Transkript

1 PARK PLAZA TALÝMHANE KATLI OTOPARKI ÝKSA UYGULAMA PROJESÝ ÝÇÝN YAPILAN DEFORMASYON ÖLÇÜMLERÝ H.Ý.ÖKSÜZTEPE 1 ÖZET Yüksek katlý binalar için yapýlan derin kazýlar ve bu alanlardaki inþaat uygulamalarýnýn emniyetli olup olmadýðýný anlamak için yapýlan en önemli çalýþmalardan birisi de deformasyon boyutlarýný,deformasyonun zamana ve uygulamalara baðlý olarak deðiþimlerini bulmaya dönük yapýlan çalýþmalardýr. Þekil 1.Taksim Park Plaza Ýksa Uygulamasýndan Görünüm Bu çalýþmada,toplam derinliði 33.60m olan yapý çukuru þehrin merkezinde olup,yoðun trafiði olan yol,çok katlý bina ve yüksek gerilim direði gibi kritik detaylarla çevrili bulunan Park Plaza Talimhane Katlý Otopark Kazýsý ve Ýksa Uygulama Ýnþaatý sýrasýnda yapýlan deformasyon izleme çalýþmalarý incelenmiþtir. DEFORMATION MEASUREMENTS DONE FOR THE SHORING PROJECT OF THE MULTIFLOORED PARKING BUILDING OF PARK PLAZA IN TALÝMHANE ÝSTANBUL ABSTRACT Deformation measurements with respect to time and the type of the shoring Works is one of the most important ways in order to determine the safety of deep excavations made for high buildings.in this study, periodical observation work of deformations that have taken place on the retaining walls of the excavation, whose total depth is 33.60m and surrounded by, the streets with heavy traffic, high buildings and high voltage electric lines, has been introduced the observed excavation has been made for the multifloored parking building named Park Plaza and takes place at the central part of Ýstanbul, near Taksim. 1 Harita Müh. Kasktaþ A.Þ, Balmumcu, Ýstanbul, Turkiye huseyin@oksuztepe.com 1. GÝRÝÞ Þekil 2.Taksim Park Plaza Ýksa Uygulama Planý Taksim Park Plaza otel ve katlý otoparký Ýksa Uygulama Ýnþaatý, Park grubu adýna yapýlan bir çalýþmadýr. Yüklenici firma KASKTAÞ A.Þ ENKA Grubuna Baðlý olarak 1975 te kurulmuþtur. Kazýklý temeller, derin kazý ve ankraj,zemin araþtýrmalarý, delgi ve enjeksiyon, zemin ýslahý konularýnda hizmet veren,zemin ve temel konularýnda uzmanlaþmýþ bir kuruluþtur. Park Plaza Talimhane katlý otoparký,otel ve iþ merkezi inþaatý olarak planlanmýþ;taksimin merkezinde bulunmaktadýr.yaklaþýk 8000m2 bir alaný kaplamaktadýr.toplam derinliði 33.60m olan yapý çukuru,plandaki 2-10 kesitleri arasýnda daha önceden yapýlmýþ 15.00m derinlikte betonarme duvar bulunmaktadýr.bu duvar konsol olarak çalýþmaktadýr.duvar arkasýnda yoðun trafiði olan bir yol bulunmaktadýr.projenin bu cephedeki amacý 15.00m lik konsol betonarme duvarý boru takviyesi ile tutarak,altýna 15.60m betonarme duvar yapýp 56 57

2 bu duvarý ankrajlayarak istenilen derinliðe inmek kesitinte15.00m yüksekliðinde istinat duvarý ve bunun hemen gerisinde 7 katlý 5 bodrumlu bina bulunmaktadýr. Ýstinat duvarý altýndan mini kazýklý ankrajlý iksa duvarý yapýlarak 33.60m derinliðe inilecektir kesitinde çok kritik bir yapý olan yüksek gerilim direði bulunmaktadýr.2-17 akslarý arkasýnda yoðun trafiði olan bir yol bulunmaktadýr,bu cephe mini kazýk ve ankrajlý iksa duvarý olarak çözülmüþtür akslarý arasý %3 eðimli püskürtme betonlu zemin çivili duvar olarak çözülmüþtür. Farklý üst kotlarda ;þehrin merkezinde kritik yapý,yol ve binalarla çevrili bulunan projemiz ayný derinliðe inecektir.proje farklý kotlarda, farklý zemin ve yapýlaþma özelliklerden dolayý belirli akslar arasýný deðiþik çözümler getirerek çözülmüþtür. Bizde bu projeye uygun olarak tesis noktalarýmýzý bu özellikleri göz önünde bulundurarak yerleþtirdik. 1.1 Zemin Profili ve Delgi Yöntemi Çalýþýlan alanda 18/04/2002 ile 26/04/2002 tarihleri arasýnda derinlikleri m. arasýnda deðiþen 4 adet sondaj yapýlmýþtýr.yapýlan sondajlar sonucunda KASKTAÞ A.Þ tarafýndan hazýrlanan geoteknik raporda zemin profili ve zemin bilgileri ele alýnmýþtýr.buna göre zeminin üst kýsýmlarýnda arasýnda deðiþen yapay dolgu,alt kýsýmlarda m. orta derecede ayrýþmýþ Grovak olarak tespit edilmiþtir. Bu inþaatta delgi makinesi olarak casagrande C6 kullanýlmýþtýr. Delgi yöntemi ise zeminin sert olmasýndan dolayý darbeli rotary seçilmiþtir.mini kazýk ve ankraj delgileri ;kompresörün ürettiði havanýn delik dibinde çalýþan tabancada darbe üretmesi ve makinenin rotasyon hareketi vermesi ile yapýlýr.tabancanýn darbesi ile parçalanan kaya, rotasyon ile ezilip ufalanýr ve basýnçlý hava yardýmý ile dýþarý atýlýr. Proje Ýle Ýlgili Genel Bilgiler Beyoðlu ilçesi Taksim Talimhane mevkii Yapýlan Ýmalat: Mevcut betonarme duvarýn boru takviyesi ile desteklenmesi ve ankrajlanmasý, keson kuyulu duvar imalatý ve bu duvarýn ankrajlanmasý; mini kazýklý ankrajlý iksa duvarý imalatý;zemin çivili püskürtme betonlu iksa duvarý imalatý yapýlmasý. Ýnþaat Alaný: 8000 m2 Max Derinlik: m Min Derinlik: m Ýnþaat Baþlangýç Tarihi: Ýnþaat Bitiþ Tarihi: adet mini kazýk 283 adet mini kazýk iksa ankrajý 1120 destek boru ankrajý 153 adet mevcut betonarme duvarý üzerine ankraj 23 adet betonarme kuyu ve bunlar üzerine 100 adet ankraj 16 adet boru montajý 320 adet zemin çivisi imalatý yeni yapýlan betonarme kuyulu iksa m 2 Mini kazýklý iksa duvarý m 2 Zemin çivili iksa duvarý m 2 Deformasyon ölçmelerinde kullanýlan ölçme aleti :Topcon GTS 226 Total station,topcon GTS 212 Total Station Yatay ve düþey deformasyon için 66 adet nokta tesis edilmiþtir. Toplam ölçme sayýsý: 75 adet Ortalama ölçme sýklýðý: Haftada bir Max.Düþey Deformasyon: 6 mm Þekil 3. Ankraj Delgisi Max.Yatay Deformasyon: 46 mm 58 59

