5. Uluslararasleri Teknolojiler Sempozyumu (ITS 09), 13-15 Mays 2009, Karabük, Türkiye R BETONRME SNY YPISININ BLGSYR ORTMIND PTLYICILR LE KONTROLLÜ YIKIMI THE CONTROLLED DEMOLITION OF INDUSTRIL BUILDING OF REINFORCED CONCRETE ON THE COMPUTER SOFTWRE BY USING EXPLOSIVES Fatih BHDIR a* ve Hicran ÇIKEL b a* Selçuk Üniversitesi Ereli M.Y.O. Konya,Türkiye, E-posta: fbahadir@selcuk.edu.tr b Selçuk Üniversitesi Müh. Mim. Fak.. Müh. Böl. Konya, Türkiye, E-posta: hacikel@selcuk.edu.tr Özet Bu çalmada patlaylar kullanlarak sanayi yapn m projesinin hazrlanmas amaçlanmr. Bunun için sanayi yapn projesi temin edilmitir. Projedeki veriler kullanlarak yap bilgisayar ortamnda Sap 2000 programyla oluturulmutur. Ym yükü olarak yap ölü yükleri kullanlmr. Her yap elemann plastikleme momentleri hesaplanmr. Ym yönü tespit edilerek hangi yap elemanlarn patlatlacana karar verilmitir. Bu elemanlarn patlatlmasndan sonra plastikleen kesitler tespit edilip yap mekanizma durumuna geçinceye kadar lem sürdürülmütür ve bilgisayar ortamnda yapn lmas gerçekletirilmitir. yrca patlay zaman aralklar ve patlay miktarlar ampirik formüller ve daha önce yaplm çalmalardan faydalanlarak tespit edilmitir. nahtar kelimeler: Patlay Madde, Ym Teknii, Plastik Moment, Mekanizma, Sap2000 bstract In this study, it s intended to prepare demolition of a industrial building project using explosives. For this, we provide the industrial construction residence building project. The building is made up Sap 2000 computer program using data in the Project. Building death load is used as demolition load. Plastic moments are calculated for each structure element. It s decided which structure elements will be exploded after direction. We determined the cross section which became plastic after explosion of these elements. This process is continued until the building becomes the position of mechanism. In addition, the time interval and quantity of explosive and ample formulas are determined by profit researches that has done before. Keywords: Explosive, Demolition, Plastic Moment, Mechanism, Sap 2000. 1. Giri Savalar, tabii afetler (deprem, hortum, sel vb.), arsa fiyatlarn artmas, konut snt gibi sebeplerden dolay mevcut yaplarda deik ym teknikleri uygulanarak yaplar ylmaktadr. Türkiye jeolojik yap bakndan bir deprem ülkesi olmasndan dolay yaplar deprem sonras ar hasarlar görebilmektedir. r hasarl olan yaplarn el ile veya hidrolik klarla yaplan ymlarn maliyetinin fazla olmas ve uzun zaman almasndan dolay bu tür ym teknikleri günümüzde tercih edilmemektedir. vrupa ve Uzakdou ülkelerinde patlay ile ym teknii, m ilerinde çok sk uygulanmaktadr. Gerekli statik hesaplamalar ve uzman patlay operatörlerinin titiz çalmalaryla güvenli ve hzl bir ekilde yaplarn y yaplabilmektedir. Türkiye de ise patlay ile ym teknii nadiren uygulanmaktadr. Bu çalmada betonarme karkas bir sanayi yap projesi temin edilmitir. Projedeki veriler kullanlarak yap, bilgisayar ortamnda Sap 2000 programyla oluturulmutur. Ym yükü olarak yap ölü yükleri kullanlmr. Her yap elemann plastikleme momentleri hesaplanmr. Ym yönü tespit edilerek hangi yap elemanlarn patlatlacana karar verilmitir. Bu elemanlarn patlatlmasndan sonra plastikleen kesitler tespit edilip yap mekanizma durumuna geçinceye kadar lem sürdürülmütür ve bilgisayar ortamnda yapn lmas gerçekletirilmitir. yrca patlay zaman aralklar ve patlay miktarlar ampirik formüller ve daha önce yaplm çalmalardan faydalanlarak tespit edilmitir. Patlay ile ym teknii kullanlarak yaplarda, hzl, güvenli ve istenilen ekilde ym ilemi gerçekletirilebilmektedir. yrca bilgisayar ortamnda patlay ile ym teknii hakknda daha gerçekçi sonuç elde edilebilmesi için dinamik verilerin girilebildii bir programn kullanlmasn daha uygun olduu görülmütür. 