Köprübaşı Barajının Oturma Davranışının Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Hesaplanması

Year 2019, Volume: 5 Issue: 1, 101 - 114, 23.04.2019

Nail Ünsal Erhan Tekin Gözde Arslan

Abstract

Dolgu barajların gövdesinde meydana gelmesi beklenen
oturmalar; temel ve dolgu malzemesi özellikleri, dolgu geometrisi, dolgunun
inşa aşamaları, rezervuar yükleme koşulları gibi faktörler tarafından kontrol
edilmektedir. Sonlu elemanlar metoduyla yapılan analizlerde bu faktörlerin
doğru temsil edilmesi malzemenin gerçekteki davranışına dair güvenilir
tahminler yapılmasına olanak sağlamaktadır. Bu çalışmada, kil çekirdek kaya
dolgu tipinde inşa edilen Köprübaşı Barajı’nın inşaat sonu ve su tutma
durumundaki oturma davranışı sonlu elemanlar metoduyla yapılan analizlerle
incelenmiştir. Gövde dolgu malzemesinin doğrusal olmayan gerilme bağımlı ve
elastik olmayan davranışını temsil etmek amacıyla Duncan – Chang hiperbolik
malzeme modeli kullanılarak analizler yapılmıştır. Kil çekirdek malzeme için
mekanik özellikler üç eksenli basınç deney sonuçlarından yararlanılarak
hesaplanmıştır. Filtre ve kaya dolgu malzeme parametreleri literatür
araştırmalarından alınmıştır. İnşa ve rezervuar yükleme koşullarını temsil etmek
amacıyla gövde dolgusu ve rezervuar seviyesi kademeli olarak modellenmiştir.
İnşaat sonu ve su tutma durumları için hesaplanan deformasyon sonuçları ile
baraj gövdesine yerleştirilmiş olan çapraz kollu çökme ölçerlerden elde edilen
deformasyon sonuçları karşılaştırılmış ve deformasyonların uyumlu olduğu
görülmüştür. 

Keywords

Kil Çekirdek Kaya Dolgu Baraj, Düşey Deformasyon, Duncan – Chang Hiperbolik Malzeme Modeli, Sonlu Elemanlar Metodu

Analysing the Settlement Behaviour of Köprübaşı Dam by Finite Element Method

Abstract

Settlements which expected to occur in the body of the embankment
dams are controlled by factors such as the foundation and embankment
properties, embankment geometry, construction stages of the embankment, and
reservoir loading conditions. Accurate representation of these factors in
finite element analysis allows reliable estimates of the actual behaviour of
the material. In this study, the construction behaviour of the Köprübaşı Dam,
which is constructed as a clay core rockfill type, was examined with finite
element method. In order to represent the nonlinear, stress-dependent and
in-elastic behaviour of the material, analyses were performed by using Duncan –
Chang hyperbolic material model. Material parameters for clay core material
were calculated by using triaxial compression test results. For the parameters
of filter and rock fill materials, the literature has been used. In order to
represent construction and reservoir loading conditions, the body embankment
and the reservoir level were modelled with stages. The results of deformation
calculated for end of construction and water retention were compared with the
deformation results obtained from measuring instruments placed in the dam body
and the deformations were found to be compatible. 

Keywords

Clay Core Rockfill Dam, Vertical Deformations, Duncan-Chang Hyperbolic Material Model, Finite Elements Method

References

• [1] T. Bostancı, "Eğri Eksenli Çubukların Titreşimlerinin Sonlu Elemanlar Yöntemiyle İncelenmesi ve Deneysel Sonuçlarla Karşılaştırılması," M. S. thesis, İstanbul Technical University, İstanbul, Turkey, 2002.
• [2] R. W. Clough and R. J. Woodward, "Analysis of Embankment Stresses and Deformations”, Journal of Soil Mechanics & Foundations Div.,Vol 93, No SM4, Jul., pp 529-549, 1967.
• [3] R. S. Özkuzukıran, "Settlement Behaviour of Concrete Face Rockfıll Dams: A Case Study" M. S. thesis, Middle East Technical University, Ankara, Turkey, 2005.
• [4] J. M. Duncan and K.S. Wong, Hyperbolic Stres – Strain Parameters for Nonlinear Finite Element Analyses of Stresses and Movements in Soil Masses. California: University of California, 1984.
• [5] W. Dong, L. Hu, Y. Z. Yu and H. Lv " Comparison between Duncan and Chang’s EB Model and the Generalized Plasticity Model in the Analysis of a High Earth-Rockfill Dam" Hindawi Publishing Corporation Journal of Applied Mathematics, Vol 2013, Article ID 709430, Aug. 2013.
• [6] M. Derakhshandi, H. R. Pourbagherian, M. H. Baziar, N. Shariatmadari and A. H. Sadeghpour "Numerical Analysis And Monitoring Of A Rockfill Dam At The End Of Construction (Case Study: Vanyar Dam) " International Journal of Civil Engineering, Vol. 12, No. 4, Dec. 2014.
• [7] D. J. Naylor, J. R. Maranha, E. Maranha Das Neves and A. A. V. Pınto, " A back-analysis of Beliche Dam" Geotechnique, Vol. 47, No. 2, Jan., pp. 221-233, 1996.
• [8] R. Nayebzadeh and M. Mohammadi, "The Effect of Impervious Clay Core Shape on the Stability of Embankment Dams" Geotechnical and Geological Engineering, Vol. 29, Mar., pp. 627–635, 2011.
• [9] "Köprübaşı Barajı ve Hidroelektrik Santrali Projesi - Baraj Gözlemlerinin Değerlendirilmesi Raporu-1", Dolsar Mühendislik, Ankara, Turkey, Tech. Report. 2011.
• [10] "Filyos Projesi Köprübaşı Barajı ve HES Kesin Proje Aşaması - Doğal Yapı Gereçleri Raporu", Devlet Su İşleri 23. Bölge Müdürlüğü, Kastamonu, Turkey, Tech. Report. 1999.
• [11] "Geoteknik Tasarım Esasları", Yüksel Proje, Ankara, Turkey, Tech. Report. 2007.
• [12] T. Yetimoğlu, "Modifiye Duncan Hiperbolik Zemin Modeli Kullanılarak Sıkı Kumların Gerilme-Deformasyon-Hacim Değişimi Davranışının Sonlu Elemanlar Yöntemiyle Analizi", TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası Teknik Dergi, Vol. 8, Sayı:37 Mar., 1997.
• [13] "Earth Manuel," U.S. Department Of The Interior Bureau Of Reclamation Colorado, USA, 1998 Tech. Report. 1998.