3 3. DEFORMASYON TESÝSLERÝ NERELERE YERLEÞTÝRÝLÝR Þehir merkezinde ve kritik yapýlarla çevrili derin kazý çalýþmasý yapýlan projede ;iksa duvarý ve çevresinin zemin hareketlerini izlemek,projenin ve çevresinin emniyeti açýsýndan en önemli unsurlardandýr.ýþ ve çevre emniyeti açýsýndan, zemin hareketlerini izleyerek projeye yerinde müdahale edebilmek amacýyla deformasyon ölçümüne karar verilmiþtir.derin kazý çalýþmalarýnda deformasyonun gözleneceði noktalarýn seçimi çok önemlidir. Derin kazýlý iksa sistemlerinde tesisler;yapýlan sondaj sonuçlarýna göre zemin profilinin kötü olduðu cephelere,projede kritik olduðu kabul edilen ve yerinde gözlemlerde kritik olduðu tespit edilen cephelere, derin kazýlarýn yakýnýndaki yapýlara ve yapýlarýn bulunduðu cephelere,kazý yüksekliðinin (derinliðin) fazla olduðu yerlerde sadece iksa duvarýnýn üstünden deðil orta ve alt noktalardan da deformasyon okumasý yapýlmalýdýr.ýksa duvarý derin kazýlarda farklý derinliklerde farklý hareketler göstermektedir.ýksa sistemi açýsýndan kritik olan cepheler ve uzun cepheler eþit aralýklar bölünerek ölçülmelidir.uzun cephelerin orta noktalarýnýn genelde deformasyona maruz kaldýðý gözlenmiþtir. Burada asýl olan zemin hareketlerinin doðru izlenebileceði yerlere tesis edilmesidir. Þekil 4. Deformasyon Nokta Tesis Planý 2. ÝKSA UYGULAMALARINDA DEFORMASYON ÖLÇÜMLERÝNÝN AMACI Ýksa uygulamasý ile derin kazý yaptýðýmýz yapý çukurunun çevresi ve iksa duvarýndaki oluþabilecek deformasyonun, zemin hareketlerinin izlenmesi amacýyla;proje çevresindeki yapý ve yerleþimlerin emniyeti için deformasyon ölçümüne karar verdik.burada proje uygulamasýna baþlamadan önce ve en son bina yüksekliðinin iksanýn en üst kotuna ulaþana kadar deformasyonu izlemek amacýyla bir sistem kurduk. Deformasyon ölçümünün en önemli sac ayaklarýndan biriside ölçüm noktalarýnýn tesisidir.çünkü deformasyon ölçümlerinin saðlýklý olabilmesi için ölçüm noktalarýnýn saðlam ve doðru tesis edilmesi gerekir.ölçüm noktalarý inþaat sahasý çevresinde deformasyona maruz kalacak alan dýþýna yerleþtirilmelidir.bu noktalar saðlam korunaklý bir yere tesis edilmelidir.çalýþma sahasýný gören,çalýþma rahatlýðý ve kolaylýðý saylayan noktalar tesis edilmelidir. Ölçümler yatay ve düþey olarak yapýlmakta ve ayrý olarak tablolaþmaktadýr.tabloda açýklamalar kýsmýna inþaatýn ölçüm anýndaki durumu kazý kotlarý,bulunduðu kademe ve önemli görülen açýklamalar not olarak düþülebilir. (Tablo 1) Deðiþik zaman aralýklarýnda yaptýðýmýz ölçmelerin zaman ve büyüklük parametrelerine baðlý olarak yorumladýk,deðerlendirmelerimizi buna göre yaptýk tek bir ölçüm ile deformasyonlar hakkýnda yorum yapýlamayacaðý için deðiþik zamanlarda yada özel koþullarýn oluþtuðu zamanlarda deformasyon ölçümü yaptýk. Ýlk yaptýðýmýz ölçümleri sýfýr okuma olarak kabul ettik.bu okumaya göre zemin yada yapýdaki deðiþimi yer deðiþtirme,oturma ve kabarma hareketleri olarak gözlemledik.her hafta düzenli olarak okumalar yaparken,bazý özel koþullarda da ölçümler yaptýk.bunlar hareket eden cephe ve zeminlerde hareket durana kadar,kazý derinleþtikçe ankrajlar gerilip her iksa kademesi inildiðinde deformasyon okumalarý yapýldý. Þekil 5. Taksim Park Plaza Ýksa Uygulamasýndan Bir Görünüm 60 61

4 4. DEFORMASYON TESÝSLERÝ NERELERE YERLEÞTÝRÝLÝR Ýnþaat çevresindeki binalara,kritik yapý ve tesislere inþaat baþlamadan önce deformasyon noktalarý tesis edilir.ýksa sisteminde ise derin kazý çalýþmasýnýn hemen baþýnda tesisler yerleþtirilir.burada önemli olan deformasyon tesislerinin zeminde ve yapýlarda deformasyonlar baþlamadan tesis noktalarýnýn yerleþtirilmiþ olmasýdýr.sýfýrdan baþlayarak hareketleri ölçmeye baþlarsak gerçek deformasyonun büyüklüðünü tespit etmiþ oluruz II II Kesiti Deformasyon Noktalarý Bu cephede deformasyon ölçümlerini üç kademede okuduk;istinat duvarýnýn üstüne sabit pilyeler yerleþtirdik ve reflektörler yardýmýyla ölçümleri gerçekleþtirdik.ikinci kademe istinat duvarýn altýndan baþlayan mini kazýklý iksa duvarýnýn baþlýk kiriþleri üzerine yerleþtirdiðimiz noktalardan ölçüm yaptýk.üçüncü kademede ise mini kazýklý iksa duvarýnýn en alt kuþak kiriþleri üzerine yerleþtirdiðimiz kaðýt reflektörler yardýmýyla okumalarýmýzý gerçekleþtirdik. 5. UYGULANACAK TESÝS ÞEKLÝNÝN SEÇÝMÝ Deformasyon noktalarýna deðiþik tesisler kurduk.bunun sebebi farklý yapýlaþma ve deðiþik cephelerde uygulanan proje farklarýndan,zemin profilindeki deðiþimden ve deðiþik kazý derinliklerinden kaynaklanmaktadýr I I Kesiti Deformasyon Noktalarý Betonarme duvar üzerine pilyeler yerleþtirildi.reflektör kafalarýný bu pilyelere takarak deformasyonlarý ölçtük.bina ve borular üzerine kaðýt reflektörler yerleþtirdik.burada amaç binadaki hareketleri,borularýn yanal yük alýp almadýklarýný ve borularýn seðim yapýp yapmadýðýný gözlemekti.diðer noktayý da istenilen derinliðe ulaþmak için mevcut betonarme duvarýn altýnda inþa edilen betonarme duvarýn üstüne yerleþtirilmiþtir. Þekil 7. II II Kesiti 5.3. III III Kesiti Deformasyon Noktalarý Bu cephede yüksek gerilim direðinin oturduðu betonarme temelin üzerine pilyelerimizi tesis ettik. Ýkinci noktamýzý ise mini kazýklý iksa duvarýnýn baþlýk kiriþi üzerine yerleþtirdik. Þekil 6. I I Kesiti Þekil 8. III III Kesiti 62 63

5 5.4. VI VI Kesiti Deformasyon Noktalarý Tek nokta yerleþtirilmiþtir.püskürtme betonlu zemin çivili þevin üzerine 1.5 m uzunluðunda çiviler çakýlarak betonlanmýþtýr. Þekil 10. Deformasyon Grafiði 6.Sonuç Þekil 9. VI VI Kesiti Þehir merkezindeki, kritik yapý ve yollarla çevrilmiþ olan derin kazýlý yapý çukurunda yapmýþ olduðumuz iksa uygulamasý kendi içinde bir ilki teþkil etmektedir.böyle büyük bir derinlikte boru takviyeleriyle büyük bir betonarme duvarý tutmaktayýz.saðlýklý deformasyon tesislerimiz,doðru nokta seçimimizle projenin baþarýyla sonuçlanmasý saðlanmýþtýr. Kazý sýrasýnda yatay ve düþey yer deðiþtirmeler projenin kabul ettiði sýklýkta yapýlan ölçümlerle izlenmiþ,küçük miktarda yer deðiþtirmelere rastlanmýþtýr bunlarda projenin kabul sýnýrlarý için kalmýþtýr. Tablo 1. Deformasyon Tablosu Þekil 11. Taksim Park Plaza Ýksa Uygulamasýndan Bir Görünüm 64 65