2. Yaplarda Mekanizma Durumu Yeter derecede süneklik özellii gösteren ve ( L ) nün çok büyük olmad sistemlerde lineer olmayan ekil detirmelerin plastik mafsal ad verilen belirli bölgelerde topland, bunun dndaki bölgelerde ise sistemin lineerelastik davrand kabul edilir. Bu hipoteze plastik mafsal hipotezi denir. Plastik mafsaln dönmesi, dönme kapasitesi ad verilen bir sr deere eit olunca kesit r ve sistem göçer. Yap sisteminde M=Mp olunca meydan gelen plastikleme ekil 1 de gösterilmitir. ekil 2 de sistemin mekanizma durumuna gelmesi için gerekli aamalar ve buna ba mafsallamalar görülmektedir. Her plastik mafsal oluumundan sonra o noktaya adi bir mafsal koymak ve (Mp) momentini o ' p ITS 09, Karabük Üniversitesi, Karabük, Türkiye
Bahadr, F. ve çkel, H. mafsala d moment olarak etkitilen sistem, lineer-elastik teoriye göre hesaplanr. ekil 3. Sanayi yapn Sap2000 de genel görünümü. 3.1. Kirilerin ve Kolonlarn Plastikleme Momentlerinin Hesab Beton ve çelik hzla yüklendiklerinde ilave dayanm gösterirler. Bu art hesaplara yaklak olarak 1,4 kat olacak ekilde yansmaktadr. Sanayi yapnda beton olarak BS 20 ve BÇ III malzemeleri kullanlmr. BS 20 için f cd = 130 kgf/cm 2, BÇ III için ise f yd =3650 kgf/cm 2 alnmr. Kirilerin plastikleme momenti hesab: Bütün gövde donat kirilerin açklk plastikleme momentleri, K03 kiriinin hesab eklinde yaplmr. Örnek olarak K03 kirii ele alnmr. ekil 1. Yap elemann da oluan plastik mafsal. F 0,85. f. b. h 415939, 7 kg (1) c cd f F ( ) f 86359 kg (2) s s Fc F s ; sg yd ( s s mon ) f yk k1 c 2, 66 cm (3) 0,85 f cd b k1 c M r f yd s d 2 8770328kg cm sgöv h k 2 1c mon k1 c 2 d (4) M p 1, 4.M r 2278460 kg.cm 122, 7846 tm (5) Gövde donat kirilerin açklkta plastikleme momenti Çizelge 1 de gösterilmitir. ekil 2. (P) yük parametresi ile ( ) deplasman arasndaki iliki. 3. Patlay ile Ym Metodunun amalar Yap, bilgisayar ortamnda Sap2000 yard ile ylmr. Sanayi yap bilgisayarda, 157 çubuk eleman (frame) kullanlarak oluturulmutur (ekil 3). Ym, Sap2000 eksen takna göre Z ekseninde olacak ekilde planlamr. Mekanizma durumunun gerçeklemesi için her yap elemann plastikleme momentlerinin (M p) hesaplanmas gerekmektedir. Çizelge 1. Gövde donat kirilerin açklk plastikleme momenti (M p). Yap Eleman Konum çklk Momenti (M p) (tm) K01-K16-K21-K27 j 61,392 K021-K022-K241- K242 j 73,809 K03-K17-K20-K26 j 122,7846 K041-K042-K231- K232 j 147,618 K05-K18-K19-K25 j 122,7846 K061-K062-K221- K222 j 147,618
Bahadr, F. ve çkel, H. Gövde donatz kirilerin açklk plastikleme momentleri Çizelge 2 de gösterilmitir. Çizelge 2. Gövde donatz kirilerin açklk plastikleme momentleri (M p). Yap Eleman Konum çklk Momenti (M p) (tm) K07-K08-K09-K10-K11- K12-K14-K28 j K29-K30-K31-K32-K34- K35-K36 j 9,841 K37-K38-K39-K40-K41- K42-K43 j K13-K33 j 16,323 K15 j 13,076 Kolonlarn plastikleme momenti hesab: Kolonlarda plastikleme hesab yaplmamr. Kolonlarn kesiti kare olduu için 2 ve 3 eksenlerindeki plastikleme momentleri aynr. Kolonlarn uç plastikleme momentleri projeden veri olarak alnmr. Bu verilerden bazlar Çizelge 3 de verilmitir. Çizelge 3. Baz kolonlarn plastikleme momenti. Yap Eleman Konum Plastikleme Momenti (tm) S01 i 15,97 S01W1 k 15,97 S02 i 112,815 S02W2 k 112,815 S03 i 31,94 S03W1 k 31,94 S04W2 k 225,63 S05 i 31,94 S05W1 k 31,94 S06W2 k 225,63 S07 i 112,815 S07W2 k 112,815 S08 i 15,97 S08W1 k 15,97 S09 i 225,63 S09W2 k 225,63 S10 i 31,94 3.2. Ym Plan Sanayi yap Sap2000 eksen takna göre içe doru lmas planlanmr. Ym plan, içe doru y salayacak ekilde seçilen kolonlarn ve kirilerin aamal olarak patlatlmasyla oluturulmutur. Patlatlan kolonlardan ve kirilerden sonra her aamada oluan plastik mafsallar tanmlanm ve hesaplamalar yap mekanizma durumuna ulancaya kadar sürdürülmütür. Kiriler plastikletii zaman d yük olarak verilen moment 3 ekseninde verilmitir. Birinci ama: moment damlar incelenmitir. Yapda baz kesitlerdeki moment deerinin, o kesite ait plastikleme momentini görülmü ve bu kesitlerin plastikletii düünülmütür. Yap elemann plastikleen ksmn yerini tayin edebilmek için yap elemann balangç ksmna i, açk ksmna j, son ksmna da k denilmitir. S14 ve S15 kolonlarn ylmas ile K11 k, K12 i-j, K14 k, K15 i-j-k, K17W2 i, K30 i-j-k, K31 i, K32 i-j-k, K33 i, K35 k, K36 i-j-k, K37 i-j-k ve K38 i ucunda plastikleme meydan gelmitir. Bu kirilerin plastikleen kesitlerine mafsal koyulmu ve plastik mafsal (M p) deeri iaretiyle verilmitir. Birinci aamada yap mekanizma durumuna gelmemitir. Fakat K12, K15, K30, K32, K36 ve K37 kirileri ksmi mekanizma durumuna geçmilerdir. Yap Z ekseninde içe doru anti simetrik olarak ylmaya balamr. kinci ama: kinci aamada S06 ve S11 kolonlar patlamayla yldktan sonra yap sistemi çözülmü ve yapdaki moment damlar incelenmitir. Yapda baz kesitlerdeki moment deerinin, o kesite ait plastikleme momentini a görülmü ve bu kesitlerin plastikletii düünülmütür. kinci aamada; K03W2 k, K041W1 i, K041W2 k, K042W2 i, K05W1 i, K05W2 k, K061W1 i, K061W2 k, K062W1 k, K062W2 i, K10 i-j-k, K11 i-j, K13 i-j-k, K14 i-j, K17 j, K18W1 k, K18W2 i, K19W1 i, K19W2 k, K221W1 i, K221W2 k, K222W1 k, K222W2 i, K25W1 k, K25W2 i, K28 i-k, K31 k, K33 k, K34 i-j-k, K35 i-j, K38 i-k ucunda plastikleme meydana gelmitir. Yap ikinci aamada iki defa daha çözülmü plastikleen kesitlere mafsal ve d moment verilerek sistem mekanizma durumuna geçirecek kesitler plastiklemitir. Bu kesitlere ait baz örnekler Çizelge 4 de gösterilmitir. Çizelge 4. Sistemi mekanizma durumuna geçiren kesitlere baz örnekler. Plastikleen Kesitler Konumu Momentin Yönü K01 j 3 ekseninde K01W2 k 3 ekseninde K021 j 3 ekseninde K022 k 3 ekseninde K20W2 k 3 ekseninde K231W1 i 3 ekseninde K40 j 3 ekseninde S01W1 k 2 ve 3 ekseninde S03 i 2 ve 3 ekseninde S04 i 2 ve 3 ekseninde S12 i 2 ve 3 ekseninde S13 i 2 ekseninde S16 i 2 ve 3 ekseninde S17 i 2 ekseninde S18 i 2 ve 3 ekseninde S23W2 k 3 ekseninde Birinci aamada S14 ve S15 kolonlar patlamayla ldktan sonra yap sistemi çözülmü ve yapdaki
Bahadr, F. ve çkel, H. Kolonlarda ym için kullanlacak patlaylar 4x100 gr TNT olacak ekilde düzenlenmitir. Çizelge 5. Sanayi yapnda kullanlan patlay miktarlar. Yap Eleman Miktar (adet x gr) i k Patlay cinsi S06 4x100 4x100 TNT S11 4x100 4x100 TNT S14 4x100 4x100 TNT S15 4x100 4x100 TNT Toplam 3200 TNT ekil 4. kinci aamada mekanizma durumunda bulunan yap elemanlar Toplam 3200 gr TNT kullanlmas düünülmütür. Toplam olarak 32 adet kapsül hazrlanmas gerekmektedir. Kapsüllerin boyutlar kolonlarda 15 mm ve yükseklii 200 mm olacak ekilde hazrlanmas düünülmütür. ekil 6. Patlatlan kolonlarn patlay geometrisi. ekil 5. Mekanizma durumunda olmayan yap elemanlarn deformasyonu. 