consisting of stone, concrete, reinforced concrete, and steel
structural elements built in the marine time environmental loads. Wave and current
loads are the most influential factors in breakwater design. Built on weak seabed,
breakwaters constructed to withstand hydraulic and hydrodynamic loads. Geotechnical
analysis required to carry their structural weights. Sometimes designed as weight type
with single-multiple concreate blocks, sometimes as concrete or single-multi-cell
reinforced concreate structures on a stone filled base.
In this study, the stability, curtain-based structural analysis, and reinforcement
design of composite multi-cell reinforced concrete caissons type breakwaters have
been conducted. Firstly, the location and dimensions of the breakwaters were
determined. Stability analysis (sliding, overturning, soil bearing capacity) against
wave and included hydrodynamic pressures was conducted. In the calculation of
hydrodynamics pressures, the GODA Method, which considers the conditions of
unbroken and breaking irregular waves, utilized. The lateral pressures of the fill soil
in the multi-cell caisson structures calculated using the Rankine Method. The stone
foundation sizing recommended by CERC (Coastal Engineering Research Center)
used for sizing according to wave loads.
In the structural analysis of the multi-cell caisson structure, both horizontal and
vertical strip method used. In the horizontal strip method, the caisson divided into
segments at certain intervals with horizontal planes and structural analysis performed
for each segment using the CROSS moment balancing method based on the internal
and external loads acting on each segment. The section effects of the frame elements
inside each segment and therefore, the horizontal reinforcement design calculated. In
the vertical strip method, a curtain-type solution adopted, considering the multiple
strips to be considered, such as internal and external strips and span-support strips. The
vertical reinforcement of the curtains was designed. Instead of calculating stirrups for
transverse reinforcement, the calculation reinforcements from the horizontal strip
method used. As a result, the stone foundation size, concrete volume, and
reinforcement weight of the caisson cell calculated based on the structural analysis.
Gusseted connections commonly used in submerged water tanks, reinforcement details
and the caisson shoe also preferred and improved in the design constructively in the
study.
Keywords: Caisson type breakwater, Retaining wall, GODA Method