Beton ağırlık barajların stokastik ve deterministik dinamik analizlerinin karşılaştırmalı incelenmesi

Abstract

ÖZET Toplumun su, elektrik, sulama ihtiyaçlarını karşılamak, taşkın ve erozyonu kontrol etmek amacı ile baraj lann inşa edilmesine gerek duyulmaktadır. Bu yapılar su basıncı ve deprem hareketi gibi kuvvetlere maruz kalmaktadır. Türkiye'nin %92'lik bölümünün deprem kuşağında yer alması nedeniyle inşa edilecek baraj lann deprem gibi dinamik yükler altında davranışının çok iyi tespit edilmesi gerekmektedir. Günümüzde barajlar dahil tüm yapı sistemlerinin dinamik analizi genellikle deterministik yöntemler kullanılarak yapılmaktadır. Problemlerin deterministik olarak analizinde dinamik etkilerin tam olarak bilindiği kabul edilmektedir. Ancak deprem hareketi gibi dinamik etkilerin rastgele değişim gösterdiği durumlarda analizler yapılırken dinamik etkinin belirsizliğini dikkate alacak bir yönteme ihtiyaç vardır. Bu nedenle daha kesin sonuçlar elde etmek amacıyla problemlerin stokastik olarak incelenmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, beton ağırlık baraj lann depreme karşı stokastik davranışı incelenmiştir. Uygulama olarak Sakarya Nehri üzerinde inşa edilen Sanyar Barajı seçilmiştir. Barajın analitik modeli sonlu elemanlar yöntemi kullanılarak oluşturulmuştur. Stokastik yöntemin geçerliliğinin vurgulanması amacıyla barajın deterministik dinamik analizi yapılarak deterministik ve stokastik dinamik analiz sonuçlan karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Analizlerde baraj -rezervuar ve baraj -temel-rezervuar etkileşimleri dikkate alınmıştır. Deterministik dinamik analiz ile elde edilen yerdeğiştirmeler ve gerilmeler stokastik dinamik analiz ile elde edilen yerdeğiştirme ve gerilmelerden daha büyük çıkmıştır. Anahtar Kelimeler: Stokastik Dinamik Analiz, Beton Ağırlık Baraj, Deterministik Dinamik Analiz, Sonlu Elemanlar Yöntemi, Deprem Hareketi, Baraj-Temel-Rezervuar Etkileşimi VI

SUMMARY Comparison of Stochastic and Deterministic Dynamic Analysis of Concrete Gravity Dams Dams are constructed to stand up to the needs of water supply, electricity, and irrigation of public and to take under control flood and erosion. Such structures are subjected to forces such as water pressure and earthquake motion. The dynamic responses of the dams subjected to earthquake forces must be well determined due to 92% of Turkey is located in the earthquake belt. The dynamic analysis of the structural systems including dams are currently performed by using deterministic methods. In the deterministic analysis of the problems, it is accepted that the dynamic effects are fully known. However, owing to the uncertainty in the dynamic loading as it is the case for an earthquake motion, the method used in the dynamic analysis must take into account the uncertainty of the dynamic loading. Regarding to this point, stochastic methods should be employed in the investigation of the problems to obtain results as accurately as possible so that the dynamic loads can be determined statistically. In this work, the stochastic dynamic responses of concrete gravity dams subjected to earthquake forces are investigated. The Sanyar concrete gravity dam constructed on Sakarya River is taken into account for application. Analytical model of the dam is set up using the finite element method. The results obtained from the deterministic and stochastic dynamic analyses are evaluated comparatively to underline the validity of the stochastic method. In the analyses, the interactions between the dam-reservoir and the dam- foundation-reservoir systems are considered. Based on the work carried out, it can be pointed out that the displacements and the stresses obtained using the deterministic analysis are higher than those obtained from the stochastic analysis. Keywords: Stochastic Dynamic Analysis, Concrete Gravity Dam, Deterministic Dynamic Analysis, Finite Element Method, Earthquake Motion, Dam-Foundation-Reservoir Interaction. vn