HAVA HATTI PİLOLARININ ETÜDÜNDE KIRILMA TEHLİKESİ VE EMNİYET DERECESİ

ÖZET : Alçak ve Yüksek Gerilimli Hava Hattı Pilonlannm Hesap ve İnşa edilmesine tesir eden : Rüzgar yükü, buz yükü gibi ilave yüklerin tayin şekli ile, pilonu teşkil eden çu­ buklara uygulanan flambaj formüllerinin değişik şekilleri ve emniyet derecesinin tayinin­ de uygulanan yeni metodlar hakkında, aşağıda bilgi verilmeye çalışılmıştır.

Halen bir çok yabancı memlekette olduğu gi­ bi, memlektimizde de, bir öngörüşe dayanılarak pilonların kırılma risklerini (tehlikelerini) karşı­ lamak için, önceden bir emniyet sayısı tesbit edil­ mekte, normlar ve yönetmelikler bu emniyet kat sayısına göre düzenlenmektedir. Meselâ, bu kat­ sayı için memleketimizde 1956 den önce (3) de­ ğeri alınrken, bu tarihten sonra (2,3) rakamı ka­ bul edilmiş ve yönetmelik buna göre değiştiril­ miştir.

Halen yürürlükte olan dış tesisat yönetmeli­ ğine göre, pilonların hesablanmasında hiçbir is­ tatistik ihtimal rol oynamamakta ve hizmet sü­ resi sonuna kadar taşıyıcı bir hattın kırılmaya­ cağı tasarlanarak, buna göre pilonun inşasına çalışılmaktadır.

Şimdiye kadar memlektimizde ekonomik bir kritere bağlı bir emniyet derecesinin bulunması üzerinde durulmamış, çoğu kerre, ekonomik kri­ terin üstünde, fazla boyutlu pilon elemanlarının kullanılması suretiyle, malzeme israfına gidilmiş, korkaklık ve cehalet payı olarak adlandırabile­ ceğimiz emniyet kat sayılarının yüksek alınması tercih edilmiş ve edilmektedir.

Son yıllarda, emniyet kat sayısının hassas olarak tarif edilmesi bir çok memleketlerde etüd konusu olmuş, deneylerle emniyet kat sayısının efektif değerini bulmanın yollan araştırılmış­ tır. Bilindiği üzere, kabul edilebilir emniyet ge­ rilmesi, ancak dolu kesitli kirişlerin eğilme ve eksenleri boyunca basılma ve çekilme hallerine uygulanabilmekte, bir pilonun dikmelerine ve çaprazlarına emniyet gerilmesi uygulanamamak­ tadır.

Bundan 200 yıl kadar önce, EULER tarafından tesis edilen bir formülle malzemenin kırıl­ ma noktasını tayin eden bir takım esaslar orta­ ya konmuştur. Halen uygulanan kabul edilebilir gerilmeler metodu, pilonların rasyonel ve eko­ nomik olarak hesablanmasım mümkün kılmadı­ ğı gibi, emniyet derecesi İle kırılma ihtimalinin

de aynen birbirine intibak ettiği aynı yönde de­ ğiştiği anlaşılmış bulunmaktadır.

Halihazırda kullanılan pilonların boyudlarını hesablama metodları, meydana getirilen eserin mümkün olduğu kadar kopma ve kırılma riskle­ rinin azaltılması esasma dayanmaktadır (A. M. D. J.).

I Kopma ihtimali ve Pilon boyutlarının Se­ çilmesi :

Taşıyıcı bir hattm bütün pilonları bir kırıl­ ma veya deformasyon olma ihtimaline karşı inşa edilmektedir. Bu sonuca varmak için, pilon ima­ linde kullanılan malzeme nekadar fazla muka­ vim ve pilon nekadar fazla dayanıklı yapılsa, pi­ lonun kırılma riskinin o kadar azaldığı kabul edilmektedir.

Bugün kırılma riski adiyle ifade edilen kırıl­ ma ihtimali için, inşaat masrafları ve alınacak tedbirlerden mütevellit masraflar en az olacak şekilde, minimum ekonomik şartlara göre değer­ lendirme çareleri aranmaktadır. Bu suretle mey­ dana gelecek riskin toplamı, pilonun kopmasın­ dan mütevellit zarar ve masrafların kırılma ih­ timali kadar çoğalmasiyle gösterilmiş olmakta­ dır.

Taşıyıcı bir hattın yıllık kopma ihtimali, bir yıl süresince bu hattaki bir pilonun kopmasını meydana getiren kopma ihtimali kadardır. Bura­ da, kopma emniyetini sağlayan tek faktörün, malzemenin kopma mukavemeti olduğu görül­ mektedir. Bir pilonun ömrü boyunca malzemenin kopma yükünün statik değerleri (s) ve malze­ menin maksimum gerilmeleri (q) ile ifade edi­ lirse : daima s - q > 0 münasebetinin mevcut ol­ ması lâzımdır.

Bu hususda deneylerle elde edilen sonuçlar yeter derecede olmadığından, bir takım yaklaşık hesablar yapmak zorunda kalınır. (q) gerilmesi bir pilondan diğerine göre değişir. Bunun orta­ lama değerini Q ile ve birbirinden farkını da

—

:

•

(mqj İle gösterelim, Pilonlar atasında, benzerlik temin edilmesi hususundaki bütün gayretler rağ­ men is) kopma ytildi bir pUondnn difterili'.' Jcarmılmnsı güç dcgl sildikler göstermektedir. Pllûn ölçülerinin gayet hassas sakilde tayin odildlfrl l;:ıbııl edilerek, p 11 on un 3 mulıavemeti ile la) statllt deglşjiklikliglnlrı norma! olarak ortamnla (m ) kndnr fark ettiği kabul edillrae, elde edil an fonkyon : F s= & - Q olur.

Atadaki fark : m = y ' m ' ı + Tn\ bulunur,

Buna göre. kopma iktim.aH; R = F / m mflunsobetfyle Utyin edilir.

