Düşey yüzlü kıyı yapılarında önyüz konfigürasyonunun yapı performansına etkisi

Abstract

Bu doktora tez çalışmasında eğimli kıyı yapılarına göre daha yüksek yansıma, dahayüksek tırmanma ve daha yüksek dalga yükleri ortaya çıkaran düşey yüzlü kıyıyapılarının, sayılan bu dezavantajlarının azaltılabilmesi amacıyla geliştirilmiş bir önyüzkonfigürasyonu tanımlanmış, bu özelliklerdeki bir yapı için imal edilen fiziksel modelüzerinde düzenli ve düzensiz dalgalarla deneyler gerçekleştirilmiştir. Önerilen bu yapıakım odacıklı keson olarak adlandırılmıştır ve tam sakin su seviyesinde bir levha ileayrılmış iki sığ odacığı bulunan kısmi delikli önyüze sahip bir keson formundadır.Deney sonuçlarına göre dalga yansıması, tırmanması ve dinamik dalga yükleri boyutsuzparametreler cinsinden ifade edilerek yapının performansı değerlendirilmiştir. Busonuçlara göre bu yapının yansıma katsayısı düzenli dalgalarda 0,1 düzensiz dalgalardada 0,5 değerlerinin altına kadar inmiştir. Ayrıca boyutsuz olarak türetilen dalga itkisi vedinamik dalga momentinin, eşdeğer bir düz düşey yüzeyli yapıya göre bu gelişmişyapıda %35~%25 mertebesinde azaltılabildiği görülmüştür. Bulunan deneyselsonuçlara ve yapılan gözlemlere göre, önerilen yapının oldukça etkili biçimde gelendalganın enerjisini sönümleyebildiği sonucuna varılmıştır. Daha sonra üst ve altodacıkların enerji sönümleme mekanizmaları ile ilgili olarak potansiyel akım ve lineerdalga kabulleriyle birtakım kuramsal incelemeler yapılmış, bu incelemelerle geliştirilenyaklaşım deney sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bu iki grup sonuç arasında genel biruyum gözlenmiş, bunun yanında akım odacıklı kesonun dalga sönümlemeperformansının kuramsal yaklaşımla hesaplananın ötesinde etkili olduğu yargısınavarılmıştır. Ayrıca bu keson sadece belli bir periyottaki gelen dalgayı değil, üst odacığısayesinde oldukça geniş bir periyot aralığını sönümleyebilmektedir. Bu noktada üstodacık genişliği yeteri kadar uzun seçilirse, yalnızca düz düşey yüzlü yapılara kıyasladeğil, dalgayı odacığı içindeki rezonans özellikleriyle sönümleyen klasik tipteki perforedalgakıranlara göre de daha avantajlı bir yapı elde edilebilmektedir.

With this PhD thesis study, a new type of vertical structure configuration is proposed inorder to diminish the general disadvantages of vertical faced coastal structures such ashigh reflection, high run-up/overtopping and higher horizontal wave force and momentcompared to the sloped structures. This newly proposed structure, called flowchamberedcaisson, is in the form of a perforated faced caisson breakwater that has twochambers separated just at the mean sea level by a slab-like plate. Experiments wereconducted on a physical model constructed in the proposed configuration, using regularand irregular waves; and performance of the structure is evaluated deriving the wavereflection, wave run-up, horizontal wave force and wave moment in the form ofdimensionless parameters. Results show that the reflection coefficient of flowchamberedcaisson decreases down to 0.1 and 0.5, respectively under regular andirregular waves. Besides the dimensionless horizontal wave force and wave momentwere seen to be reduced down to 25%-35% compared to an equivalent plain facedvertical structure. Thus, this newly proposed structure is considered to dissipate theincident wave energy effectively. Afterwards, theoretical approaches under assumptionsof liner wave and potential flow were used to define the energy dissipation mechanism ofupper and lower chambers; then the calculated results were compared with theexperimental ones. It was seen that there is a general agreement between calculated andmeasured results; yet, the performance of the flow-chambered caisson under waveattack is higher than calculated. Furthermore, this caisson structure can dissipate wavesnot only at a specific period, but at a wider-range owing to its upper chamber. Ifconstructed with a sufficiently wide upper chamber, the flow chambered caisson is notonly superior to the plain faced structures, but also may have significant advantagescompared to the classic perforated breakwaters that has only resonant dissipation.