6 ÖZET STATÝK GPS ÖLÇME YÖNTEMÝ VE ÝTERATÝF AÐIRLIKLI DÖNÜÞÜM ANALÝZ YÖNTEMÝ KULLANILARAK, KAYA DOLGU BARAJLARDA DEFORMASYONLARIN BELÝRLENMESÝ L. TAÞÇI 1, E. GÖKALP 2 Deformasyon ölçmeleri büyük mühendislik yapýlarýnýn kontrol edilmesi, deformasyon sebebiyle meydana gelebilecek felaketlerin önlenmesi yada þiddetinin en aza indirilmesi ile bu tesislere yapýlan ulusal yatýrýmlarýn korunmasý bakýmýndan ve depremlerin önceden kestirilebilmesine iliþkin çalýþmalarda son derece önemlidir. Bu tür özelliði olan çalýþmalar, yüksek duyarlýk gerektiren ölçme aletlerinin kullanýlmasýný gerektirmektedir. Özellikle büyük barajlarýn çevresindeki deðiþikliklerin ve gövdelerinin davranýþlarýnýn sürekli izlenmesi, bunlarýn projede öngörülmeyen deðiþimlerinin belirlenerek gerekli önlemlerin alýnmasý zorunluluðu vardýr.bu ise barajýn yapýlmasý aþamasýnda baþlayan ve ömrü boyunca süren gözlemler ve ölçülerle saðlanýr. GPS ile yukarýda önemi vurgulanan Jeodezik ölçme uygulamalarýnýn gerçekleþtirilebilmesi için yeterli bilgi ve deneyime ihtiyaç vardýr. Bu bilgi ve deneyim yapýlacak olan bilimsel çalýþmalar ile elde edilebilecektir. Bu çalýþmada esas amaç, farklý su seviyelerinde, su yüküne ve barajýn kendi aðýrlýðýna baðlý olarak baraj kretinde oluþacak deformasyonlarý belirlemektir. Bunun için 6 referans ve 11 obje noktasýndan oluþan bir deformasyon aðý kurulmuþtur. Ölçümler GPS alýcýlarý ile L1-L2 frekansýnda Statik ölçü yöntemi kullanýlarak yýlda iki kez 4 periyot olarak gerçekleþtirilmiþtir. Ýlk olarak ölçümler deðerlendirildi ve nokta koordinatlarý belirlendi. Ýkinci iþlem olarak, periyotlar arasýndaki farklar hesaplandý. Noktalarýn hareketli olup olmadýðýný öðrenmek için Ýteratif aðýrlýklý dönüþüm yöntemi kullanýlarak farklar analiz edildi. Anahtar Kelimeler: Kaya dolgu baraj, GPS,Deformasyon, Ýteratif Aðýrlýklý Dönüþüm. 1 FÜ, Mühendislik Fakültesi, Ýnþaat Müh. Bölümü, Elazýð, Türkiye, ltasci@firet.edu.tr 2 KTÜ Mühendislik Mimarlýk Fakültesi Jeodezi ve Fotogrametri Müh., Trabzon, Türkiye, ertan@ktu.edu.tr DETERMINATION OF THE DEFORMATION AT ROCK FÝLL DAMS BY ITERATIVE WEIGHTED TRANSFORMATION METHOD WITH USE OF STATIC GPS MEASUREMENTS ABSTRACT Deformation measurements are very important for controlling the huge engineering structures, preventing from disaster caused by deformation and protecting national investment. These kinds of measurements are required use of very accurate surveying equipments. Especially, behavior of dam s body and physical changes of its surrounding have to be continuously monitored then unexpected changes, which are not accepted by the projects, have to be determined and necessary protections have to be taken into account. Monitoring and measuring the dam from its foundation to present could achieve this. GPS could meet the all the requirement as mentioned above. Therefore, GPS receivers were used in this work. Main aims of this work were examination of deformation at dam s crest caused by water load in different water levels and dam s weight and questioning of whether our GPS measurements could reach up the accuracy requirements standards in dam deformation measurements. In order to monitor and examine the deformation, monitoring network, which has 6 reference points and 11 object points, was established. Measurements were made four times twice a year using double frequency GPS receivers with static methods. Then, firstly, measurements were processed and point coordinates were determined. Secondly, differences were calculated between periods and the differences were analyzed by iterative weighted transformation methods to know whether the points are stable or not. Keywords: Rockfill dam,gps,deformation, Iterative Weighted Transformation. 1. GÝRÝÞ Deformasyon ölçmeleri özellikle ölçme mühendisliðindeki en önemli aktivitelerden biridir. Bugün birçok alet (tiltmetre, extensometre vd. ) kendine özgü özellikleri ile deformasyonlarýn izlenmesinde kullanýlmasýna raðmen jeodezik metotlar yaygýn bir þekilde kullanýlmaktadýr. Deformasyon ölçmeleri yüksek doðruluk ve tekrarlý gözlemleri gerektirir. Bu yönü ile deformasyonlarýn izlenmesinde GPS klasik ölçme alet ve metotlarýnýn yerini almaktadýr. Günümüzde GPS, 20 km ye kadar olan uzunluklarda 3mm+ 1ppm (10-6 * S (km)) lik bir hassasiyet, hýzlý ve ekonomik olmasý gibi özellikleri ile haritacýlýk hizmetlerinde tercih edilen bir sistem olmaktadýr

7 Barajlar güvenlik altýnda olmasý gereken ve denetimi zorunlu olan önemli mühendislik yapýlarýndandýr. Barajlarda güvenlik ve denetim ile ilgili çalýþmalar daha araþtýrmainceleme ve tasarým aþamasýnda baþlar. Yapým aþamasýnda ve iþletme aþamasýnda da barajýn ömrü boyunca devam eder. Ýþletme aþamasýnda iken, baþlangýçta sýk peryodlarla yapýlan bu denetimler barajýn yaþlanmasý ile daha seyrek peryodlarla olur. Barajlarýn denetim altýnda tutulmasýndaki temel amaçlarý aþaðýdaki þekilde sýralamak mümkündür: 1- Barajýn yapýsal ve iþlevsel güvenliðinden emin olmak, 2- Ýnsanlarýn can ve mal güvenliðinden emin olmak, 3- Gelecekte yapýlacak benzer projeler için veri toplamak. Bu çalýþmada esas amaç, kaya dolgu barajlarda farklý su seviyelerinde, su yüküne ve barajýn kendi aðýrlýðýna baðlý olarak baraj kretinde oluþacak deformasyonlarý belirlemektir. Bu çalýþma için, çalýþma alaný olarak Altýnkaya barajý seçilmiþtir. Baraj alanýnda 6 referans ve 11 obje noktasýndan oluþan bir deformasyon aðý kurulmuþtur. Ölçümler Ashtech Z- surveyor GPS alýcýlarý ile L1-L2 frekansýnda Statik ölçü yöntemi kullanýlarak yýlda iki kez 4 periyot olarak gerçekleþtirilmiþtir. 2. BARAJLARIN GENEL DEFORMASYON DAVRANIÞI Baraja etki eden bu kuvvetler her zaman sabit büyüklükte olmayýp zaman zaman deðiþim gösterebilirler. Deformasyon ve sýzma böyle yüklerin açýk bir fonksiyonudur. Normal olmayan baraj davranýþýnýn herhangi bir iþareti baraj emniyetini tehdit eden bir iþarettir. Dolgu barajlar, beton barajlardan farklý olarak tamamen (hep birlikte) deforme olur. Dolgu barajlarda, deformasyon daha sürekli bir þekildedir. Barajýn kendi aðýrlýðý ve rezervuardaki suyun hidrostatik basýncý yapýnýn düþey hareketi ile sonuçlanan büyük bir kuvvet uygular. Rezervuardaki suyun hidrostatik basýncý ayný zamanda barajýn merkez çizgisine dik sürekli yatay deformasyona sebep olur. Dolgu barajlarda elastik davranýþ yavaþtýr (EM , 1994). datum tanýmlanmasýndan etkilenmiþ olabilir (Chen, 1983). Bundan dolayý aðýrlýk matrisi iteratif olarak elde edilir. Ýteratif aðýrlýklý dönüþüm yöntemi aþaðýdaki þekilde uygulanýr. Ýki ayrý dengeleme sonucunda aðdaki noktalarýn dengelenmiþ koordinatlarý X1, X2 ve kofaktör matrisleri Qx1, Qx2 hesaplanýr. Ýki ayrý dengeleme sonucundan deformasyon deðeri (d) d1= X2 X1 (1) ve d nin kofaktör matrisi (Qd1) Qd1= Qx1 + Qx2 den hesaplanýr. (2) Aðýrlýk matrisi W için ilk aþamada W=I alýnýr. Bu datum belirlenirken aðdaki tüm noktalarýn ayný öneme sahip olduðunu belirtmektedir. Bu durumda çözüm Helmert dönüþümünün benzeridir. Sadece bazý noktalar datum tanýmlamak için kullanýlmýþsa bu noktalara birim aðýrlýk verilir ve diðerleri sýfýr aðýrlýktadýr. Yani W = köþegen {I,0} (Chen, Chrzanowski, vd., 1990). d= S (W)d1 (3) denkleminden deformasyon deðerleri hesaplanýr. Burada S(W), W=I ile hesaplanan S matrisi anlamýna gelmektedir. S ise; S=( I - H (H T W H) -1 H T W) ve H matrisi üç boyutlu aðlar için aþaðýdaki þekildedir. 3. DEFORMASYON ÖLÇMELERÝNDE REFERANS VE OBJE NOKTALARININ HAREKETLERÝNÝN ANALÝZÝ (4) 3.1. Ýteratif Aðýrlýklý Dönüþüm. Ýteratif aðýrlýklý dönüþüm, aðda hareketli noktalar hakkýnda ön bilgi olmadýðý zamanlarda kullanýlan bir yöntemdir. Hesaplanan deformasyon (yer deðiþtirmeler) deðerleri seçilen datumdan dolayý veya iki periyotta yapýlan ölçülerin dengelenmesi sýrasýnda iki farklý e T = (1,...1) aðýn merkezine göre yaklaþýk koordinat vektörleridir