R J F/m =

S — O- - gwrt—Ptat

Kabul edilebilir gerilme

aM„

Maksimum gerilme

Or^Ji olması lazımdır.

Kopma ihtimalinin 1/10 * olıııaiS! halinde bu orantı 0,lf> bulunur,

(Şekli i) de, Gama kanununa göre normal dağılmış kopma Ihı Lirini! noınogramı veriliri isi ir. Burada, „,. . miktarı. hesabla bulunun (katini edilebilir) gerilmeyi; _. militan, maksimum rn-lx gerilmeyi göstermektedir. S'tn muhtelif değerle­ rinden hareketin, kopmaya tekabül eden yıllık İhtimal ve minimum değerler elde edilir. Şekil (1) deki abakta kabul edilebilir gerilme İçin bir firuck verilmektedir.

Hesap tnetDdlarifldau, yüklerden ve mn!*eıneden mütevellit emnlyttsiBllIe fEikUfrleri, nnrnoffrainin tabanındaki tnkslmatln belir tllmlg tir,

Muhtelif pilon Imjılaleıl arından, tesadüfen se­ çilen pllonlnnn birbirine na?aran nrnlnnndaki mukavemet fnrlonı azaltmak için, pllon İmalat­ çıları tarafından ciddi bir kontrol sağlanmakta­ dır. Malzemenin Jy[ kul 3 un ılıması İle, [illmılar arasındaki mukavemet farkını asaltnenk seklide normlar lıazıt-Innabllir, Çelik İçin, ortalama mu­ kavemet ve a tandın11 farkları mevcut olabilir. Beton İsleri için, devamlı Imalftltan numune alın­ mak ameliyle mukavemet fûrklnrı tayin edilir.

Filona tatbik edilen yüklerin meydana getir­ diği gerilmeler fnrkım ve ortalanın dozerin! ço­ ğu kerre hasanslyatle tayin (ilmeli ınümkdndUr. Bası hallerde, hatalar kanununa alt Gauss eğri­ sini yükleri; (rüzgfLr ve bu=r yüklerine) tatbik etmek mümkündür. Bu yükler aranı ndn ki fnrklat tahinin edilebilir ve buna göre talimin enli­ ni t£ yükte tok yöndeki hatalar söz konusn rlıır. Aynı büllcr İçin, mevcut olan tek yöndeki bulalar emniyeti nrtlır&cak mabfyette TOI oy nur. ("Çekil 1) de verilen normal dağılma eğrisine tat­ bik edilebilen ayrılık farkı veya olmaması veya­ hut ayn ayrı olması nailerlne tekabül etmektedlr.

Örnek T Bir eam ağacı için, mq = (1,10 ve m, ±= 0,13 olması halinde, kopma İhtimalin in 1/101 değerine tekabül eden kıymttl Içtn :

KlektriK Matjcoelfliiiü ı&J

Şekil : 1 — Kırıfma ihtimali nomojjrnmı

II- ri!ı>n!;trifi Kınlrnıı Jıulıiliy.'ti t

Bir pllonun teşkil eden dikmelerin stnblUteslnc alt emniyet, daima süs konusu olmalctadır, Bir pilonu tegltl! eden dllîmeterin stablliteslni çöke­ bilmek İçin. muhtelif memleketlerta muhtelif flambaj formülleri ortayst konmuştur. Merkezi yUltlere maniK dikmeler l(;(n flümbaj İmlinde Ka­ bul edilen gerilmeler ber memleketçe birer tnbl o v e diyagram halinde verilmekte, dilemelere ait flumbnj gerllınelerl arîısında tatbikatta büyült fo*klsr bulunmaktadır. Memleketlinizde ıcia yı­ lında knbııl edilen flambaj geril meler iy 3e isse yılında kabul edilen Ve Iıalcu uygıı] an inakta otfm tlaınbaj gerilmeleri fîjekil 21 deki diyagramda ve tabloda gorilime İttedir.

-Fcltfl : S — HVTİteii aittian? marsı; d i rcnnsiçr. ((rfft KabıtL edilebilen SlOtnbai garltmeteri f _ ) Bllhiissa ]/! değerinin o llû İÜS arasındaki inymctlerihe tekabül eden gerilmeler aruHindü ı;ok büyük farklar bulunmaktadır. Menılckotieriıa bir kıammda çaprazlar in he-'snblajımasında,: fn defa müteiıarrlk jHJk) ••• (ti defa sabit ylikl =: (kritik yük) kabul edilmektedir.

JS

Almanya'da çaprazların pratik hesabı, yükün kapasitesi teorisi üzerinde kurulmuş olup, çekme gerilmesi ile itibari bir basma gerilmesi arasında münasebet bulunduğu göz önünde tutulur.

Elestikî deformasyonlara göre, elastikî olma­ yan deformasyonlar için bazı alt limitlerin tesbti edilmiş olması lâzımdır : Başka bir terimle, mal­ zemenin kırılma kabiliyetinin akma limitinin ta­ yin edilmesi gerekir. Ekseriya, çelikten basıya maruz çaprazlar, kırılma kabiliyeti az olan bir­ leşme elemanlarını teşkil ederler. Çelikten dikme­ lerde, kırılmadan hemen önce elastikî olmayan deformasyonlar olduğunu önceden bilmek lâzım­ dır. (Şekil 3) de, (e) eksantrisiteşi sıfır veya çok az olan takriben eşit kesitli çelikten iki dikme­ ye ait dayanma eğrileri görülmektedir. Eksantrisitenin artması halinde, Hooke kanunundan uzaklaşma da artmakta ve üçüncü çelik dikme üzerinde görüldüğü gibi (I profilinde) maksimum noktası da kayıp olmaktadır. Burada, Hooke ka­ nununa nazaran ayrılma miktarı çok daha fazla olup, eğrinin tepesinde hafifçe bir düzlük meyda­ na gelmektedir. Bu metodla, eserlerin pratik in­ şaatında kırılma kabiliyetinin (akma limitinin) göz önünde tutulmasının mümkün olduğu görül­ mektedir.

