Vaka Analizi: Yusufeli Barajı ve HES inşaatı Nümerik Modelleme projesi

Bu proje, Yusufeli Barajındaki Enerji kırıcı yapısı şev stabilitesi nümerik modellemesini içerir.

Öncelikle biraz Ana yüklenici olarak Limak Holding A.Ş. ve Yusufeli Barajından bahsetmem gerekiyor.  

2017 yılında staj yaptığım Yusufeli Barajı Limak Holding A.Ş. tarafından yapılmaktadır. Yusufeli barajı ve HES tamamlandığında Türkiye’nin elektrik ihtiyacının %5 ini karşılayacak.

Baraj tamamlanıp su tutmaya başlayınca Yusufeli sular altında kalacak.

270 m yüksekliğindeki ince beton kemer barajın, kret uzunluğu 490 m ve gövde betonu hacmi 4 milyon m³’tür. Toplam depolama kapasitesi 2.13 milyar m3 ve aktif depolama kapasitesi 1.08 milyar m3’ tür. Baraj kreti 715 kotundadır. Enerji üretimi, baraj gölünün 640 kotundan bulunan su alma yapısından suyun alınarak 9.0 m çapındaki dairesel kesitli enerji tüneli ile 495 m kotundaki yeraltı santralına iletilerek buradaki tribünlerde kinetik enerjisinin elektrik enerjisine dönüşmesi sonucunda 495 kotundaki kuyruk suyu çıkışından mevcut Çoruh Nehri’ne boşaltılması ile sağlanacaktır.

Ön Germeli Ankraj İmalatları

Açık kazı destekleme için bulon ve ankraj desteklemelerini yapılmakta. Ankrajlar ön germeli olarak uygulanmakta ve devamlı olarak desteklemeye devam etmektedir. Öngermeli ankrajın halatı ankrajın dışına yapılan beton kaplamanın 7 günlük prizi sonrası gerdiriliyor. Ayrıca yapılan ankrajlar başlangıçta günlük okumalar ile, ilerleyen dönemlerde aylık veya yıllık okumalarla gerilmedeki deformasyon kontrolü yapılmaktadır. Eğer deformasyon gözlenirse gerekli önlemler alınmakta ve günlük okumalarla kontrole devam edilmektedir. Tedbir olarak ankraja gelen kuvvetin tersi yönünde kuvvet uygulanmakta veya ilave ankraj yapılabilmektedir.

Nümerik Analizler

Geoteknik rapor incelendiğinde 2 farklı kaya zemini tespit edilmiştir.

Zemin bünye modeli olarak Mohr-Coulomb kullanılmıştır.

	Yoğunluk (kN/m^3)	E (Kpa)	Possion ratio (v)	ϕ	C (Kpa)	Dalgalılık açısı (i)
Orta Kaya (GR)	26.5	34800000	0.26	54.8	250	10
İyi Kaya (DI)	28.1	39200000	0.23	42.1	269	20

Zemin yüzeyi oldukça basitleştirilmiştir. Ankraj kök boyları bulunamadığı için derinliğe göre yerleştirilmiştir.

Ana projede sığ ankraj ve derin ankraj diye iki ankraj grubu vardır. Yeşil renk(GR) ile gösterilen zemindeki ankrajlar sığ ankraj, pembe(DI) renk ile gösterilen zemindeki ankrajlar derin ankrajdır.

Projeden farklı olarak 6 adet ankraj daha eklenmiştir. Çünkü proje aslına göre çözüldüğünde derinleştikçe Factor of safet’ler düşerken zemin göçmüştür. Eklenen 6 ankraj ile birlikte göçme kontrol altına alınabilmiştir.

Şeflerden öğrendiğim bilgilere göre Ön germeli ankrajlar için gereken kuvvet 1800 kN olarak hesaplanmıştır. Özellikle derin akrajlarda bu kuvveti 2100 kN’ a kadar çıkarmanın güvenli olduğunu düşünmüşler. Bu analizde de ankrajların boylarına göre ortalama değerler kullanılmıştır. Sığ ankrajlar için 180 kN/m, Derin ankrajlar için 210 kN/m uygulanmıştır.

Yer altı su seviyesinin belirlenmesinde Çoruh nehrinin debi geçmişi araştırılmıştır. Yıllık ortalama su debisinden hesaplanan su yüksekliği yaklaşık 8-10 m yüksekliğinde olmuştur. Aynı nehre inşa edilen Deriner barajı projesinde aşırı koşullara göre tasarım yapılması için 20 m su yüksekliğine göre hesaplar yapıldığı göz önüne alınarak, bu analizde dere yatağının 20 metre üstünde su varmış gibi hesap yapılmıştır.

Hesaplama aşamaları;

Plaxis ile analizde Stage Costruction uygulanmıştır.

Phase 1: Yataylığı bozan elemanlar olduğu için bu aşamada Gravity Loading yapılmıştır.

Phase 2: 1. Kazı yapıldı ve Beton başlıklar atandı.

Phase 3: İlk sıra ankrajlar yapıldı. Ön germeleri 180 kn/m olarak girildi.

Phase 4: 2. Kazılar yapıldı

Phase 5: 2. Sıra Ankrajlar yapıldı. Ön germeleri 180 kn/m olarak girildi.

Phase 6: 3. Kazı yapıldı. Kazı derinliğine göre su seviyesi ayarlandı.

Phase 7: 3. Sıra ankrajlar yapıldı. Ön germeleri 180 kn/m olarak girildi.

Phase 8: 4. Kazı yapıldı. Kazı derinliğine göre su seviyesi ayarlandı.

Phase 9: 4. Sıra Ankrajlar yapıldı. Ön germeleri 210 kn/m olarak girildi.

Phase 10: 5. Kazı yapıldı. Kazı derinliğine göre su seviyesi ayarlandı.

Phase 11: 5. Sıra Ankrajlar yapıldı. Ön germeleri 210 kn/m olarak girildi.

Phase 12: 6. Kazı yapıldı. Kazı derinliğine göre su seviyesi ayarlandı.

Phase 13: 6. Sıra Ankrajlar yapıldı. Ön germeleri 210 kn/m olarak girildi.

Phase 14: Son kazı yapıldı ve Kazı derinliğine göre Su seviyesi ayarlandı.

Phase 15: Son ankrajlar yapıldı. Ön germeleri 210 kn/m olarak girildi.

Phase 16: Phase 13’deki durumun factor of safety’si hesaplandı.

Phase 17: Phase 14’deki durumun factor of safety’si hesaplandı.

Faz 13’deki Factor of safety(Güvenlik katsayısı) 1.8996 çıkarken Phase 14’deki Factor of safety 1.599 çıkmıştır.

Bu sayede yapılan ek iyileştirmeler ile stabilite sağlanmıştır.