3.3. Patlay Miktarlarn Hesab S06, S11, S14 ve S15 kolonlar için patlay hesaplar denklem 8 e göre yaplmr. S06, S11, S14 ve S15 kolonlarn kesitleri 60x60 cm eklindedir. 2 0, 600, 60 0, 36 m (6) Hesaplar, Japonya da kullanlan patlay cinsinden (3KD) hesaplanp daha sonra TNT patlay miktarna dönütürülmütür. C : Patlayn alansal etki katsay (0,6~0,8) (kg/m 2 ); C =0,8 (kg/m 2 ) 3.3. Patlay Patlama Zaman ralklar Sanayi yapn mekanizma durumuna geçerek ylmas için temel zaman aral 0,5 sn olarak alnmr. Patlama ras olarak önce S14 ve S15 sonra S06 ve S11 kolonlarn patlatlmas gerekmektedir. Çizelge 6. Patlama zaman aralklar. Patlatlan Yap Zaman ral Eleman (sn) Patlama Sras S14 ve S15 0,5 1 S06 ve S11 0,5 2 Toplam 1,0 2 W E Patlay miktarn arl W E (kg); C. 0, 8 0, 36 0, 288 kg (No 3. Kiri Dinamit) (7) TNT patlay cinsinden patlay miktar (W TNT) H E = No 3.Kiri dinamitin patlama scakl = 4050 C o H TNT= TNT patlayn patlama scakl = 2950 C o W E= No 3. Kiri dinamitin patlay miktarn arl, H 4050 WE =. 0, 288 0, 396 kg TNT 2950 E W TNT. H TNT (8) ekil 6. Patlatlan kolonlar ve patlama sralar.
Bahadr, F. ve çkel, H. 4. rarma Sonuçlarn Deerlendirilmesi Bu çalmada da sanayi yapn patlay ile y statik olarak Sap2000 programnda gerçekletirilmi ve daki sonuçlar elde edilmitir. S14, S15, S06 ve S11 kolonlarn 0,5 sn zaman aralklar ile toplam 1 sn de ylmas gerektii hesaplanmr, Kolonlarda 3200 gr TNT kullanlmas gerektii ve toplam 32 adet 15 mm lik kapsül hazrlanmas gerektii hesaplanmr, Hesap edilen patlay arl ve patlay yerine göre sanayi yap Sap 2000 de girilen eksen takna göre -Z ekseni yönünde antisimetrik ylaca hesaplanmr. 5. Sonuç Bu çalmada sanayi yapn, projedeki verilere göre bilgisayar ortamnda patlay ile ym uygulama projesi oluturulmutur. Çalma yaprken binann projeye tam uygun tatbik edildii kabul edilmitir. Bu türlü bir çalmann Türkiye artlarnda uygulanmas çeitli sebeplerle çok zordur. Birçok bürokratik ve güvenlik problemlerinin yannda binalar da her zaman projesine tam uygun yaplmamaktadr. Yap oluturan betonarme yap elemanlarn teorik ve deneysel olarak yerinde incelenmesi gerekmektedir. Bu incelemeye göre ym projesi hazrlanmalr. yrca bilgisayar ortamnda daha gerçekçi sonuçlarn elde edilebilmesi için dinamik verilerin girilebilecei bir programn kullanlmas daha uygun olacaktr. Bütün bu hususlar göz önüne alnarak, patlay ile ym teknii kullanlarak yaplarda, hzl, güvenli ve istenilen ekilde ym ilemi gerçekletirilebilecektir. KYNKLR [1] BHDIR F., 2002, Betonarme Yaplarn Patlaylar ile Kontrollü Y, Selçuk Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Konya. [2] BNGSH M.Y.H., 1993, Impact and Explosion, Blackwell Scientific Puplacations, pp. 426-660. [3] BESHR F. B..,1994, Modelling of Blast Loading on bove Ground Structures-I General Phenomenology and External Blast, Computers and Structures Vol.51, No.5, pp. 585-596. [4] BOGSIN D. D., DUNN B. W., CHROSTOWSKI J. D., 1999, Blast nalysis of Complex Structures Using Physics-Based Fast-Running Models, Submitted of 12 th DIN Conference, June. [5] ÇKIROLU., ÖZER E., 1983, Eik Eilme ve Eksenel Kuvvet Etkisindeki Dikdörtgen Betonarme Kesitlerde Tama Gücü Formülleri, Yesa Yaynlar, stanbul. [6] ERSOY U., 1987, Betonarme Temel lkeler ve Tama Gücü Hesab, Cilt 1, stanbul. [7] ÖZMEN G., ORKDÖEN E., DRILMZ K., 2002, Örneklerle Sap 2000, Birsen Yaynevi, stanbul. [8] HNSEN T.C., 1992, Recycling of Demolished Concrete and Masonry, pp 259-300, Stockholm, Sweden.