Ağırlık barajda devrilme, kayma güvenlik katsayıları ve taban gerilme kontrolü; USACE EM 1110-2-2100 kriterleriyle hesap.
| Parametre | Açıklama | Birim |
|---|---|---|
| H | Baraj yüksekliği H | m |
| B | Baraj taban genişliği B | m |
| gamma_c | Beton birim hacim ağırlığı γc | kN/m³ |
| hw | Memba su yüksekliği hw | m |
| mu | Taban-zemin sürtünme katsayısı μ | - |
Devrilme güvenlik katsayısı
SF_dev (-)
Kayma güvenlik katsayısı
SF_kay (-)
Maksimum taban gerilmesi σmax
sigma_max (kPa)
Minimum taban gerilmesi σmin
sigma_min (kPa)
Dışmerkezlik e
e (m)
Baraj kesit geometrisi tanımlanır: yükseklik H, taban genişliği B, memba/mansap şevleri.
Yükler belirlenir: öz ağırlık Wc, hidrostatik basınç Pw = ½·γw·hw², kaldırma U, çamur/buz/deprem yükleri.
Momentler toptan noktasına (genellikle mansap topuk) göre alınır.
Devrilme SF = ΣMdirenç/ΣMdevirme hesaplanır; statikte ≥ 1.5 önerilir.
Kayma güvenliği SF = μ·ΣV/ΣH bulunur; beton-zemin ara yüzü için ≥ 1.0-1.5 hedeflenir.
Dışmerkezlik e = B/2 − (ΣM_net/ΣV) ile hesaplanır ve |e| ≤ B/6 kontrolü yapılır.
σmax ve σmin taban gerilmeleri bulunur; σmin > 0 çekmesiz kalır, σmax ≤ zemin emniyet gerilmesi şartı sağlanmalıdır.
USACE Ağırlık Barajı Stabilite Kontrolü — Online Hesaplama
Tam ekran açUSACE ampirik olarak memba tarafı γw·hw tam, mansapta γw·hd kalıntı ve drenaj varsa interpolasyonla azaltılır. Drenaj etkinliği %66-75 alınır.
Pseudo-statik yöntemde yatay ivme katsayısı kh ile Fe = kh·W atalet kuvveti uygulanır ve Westergaard formülüyle dinamik su basıncı eklenir.
USACE EM 1110-2-2100 statik yükleme için devrilme ≥ 1.5, kayma ≥ 1.5 önerir. Olağanüstü ve deprem yüklemesinde sırasıyla 1.3 ve 1.0 olarak düşer.
Memba topukta çekme gerilmesi beton-zemin arayüzünde çatlak başlatır; USACE çekmesiz (compression only) tasarım için σmin ≥ 0 şartı koyar.
Taban tamamı basınçta kalmaz ve kaldırma kuvveti artar; tasarım çekirdekten çıktığı için USACE kesiti genişletmeyi veya topuk iyileştirmesini önerir.
Normal işletme, taşkın, rezervuar boş, deprem ve ani boşaltma durumları USACE EM 1110-2-2100 Tablo 3-1 uyarınca ayrı SF sınırlarıyla kontrol edilir.
En zayıf düzlem tabanda beton-kaya arayüzü veya kaya içindeki süreksizliktir. Her potansiyel düzlem için ayrı SF hesabı yapılmalıdır.