8 (5) s 2 0= (df1 s df2 s 2 02 )/( df1 + df2 ) (12) den hesaplanýr. df1 ve df2 sýrasýyla birinci ve ikinci periyottaki ölçülerin dengelenmesi esnasýnda kullanýlan serbestlik dereceleri, s 2 01 ve s 2 02 ise varyanslardýr. ci < F(1-a, 1,df ) (13) burada sýrasýyla i. ninci elemanlarýdýr ve i noktasýnýn yaklaþýk koordinatlarýdýr (Kuang,1996). ise nokta hareketsiz, aksi takdirde hareketli olduðu söylenebilir. Bu eþitlikte, a : yanýlma olasýlýðý, df = df1 + df2 biçiminde serbestlik derecesidir. Ýteratif aðýrlýklý dönüþüm yönteminde, aðdaki her noktanýn sabit olmadýðý veya aðdaki her noktanýn eþit önemde olmadýðý varsayýlýr (Chen, Chrzanowski, etc., 1990, Chen, 1983). Bu nedenle aðýrlýk matrisi W iteratif olarak aþaðýdaki gibi elde edilir. Wk = Köþegen [1/di(k)] (6) Burada di(k) k nýncý iterasyondaki dk vektörünün i.ninci elemanýdýr. dk+1=s (Wk) dk hesaplanýr. (7) Ýterasyon kullanýcý tarafýndan belirlenen bir deðere (e) kadar devam eder. dik+1- dik < e (8) dk+1=s (Wk) dk (9) Qd(k+1)= S (Wk) Qd1 S T (Wk) (10) Ýterasyon sonucu dk+1 deformasyon vektörü ve Qd(k+1) kofaktör matrisi denklem 9 ve 10' dan hesaplanýr. Eðer fark > e ise bu durumda (6) formülünden bulunan deðerle yeniden Wk hesaplanýr. (6) eþitliðinden itibaren iþlemler fark < e saðlanýncaya kadar devam eder. Burada önemli bir hususta bazen bazý dik lar sýfýra çok yakýn çýkabilir. Bu durumda Wk nýn hesaplanmasýnda sayýsal belirsizlikler ortaya çýkabilir. Çünkü Wk çok büyük bir sayý olarak ortaya çýkar. Bu durumdan korunmak için, Wk = Köþegen [1 / dik+ c] þeklinde hesaplanýr. c küçük bir sabittir. Aðdaki hareketli referans veya obje noktalarýný belirlemek için aþaðýdaki iþlem adýmlarý uygulanýr. di 2 /qdi s 2 0 = ci (11) Her bir nokta için (9) ve (10) eþitlikleri yardýmýyla bir ci deðeri bulunur. Burada s 2 0 ise 4. UYGULAMA 4.1. Çalýþma Alanýnýn Tanýtýlmasý Altýnkaya Barajý, Samsun ili Bafra ilçesinin 27 km. güney batýsýnda DSÝ tarafýndan inþa ettirilmiþtir. Baraj 600m. çapýnda daire eðrilikli kemer þeklinde, 619 m. kret uzunluðunda, 195 m.( temelden) yüksekliðinde olup 16 milyon metre küp dolgu hacmine sahiptir. Bu özellikleri ile büyük dolgu barajlar arasýnda Türkiye de 2. Dünya da ise 32. sýradadýr. Yeri Samsun Amacý Enerji Yapým yýlý (baþlangýç ve bitiþ) Barajýn tipi Kaya Dolgu Barajýn Hacmi m 3 Yükseklik (nehir yataðýndan) m Normal su kotunda Rezervuar hacmi hm 3 Normal su kotunda Rezervuar alaný km 2 Kapasite 700 MW Yýllýk Üretim GWh Tablo 1. Altýnkaya Barajýnýn karakteristik özellikleri ( Referans ve Obje Noktalarýnýn Tesisi Altýnkaya barajýndaki olasý deformasyonlarý ölçmek amacý ile baraj gövdesini kuþatan alanda ve saðlam zeminde altý adet referans noktasý pilye olarak tesis edilmiþtir. Bir kural olarak referans aðý en az altý noktadan oluþmalýdýr. Aksi takdirde hareketsiz noktalarýn belirlenmesi zor hatta imkansýz olabilir (Chrzanowski, 1992). Baraj kreti üzerinde

9 adet obje noktasý mevcuttur. Obje noktalarý kret üzerine, baraj inþa edilirken DSÝ ve ilgili yapýmcý kuruluþ elemanlarý tarafýndan tesis edilmiþtir. Bu yüzden baraj kreti üzerinde yeniden obje noktasý tesis edilme yoluna gidilmeyerek mevcut noktalar kullanýlmýþtýr. Yalnýz, baraj kretinin mansap tarafýnda, kret üstüne ulaþým yolunda gözle görülür fiziki deðiþimler görüldüðünden bu kýsýmda da yeni bir obje noktasý tesis edilme yoluna gidilmiþtir. Bu nokta Þekil 1ve 2' deki deformasyon aðýnda 0023 numara ile gösterilmiþtir Referans Noktalarýnýn Ve Obje Noktalarýnýn Ölçülmesi Altýnkaya barajýnda referans ve obje ölçüsü olmak üzere iki ölçü þekli uygulanmýþtýr. Tablo 1. Deformasyon aðýna iliþkin ölçüm bilgilerini vermektedir. Periyot Ölçüm Tarihi GPS Alýcýsý GPS Anteni Su No. Baþlama Bitiþ Seviyesi Ashtech Z Surveyor B_Mar.III_L1/L m Ashtech Z Surveyor B_Mar.III_L1/L m Ashtech Z Surveyor B_Mar.III_L1/L m Ashtech Z Surveyor B_Mar.III_L1/L m. Tablo 1. Altýnkaya Barajý Deformasyon Aðýna Ait Bilgiler Deformasyon ölçümleri gerçekleþtirilmeden önce optik çeküllerin kontrolleri lâboratuar ortamýnda kontrol edilmiþtir. Deformasyon aðýnda ölçümler gerçekleþtirilirken olasý kullaným ve aletlerden gelecek olan hatalarý en aza indirmek için ilk periyotta noktalar üzerinde kullanýlan GPS alýcýsý, GPS anteni ve Üçayaklar 2.,3. ve 4. periyotlarda da ayný noktalarda kullanýlmýþtýr. Pilye üzerinde GPS alýcýlarý zorunlu merkezleme vidalarý yardýmýyla merkezlendirilmiþtir. Bu alýcýlardaki yükseklik ölçümleri pilye üzerinde iþaretlenen noktalardan GPS anteni üzerinde iþaretli bölgeye dik olarak ölçülmüþ ve bütün periyotlarda ayný iþaretli noktalardan yükseklik ölçümü gerçekleþtirilmiþtir. Baraj kreti üzerindeki obje noktalarýna GPS alýcýlarý sehpalar yardýmýyla kurulmuþtur. Bu noktalarda merkezlendirme önce optik çekül ile yapýlmýþ daha sonra ipli çekül ile merkezlendirme kontrol edilmiþtir. Yükseklik ölçümü GPS anteni üzerinde üretici firma tarafýndan iþaretlenmiþ bölgeden nokta üzerine eðik mesafe olarak ölçülmüþtür. Þekil 1. de görülen Deformasyon aðýndaki referans noktalarýnýn ölçümleri aþaðýda Tablo.2 de verilen sýrada 3 adet GPS alýcýsý kullanýlarak gerçekleþtirilmiþtir. Referans aðýnda 45 dakika statik ölçüm modunda ve 10 saniye veri toplama aralýðýnda ölçüm yapýlmýþtýr. Baraj bölgesinin dar bir vadi olmasýndan dolayý oluþacak multipath etkisinden etkilenmeyi en aza indirmek için elevation mask 15 derece olarak seçilmiþtir. Þekil 1. Altýnkaya Barajý Deformasyon Aðý Oturum sayýsý Alýcý Konumlarý Tablo 2. Referans aðý ölçüm planý Obje noktalarýnýn ölçümü için 2 ölçüm uygulanmýþtýr. Birinci ölçümde 1003 ve 1004 nolu referans noktalarýnda birer GPS alýcýsý kurulmuþ, 3. GPS alýcýsý baraj kreti üzerindeki obje noktalarýnda 30 dakikalýk Statik ölçüm modunda 10 saniye aralýklý ve 15 derecelik elevation mask altýnda ölçüm yapýlmýþtýr. Ýkinci ölçümde birinci GPS alýcýsý 0003 nolu obje noktasý üzerine kurulmuþ ve ölçüm boyunca bu alýcý yerinden kaldýrýlmamýþtýr. Diðer iki GPS alýcýsý obje noktalarý üzerinde 20 dakika lýk statik ölçüm modunda, 10 saniye veri toplama aralýðýnda ve 15 derecelik açý altýnda atlamalý olarak gezdirilmiþtir. N Þekil 2. Altýnkaya Barajý Obje Aðý Ölçüm Planý N 72 73

