YAPI DENETİM SEKTÖRÜNDE YER RADARI YÖNTEMİ

Transkript

1 Yapı Denetim Sektöründe Yer Radarı Yöntemi YAPI DENETİM SEKTÖRÜNDE YER RADARI YÖNTEMİ Selma KADIOĞLU*,**, Büşra Bihter DEMİRCİ*** * Ankara Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, Tandoğan, ANKARA ** Ankara Üniversitesi Yerbilimleri Uygulama ve Araştırma Merkezi, Tandoğan, ANKARA *** MTA Genel Müdürlüğü, Jeofizik Etütler Dairesi, Sismik Etütler Birimi, Çankaya/Ankara Yer radarı yöntemi yakın yüzey sığ araştırmalar için kullanılan yüksek frekanslı elektromanyetik (EM) yöntemdir. Yöntemin kullanımının kolay olması ve çok hızlı veri toplanabilmesi, veri toplama sırasında çalışma alanında herhangi bir tahribat oluşturmaması (non-invasive), santimetre düzeyinde hatta milimetre düzeyinde yüksek çözünürlüklü iki boyutlu (2B) ve üç boyutlu (3B) yeraltı görüntülemenin yapılabilmesi en önemli avantajlarıdır. Böylece yapıların konum ve derinliklerinin çok daha net belirlenebilmesi, özellikle 3B görüntüleme ile karmaşık yapı bölgelerinde aranan özel yapının kararlaştırılması ve oldukça etkin görüntü ile sunulabilmesi özellikleri nedeniyle tüm sığ araştırmalarda son yıllarda en çok kullanılan jeofizik yöntem olmuştur. Ülkemizde de kullanımı oldukça yaygındır. Yer radarı yönteminin kullanım alanlarına son yıllarda yapı denetim sektörü de girmiştir. Yapı denetimi deyince ilk akla gelen bir binanın perde kolonlar içerisindeki demir donatıları, etriye ve çiroz gibi önemli elemanları belirleme; görüntüleme ve istenen şartlara uygunluğunu ortaya koyma; duvar örüntü ile sıva ve yalıtım malzemeleri ilişkisini ortaya koyma; duvar örüntü ve kolonlar içindeki kırıkları, çatlakları belirleme; temel yapısını araştırma gibi inşaat sektöründeki yapıların denetlenmesi gelmektedir. Yapı denetimi, eski binalara uygulanabildiği gibi yeni yapılmış binalara da uygulanabilir. Sadece binalarla sınırlamak da yanlıştır. Kara ve demir yolları yapım ve onarım denetimleri; köprü, baraj ve tünel yapım ve onarım denetimleri; maden ocağı galeri denetimi de yapı denetimi kapsamındadır. Tarihi yapıların ve anıt yapıların korunması da yapı denetimi kapsamındadır. Son yıllara kadar tarihi yapıların restorasyonu deyince akla sadece temizleme, uygun kaya tipi ile dolgu yapma gelmekteydi. Şimdi ise öncelikle yer radarı yöntemi ile temel yapısının araştırılması, temel de olabilecek kırıkların belirlenmesi, özellikle yapı kolonlarındaki kırık ve çatlakların varlığının araştırılması gerçekleştirilmekte olup daha sonra orijinal kayanın petrografik analizleri yapılarak çevresine en yakın alandan uygun kaya tipi ile onarımlar gerçekleştirilmektedir. Yer radarı ile herhangi bir sorun belirlenmişse özel güçlendirme çalışmaları yapılmaktadır. Ülkemizde bahsedilen çalışmaların hepsi uygulanabilir durumdadır. Burada bu uygulamalardan birkaç örnek sunarak yapı denetim sektöründe yer radarı yönteminin yerini vurgulamaya çalışacağız. Bunun için öncelikle yer radarı yöntemi hakkında öz bilgi vermek çok faydalı olacaktır. Bir yer radarı sistemi verici anten, alıcı anten, kontrol ünitesi ve kayıtçıdan oluşmaktadır. Verici anten (transmitter) yatay doğrultuda elektrik alan vektörüne sahiptir ve birkaç nanosaniyeli bir elektromanyetik sinyal üretir. Yer içinde ilerleyen dalgalar herhangi bir boru, duvar veya kırık, boşluk, tabaka sınırı vb. yapılar ile karşılaştıklarında yansıma veya saçılmaya uğrayarak tekrar yukarı çıkarlar ve yüzeydeki alıcı anten, kontrol ünitesi ve kayıtçı yardımı ile zamanın bir fonksiyonu olarak kayıt edilirler. Bir noktadaki ölçüm zamana göre (zamanın fonksiyonu olarak) alıcı antene ulaşan EM dalgasına ait genlik değerleridir. Buna radar izi veya EM dalga alanı adı verilir. Radar 31 JEOFİZİK BÜLTENİ

