BARAJLARIN DEPREM ETKİSİ ALTINDA DAVRANIŞLARI

BARAJLARIN DEPREM ETKİSİ ALTINDA DAVRANIŞLARI

Türkiye’de ve dünyanın diğer deprem bölgelerinde inşa edilen barajların deprem sırasında şiddetli sarsıntılara maruz kalmaları beklenir. Ülkemizde yapılacak barajların tasarımında ve inşaatında bunu göz önünde bulundurmak ve gerekli tedbirleri almak icap eder. Ancak deprem riskini abartmak, lüzumundan çok fazla emniyetli barajlar yapmaya kalkışmak da yanlış olur. Unutulmamalıdır ki, aktif bir fay üzerine bile baraj yapılabilir ve yapılmıştır. (Örneğin Fransa’da kemer –ağırlık –Bort-less-Orgues barajı (Şekil 1). Dünyanın birçok ülkesinde pek çok baraj çok büyük deprem kuvvetlerine maruz kalmış ve az veya hasar görmekle beraber yıkılmamışlardır. Gözlemlenmiş bazı örnekler aşağıda verilmektedir. (DALKIR,Ö , 2011)

DOLGU BARAJLAR

Dolgu barajların deprem davranışları genellikle  tatminkâr olmuştur. Bu barajlarda, hele yüksek olanlarında, yer ivmesi ile kretteki ivme arasındaki amplifikasyon zayıf olur. Bunun sebebi dolgu barajların deprem esnasında elastik-plastik deformasyon yaparak esnek bir davranış

göstermeleridir.

Dolgu barajların deprem yüzünden yıkılma riskleri aşağıdaki senaryolarla sınırlıdır:

Sismik t i treşimler sebebiyle baraj gövdesinde ve temelde bulunan koheziyonsuz, ince

ve doygun malzemenin sıvılaşması (liquefaction). Malzeme sıkıştırılmamışsa sıvılaşma riski daha da fazladır.

Barajda deprem etkisiyle meydana gelen kalıcı oturma hava payından daha büyük olursa,

rezervuardaki sular baraj kretinin üstünden aşar ve baraj yıkılır.

Kil Çekirdekli Dolgu Barajlarda deprem etkisiyle meydana gelen yatay deplasman kum filtre

tabakasının kalınlığından fazla olursa, kil çekirdek bazı seviyelerde filtre ve transisyon tabakalarının korumasından mahrum kalabilir. Bu durumda kil çekirdek malzemesi sızıntı suyuyla mansaba doğru göç eder, borulanma (piping) sebebiyle baraj yıkılabilir.

Kil Çekirdekli Dolgu Barajlarda deprem yükleriyle yapılan şev stabilite hesaplarında bâzı hallerde emniyet katsayısını 1.0'den küçük bularak “baraj yıkılır” demek yanlıştır. O durumda dinamik analiz yaparak, düşey ve yatay deformasyonları gerçekci bir şekilde tâyin etmek ve barajın stabilitesi hakkında ona göre hüküm vermek gerekir. Ayrıca, şev stabilite hesabında Newmark'ın bir yüzey üzerinde kayan rijid blok kabulü toprak barajlar için geçerli olabilir ama kaya dolgu öyle davranmıyor. Üstelik, barajda bir şev kayması olsa bile, bu baraj yıkılacak anlamına gelmez.

Dünyada deprem yüzünden yıkılan dolgu barajlar genellikle “hydraulic fill” metoduyla yapılmış eski barajlar ve nisbeten küçük, çok eski toprak barajlardır. Büyük bir ihtimalle bu çok eski barajların tasarımı ve inşaatı pek de iyi değildi. Depremde yıkılan yenice dolgu barajlar da Atık Barajları olmuştur.

Japonya'da 6.9 büyüklüğünde 1995 Kobe denkleminde büyük ölçüde can ve mal kaybı olmuştur. Bu deprem 15'ten fazla dolgu ve 20'den fazla beton barajı etkilemiştir. Bunlardan yalnız “epicentre” da bulunan küçük Niketo Toprak Barajı yıkılmıştır. Deprem merkezinde bulunan diğer 3 küçük toprak dolgu baraj ağır hasar görmüş, ama yıkılmamışlardır. Merkezden 7 km mesafede, 33 m yüksekliğindeki Tokiwa Toprak Barajının kret üstündeki yol kaplamasında, yamaçlara yakın bölgelerde, bazı çatlaklar oluşmuş. Merkezden 31 km mesafede, 24 m yüksekliğinde Kitamaya Toprak Barajının menba yüzünde sığ bir şev kayması gözlenmiş. Diğer barajlarda herhangi bir hasar olmamıştır.

A.B.D.'de 1994'te vuku bulan 6.7 büyüklüğündeki Northridge Depremi merkezinden 75 km'lik bir yarıçap içinde bulunan 105 barajı etkilemişti. Bazılarına gelen yer ivmeleri bayağı şiddetli idi. Bunlardan, bir kısmı Toprak, bir kısmı Kaya Dolgu olan 11 tanesinde bazı çatlaklar veya şev hareketleri oldu, yıkılma tehlikesi olmadan. Kalan 94 barajda hiçbir hasar olmadı. Üstelik, bu barajların ezici bir çoğunluğu 1971'de aynı bölgede meydana gelen 6.5 büyüklüğündeki San Fernando Depremini de yaşamışlardı. O depremde, 1918'de “hydraulic fill” metoduyla inşa edilmiş olan 42 m yüksekliğindeki Lower San Fernando Barajı ağır hasar gördü. Dolgu malzemesinde sıvılaşma ve önemli şev kaymaları oluştu. Baraj yıkılsaydı hemen mansapta yaşayan 70,000 kişinin hayatı tehlikede olacaktı. Kıl payı kurtuldular. Depremden sonra barajın sahibi olan Los Angeles Belediyesi rezervuarı boş tutarak barajı sadece taşkın kontrolü amacıyla kullanmaya karar verdi. 1994 Northridge Depremi olduğunda Lower  San Fernando Barajının rezervuarı boştu. Bu misal  de “hydraulic fill” metodunun deprem bölgelerinde ne kadar yanlış olduğunu bir kere daha gösteriyor. Meksika'da 1963'te inşa edilen 148 m yüksekliğinde El İnfiernillo Barajı (Kil Çekirdekli Kaya Dolgu), Ekim 1975'te (5.9, 79km), Kasım 1975'te (7.2, 23km), Mart 1979'da (7.6, 110km), Eylül 1985'te (8.1, 75km) ve (7.5, 80km) ve Ekim 1985'te (7.3, 55km) gibi çeşitli depremlerle tekrar tekrar sarsılmış, yalnız 1979 (7.6) ve 1985 (8.1) depremlerinde önemsiz hasar görmüştür ( ICOLD (2001): “Design Features of Dams to Resist Seismic Ground Motion - Guidelines and Case Studies”. Bulletin 120. Committee on Seismic Aspects of Dam Design. Paris, France. Mars)

Alperen Tolga GÖZÜTOK