IH. Malzemelerin Kopma Yükleri :

Kabul edilebilir gerilmelerin veya emniyet de­ recesinin değişmesi halinde, kırılma riskinin ne

miktar değişeceği bilinemeyeceği gibi, kırılma riskinin tahkiki de mümkün değildir. Muhtelif malzemenin birbirinden ayrılışı ve ortalama de­ ğerin tayini bakımından ancak muvavemetin pratik kontrolü sağlanabilir.

Şekil: 3 — Dikmelerin kırılma kabiliyeti. Üç muh­ telif dikme için çıkarılmış eğriler. Elektrik Mühendisliği 104

(Şekil 4) de, Gauss eğrisinin oldukça dar şe­

kilde dağılışına ait misaller görülmektedir. Bu

şekildeki eğriler (Gauss eğrisi), ağacın, betonun

ve çeliğin dayanması tekabül etmektedir. Sıfır­

lar ve ortalama değerler, birbirinin üzerine yu­

karıdan aşağıya doğru tertiplenmişlerdir. Çelik

için akma limitleri kullanılmıştır. Diğer malze­

meye nazaran çelik normal olarak daha az ayrı­

lık göstermektedir.

«

Beton işleri için, boyudlarm hesabında muka­ vemet için ortalama bir değer kabul edilir. 10x10x10 santimetrelik küpler üzerinde bir çok deneyler yapılarak, ortalama (M) mukavemeti bulunur.

Takbikatta, küp mukavemetinin % 60 değeri üzerinden boyudlarm hesablanması kabul edilir.

IV. Kabul Edilen Munzam Yükler :

Bir hava hattının etüdünde, kar ve buzdan,

rüzgâr tesirinden mütevellit munzan yükler

değişik ve belirsizdir. Bir iletkenin kopmasını

sağlayan dinamik tesir, buzdan mütevellit yük,

vibrasyondan mütevellit rezonans vesair bir çok

diğer tesirle artmakta, iletkenlere tesir eden yük­

ler daha karışık bir durum arzetmektedir. Böy­

le bir meseleyi genel hesap metodlanyle çözmek

imkânsızdır. Meselâ, bir taşıyıcı hat boyunca

rüzgârın maksimum hızım tayin etmek müm­

kün değildir. Bir statik meselesi olan bu konu­

nun sonuçlarım ancak ihtimallere göre vermek

mümkündür.

Şekil: 4 — Kritik gerilmelerin dağılışı (Şekil 5) de, muhtelif ölçülerdeki çelik nu­ munelerinden alınan sonuçlar görülmektedir. Çe­ lik çubuklarm çupları küçüldükçe, akma limitleri daha büyük değerler almakta, ayrılıklar da o kadar büyük olmaktadır. Bu misaller, mekanik mukavemet karakteristiklerinin, malzeme ölçüle­ rine bağlı olarak değiştiğini göstermektedir.

Meselâ, Şimal denizinde Jutland sahillerinde yılda takriben 10 fırtınanın meydana geldiği ve rüzgârın maksimum hızının 25 m/san. 'yi geç­ tiği tesbit edilmiştir. En şiddetli fırtınalarda bu hız 30 m/san. ye ulaşmaktadır. Eğer, 10 yıllık periyottaki 100 fırtına tetkik edilirse, rüzgârın maksimum hızının 35 m/san. 'ye ulaştığı, 100 senelik bir süredeki 1000 fırtınada rüzgârın maksimum hızının 40 m/san ye ulaşması ihti­ mal dahilinde olduğu görülür.

Şekil (6) da fırtınaların frenkasn eğrisi eksponansiyel şekilde görülmektedir. Absis değerle­ ri, rüzgârın kinetik enerjisini, ordonne'ler de fır­ tınaların frekansını göstermektedir. Eğrinin başladığı (q0) değeri, fırtına karakterinde en hafif rüzgârı ve (q.m ) değerleri de maksimum şiddetli fırtınayı gösterir. (qmm ) şiddetindeki fırtına bir defa meydana geldiği halde, (qm ) şiddetli fırtına Sa defa meydana gelmektedir.

Ştkil: S — Muhtelit çelik dikmelerin limitlerinin dağılışı

Genel kaide olarak, çelik pilonlarda gerilme­ ler 1600 kg/cm- mertebesinde alınmaktadır.

Çekmede kabul edilebilen gerilme daima ak­

ma limitine bağlanmıştır. Stahlbau'c göre (Köln.

E. Born, Deutscher Stahlbau Verband), St. 37

Şekil: 6 — Fırtınaların frekorisı

çeliği üzerinde yapılan 7000 deneyden, ancak %

0,24 adedinde akma limiti 24 kg/mm^'a ulaşa­

& ordonnesi,. tekabül ettiği absis şiddetindeki

'§

mamıştır.

fırtınaların-adedini, gösterir. (Şekil 7) deki fır-

Elektrik Mühendisliği 101

tına eğrisinde, ordonneyi (log s) ile gösterecek olursak, eksponansiyel eğri, logaritmlk bir doğ­ ru şeklini alır. (s) miktarı şiddetli fırtınaların yıllık ihtimalini, (q) değeri de, bir fırtına şidde­ tini gösterir. (qr) fırtına şiddeti için : log s = 0, yanı s = 1 olur. Bu da, bir yıl esnasın­ da (q,) şiddetli fırtınanın olma ihtimalinin (1) olduğuna ifade eder.

Şekil : 7 — Fırtınaların frekansı - ordonne ekseni logar^tmik

Eğer ekstroaplasyon yapılırsa, (qxoo) Şidde­ tindeki fırtınanın yıllık meydana gelme ihtima­ li 1/100 bulunur. Yani böyle bir fırtına ancak 100 yılda bir defa meydana gelir.