2 Özel Bölüm Dördüncü örneğimiz Ankara- Beşevler semtindeki bir bina kolonunun küçük bir bölümünü görüntülemek amacıyla dış yüzeyinden 1.6 GHz kapalı anten kullanılarak 10 cm aralıklar ile toplanmış yatay doğrultuda 7 ve düşey doğrultuda 12 profile ait radargramlardaki sonuçlardır. Yatay profiller demir donatılarını dik kesen, düşey profiller ise demir donatılara paralel profillerdir (Şekil 11-12). Bu çalışma bir lisans tez çalışması amaçlı (Köse ve diğ., 2008) toplanan verilerin yeniden değerlendirilmiş halidir. Toplanan veriler işlendikten sonra kolon/duvar üzerinde dik ve paralel profillere ait radargramlar üzerinde kolonu sarmalayan demir örüntüsü ve çatlaklar ortaya konuldu. Sonuçlar kolon içi demir örüntü konumlarının ve dış duvar ile demir örüntü arasındaki örüntü kalınlığın; duvar üzerinde de gözlenen sıva düşmesi ve harç dolgu yerlerinin belirlenebildiğini, yine kolon içinde herhangi bir kırık olmadığını gösterdi. Veri işlemi tamamlanmış yatay bir profile ait kesit incelendiğinde demir donatı sayısının net olarak ortaya konulduğu görülmektedir (Şekil 12a). Şekil 12 ve 13 de kolonun 1.2 ns de başlayan ön yüzündeki demir donatıları ve 3.8 ns de başlayan arka yüzündeki demir donatılar görülmektedir. Düşey profiller demir donatılarına paralel olduğundan kesitte bir seviye gibi gözlenir, yatay profillerde demir donatılarına dik olduğundan her bir demirden saçılma hiperbolu oluşur (Şekil 12). Şekil 12. (a) Yatay profile ait bir radargram, (b) düşey profile ait bir radargram. Paralel sıralı kesitler arka arkaya dizilerek üç boyutlu (3B) görüntü oluşturulup genlik-opaklık düzenlemesi yapılarak ön yüzeydeki demir donatılar görüntülendi (Şekil 13 c). Şekil11. Kolon üzerinde yer radarı verisinin toplanması. Şekil 13. Yatay profillerde toplanan radar verilerinin 3B görüntülenmesi a) Ön yüzeydeki demir donatıları b) Arka yüzeydeki demir donatılar c) Genlik-opaklık düzenlenmesi sonucu ön yüzeydeki demir donatılar. 38 Kasım

3 Yapı Denetim Sektöründe Yer Radarı Yöntemi Şekil 14 te gözlenen, çatlağın devamlılığı zaman (derinlik) dilimleriyle görüntülendi (Şekil 15-16). Aynı zamanda dolgu sıva görüntülendi (Şekil 14-16). Buna göre yüzeydeki çatlağın derine doğru ilerlemediği dolayısıyla herhangi bir tehlike yaratmadığı belirlendi. Şekil 14. Kolon üzerinde yüzeyde gözlenen çatlak ve sıva dolgusu. Şekil 15. Düşey profillerde yüzeyde gözlenen çatlağın ve dolgu sıvanın derinlik düzlemi üzerindeki görüntüsü. Şekil 16. 3B blok üzerindeki (a) Düşey profillere, (b) Yatay profillere ait derinlik düzlemleri ve dolgu sıvanın görüntüsü. JEOFİZİK BÜLTENİ 39