10 Oturum Obje Noktalarý Ölçüm Planý No. Alýcý Yerleþimleri - 1. Plan Alýcý Yerleþimleri - 2. Plan Tablo 3. Obje Noktalarýnýn Ölçüm Planý 4.3. GPS Ölçülerinin Deðerlendirilmesi Referans aðý ve obje noktalarýnýn deðerlendirilmesi GeoGenious 2000 GPS yazýlýmý ile deðerlendirilmeye tabi tutulmuþtur kenarý deðerlendirmeye tabi tutulmamýþ ve aðdan çýkarýlmýþtýr. Deformasyon aðý, 4 ayrý periyot için yaklaþýk olarak yatayda 0.9 mm ve düþeyde 1.7 mm lik bir doðrulukla process edilmiþtir. Bütün (Referans+ Obje) að serbest að dengelemesiyle dengelenip noktalarýn dengelenmiþ koordinatlarý ile varyanskovaryans matrisleri elde edilmiþtir. GeoGenius programý kenarlarýn testi için Tau testini kullanýr. Eðer GPS ölçmelerinin büyük kaba hatalar içerdiðinden þüpheliysek, dengelemeden sonra GPS kenarlarý için Tau testi uygulanýr. Bu deformasyon aðý için minimum hata offset i 5.0 mm. ve minimum hata ölçeði 0.5 ppm olarak uygulanmýþtýr. Dengelemeden sonra deformasyon aðýndaki bütün kenarlar yukarýda belirtilen kriterlere göre Tau testini geçmiþtir. Elde edilen kenar bileþenleri MINQUE ile deðerlendirmeye tabi tutulmuþ ve bu að için yatay bileþenler 4mm, düþey bileþen 6 mm bulunmuþtur (Taþçý ve Gökalp, 2002). MINQUE ile elde edilen sonuçlara bakýldýðýnda düþey bileþenin yatay bileþenlerden yaklaþýk 2 kat daha kötü olduðu görülmektedir. Çalýþma alaný olarak seçilen Altýnkaya barajý 1988 yýlýnda iþletmeye açýlmýþtýr. Bu barajda deformasyon çalýþmalarýna 2000 yýlýnda baþladýðýmýz için aradan geçen 13 yýllýk zaman zarfýnda barajdaki düþey hareketler tamamlanmýþtýr. Bu yüzden deformasyon aðýnda yükseklik bileþeni ihmal edilmiþ ve deformasyon aðý 2 boyutlu olarak serbest að dengelemesine tabi tutulmuþtur. Deformasyon analizinde sadece yatay yer deðiþtirmeler belirlenmeye çalýþýlmýþtýr. WGS84 sisteminde elde edilmiþ koordinatlarla yapýlacak olan deformasyon analizinde elde edilen deformasyon büyüklükleri fiziksel yeryüzündeki yönlerle çakýþmayacaðýndan ve deformasyon büyüklüðü ile yönlerinin fiziksel yeryüzünde gösterilme zorunluluðundan, WGS84 sisteminde 3 boyutlu olarak elde edilen koordinatlar Yerel Yeryüzü Merkezli (Local Topocentric) koordinat sistemine dönüþtürülmüþtür Deformasyon Aðýndaki Hareketli Noktalarýn Belirlenmesi Ýteratif Aðýrlýklý Dönüþüm ile Aðdaki Hareketli Noktalarýn Belirlenmesi Ýki ayrý serbest að dengelemesi sonucunda noktalarýn koordinatlarý E, N ve kofaktör matrisleri Qx1, Qx2 hesaplanmýþtýr. Buna göre dengeleme sonucu elde edilen varyans deðerleri Tablo 4' te verilmiþtir. Periyot No Varyans s 2 ( mm 2 ) Tablo 4. Dengeleme Sonucu Elde Edilen Varyans Deðerleri Ýteratif aðýrlýklý dönüþüm 2 iterasyon sonucunda yer deðiþtirme (d) deðerleri belirlenmiþtir (Tablo 5,6,7). Ayrýca tablo 5,6,7' de hareketli noktalarý belirlemek için gerekli istatistiksel testler ile tablo 8'de hareketli ve hareketsiz noktalarýn özet çizelgesi verilmiþtir. Nokta Yer Deðiþtirmeler (d) di 2 /qdi s 2 0 =ci ci<f(1-.05,1,200) No dn(m) de(m) dn de ci< HAREKETSIZ HAREKETLI HAREKETSIZ HAREKETSIZ HAREKETSIZ HAREKETLI HAREKETLI HAREKETSIZ HAREKETLI HAREKETSIZ HAREKETLI HAREKETLI HAREKETSIZ HAREKETSIZ HAREKETLI HAREKETSIZ HAREKETSIZ Tablo periyotlarý Arasýnda Ýteratif Aðýrlýklý Dönüþüm Kullanýlarak Belirlenen Hareketli ve Hareketsiz Noktalar 74 75

11 Nokta Yer Deðiþtirmeler (d) di 2 /qdi s 2 0 =ci ci<f(1-.05,1,200) No dn(m) de(m) dn de ci< HAREKETLI HAREKETLI HAREKETSIZ HAREKETSIZ HAREKETSIZ HAREKETLI HAREKETLI HAREKETSIZ HAREKETLI HAREKETSIZ HAREKETSIZ HAREKETSIZ HAREKETLI HAREKETLI HAREKETLI HAREKETSIZ HAREKETSIZ Tablo periyotlarý Arasýnda Ýteratif Aðýrlýklý Dönüþüm Kullanýlarak Belirlenen Hareketli ve Hareketsiz Noktalar Nokta Yer Deðiþtirmeler (d) di 2 /qdi s 2 0 =ci ci<f(1-.05,1,200) No dn(m) de(m) dn de ci< HAREKETSIZ HAREKETSIZ HAREKETSIZ HAREKETSIZ HAREKETSIZ HAREKETSIZ HAREKETLI HAREKETSIZ HAREKETLI HAREKETLI HAREKETLI HAREKETLI HAREKETLI HAREKETSIZ HAREKETLI HAREKETSIZ HAREKETSIZ Tablo periyotlarý Arasýnda Ýteratif Aðýrlýklý Dönüþüm Kullanýlarak Belirlenen Hareketli ve Hareketsiz Noktalar Nokta Periyot No No HAREKETSÝZ HAREKETLÝ HAREKETSÝZ 1002 HAREKETLÝ HAREKETLÝ HAREKETSÝZ 1003 HAREKETSÝZ HAREKETSÝZ HAREKETSÝZ 1004 HAREKETSÝZ HAREKETSÝZ HAREKETSÝZ 1005 HAREKETSÝZ HAREKETSÝZ HAREKETSÝZ 1006 HAREKETLÝ HAREKETLÝ HAREKETSÝZ 0003 HAREKETLÝ HAREKETLÝ HAREKETLÝ 0005 HAREKETSÝZ HAREKETSÝZ HAREKETSÝZ 0007 HAREKETLÝ HAREKETLÝ HAREKETLÝ 0009 HAREKETSÝZ HAREKETSÝZ HAREKETLÝ 0011 HAREKETLÝ HAREKETSÝZ HAREKETLÝ 0013 HAREKETLÝ HAREKETSÝZ HAREKETLÝ 0015 HAREKETSÝZ HAREKETLÝ HAREKETLÝ 0017 HAREKETSÝZ HAREKETLÝ HAREKETSÝZ 0019 HAREKETLÝ HAREKETLÝ HAREKETLÝ 0021 HAREKETSÝZ HAREKETSÝZ HAREKETSÝZ 0023 HAREKETSÝZ HAREKETSÝZ HAREKETSÝZ Tablo 8. Ýteratif aðýrlýklý dönüþüm sonucu belirlenen hareketli ve hareketsiz noktalarýn özet çizelgesi 5. SONUÇ VE ÖNERÝLER Ýteratif aðýrlýklý dönüþüm, aðda hareketli noktalar hakkýnda ön bilgi olmadýðý zamanlarda kullanýlan robust (saðlam) bir yöntemdir. Hesaplanan deformasyon (yer deðiþtirmeler) deðerleri seçilen datumdan dolayý veya iki periyotta yapýlan ölçülerin dengelenmesi sýrasýnda iki farklý datum tanýmlanmasýndan etkilenmiþ olabilir. Bundan dolayý aðýrlýk matrisi iteratif olarak elde edilmelidir. Yöntem, sonuçlarýn doðrudan kullanýlmasý yorumlama gerektirmemesi nedeniyle deformasyon analizi çalýþmalarýnda büyük kolaylýk ve avantaj saðlar. Elde edilen analiz sonuçlarýna göre aþaðýda belirtilen yargýlara ulaþýlmýþtýr. Baraj rezervuarýndaki su seviyesi ilk ölçme anýndan itibaren 3. ölçme dönemine kadar düzenli olarak düþmüþtür. 4. ölçme döneminde ise baraj rezervuarýnda su seviyesi yükselmiþtir. Su seviyesinin arttýðý periyotlarda baraj gövdesinde ve özellikle baraj kuþatma alanýnýn sol sahilinde artan bir su basýncý etkisinin olduðu sanýlmaktadýr. Bu 76 77

12 etkinin özellikle sol sahildeki referans noktalarý üzerinde önemli bir etkiye sebep olduðu düþünülmektedir. Su seviyesindeki deðiþimin baraj kuþatma alanýnda ne gibi bir tesir yaptýðýný jeodezik ölçülerle belirleme imkaný olmamýþtýr. Özellikle sol sahilde ki referans noktalarýnýn hareketinin, su yükü etkisindenmi yoksa bu su yükünün baraj kuþatma alanýnda oluþturduðu deðiþik etkilerdenmi (kuþatma alanýnýn zemininde oluþan bir çözülme ve bunun sonucu oluþabilecek heyelanlar, suyun zemini boþaltarak kuþatma alanýnda oluþturduðu çökmeler ve bu çökmelere baðlý olarak oluþan sismik yer hareketleri vd. gibi) kaynaklandýðýný anlamak mümkün olamamýþtýr. Dolayýsýyla, deformasyon aðýnda noktalarýn hareketini, sadece su yüküne baðlý olarak yorumlamanýn yetersiz kaldýðý görülmüþtür. Baraj kreti üzerindeki obje noktalarýnda oluþan hareketlerin baraj kreti orta noktalarý ile uç noktalarýnda olduðu ve oluþan hareketlerin elasto-plastik davranýþa uygun bir hareket olduðu söylenebilir. Bu noktalarda oluþan hareketlerin ne kadarýnýn elastik ne kadarýnýn plastik davranýþ olduðunun jeodezik ölçülerle belirlenme imkaný olmamýþtýr. Statik analiz yöntemleri kullanýlarak gerçekleþtirilen deformasyon analizleri, istatistiksel testler sonucunda noktalarýn hareketli olup olmadýklarýný belirlemektedir. Ýstatistiksel test sonuçlarý incelendiðinde, bazý noktalarýn test deðerlerinin, noktalarýn hareketli ve hareketsiz olarak deðerlendirilmesinde sýnýr deðerlerde kaldýðý görülmüþtür. Dolayýsýyla, disiplinler arasýnda yapýlacak etkili iþbirliði, ölçülmüþ ve hesaplanmýþ sonuçlarýn daha hassas bir þekilde yorumlanmasý için zorunludur. Chen, Y.Q., 1983, Analysis of Deformation Surveys- A Generalized Method, Technical Report No:94 University of New Brunswick Surveying Engineering. Chen, Y.Q., Chrzanowski A., Secord, J.M., 1990, A Strategy For The Analysis Of The Stability of Reference Points in Deformation Surveys, CISM / JOURNAL ACSGC Vol:44 No:2. Engineer Manuel, EM , 1994, Deformation Monitoring And Control Surveying, U.S. Army Corps of Engineers. Washington, DC. Kuang, S., 1996, Geodetic Networks Analysis And Optimal Design Concepts And Applications, Ann Arbor Press. Inc. Chelsea, Michigan,. Taþçý, L., Gökalp, E., 2002, Evaluation The Accuracy of Altýnkaya Dam GPS Measurements By Minimum Norm Quadratic Unbiased Estimation (MINQUE), International Symposium on GIS, September 23-26, 2002, Istanbul-TURKEY. Online GPS ile deformasyonlarýn izlenmesi çalýþan kiþi sayýsý, noktalarýn birbirini görme zorunluluðunun olmamasý ve zaman gibi yönlerden çok büyük kolaylýk saðlamaktadýr. Fakat, GPS ile düþey hareketlerin izlenmesinde yükseklik bileþenin yatay bileþenlere göre daha kötü oluþu, bu çalýþma için bir dezavantaj oluþturmuþtur. Bu nedenle, çok hassasiyet gerektiren çalýþmalarda yükseklik bileþeni için hassas nivelman iþleminin kullanýlmasý uygun olacaktýr. Not: Bu çalýþma F.Ü ve K.T.Ü araþtýrma fonlarýnca desteklenmiþtir. KAYNAKLAR Chrzanowski A., 1992, Interdisciplinary Approach to Deformation Monitoring and Analysis, IUSM Of The Working Group Sessions, Washington, D.C. U.S.A