(Şekil 8) de Gerek Danimarka'da ve gerek­ se Jutland'da yapılan deney sonuçları görül­ mektedir. Kopenhag'da yıllık 1/100 ihtimalle e&en rüzgâr için (loge s = - 4,6) olup, bu miktar qm = 88 kg/m2 lik rüzgâr basıncına tekabül eder.

Şekil : 8 — Fırtınaların etüdü. Noktalar yapılan deneyleri, dolu çizgiler deney sonuçlarını göstermektedir.

Yıllık 1/40 ihtimal ile esen rüzgâr için (loge s = - 3,7) olup, buna tekabül eden qm = 80 kg/m2 bulunur.

Yalnız bir sene hizmet görecek bir pilonu göz önünde tutalım : Meseleyi kolaylaştırmak için, emniyet kat sayısını (1) kabul edelim. Eğer pilonun hesabı 30 m/san. lik rüzgâra göre ya­ 18

pılmış ise, bu bir sene süresince pilonun terk edilmesi için tam ihtimal mevcuttur Eğer 10 yılda bir defa 35 m/san. lik hızla esecek rüzgâr şartı gözetilerek pilon hesablanmış ise, pilonun kırılma ihtimali de mütekabilen 1/10 bulunur. Eğer pilonun hesabı 40 m/san. lik bir rüzgâra göre yapılmış ise, pilonun kırılma riski 1/100 mertebesine düşecektir.

Pilon hesablarma giren rüzgâr hızının seçil­ mesi, ekonomik sonucu sağlamaktadır. Dani­ marka ve Kanada'da pito tüpü ile yapılan rüz­ gâr ölçmelerinde : 37 m/san. lik hızla esen rüz­ gâr basıncının q = v'V16 münasebetine göre, Danimarka'da 88 kg/m2 olması halinde, bu rüz­ gârın yıllık esme ihtimalinin 1/100 olduğu bu­ lunmuştur.

Yüksek gerilimli demir direkli hatlar için, 40 senelik bir hizmet süresi alınması mantıki oldu­ ğundan, ,bu takdirde 1/40 ihtimalle esecek yıllık rüzgârın meydana getireceği basınç 80 kg/m2 ve buna tekabül eden rüzgâr hızının da Dani­ marka'da 36 m/san. olacağı hesablanmıştır.

Memleketimize gelince, bugüne kadar uygu­ lanmış ve halen de uygulanmakta olan kuvvet­ li akımlı elektrik dağıtım tesisatı yönetmelik­ lerinin hiç biri, memleketimizin muhtelif bölge­ lerindeki hava ceryanlarının yıllık istatistik! etüdlerine dayanmamıştır. Bazen Batı Almanya'da esen rüzgâlara ve bazen de Avrupa'nın muhtetelif memleketlerinde eseceği tahmin edilen rüz­ gâr hızları göz önünde tutularak, kabul edilmek­ te ve bütün uygulamalar bu hayalı fırtınalara göre yapılmaktadır.

örneğin, 1952 tarihli dış tesisat yönetmeliği­ mizde, 30 metre yüksekliğe kadar direkler için, düz satıhlara tesir eden rüzgâr basıncının 120 kg/m2, yani rüzgâr hızının saniyede 44 metre veya saatta 158,4 kilometre olacağı kabul edil­ mişti.

1956 yılında kabul edilen ve halen yürürlük­ te olan yönetmelikte ise, düz satıhlara tesir eden rüzgâr basıncının 70 kg/m2, buna tekabül eden rüzgâr hızının da 33,5 m/san. olacağı kabul edil­ miştir.

Başka memleketlerin tabii ve coğrafi şartla­ rına göre değişen rüzgâr hızlarının, memleketi­ miz tarafından birer ithal malı gibi aynen kul­ lanıldığını görmekteyiz. Bu hususda memleketi­ mizde araştırma, istatistiki etüd yapma zahme­ tine ilgililerce katlanılmamıştır.

Almanya'dan Deniz ticaret Kanunu, deniz si­ gortalan mevzuatı İsviçre'den medeni kanun ve borçlar kanunu maddeleri tercüme eder gibi, elektrik direklerimiz içinde rüzgâr hızları aynen bu memleketlerin yönetmeliklerinden tercüme

edilerek uygulamalar yapılmış, ve halen de ya­ pılmaktadır.

1952 tarihli eski dış tesisat yönetmeliğimizde düz satıhlar için saniyede 44 metre hızla esen bir rüzgâr kabul edilmiş iken, yeni yönetmeli­ ğimizde bu miktar 33,5 m/san. ye inmiş görül­ mekte isede; eski yönetmeliğimizde kabul edilen (c) şekil faktörünün maksimum değeri 1,5 ol­ duğu halde, yeni yönetmelikte bu faktör (2,6)'ye çıkarılmıştır. Bu suretle, eski yönetmelikte, dik dörtken kesitli düz satıhlı direklere fiilen uy­ gulanan rüzgâr basıncı : 120 x 1,5 = 180 kg/mve rüzgârın teorik hızı 53 m/san. kabul edildi­ ği halde, yeni yönetmelikte aynı şartlar altında rüzgârın basıncı: 70 x 2,6 = 182 kg/m= ve bu­ na göre teorik hızı 55 m/san. alınmış olmakta­ dır.

Diğer tarafdan, yeni yönetmelikte düz satıh­ lar için enaz 35,5 m/san rüzgâr hızı alınacağı ve bunun saaatta 120 kilometre hızla esen bir rüz­ gâra tekabül ettiği göz önünde tutulursa, Anadolumuzun dar sokaklı, kerpiç veya ahşaptan yapılmış evleri arasından saatte enaz 120 kilo­ metre hızla rüzgârın eseceği tasarlanmakta ve alçak gerilim şebeke direkleri de buna göre hesablanmaktadır. Bu dar sokaklarda saatta 120 kilometrelik hızla rüzgârın esip esemiyeceği bir tarafa bırakılırsa, bu şiddetteki rüzgarın esmesi halinde, evlerin ayakta durabileceği kabul edile­ rek direklerin yıkılacağı hesaba katılmak su­ retiyle, lüzumundan fazla emniyet faktörünün arttırılması gibi büyük bir hataya düşülmektedir (**).