4 Özel Bölüm Yapı jeofiziğinde yer radarı yönteminin uygulanabilirliğini ve çok ayrıntılı sonuçların elde edilebilirliğini uygulamalı örneklerle sunduk. Jeofizik mühendislerinin Türkiye de mimalar ve inşaat mühendisleri ile arkeometrist ve arkeologlar ile birlikte çalışarak ülkemize sınırsız hizmetler verebileceklerini göstermeye çalıştık. Bunun için öncelikle köprülerin kurulması, yapabileceklerimizin diğer mühendislik ve bilimlere tanıtılması gerektiğine inanmaktayız. Diğer taraftan entegre çalışmaları yapmak için jeofizik mühendisliği eğitimi kalitesinin artırılmasının ve öğrencilere uygulamalı eğitim verilmesi gerektiğini belirtmek isteriz. KAYNAKLAR Kadıoğlu, S., 2008, Photographing Layer Thicknesses and Discontinuities in a Marble Quarry with 3D GPR Visualization, Journal of Applied Geophysics, 64 (3), p Kadıoğlu, S. and Daniels, J.J, 2008, 3D Visualization of Integrated Ground Penetrating Radar Data and EM-61 Data to Determine Buried Objects and their Characteristics, Journal of Geophysics and Engineering, 5, p Kadıoğlu, S., Definition of Buried Archaeological Remains with a New 3D Visualization Technique of Ground Penetrating Radar Data Set in Temple Augustus in Ankara-Turkey,Near Surface Geophysics, Special Issue on GPR in Archaeology, vol. 8, No. 5, Kadıoğlu, S. and Kadıoğlu, Y.K., Picturing internal fractures of historical statues using ground penetrating radar method, Advances in Geosciences, vol. 24, 23-34, Kadıoğlu, S., Kadıoğlu, Y.K. and Akyol, A.A., Monitoring Buried Remains with Transparent 3D Half Bird s Eye View of Ground Penetrating Radar Data in the Zeynel Bey Tomb in the Ancient City of Hasankeyf - Turkey, J. Geophys. Eng. Special Issue on Cultural Heritage, vol. 8, S61-S75. Kadıoğlu, S. and Kadıoğlu Y. K.,, Balat İlyas Bey Complex History, Architecture, Restoration (Balat İlyas Bey Külliyesi Tarih, Mimari; Restorasyon); Editors: Tanman, M. B., Elbirlik, L. K., ISBN: , MAS Matbaacılık A.Ş., Kağıthane-İstanbul. Bölüm: Ground Penetrating Radar Work in the İlyas Bey Mosque (İzmir Milet-İlyas Bey Camii ve Çevresinde Yapılan Jeofizik Yer Radarı Çalışmaları), Language: Turkish-English, p , (Uluslararası Kültürel Mirasları Koruma Birliğinin Conservation alanında 2012 ödülünü kazandı. European Union Prize For CulturalHeritage/EuropaNostraAwards2012, Kadıoğlu, S., Kadıoğlu, Y.K., Akyol, A.A., Eskici, B., Baksı, E.E., Demirci, B.B., Deniz, K., Türkiye de Arkeometrinin Ulu Çınarları prof. Dr. Ay Melek Özer ve Prof. Dr. Şahinde Demirci ye Armağan. Editörler: Akyol, A.A., Özdemir, K., Bölüm: Ankara Akköprü Arkeometrik İncelemeleri Kapsamında Jeofizik Çalışmalar, Ankara, S Kadıoğlu, S. and Ulugergerli, E.U., Imaging Karstic Cavities in Transparent 3D Volume of the GPR Data-set in Akkopru Dam, Mugla-Turkey, Non-Destructive Testing and Evalution, Special Issue on Civil Engineering Applications of Ground Penetrating Radar, Köse M., Kurt B.B., Kadıoğlu S Yer Radarı Yöntemi ile Yapı Kolonu İncelemesi (Researching Structure Column with Ground Penetrating Radar Method) Uluslararası 18. Jeofizik Kongresi. Kurt, B.B., Kadıoğlu, S. and Ekincioğlu, E.E., Yer Radarı Yöntemi ile Gömülü Boruların Konum, Büyüklük ve Fiziksel Özellikleri ile Belirlenmesi, Hacettepe Üniversitesi Yerbilimleri Uygulama ve Araştırma Merkezi Dergisi, 30, s Kasım