Alt şevi küp bloklu basamaklı dalgakıranların stabilitesi
Stability of berm breakwater with cube blocks in lower slope
Yazar: AHMET ALTUNSU
Danışman: PROF. DR. YALÇIN YÜKSEL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kıyı Bilimleri ve Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Dalgakıranlar kıyı alanlarını ve limanları dalga etkisinden korumak ve gemilerin güvenli barınmalarını sağlamak için inşa edilen yapılardır. Geleneksel dalgakıranların bir formu olan basamaklı dalgakıranlar ile yapı stabilitesi arttırılabilirken dalga aşması da azaltılabilmektedir. Basamaklı dalgakıranlar ile koruma tabakasında kullanılacak taş boyutları azaltılabilmekte ve böylece daha ekonomik yapılar inşa edilebilmektedir. Basamaklı dalgakıranlar taş dolgu inşa edilebileceği gibi farklı beton blok tipleri kullanılarak kompozit de inşa edilebilmektedir. Bu çalışmada alt şev ve basamak koruma tabakası çift sıra düzensiz yerleştirilmiş küp bloklardan oluşan basamaklı dalgakıranda stabilite araştırılmıştır. 
Deneyler Yıldız Teknik Üniversitesi Hidrolik ve Kıyı-Liman Mühendisliği Laboratuvarında yürütülmüştür. Çalışmada beş farklı basamak genişliğinde (3Dn, 4Dn, 5Dn, 10Dn, 14Dn) ve üç farklı basamak seviyesinde (sakin su seviyesi; basamağın üzerinde, basamak seviyesinde ve basamağın altında) stabilite araştırılmıştır. Alt şev ve basamak koruma tabakasında nominal çapı 4 cm olan küp bloklar çift sıra düzensiz olarak yerleştirilmiştir. Üst şev koruma tabakasında ise nominal çapı 3.4 cm olan anroşman kullanılmıştır ve üst şev çelik tel ile sabitlenmiştir. Deneylerde 11 farklı dalga koşulu yürütülerek her test sonrasında su altı kamerası ile görüntü alınmıştır. Aynı zamanda yapı profilini belirlemek için her test sonunda profil kayıt eder ile yapı profili ölçülmüştür. Sonrasında elde edilen profil verileri ve görüntüler kullanılarak stabilite analizleri yapılmıştır.
Rölatif hasara bakıldığında en stabil durumun basamağın batık olduğu durum iken basamağın sakin su seviyesinde olduğu durumda ise stabilite en azdır. Fakat hasar yüzdesine bakıldığında en stabil durumun basamağın sakin su seviyesinin üzerinde olduğu durum iken en az stabil durum yine basamağın sakin su seviyesinde olduğu durumda meydana gelmektedir. Bunun nedeni ise rölatif hasar parametresi basamaktaki hasarı ve oturmaları içermezken hasar yüzdesinin bu iki durumu da içermesinde kaynaklanmaktadır. Basamağın sakin su seviyesinde olduğu durumda yapının en az stabil olmasının nedeni ise dalgaların alt şev-basamak geçiş bölgesine etki etmesinden kaynaklanmaktadır. Basamaktaki geri çekilmeye bakıldığında ise bütün basamak genişliklerinde geri çekilme en fazla basamağın sakin su seviyesinde olduğu durumda, en az ise basamağın sakin su seviyesi üzerinde olduğu durumda meydana gelmektedir. Stabilite sayıları geleneksel küp bloklu dalgakıranlar için verilen Van der Meer (1988, b) ifadesi ile değerlendirildiğine eğilimin benzer olduğu ancak dar basamak halinde (3Dn, 4Dn, 5Dn) ifadenin stabilite sayılarını daha büyük, geniş basamak halinde (10Dn, 14Dn) ise daha küçük tahmin ettiği belirlenmiştir. 
Yapılan deneysel çalışma sonucunda basamak genişliği ve seviyesinin stabilite üzerine etkisi olduğu sonucuna varılmıştır. Basamak genişliği arttıkça yapı stabilitesi de artmaktadır. Ayrıca geleneksel küp bloklu dalgakıranlar için verilen Van der Meer (1988, b) ifadesi basamaklı küp bloklu dalgakıranlar için basamak genişliği ve seviyesi dikkate alınarak yeniden değerlendirilmelidir.

Abstract:
Breakwaters are structures built to protect coasts and harbors from wave-related events and to provide shelter water area for vessels. Berm breakwaters as a form of the conventional breakwaters can increase the stability and reduce the overtopping. In addition, the size of stones to be used in the armor layer with berm breakwaters can be reduced and thus more economical structures can be constructed. Berm breakwaters are constructed with rubble mound and various type of concrete blocks. In this study, the stability of berm breakwaters in lower slope and berm armor layer with double row of irregularly placed cubes was investigated.
The experiments were carried out at Yildiz Technical University Hydraulic and Coastal and Harbor Engineering Laboratory. In this study, stability was investigated in five different berm widths (3Dn, 4Dn, 5Dn, 10Dn, 14Dn) and three different berm level (emerged, submerged and at the SWL). The cube blocks with a nominal diameter of 4 cm are placed irregular double layer in the lower slope and berm armor layer. In the upper slope armor layer, the nominal diameter of 3.4 cm is used, and the upper slope is fixed with steel mesh. In the experiments, 11 different wave conditions were performed and during test, video record were taken using an underwater camera. At the end of each test, structure surface profile was measured by profiller recorder to determine the erosion profile. Afterwards, the measured erosion profiles and video records were analyzed.
When the relative damage is taken into account, the most stable condition is the submerged berm, while the stability is less when the berm is at the SWL. However, according to the damage (S), the most stable condition is the emerged berm, while the less stable condition is still berm at the SWL. The reason for this case is that the relative damage parameter does not include damage in the berm and settlements, but the S damage includes to these two conditions. The reason why the structure is less stable when the berm is at the SWL is due to the effect of the waves on the lower slope-berm transition zone. If we look at the recession in the berm, recession at all berm widths, the most recession occurs in the berm is at the SWL condition and it is less in the case of emerged berm. The stability has some trend with conventional breakwaters for cube blocks expression given by Van der Meer (1988, b) while in case of narrow berm (3Dn, 4Dn, 5Dn), the formula calculated the stability was overestimated and the case of wide berm (10Dn, 14Dn), was underestimated.  
It was concluded the stability of lower slope and berm depends on berm width and level. The structure stability increases as the berm width increases. In addition, the expression Van der Meer (1988, b) given for conventional cube block breakwaters should be re-evaluated considering berm width and level for berm breakwaters with cube blocks.