Buna göre, Anadolu kasabalarındaki alçak gerilimli elektrik şebeke direklerinin hesablarında, (2,6) gibi çok büyük bir (c) şekil faktö­ rünün alınması, memleketimiz, realitelerine uygun bulunmadığı ilk bakışta görülmektedir.

Gerek memleketimizin tabiî şartlarına ve ge­ rekse dünyaca bilinen ekonomik esaslara uygun düşmeyen mevcut tatbikatın, bir an önce teknik esaslara göre yeniden düzenlenmesinin lüzumu aşikâr bir husustur.

V. Buz Yükü :

(d) Milimetre çapında olan bir iletkenin bir metre boyu üzerindeki buz yükünün ağırlığı, muhtelif memleketlerin tabiî şartlarına göre de­ ğişik şekilde hesablanmaktadır.

NOT : (**) — 27 Nisan 1965 günü saat 16 17 ara­ sında Ege'de teşekkül eden alçak ba­ sıncın tesiriyle Eskişehir ve Ankara çevresinde saatta 120 Km. hızla esen rüzgârın yaptığı Hasarı gördükten sonra, daha hızlı Rüzgârların esece­ ğini tasarlamanın sonucunu tahmin etmek daha kolay olacaktır. (A. J.).

a) Almanya'da kabul edilen buz yükü ağır­ lığı : 0.18 y/d (kg/m) münasebetine göre he­ sablanmaktadır.

b) Danimarka'da kopma gerilmesi (akma limitine eşit değer) esas alınarak, buz yükü ağır­ lığı : 0,9 >/ d (kg/m) alınmaktadır.

c) Bulgaristan'da pilonlar için dört ayrı iklim bölgesi kabul edilmektedir. Bulgar norm­ larına göre, bu dört iklim bölgesinin şartları şöy­ ledir :

— En fazla sıcaklık + 40 °C, en az sıcaklık — 30'C,

— Buzsuz rüzgâr hızı 30 m/san., buzlu hal­ de rüzgâr hızı 15 m/san.

— Buz tabakalarının iletkenler üzerindeki kalınlığı :

II. el bölgede 10 milimetre; III. cü bölgede 15 milimetre; IV. cü bölgede 20 mm.; özel bir bölge içip buz kalınlığı 20 mm. den fazla alın­ maktadır.

d) Halen memleketimizde 1965 yılından be­ ri uygulanan dış tesisat yönetmeliğine göre, Bul­ garistan'dan yedi defa büyük olan yurdumuz sa­ dece iki iklim bölgesine (dış tesisat yöönetmeliği bakımından) ayrılmıştır. Coğrafi bakımdan, yurdumuz yedi iklim bölgesine ayrılabilmekte­ dir. Kabul edilen iki iklim, bölgesinden birinci­ sinde buz yükü : 0,2 Vd (kg/m); ikinci ikilim bölgesinde buz yükü 0,3 V d (kg/m) münasebetleriyle verilmiş bulunmaktadır.

1952 tarihli eski yönetmelikte, bütün Türki­ ye için minimum buz yükü 1 kg/m alınmakta idi. Ayrıca mahallin özelliklerine göre, Nafia ve­ kâletince 2 kg/m* 3 kg/m, ... gibi daha büyük değerlerin kabul edilebileceği belirtilmişti.

Halen, iki ayrı bölgeye ayrılmış olarak yur­ dumuzda uygulanan buz yükü değerleri, hiçbir istatistiki etüdü dayanmaksızın VDE normuna benzetilmek için uyudurulmuş bir takım adet­ lerden ibarettir. I. ve U. bölge diye yurdumuzun iki iklim bölgesine ayrılması, sadece 1952 tarihli yönetmelikte memleketimizin her tarafının aynı buz rejimine tabi tutulması ve enaz kabul edilen 1 kg/m. lik buz yükünün Anadolu'nun doğusunda daha fazla, güney ve batı kısımlarında ise daha az olması icap ettiği düşüncesine dayanmaktadır. Memleketimizin batısında ve güneyinde öyle yer­ ler vardırki, oralarda kışın hemen hemen hiç kar yağmaz, kar yağsa da teller buz tutmaz. Bu gibi yerler halen I. bölge İçinde bulunmakta ve metre başına 0.2 VÜ kg. (yanı 10 mm.2 lik bir tel için 10 mm. kalınlıkta, yanı 23 mm. dış ça­ pında) buz yükü kabul edilmektedir.

Anadolu'nun toprağına semt semt değişik ka­ lınlıkta yağan karın, hava hatlarında meydana getireceği buz yükü ağırlıklarının, başka mem­ leketlerin yönetmeliklerinden, kltablarından alın­ ması ve bu hususda şimdiye kadar hiç bir istatistiki etüd yapılmamış bulunması doğru değil­ dir. Türkiye'de ilk büz yükü rasat istasyonu Ke­ ban Santralı dolayıslyle ancak bir sene evvel ku­ rulmuştur.

Müşterek alçak ve orta gerilim şebekelerinde, bugün uygulanandan daha küçük buz yükleri alınması, memleketimizin çeşitli iklim şartları göz önünde tutularak, yeniden daha çok buz yü­ kü bölgeleri ayrılmasının mümkün olup olmadığı hususundaki istatistiki etüdlerin yapılması ge­ rekli bulunmaktadır. Yeni yönetmeliğe konacak buz yükleri, hava hattının onarım ve kesinti sü­ resince meydana gelecek masraf ve zarar da göz önünde tutularak hesablanmalıdır.