13 ÖZET FATÝH CAMÝSÝNDE DEFORMASYON ÖLÇMELERÝ Ö. AYDIN 1, H. ERKAYA 1, R.G. HOÞBAÞ 1, V.E. GÜLAL 1, M. SOYCAN 1, H. PALA 2, B. ÝLTER 2 Geçmiþten günümüze kadar gelmiþ ve ayakta kalmýþ tarihi eserlerin korunmasý ve gelecek nesillere taþýnmasý herkesin arzu ettiði bir olgudur. Bu nedenle tarihi yapýlarýn bakýmlarý ve onarýmlarý önem kazanmaktadýr. Deformasyon ölçmeleriyle, yapýlardaki yatay ve düþey yöndeki kaymalar ile þekil deðiþimlerinin oluþup oluþmadýðý belirlenebilir. Deformasyon ölçmelerinin deðerlendirilmesi sonucu, deformasyona uðradýðý belirlenen yapýlarýn iyileþtirilmesi için ilgili disiplinlerle iþbirliði yapýlarak gerekli çalýþmalarýn yapýlmasýna öncülük edilir. Tarihi eserleri, doðal güzellikleri, kültürü ve büyüklüðüyle bir dünya kenti olan Ýstanbul da, tarihi Fatih Camisindeki deformasyonlarýn araþtýrýlmasý için bir jeodezik kontrol aðýnýn kurulmasý, ölçümü ve yapýlan ölçülerin deðerlendirilmesi, bu çalýþmanýn konusunu oluþturmaktadýr. Fatih Camisindeki deformasyonlarýn araþtýrýlmasý amacýyla 12 si cami çevresinde, 2 si deformasyonlarý araþtýrýlan Caminin bulunduðu bölge dýþýnda olmak üzere toplam 14 noktalý bir jeodezik konum aðý oluþturulmuþtur. Objeyi temsilen Cami yan duvarlarý üzerinde iki sýra halinde olmak üzere 10x2=20 tane ve Caminin ana taþýyýcýlarý olan 4 fil ayaðý üzerinde 4 tane olmak üzere toplam 24 obje noktasý tesis edilmiþtir. Konum aðýnýn, Caminin çevresindeki 6 nokta ile bölge dýþýndaki 2 noktada GPS ölçümleri yapýlmýþtýr. Konum aðýnýn cami çevresinde bulunan bütün noktalarýndan ölçme planý çerçevesinde konum aðýnýn diðer noktalarý ile obje noktalarý total station ile gözlenerek yatay doðrultular ve uzunluklar ölçülmüþtür. Fatih Camisi ve çevresinde düþey yöndeki deðiþimlerin araþtýrýlmasý için bir nivelman aðý oluþturulmuþtur. Konum aðýnýn tüm noktalarý, ayný zamanda nivelman aðýnýn da noktalarý olarak kabul edilmiþ ve ayrýca Caminin içinde ve çevresinde zeminde 14 tane daha nivelman noktasý tesis edilmiþ ve toplam 26 noktalý bir nivelman aðý oluþturulmuþtur. Nivelman aðýndaki ölçümünde hassas nivelman yöntemi uygulanmýþtýr. Anahtar kelimeler: Deformasyon ölçmeleri, Fatih Camisi, jeodezik að, nivelman aðý, obje noktalarý 1 YTÜ Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliði Bölümü, Ölçme Tekniði Anabilim Dalý 2 ÝSKÝ Harita Müdürlüðü ABSTRACT DEFORMATION MEASUREMENT IN FATÝH MOSQUE Everyone desires carry to next generation and protect of the historical buildings which comes from past to today. In this reason, maintenance and restoration of them is very important. Horizontal and vertical displacement and other shape changing can be determined by deformation measurements. As a result of the evaluation of the deformation measurement, several measures can be taken by cooperation between concerned disciplines. This paper consists of deformation measurement and evaluation of the measurement for Fatih Mosque in Istanbul. In Fatih Mosque, a geodetic network has been set-up to research that the deformation. Total number of the control points is 14 for geodetic network; 12 points have been selected in the Mosque and the others out of the Mosque. 24 object points have been marked on the mosque. 6 control points observed by GPS and the others have been used for measurement of the object points. In these points, distances, horizontal and vertical angles have been observed by total-station. In addition, a leveling net has been set-up. 12 control points in mosque have been considered as leveling points and 14 new points have been set-up for leveling net. So a leveling net has been obtained with 26 points. All of the measurement has been made as precise leveling in this net. Keywords: Deformation measurement, Fatih Mosque, geodetic network, leveling net, object points 1. GÝRÝÞ Ýstanbul Büyükþehir Belediyesi ÝSKÝ Genel Müdürlüðü Harita Müdürlüðü nün baþvurusu üzerine, kültür mirasýmýzý oluþturan tarihi yapýlarýn korunmasý ve gelecek kuþaklara aktarýlmasýnýn sorumluluðu bilinci ile Fatih Camisi ve Külliyesinde oluþacak deformasyonlarýn jeodezik kontrol aðý ve hassas ölçüm aletleri kullanýlarak belirlenmesi iþinin ölçüm iþleri ÝSKÝ Harita Müdürlüðü elemanlarý tarafýndan, deðerlendirme kýsmýnýn ise YTÜ Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliði Bölümü Ölçme Tekniði Anabilim Dalý öðretim elemanlarý tarafýndan üstlenilmesi kararlaþtýrýlmýþtýr. Çalýþmalar 2 yýl süreli ve 10 periyot ölçümü kapsayacaktýr

