Düşey Yüzlü Kıyı Yapılarında Önyüz Konfigürasyonunun Yapı Performansına Etkisi

Abstract

Bu doktora tez çalışmasında eğimli kıyı yapılarına göre daha yüksek yansıma, daha yüksek tırmanma ve daha yüksek dalga yükleri ortaya çıkaran düşey yüzlü kıyı yapılarının, sayılan bu dezavantajlarının azaltılabilmesi amacıyla geliştirilmiş bir önyüz konfigürasyonu tanımlanmış, bu özelliklerdeki bir yapı için imal edilen fiziksel model üzerinde düzenli ve düzensiz dalgalarla deneyler gerçekleştirilmiştir. Önerilen bu yapı akım odacıklı keson olarak adlandırılmıştır ve tam sakin su seviyesinde bir levha ile ayrılmış iki sığ odacığı bulunan kısmi delikli önyüze sahip bir keson formundadır. Deney sonuçlarına göre dalga yansıması, tırmanması ve dinamik dalga yükleri boyutsuz parametreler cinsinden ifade edilerek yapının performansı değerlendirilmiştir. Bu sonuçlara göre bu yapının yansıma katsayısı düzenli dalgalarda 0,1 düzensiz dalgalarda da 0,5 değerlerinin altına kadar inmiştir. Ayrıca boyutsuz olarak türetilen dalga itkisi ve dinamik dalga momentinin, eşdeğer bir düz düşey yüzeyli yapıya göre bu gelişmiş yapıda %35~%25 mertebesinde azaltılabildiği görülmüştür. Bulunan deneysel sonuçlara ve yapılan gözlemlere göre, önerilen yapının oldukça etkili biçimde gelen dalganın enerjisini sönümleyebildiği sonucuna varılmıştır. Daha sonra üst ve alt odacıkların enerji sönümleme mekanizmaları ile ilgili olarak potansiyel akım ve lineer dalga kabulleriyle birtakım kuramsal incelemeler yapılmış, bu incelemelerle geliştirilen yaklaşım deney sonuçları ile karşılaştırılmıştır. Bu iki grup sonuç arasında genel bir uyum gözlenmiş, bunun yanında akım odacıklı kesonun dalga sönümleme performansının kuramsal yaklaşımla hesaplananın ötesinde etkili olduğu yargısına varılmıştır. Ayrıca bu keson sadece belli bir periyottaki gelen dalgayı değil, üst odacığı sayesinde oldukça geniş bir periyot aralığını sönümleyebilmektedir. Bu noktada üst odacık genişliği yeteri kadar uzun seçilirse, yalnızca düz düşey yüzlü yapılara kıyasla değil, dalgayı odacığı içindeki rezonans özellikleriyle sönümleyen klasik tipteki perfore dalgakıranlara göre de daha avantajlı bir yapı elde edilebilmektedir.

With this PhD thesis study, a new type of vertical structure configuration is proposed in order to diminish the general disadvantages of vertical faced coastal structures such as high reflection, high run-up/overtopping and higher horizontal wave force and moment compared to the sloped structures. This newly proposed structure, called flow-chambered caisson, is in the form of a perforated faced caisson breakwater that has two chambers separated just at the mean sea level by a slab-like plate. Experiments were conducted on a physical model constructed in the proposed configuration, using regular and irregular waves; and performance of the structure is evaluated deriving the wave reflection, wave run-up, horizontal wave force and wave moment in the form of dimensionless parameters. Results show that the reflection coefficient of flow-chambered caisson decreases down to 0.1 and 0.5, respectively under regular and irregular waves. Besides the dimensionless horizontal wave force and wave moment were seen to be reduced down to 25%-35% compared to an equivalent plain faced vertical structure. Thus, this newly proposed structure is considered to dissipate the incident wave energy effectively. Afterwards, theoretical approaches under assumptions of liner wave and potential flow were used to define the energy dissipation mechanism of upper and lower chambers; then the calculated results were compared with the experimental ones. It was seen that there is a general agreement between calculated and measured results; yet, the performance of the flow-chambered caisson under wave attack is higher than calculated. Furthermore, this caisson structure can dissipate waves not only at a specific period, but at a wider-range owing to its upper chamber. If constructed with a sufficiently wide upper chamber, the flow chambered caisson is not only superior to the plain faced structures, but also may have significant advantages compared to the classic perforated breakwaters that has only resonant dissipation.