VI. Yüksek Gerilimli Hava hattı Pilonlarıııııı

hesap ve inşaası :

*

Yüksek gerilim pilonlarının hesablanması, ile­

tilecek güce ve gerilime bağlı olarak : a) Pilonlann kesit şekillerine, b) İletkenler arasındaki mesafeye,

c) Zencir izolatörlerin sapma açısına- ve di­

rek kütlesine olan mesafesine,

d) Topraklama tellerinin koruma açısına,

e)-Rüzgârdan mütevellit yüke,

f) Buzdan mütevellit yüke,

g) Pilonu teşkil eden çubukların ölçülerine ve

flambaj formüllerine

ve daha bir

çok faktörlere bağlıdır.

Bu faktörler arasında önemle yer alan çu­ bukların ölçüleri ve flambaj formülleri İçin muh­ telif memleketlerce kabul edilen değerler birbir­ leriyle mukayese edilememektedir. Buz yükü, rüzgâr tesiri gibi munzam yükler ile emniyet kat sayısı ve kabul edilebilir emniyet gerilmeleri bir memleketten diğerine göre değişmektedir. Hava hatlarındaki iletkenlerin kopmasına etki yapan sebeplerin nelerden ibaret olduğu husu­ sunda memleketimizde yapılmış bir anket ve is­ tatistik bulunmamaktadır.

Yukarıdaki faktörlerden başka, pilonlann yapısına (strüktürüne) bağlı olan temellerinde bir takım deplasmanların olduğu, belirli bir li­ mit içinde: temellerin % 3 kadar, yani 2 ilâ 3 san­ timetre.- arasında yükselebilecekleri Morse (Al­ manya) tarafından yapılan etüdlere göre kabul edilmektedir. Bir pilon ayağının diğerine naza­ ran deplasmanı- sonunda dikmelerde bir takım munzam gerilmeler smeydana gelmekte ise de, pi­ lonlann strüktür hesablarında bu gerilmeler göz önünde tutulamamaktadır,

VI. I. Bir pilona tatbik edilen yüklerin hızı, yüklerin tatbik süresi, yüklerin boşalma hızı, yüklerin tatbikattaki mertebesi gibi, soruları cevablandırmak için, pilonlar üzerinde uygulanan deney metodlarından aşağıdaki sonuçlar alınmış­ tır :

a) Yüklerin H I M : Yüklerin mümkün ol­ duğu kadar yavaş bir hızla pilona tatbik edile­ rek maksimum yüke kadar yükseltilmesi lâzım­ dır.

b) Yüklerin tatbik süresi : Tatbik edilen yüklerin bir kaç dakika sürmesi sebebiyle flam­ baj tesiriyle pilonlar kırılmakta veya deforme olmaktadır. Çok kısa bir süre için tabik edilen daha büyük yüklere karşı pilonlann daha fazla dayandığı görülmüştür. Burada emniyet tarifi­ ne girecek yeni bir eleman ortaya çıkmaktadır. o da statik yüklerin tatbik süresidir.

VII. Emniyet Kat Sayısı : «

İletkenlerin ve pilonlann kopmaya karşı em­ niyet derecesini tayin için halen kabul edilebilir gerilmeler metodundan faydalanılmaktadır. Çok karışık olan bu konuyu tam olarak çözmek mümkün olmadığından, muhtelif inşaat eleman­ larından mütevellit «kısmî emniyetler» göz önün­ de bulundurulur.

Kısmî kat sayılar yardımı ile, emniyet kat sayısının hesablanması yoluna gidilerek, daha ekonomik ve rasyonel eserlerin meydana geti­ rilmesi sağlanır.

Son yıllarda, kısmî kat sayılar sistemi, bina temellerine ve zemin mekaniği hesablarına da uygulanmış olup, modern Jeoteknlk hesabları için. bundan başka bir usulün tatbiki mümkün olamamıştır.

Bir Amerikan normunu ortaya koyduğu kıs­ mî kat sayılar prensipi ile (Buildlng Code Requirements for Reinforced Concrete), kısmî kat sayılar metodu uygulanmaya başlanmış ve kop­ ma noktasının yakınında Hooke kanunu ile mal­ zemelere uygun düşmeyen gayri müsait tesirleri önlemek mümkün olmuştur.

VII.l Halihazırda uygulanan klasik ınetod

Halen uyguladımız klasik metodla, kabul edi­ lebilir emniyet gerilmeleri göz önünde tutulmak­ ta, emniyet derecesi aşağıdaki nıünasebtle çö­ zülmektedir :

°Y + °p < °u

K ff + vff <L Bff oy + a p + . o\. + gt <C o~ B

0g = ölü (sabit) yüklerden meydana gelen gerilme,

CTP = Buz yükünden meydana gelen gerilme, <*v = Rüzgâr yükünden mütevellit gerilme, Ot = Munzam gerilmeler, B ff ve 0-3 = muhtelif yüklerin birleşmesiyle ortaya çıkan muhtelif ihtimallere tekabül eden, kabul edilebilir gerilmeleri, göstermektedir.

Başka bir ifade ile, pilon çubuklarından biri için projede alınan emniyet gerilmesi o kabul edinlebilir CFB , malzemenin elastisite limiti «kop­ ma gerilmesi» am (St. 37 için bu miktar 37 kg/mm2 dir), kırılmaya karşı emniyet kat dayı­ sı (f) alınırsa :

a <£ 0"B < »m /f münabetine göre, halen kontrol hesabları yapılmaktadır.

Halen yürürlükte olan dış tesisat yönetmeli­ ğine göre (f) kat sayısı 2,3 ve <TB =. 1600 kg/ cm! alınmaktadır.