14 Yapýlardaki deformasyonlar kýsa sürede ortaya çýkmadýðý için, bu yapýlarýn uzun süreli gözlenmesi, olasý deðiþimlerinin araþtýrýlmasý gerekir. Deformasyon ölçmeleri ya gerçek sorunun belirlenmesi ya da bir tehlikenin ortaya çýkarýlmasý amacýyla yapýlýr [Erkaya, 1987]. Binalarýn Yapýmý, kullanýlan malzeme, malzemede zamanla oluþabilecek deðiþiklikler, zemin durumu, dýþarýdan yapýya gelebilecek etkiler ve yapýnýn bulunduðu yerin özellikleri yapýlardaki ölçü planýný ve ölçme tekniklerini etkilemektedir [Erdoðan, 1998]. Yapýlardaki deformasyon ölçmeleriyle, yatay ve düþey yöndeki ötelenmeler ile þekil deðiþimlerinin oluþup oluþmadýðý belirlenebilir. Deformasyon ölçmelerinin deðerlendirilmesi sonucu, deformasyona uðradýðý belirlenen yapýlarýn iyileþtirilmesi için ilgili disiplinlerle iþbirliði yapýlarak gerekli çalýþmalarýn yapýlmasýna öncülük edilir. Tarihi yapýlardaki deformasyon ölçmelerinin gerekçesini aþaðýdaki þekilde özetleyebiliriz [Erkaya, Hoþbaþ, Gülal, 2002]: Ÿ Yapýlarýn düzgün geometrik þekillerini koruyup korumadýklarý belirlenebilir. Ÿ Yapýlarda kayma, çökme, eðilme, bükülme vb hareketlerin olup olmadýðý belirlenebilir. Hareket gözlenen yapýlarda, hareketin cinsi ve büyüklüðü ile ilgili parametreler belirlenebilir. Ÿ Onarýmdan geçen yapýlarýn olmasý gereken geometrik biçimlerine kavuþup kavuþmadýklarý belirlenebilir. Ÿ Yapýlarda gerekli onarýmlarýn yapýlmasý ile, bu tarihi eserlerin gelecek nesillere ulaþmasýna katký saðlanmýþ olur. Ÿ Doðal ve yapay felaketlerden yapýlarýn etkilenme durumlarý tespit edilebilir. Bu çalýþmada, Fatih Camisi ve Külliyesinde oluþacak deformasyonlarýn belirlenmesi amacýyla oluþturulan jeodezik kontrol aðý ile obje noktalarýnýn tesisi, ölçme planýnýn oluþturulmasý ve yapýlan ölçümler ile bu ölçümlerin ilk deðerlendirmeleri sunulmaktadýr. 2. ÇALIÞMA OBJESÝ FATÝH CAMÝSÝ Fatih Sultan Mehmet tarafýndan mimar Atik Sinan`a yaptýrýlan Fatih Külliyesi yýllarý arasýnda inþa edilmiþtir. Külliye, o döneme kadar Türk-Ýslam mimarisince yapýmý gerçekleþtirilen en büyük yapý kompleksidir [ Fatih Külliyesi, Fatih Camisi etrafýnda çok planlý þekilde yerleþtirilmiþ medreseler, kütüphane, þifahane, tabhane, kervansaray çarþý, hamam ve daha sonra inþa edilen türbelerden oluþmaktadýr (Þekil 1) büyük depreminde Fatih Camisi kubbesinin hasara uðradýðý, hatta sütun baþlýklarýnýn parçalandýðý ve kubbenin çarpýldýðý, külliyenin darüþþifa imaret ve medrese gibi yapýlarýnýn da özellikle kubbelerinde büyük zararlar olduðu bilinmektedir ve 1754 depremlerinde yeniden hasar gören Cami onarýlmýþsa da 1766 depremine dayanamamýþ, büyük kubbesi tamamen çöktüðü gibi, duvarlarý da onarýlamayacak derecede yýkýlmýþtýr depreminin arkasýndan Sultan III. Mustafa tarafýndan yeni bir plana göre ayný yerde yýllarýnda yaptýrýlan ve bugün görülen ikinci Fatih Camisi, bütünüyle deðiþik bir düzene göre inþa edilmiþtir. Bugünkü Fatih Camisi ilkinden çok farklý olmakla beraber, bazý yerlerinde eskisini hatýrlatan iz ve kalýntýlar da görülebilir. 19. yüzyýla kadar tek þerefeli olan minarelere bu yüzyýl içinde birer þerefe eklenerek minareler yükseltilmiþ, ayný yüzyýl sonlarýnda da bunlarýn külahlarý taþtan olmak üzere yenilenmiþ ise de, de bunlar tekrar kurþun kaplý ahþaba çevrilmiþtir. Mimar Mehmet Tahir Aða nýn yaptýðý yeni cami, bir büyük kubbeyi dört yandan destekleyen dört yarým kubbe ve köþelere yerleþtirilmiþtir dört küçük kubbeyle örtülü, kare planlý bir yapýdýr. 26 m çapýndaki büyük kubbe, dört fil ayaðýna basan kemerlerin üstünde yükselir. Fatih Külliyesi, zaman içinde geçirdiði deðiþikliklere ve bazý bölümlerinin yok olmasýna karþýn, Osmanlý klasik dönem mimarlýðýnýn hemen öncesindeki en önemli yapý grubudur. 3. HAZIRLIK ÇALIÞMALARI Þekil 1 : Fatih Camisi Hazýrlýk çalýþmalarý ÝSKÝ den görevlendirilen harita ve kadastro mühendisleri Hasan PALA ve Bünyamin ÝLTER ile birlikte, YTÜ Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliði Bölümü Ölçme Tekniði Anabilim Dalý nca oluþturulan çalýþma ekibi tarafýndan müþtereken yapýlmýþtýr

15 Ölçme yöntemi ve tesis edilecek noktalara iliþkin Fatih Camisi ve çevresinde istikþaf çalýþmalarý baþlatýlmýþtýr. Caminin mimari yapýsýyla ilgili olarak ÝSKÝ de görevli Ýnþaat Mühendisi Servet DEMÝREZEN den bilgi alýnmýþtýr. Ön hazýrlýk çalýþmalarý sonucunda ölçme yöntemine ve kullanýlacak donatýlara iliþkin bir kanaat edinilmiþtir. Çalýþmada kullanýlacak donatýlarýn örnek ve çizimleri yapýlarak bu aparatlarýn ÝSKÝ atölyelerinde yapýlmasý saðlanmýþtýr. 4. FATÝH CAMÝSÝ JEODEZÝK KONTROL AÐI TESÝSÝ VE ÖLÇÜMÜ 4.1. Jeodezik Konum Aðý ve Ölçümü Jeodezik konum ve nivelman aðýnýn tesisi Temmuz 2002 de tamamlanmýþtýr. Þimdiye kadar Eylül, Kasým 2002 ile Nisan ve Eylül 2003 aylarýnda olmak üzere dört periyot ölçüm yapýlmýþtýr. Hava koþullarýnýn elveriþsizliði yüzünden Kasým 2002 deki ikinci periyotta jeodezik konum aðýnda ölçmeler yapýlamamýþtýr. Üçüncü periyotta 15 numaralý noktaya restorasyon çalýþmalarý nedeniyle alet kurulamamýþ ve diðer noktalardan da gözlem yapýlamamýþtýr. Konum aðýnda Wild TC2002 total stationu ile yapýlan doðrultu ve kenar ölçümleri ÝSKÝ de görevli harita ve kadastro mühendisleri Hasan Pala ve Bünyamin Ýlter tarafýndan yapýlmýþtýr Nivelman Aðý ve Ölçümü Fatih Camisindeki deformasyonlarýn araþtýrýlmasý amacýyla Cami çevresinde, 12 noktalý hassas poligon þeklinde bir jeodezik konum aðý oluþturulmuþtur (Þekil 2). Objeyi temsil edecek þekilde Cami yan duvarlarý üzerinde iki sýra halinde 10x2=20 tane ve Caminin ana taþýyýcýlarý olan 4 fil ayaðý üzerinde de 4 tane olmak üzere toplam 24 obje noktasý tesis edilmiþtir. Konum aðýnýn, Caminin çevresindeki 4 noktasý ile bölge dýþýnda YTÜ Davutpaþa Kampüsünde pilye olarak daha önceden tesis edilen DVPS noktasýnda yapýlan GPS ölçümleri ile ÝTÜ Maslak Kampüsünde bulunan ve sürekli veri toplayan ISTA noktasýndaki GPS verileri de, bu çalýþma kapsamýnda yapýlan GPS ölçümlerinin deðerlendirilmesinde dikkate alýnmýþtýr. Konum aðýnýn cami çevresinde bulunan bütün noktalarýna total station kurularak ölçü planý çerçevesinde aðýn diðer noktalarý ile obje noktalarý gözlenerek yatay doðrultular, düþey açýlar dörder silsile ve uzunluklar da ölçme noktalarý arasýnda karþýlýklý gözlenerek, obje noktalarýnda ise tek taraflý olarak ölçülmüþtür. Þekil 2 : Fatih Camisi Jeodezik Konum Aðý Þekil 3: Nivelman Aðý 84 85

