Kazıklı su yapılarında etki eden kuvvetler ve bilgisayar destekli tasarım kriterleri

Abstract

Günümüzde, özellikle su yapılarında daha sık kullanılan kazıkların üzerlerine etki eden kuvvetlerin bilinmesi tasarım için çok önemlidir. Yanaşma yapılan gibi hem kara ve hem de denizle irtibatı olan yapılar üzerinde, kendi fonksiyonel kuwetierinin yanında çevre şartlarının da etkisi mevcuttur. Yapılan tez çalışmasında kazıklarla mesnetlenmiş su yapılarına etki eden kuvvetler oluş kaynaklarına göre incelenmiş ve tasarım değerleri çeşitli senaryo kombinasyonlarla karşılaştırılmıştır. Çalışmanın başmda kazık çeşitleri ve taşıma güçleri konusunda bilgi verilmiştir. Daha sonraki bölümde ise kuvvetler incelenmiştir. Kazıklı bir su yapısı kazık boyutlarına uygun olarak bir deniz duvarından farklı şekilde davranacak ve etkili kuvvetlerde buna göre farklılık gösterecektir. Kazık çapının dalga boyuna oram D/L < 0,2 olduğu durumlar için kazıklara çevresel kuvvetler başlığı altında toplanmış başta sürükleme ve atalet kuvvetleri olmak üzere rüzgar, dalga, akıntı, buz ve iklimsel etki kuvvetleri etkili olmaktadır. Yanaşma kuvvetleri olarak, gemi yanaşması için bağlantı elemanları veya doğrudan gemiler aracılığı ile yapıya etki eden kuvvetler göz önünde bulundurulmuştur. Son olarak ölü ve hareketli yüklerin yapıya etkileri de incelenmiştir. Sonuçta incelenen kuvvetlerin yapı üzerindeki etkileri ve büyüklüklerinin karşılaştırılması bir örnek üzerinde ele alınmış ve bilgisayar yardımı ile hesaplamalar yapılmıştır. Sonlu elemanlar metodunu temel alan ve tasarımda da bu yönüyle tercih edilen SAP 2000 programı bu hesaplamalarda kullanılmıştır. Standartlarda tavsiye edilen çeşitli yük kombinasyonları ve yük etki çarpanları kullanılarak kuvvetler yapıya uygulanmıştır. Yapıya kuvvetlerin uygulanması, etki eden kuvvetlerin değişik yük katsayıları ile çarpılması ve uygulama doğrultulan da göz önünde bulundurularak yapılmış ve sonuçlan karşılaştınlmıştır. Hesaplamalar sonucunda elde edilen ve kazık nihai tasarım değerleri olarak tanımlanan, normal kuvvet ve momentlerden, hangi kuvvetin yapı üzerinde ne derece etkili olduğu karşılaştrnlabilmiştir. Neticede kuvvetlerden hangilerinin hesaplamalar için göz önünde bulundurulması gerektiği tespit edilmeye çalışılmıştır. Böylece tasarım için yararlı kriterler oluşturulmaya çalışılmıştır.

At present, piles that often used at water structures and forces that affect them should know for designing structures. The structures that relation at either on land or in sea, and called berth structures have effect over them with own functional forces and environmental conditions forces. In this completed work, affecting forces to water structures that supported with piles, are examined according to their source and the design values compared on various scenario combination stations. At the beginning of thesis, mere are some information about pile types and bearing capacity. After that volume the forces is examined. A piled hydraulic structure, as different from a sea wall, behaves suitable for it's pile dimensions and also affecting forces may be vary based on that dimension. If the ratio of diameter of a pile and length is D/L < 0,2, the forces that are combined in the subtitle of environmental forces as dragging and inertial forces, first of all, and wave, wind, current, ice, and climatic effect forces are researched. The forces that directly affect structures by the ships or some bearing equipment are considered as bearing forces. At the end, static and dynamic force sources and their effects to the structure are investigated. Effects at structures of examined forces and comparing of them are considered based on an instance structures and calculated by aid of a computer program. SAP2000 program that based on infinite elements method and most generally used because of this properties, is used at computing and calculations. Comparison is made using of various load combinations and advised load effect multiplier in standards. The normal force and the moments that defined resulting force design values that found at the end of the calculations, can allow to compare how affect the defined forces on structure. Either maximum axial forces or end moments are compared with applying various load multipliers to the structures. Which of the forces considered for design is also finally examined. Thus, some criteria for design have been defined.