VII. 2. Kısmt emniyet derecesi metodu : Bu hususda M. Burgsdorf (U. R. S. S.) tara­ fından, muhtelif inşaat elemanlarına göre, aşağı­ daki münasebet ortaya konmuştur. Şimdiye ka­ dar bir pilonun çapraz veya dikme projesinde kabul edilen gerilme şu münasebetle tesbit edil­ mekte idi :

O < O-B = orm/f

Burada : a = o-B = o-m = f=

Çubuk için projede alınan em­ niyet gerilmesi, Kabul edilen emniyet gerilmesi (St. 37 için 1600 kg/cm^) Elestisite limiti (kopma geril­ mesi) (kg/cm'-') Emniyet kat sayısıdır.

Yukarıdaki münasebet göz önünde tutularak : „ . n <Ç p.m.o-m münasebetini yazabiliriz.

Burada : n = Sürşarj (fazla yük) kat sayısı, m = Çalışma şartlarını karakterize eden kat sayı, p = Malzemenin homogenlik kat sayısıdır.

n, sürşarj kat sayısı (np ) sabit yüklere, (nv ) rüzgâr yüküne; ( n g ) buz yüküne bağlıdır. Bu­ na göre formül şu şekli alır :

n . a = ffp . n p + o"v . n v + ag ,ng < p . m . c r m

= f. m. p. er f ~ °p + °V + Qg t emniyet kat sayısı olduğuna göre :

n p . Up /<r + n v . ov /CT + ng . a g ja p. m bulunur.

VII. 3. Yeni kısmî kat sayılar metodu : Bu metotta, (f) emniyet kat sayısı, kırılma emniyetine bağlı olarak aşağıdaki formülle ifa­ de edilmektedir :

a ( 2 f e . g + 2 f p . p + 2 f v . v + 2ft , t ) <

J_ . j L . <rm fk fu fm fm ı fu > fk miktarları, kısmî kat sayıları göster­ mektedir. Bu kat sayılar ile, nominal kınlmaya ait yük kapasitesinde nihaî rolü oynayan deformasyonlar ifade edilmiştir..

fm miktarının tesbiti, deney süresine, deney yükünün tatbik süresine, inşaat ve numune mal­ zeme arasındaki ayrılık mertebesine bağlıdır.

Malzemelerin özelliği, hesap prensipleri, tat­ bikat şartları, yüklerin her özel hali göz önünde tutularak, kısmî kat sayılar tesbit edilir. Ayrıca, efektif yüklerin şekli ile, teorik yüklerin kabulü arasında büyük farklar bulunduğu da gözden uzak tutulmamalıdır. — Kısmî kat sayılar ile çarpılmış bir yük, no­ minal kopma yükünün işaretini taşır. — Kısmî kat sayılar ile bölünmüş bir yük, nomi­ nal kopma gerilmesinin işaretini taşır. — Kısmî kat sayıların pratikte kullanılmasında, buz ve rüzgâr gibi müteharrik yüklerin seçil­ mesi çok önemlidir. Bunlara ait fp ve f„ kıs­ mî sayıları, sabit (ölü) yüklere ait f kat sa­ yısından daha büyük bulunmaktadır İhtiyatlı olarak : fp = tv = 1,3 tg alınma­ sı tavsiye edilmektedir. Diğer taraftan, bir eserin elemanlarının he­ sabında, her hangi bir eleman için müteharrik yük (buz yükü), sabit yükün (ölü yükün)enaz % 10'u kadar olmalıdır. Bu sonuç, sadece özel olarak ağır olan köşe pilonlarına uygulanır.

Bir hava hattı için ihtlyatli olarak tavsiye edilen kat sayılar şunlardır :

fg = 1 ; f„ = 1,3 ; fv = 1,3

Eğer munzam gerilmeler, plastisite teorisine göre hesablanmış ise, ft =1 değerini ihtiyatla kabul etmek mümkündür. Tatbikatta :

fk = 1,2 Yüklerin normal birleşimi için, ft = 1,1 Yüklerin sık sık meydana gelmeyen birleşimi için, t = 1,1 Hesap ve imalâtm normal şartları için, f = 1,05 Hesap ve imalatm çok hassas şart­ ları için, fm = 1 Çelikten direkler için, f = 1,8 Betondan direkler için, f = 2,2 Eksenine göre bir basıya maruz ağaçlar için, t = 2,5 Bükülmeye maruz ağaçlar için, alınmaktadır.

Yukarıda verilen kat sayılar ancak büyük ha­ va hatları için uygulanabilmektedir.

Talî derecedeki hatlar için, fm , f» , fp değer­ lerini küçültmek mümkündür. Aynı küçük de­ ğerler, geçici tesislerde de uygulanır.

Çelik için o- m miktarı fiili akma limitini gös­ terir. Bu miktar, çeliklerde olduğu gibi, öngerilmeli beton veya betonnarmeye de uygulanır.

Çok ağır pilonlar için p = 0,1 g alınır. Buna göre :

Yük = fg . g + fp -P = 1-ST+ L3x 0,lx g = 1,13 g

Nominal kopma yükü = .<rm/fk . fu.fm =

<rm /l,2xl, 1x1 = 0,76 <rm

Sabit (ölü) ve müteharrik yükler için tesbit edi­ len kaidelere göre :

g + p _ 1,1 g alınabildiğinden :

Gerilme = 0,76 »B bulunur.

x 1,1 / 1.13 = 0,74 *n

120 ilâ 380 KV. luk hatların hafif pilonları için p = 20 g alınarak, gerilme hesablanır. Bu takdirde genel formüle göre :

Gerilme = 8 =

(P + g)", fk-.fu.-f»(fı-g + fp-P)

(1 + 20). * „

Gerilme =

= 0,6

1,2X1, 1X1. (1 + 1,3X20)

a bulunur.

Halen bir çok memleketlerde kabul edilen ge­ rilme miktarı, 0 , 6 a m yani (St. 37 için) 2220 kg/cm2 alınmaktadır.