16 Fatih Camisi ve çevresinde düþey yöndeki deðiþimlerin araþtýrýlmasý için bir nivelman aðý oluþturulmuþtur (Þekil 3). Konum aðýnýn ölçme noktalarý ayný zamanda nivelman aðýnýn da noktalarý olarak kabul edilmiþ ve ayrýca 4 tanesi Caminin içinde fil ayaklarýnýn dibinde ve 10 tanesi de Caminin çevresinde zeminde olmak üzere 14 tane daha nivelman noktasý tesis edilmiþ ve toplam 26 noktalý bir nivelman aðý oluþturulmuþtur. Nivelman aðýndaki ölçümler, Wild N3 nivosu ve bir çift invar mira kullanýlarak hassas nivelman yöntemiyle yapýlmýþtýr GPS Ölçümleri GPS ölçmeleri, Ashtech firmasýna ait 3 adet Z-Surveyor isimli jeodezik alýcýlar kullanýlarak YTÜ çalýþma grubunca gerçekleþtirilmiþtir. Ölçme konfigürasyonu Þekil 4 de görülmektedir. 1, 2, 3 ve 4 numaralý noktalar, cami çevresinde oluþturulan jeodezik konum aðýna ait noktalardýr. Bu noktalardan her biri baðýmsýz olarak YTÜ Davutpaþa Kampüsünde bulunan DVPS ve ÝTÜ Maslak Kampusünde bulunan ISTA isimli sabit GPS noktalarýndan yararlanarak ve lup oluþturacak þekilde minimum 2 saatlik statik oturumlarla ölçülmüþtür. Data kayýt aralýðý 10 saniye ve uydu yükseklik açýsý 15 derece olarak alýnmýþtýr. Böylece Fatih Camisi çevresindeki ölçme noktalarý ayný zamanda bölge dýþýndan da kontrol edilmiþ olmaktadýr. 5. ÖLÇÜLERÝNÝN DEÐERLENDÝRÝLMESÝ 5.1. Jeodezik Konum Aðý Ölçülerinin Deðerlendirilmesi Ölçme dönemlerine iliþkin uyuþumsuz ölçüleri ve doðruluk ölçütlerini belirlemek üzere her dönem ayrý olarak dolaylý ölçüler yöntemine göre dengelenmiþtir. Dengeleme öncesi birim aðýrlýklý ölçünün standart sapmasý s0 = 10 cc olarak öngörülmüþtür. Kenar ölçüleri için öncül standart sapma ise ölçmede kullanýlan Wild TC2002 total station aletinin ölçü doðruluðu olarak verilen ss = (1+1ppm*S) mm baðýntýsý ile hesaplanmýþtýr. Jeodezik konum aðýnda 1. periyotta 103 yatay doðrultu ve 61 kenar ölçümü yapýlmýþtýr. Dengeleme hesabýnda 1 yatay doðrultu ve 18 kenar ölçüsünün kurulan model ile uyuþumsuz olduðu belirlenerek deðerlendirme dýþýnda býrakýlmýþtýr. Çok sayýda kenar ölçüsünün uyuþumsuz çýkmasýnýn nedeni araþtýrýlmýþ ve sonuç olarak yan bakýþlarda doðrultu ölçülerinin yapýldýðý yer ile kenar ölçülerinin yapýldýðý yansýtýcý arasýnda dýþ merkezlik oluþtuðu belirlenmiþtir. Dik bakýþlarda ise böyle bir problem söz konusu olmamýþtýr. Her ölçme dönemine ait ölçü sayýlarý ve dengeleme sonrasý elde edilen soncul standart sapma deðerleri Çizelge-1 de verilmiþtir. Ölçme Nokta Sayýsý Alet Kurma Doðrultu Kenar (Pvv) s0 cc Dönemi Referans Obje Sayýsý Sayýsý Sayýsý Eylül Kasým Nisan Eylül Çizelge-1. Jeodezik konum aðý dengeleme hesabý verileri Þekil 4: Ölçülen baz vektörleri Jeodezik konum aðýndaki deformasyon ölçmeleri 3 ölçme dönemini kapsamaktadýr. Ýkinci dönem ölçmelerinde 15 numaralý noktada restorasyon çalýþmalarý nedeni ile gözlem olanaðý bulunamamýþtýr. Bu nedenden ölçü sayýsý azaldýðý gibi aðýn geometrik yapýsý da bozulduðu için jeodezik konum aðýnda ardýþýk periyotlar arasýnda deformasyon analizine gidilmemiþtir. Yalnýz nivelman aðýnda deformasyon analizi yapmak yerine hem jeodezik konum aðýnda hem de nivelman aðýndaki deformasyon analizi sonuçlarýnýn birlikte yorumlanmasýnýn daha doðru olacaðý düþüncesiyle bu aþamada deformasyon analizine girilmemiþtir

17 5.2. Nivelman Aðý Ölçülerinin Deðerlendirilmesi Nivelman aðýnda iki periyotta da 33 yükseklik farký gidiþ-dönüþ olarak ölçülmüþtür. Önce her ölçme dönemine iliþkin uyuþumsuz ölçüleri ve duyarlýk ölçütlerini belirlemek üzere serbest að dengelemesi yapýlmýþtýr. Dengeleme hesabýnda nivelman yollarýnýn kýsa olmasý nedeni ile birim aðýrlýklý ölçü için nivelman yolu uzunluðu L0=100 m olarak alýnmýþtýr. Öncül standart sapma ise 0.1mm olarak seçilmiþtir. 1. periyotun dengelenmesindeki 66 yükseklik farký ölçüsünden noktalarý arasýndaki dönüþ ölçüsünde 1mm lik kaba hata tespit edilmiþtir. Ayrýca ve 3-13 noktalarý arasýndaki ölçülerden birer tanesinin uyuþumsuz olduðu anlaþýlmýþtýr. 2. periyottaki 66 yükseklik farký ölçüsü içerinde dengelemede uyuþumsuz ölçü bulunmamaktadýr. Üçüncü periyotta 2-19 noktalarý, dördüncü periyotta da noktalarý arasýnda gidiþ - dönüþ ölçülerinin hatalý olduðu anlaþýlmýþtýr. Her ölçme dönemine ait ölçü sayýlarý ve dengeleme sonrasý elde edilen soncul standart sapma deðerleri Çizelge-2 de verilmiþtir. Ölçme Nokta Sayýsý Ölçü (Pvv) s 0 Dönemi Referans Obje Sayýsý (mm) Eylül Kasým Nisan Eylül Çizelge-2. Nivelman aðý dengeleme hesabý verileri 5.3. GPS Ölçülerinin Deðerlendirilmesi Ölçülen GPS verileri, yine Ashtech firmasýna ait Winprism yazýlýmý ile deðerlendirilmiþtir. Baz vektörleri ayrý ayrý çözülerek, dört periyot için DVPS noktasý sabit olmak koþulu ile en küçük kareler ilkesine göre dengelenmiþtir ve elde edilen sonuçlar Çizelge-3 de verilmiþtir. Ölçme Dönemi Eylül 2002 Kasým 2002 Nisan 2003 Eylül SONUÇLAR Nokta Sayýsý Referans Cami Çevresi Baz Vektörü Sayýsý Baz vektörlerine getirilen düzeltmelerin standart sapmalarý (mm) Çizelge-3. GPS ölçülerinin dengeleme sonuçlarý Noktalara ait konum standart sapmalarý (mm) Vx Vy Vz sx sy sz Tarihi yapýlarda kontrol ölçülerinin yapýlmasý gereðinin ilgili kamu kuruluþlarýnca benimsenmesi mutlaka saðlanmalýdýr. Bu iþi üstlenecek kurum ve kuruluþlar sorumluluk bilinci içinde davranmalýdýr. Yazýlý ve görsel basýn aracýlýðý ile kamuoyuna yönelik dikkat çekici ve yanýltýcý açýklamalarda bulunarak ilgili kurumlar tedirgin edilmemelidir. Çevresel çalýþma ortamýnýn getirdiði güçlükler nedeni ile að tasarýmýnda kýsýtlamalar söz konusu olmaktadýr. Tarihi yapýlarda referans noktalarýnýn diðer mühendislik uygulamalarýnda olduðu gibi pilye olarak tesis edilmesi genellikle mümkün olmamaktadýr. Ayný nedenlerle obje noktalarýnýn tesisinde de güçlüklerle karþýlaþýlmaktadýr. Referans noktalarý için zeminde bronz çivi, obje noktalarýnda ise folye ya da plastik yansýtýcýlý hedef iþaretlerinin kullanýlmasý kaçýnýlmaz çözüm olmaktadýr. Gerek kontrol aðýnýn tasarýmýnda gerekse nokta tesisinde ortaya çýkan güçlükler nedeni ile ölçü doðruluðu, diðer mühendislik yapýlarýndaki uygulamalarda ulaþýlan doðruluða ulaþamamaktadýr. Yukarýda bahsedilen bütün güçlüklere karþýn fatih camisinde yapýlan bu çalýþmada doðrultu ölçü doðruluðu için 10.6 cc, yatay nokta konum doðruluðunda ise fil ayaklarý hariç 2 3 mm deðerlerine ulaþýlmýþtýr. Fil ayaklarýndaki konum doðruluðu ise 301 ve 302 noktalarýnda yine 2-3 mm; 303 numaralý fil ayaðýnda mm ve 304 numaralý fil ayaðýnda da mm dir. Nivelman aðýnda ise 100m lik nivelman yolu için 0.1 mm, düþey nokta konum doðruluðu içinde mm deðerleri elde edilmiþtir

18 KAYNAKLAR Demirkaya, M.K., vd.: Hassas Nivelman Yöntemiyle Deformasyon Ölçmeleri, Lisans Bitirme Tezi, Ýstanbul, Erdoðan, H., Yapý çevresinde Deformasyon ölçmeleri ve Bir Model Üzerinde Uygulanmasý, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi,Ýstanbul, Erkaya, H.: Mühendislik Yapýlarýndaki Deformasyonlarýn Jeodezik Yöntemlerle Saptanmasý ve Bir Model Üzerinde Uygulanmasý, Doktora Tezi, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Ýstanbul, Erkaya H., Hoþbaþ G., Gülal E. : Tarihi Yapýlarda Deformasyon Ölçmeleri. Seçuk Üniversitesi Jeodezi ve Fotogrametri Mühendisliði Eðitiminde 30. Yýl, Ekim 2002, Konya. Heck B.: Das Verfahren des Analysis von Geodaetisches Institut der Universitaet Karlsruhe, Schriftenreihe Wiss. Studiengang Vermessungswesen, HSBW Heft 9, München Hoþbaþ. R. G.: Baraj Deformasyonlarýnýn Belirlenmesinde Jeodezik Yaklaþýmlarýn Ýrdelenmesi ve Bir Öneri, Doktora Tezi, YTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Ýstanbul Ýstanbul Ansiklopedisi, cilt 3, s: , Fatih Külliyesi, Dünden Bugüne. Kültür Bakanlýðý ve Tarih Vakfý Ortak yayýný, Ýstanbul AnaBritannica Genel Kültür Ansiklopedisi, cilt 8, s: ; Fatih Külliyesi, Ana Yayýncýlýk, Ýstanbul