Bu gerilmeye göre, meydana getirilen eserleı çok ağır olmakla beraber, halen memlekltimiz dahil, bir çok memleketlerde uygulanan be­ lirli bir emniyet gerilmesini kabul esasından ha­ reketle hesablanan direklere nazaran, kısmî kat sayılar metodu ile hesablanan direkler % 23 da­ ha hafif yani avantajlı bulunmaktadır.

Direklerin dikmeleri konusunda, deformasyonu ilgilendiren bazı meseleler ortaya konmuştur.

Dikmeler n (g + p) kırılma yüküne göre he­ saplanmaktadır. Meselâ, çelikten dikmeler için bu yük, 1,8 (g + p) 'ye eşit alınmaktadır. Eğer başlangıçtaki nominal yük (lg + l,3p) 'ye eşit alınırsa, deformasyona yakın bir hale yaklaşılıı. Bu takdirde, dikmenin efektif yük kapasitesinift .fu .fmile bölmek lâzımdır. Maksimum ola­ rak :fk .fu .fm = 1,2X1, 1X1 = 1,32 dir.

Eğer p ve g miktarları aynı değere eşit olur­ sa, deformasyona tekabül eden yükler aşağıda­ ki münasebetle bulunur :

fk -fu .fm (S + 1.3&> = ' > 1 2 X 1 1X1X2,3 g = 3 g olur. Daha sonra kabul edilen yükten dola­ yı:

n (g + p) = n (g + g) = 2g x 1,8 = 3,6 g -y 3 g bulunur.

N E T İ C E : Alçak ve orta gerilimli hava hat­ larındaki çelik pilonların dikmeleri kısmî kat sa­ yılar metoduna göre hesablanacak olursa :

Emniyet gerilmesi = c

(g + P ) - < r I fk -fu .fm(fg ; g + f p Pİ

2g-*m

m 2 C r

1,2x1, 1x1 (1 + 1,3) g 1.32 x 2,3

2. a

= 3

= 0,66 "-m

St. 37 için <rm = 3 7 Kg/mm2 dir.

Bu- suretle, en gayrı müsait yük şartlarına göre, St. 37 için « emniyet gerilmesinin 2400 kg/cm2 olarak alınabileceği görülmektedir.

15 Ağustos 1965 tarihlndenberi yürürlükte olan mevcut (kuvvetli akım elektrik dağıtım te­ sisatının bakım,, işletme ve , tesisine dair tali­ matnamenin hazırlanması sırasında, emniyet de­ recesi ön plânda tutulmuş, ekonomiklik şartları hesaba katılmamıştır.

Elektrik Mühendislifel 104

Şirket Merkezi :

Gümüşsüyü Cad. 28/3 - Ayazpaşa - İstanbul Telefon : 49 31 34

Mevcut talimatnamenin 97. maddesinde çelik direkler için kabul edilen 2,3 emniyet kat sa­ yısı, yükün en gayrı müsait şartlarına ve konsıüksiyonda yapılacak büyük hatalara ne derece bağlı olduğu tarif edilmeden tesbit edilmiştir.

Bu emniyet kat sayısını, kısmı kat sayılar metoduna göre azaltabileceğimizi yukarıda be­ lirttik. Adı geçen yönetmeliğin yeniden ele alına­ rak, bugünkü teknik ve ekonomik ihtiyaçlara ce­ vap verecek hale getirilmesi zorunlu bulunmak­ tadır.

Kısmi kat sayılar metodu, bugün Avrupanın bir çok memleketlerinde kullanılmaktadır. Yuka­ rıda belirtilen esaslara göre, Danimarka, Bulga­ ristan, ... daha bir çok memleketlerde emniyet kat sayısı 1,5 alınmaktadır. ( • m . " = er" 3700/1,5 s 2400 kg/cm*)

Memleketimizde, bir tarafdan bilinmeyen yük­ leri (rüzgâr ve buz yükleri gibi) normal değerle­ rin çok üstünde değerler olarak kabul etmek, di­ ğer tarafdan da emniyet kat sayısını önceden yüksek bir değer olarak (2,3 gibi) almak sure­ tiyle, başka memleketlere nazaran en az iki kat daha emniyetli direk yapılması, dolayısiyle iki Uat daha ağır ve pahalı demir direklerin kulla­ nılmasına bütün belediyeler ve tesisatçı kuruluş­ larımız zorlanmaktadır.

15 Ağustos 1956 tarihli talimatnamenin bu­ güne kadarki tatbikatı sırasında bir çok ihtiya-' ca vecap veremediği bütün açıklamaları ihtiva etmediği, yapılan bazı kabullerin gerek memle­ ketin şartlarına gerekse teknik verilere uyma­ dığı; yukarıdaki açıklamalardan da anlaşılmak­ tadır.

Bu bakımdan, yukarda mahzurlarını açıkladı­ ğım 15 Ağustos 1965 tarihli. talimatnamenin dü­ zeltilmesi için gerekli çalışmalara başlanması za­ manının çoktan geçmiş olduğu kanaatindeyim.

BİBLİYOGRAFYA

Rapor 235,

i 1

^.MI^IIl^lll^llf^lll^lll^lll^lll^lll^lH^III^III^III^III^III^III^lIt^lll^lll^lll^lll^lll^llI^llf^ril^IlI^III^III^III^HiaiSItl^tlI^llf^lll^irt^i"

MÜHENDİS ARANIYOR Etibank Elektrik işletmeleri Müessesesinin Adapazarı ve Ankara teş­

I= m

kilâtında çalıştırılmak üzere askerliğini yapmış Elektronik Y. Mühendisi

Mİ

î

I iii

ve Mühendisleri alınacaktır. isteklilerin EEIM. Röle Elektronik ve Test Müdürlüğüne müracaat­ ları.

İÜ İD öj

Adres : Necatibey Caddesi No. 31/3 Yenişehir-Ankara.

ÖJ

=

•.••••

iil

ı=nı=ııı=Mi=Hi-m=ııi'=ııı=ııı=iH=!H=m=m=m=i!!=m=ııi3H

Flektrik Mühendisliği 104