B NALARIN BETON VE SKELET YAPISININ TAHR BATSIZ JEOF Z K YÖNTEMLERLE BEL RLENMES ve ALANYA ÖRNE Prof. Dr. Osman UYANIK 1 ve Gülce ENL 2 1 Süleyman Demirel Üniversitesi Jeofizik Mühendisli i Bölümü, Isparta 2 Süleyman Demirel Üniversitesi Yapı E itimi Bölümü, Isparta Özet Depremlerin yıkıcı etkisi göz önünde bulundurularak olası bir deprem kar ısında binalarda kar ıla abilecek risklerin belirlenmesi son yıllarda üzerinde durulan bir konudur. Özellikle 1999 Marmara depreminden sonra beton dayanımını belirlemek için binalardan karot numune alımı ve bu numunelerin serbest basınç dayanım deneyi yapılır. Ancak mevcut bir binadan alınan beton numunelerin sayısı arttıkça yapı tahrip edilmektedir. Son yıllarda etkin olarak kullanılan Jeofizik yöntemler ile yapı tahrip edilmeden dayanım testi yapılmaktadır. Beton dayanımı ve elastik parametreleri, jeofizik yöntem olan ultrasonik boyuna dalga hızı ve enine dalga hızı yardımı ile belirlenebilmektedir. Ayrıca di er jeofizik yöntemler kullanılarak yapı içerisindeki donatı tespiti yapılabilmektedir. Alanya da seçilen binalarda yapılan karot alımı ve jeofizik ultrasonik ölçümleri ile binaların beton dayanımları belirlenmi tir. Anahtar Kelimeler: Ultrasonik boyuna dalga hızı, Jeofizik Yöntemler, beton, dayanım G R Binaların iskelet yapısını belirlemek için kolon ve kiri lerden alınan karot örnekler tek eksenli basınç deneyi ile dayanımı belirlenir. Ayrıca kolon ve kiri lerdeki kullanılan donatı çapı ve etriye aralıklarını belirlemek için mikrocovermeter cihazı kullanılmaktadır. Ancak karot numunesi alımı mevcut yapıyı tahrip etmektedir. Bu sebeple binaya zarar vermektense beton basınç dayanımı tahmini için ba ka yöntemlerden faydalanılmaktadır. Bu yöntemlerin ba ında jeofizik yöntemler gelmektedir. Jeofizik yöntemlerle betonun sa lamlı ı, dayanımı ve kalitesi tahribatsız ve betona zarar vermeden kolayca belirlenir. Betonarme donatılarının ayrıntılı bir biçimde, herhangi bir delme/kazma i lemi yapılmadan, görüntüleme i lemi yapılabilir (Uyanık, 2011).Bunun için birçok ara tırmacı Jeofizik yöntemlerden olan Sismik Ultrasonik yön- ALANYA XII. TAR H VE KÜLTÜR SEMPOZYUMU 113
temi beton dayanımını yerinde belirlemek için kullanmı tır (Uyanık (1991, 1999); Bilim vd. 2004; Ergün ve Kürklü 2005; Tezcan vd. 2009; Uyanık vd. 2011). Uyanık vd. (2011) de jeofizik yöntemlerden sismik ultrasonik yöntemle tahribatsız olarak beton dayanımını incelemi ve sismik boyuna dalga hızı ile beton dayanımını daha kısa sürede, yerinde tahribatsız olarak tespit etmi lerdir. Tahribatsız deneylerin çok büyük bir ekonomi ve sürat sa ladı ını belirtmi lerdir. Küçük (2006) da Ultrasonik boyuna dalgaları ve schmidt yöntemi yardımıyla beton dayanımının bulunması isimli konusunda ultrasonik boyuna dalgaları ile beton dayanımının bulunmasının daha hızlı ve güvenilir sonuçlar ortaya koydu unu belirtmi lerdir. Karotlar alınarak yapılan incelemelerde, sadece karot numunenin alındı ı yer incelenmi olur. Karotun özelli i tüm binanın özelli i gibi yorum yapılır. Yapı Jeofizi i çalı malarında ise yapının tamamı cm hassasiyetinde incelenebilir. Yani yapının bir tomografi görüntüsü elde edilmi olur. Yapının hangi bölümleri sorunlu, hangi bölümleri sorunlu de il belirlenebilir. (Candansayar, 2011). Bu çalı mada Jeofizik yöntemlerle beton dayanımının tespiti, kolan ve kiri lerde kullanılan donatının özelliklerinin belirleme teknikleri anlatılacaktır. Binalarda kullanılan Jeofizik yöntemlerin zaman, maliyet, ve tahribatsız olması bakımından etkin ve uzman ki iler tarafından kullanılması sonucunda güvenilir oldu u sonucuna varılmı tır. MATERYAL VE YÖNTEM Ultrasonik-Sismik Yöntem: Bu test ultrason dalgaları geçirerek betonun kalitesini ve mukavemetini tayin etmede ve betondaki bo luk, mikro kırık ve çatlakları saptamada kullanılır (Uyanık 1991). Bu yöntemle betona zarar vermeden beton dayanımı kolaylıkla belirlenir ( ekil 1). Ultrasonik-Sismik yöntemle P (basınç) boyuna dalga hızı (m/s) ve S(kayma) enine dalga hızı (m/s) elde edilir. Bu hızlardan betonun elastik parametreleri ve Poisson oran de erleri de belirlenir. 114 ALANYA XII. TAR H VE KÜLTÜR SEMPOZYUMU
BoyunaDalga alıcı-verici Ultrasonik Sismik Cihaz ekil 1 Beton dayanımını belirlemek için yapılan Jeofizik çalı ma (Uyanık vd. 2011) Uyanık vd. 2011 de sismik boyuna dalga hızından beton dayanımını a a ıdaki ili ki ile belirlemi tir. Bu ili kinin aba ı ekil 2 de sunulmu tur. f ck =2.6 * V p 1.8 Burada, f ck = beton karakteristik basınç dayanımı (MPa) ve V P = Ultrases boyuna dalga hızı (km/s) dir. Boyuna dalga hızının ölçüldü ü betonarme yapı elemanının bir veya iki yüzünde de sıva bulunması halinde, ölçülen Vp, sıvasız brüt betonun ultrasonik hızını de il, sıva kalınlı ının da i in içine girdi i, toplam (kompozit) kalınlı ın ultrasonik hızını verir. Buradan betonun sıvasız haldeki V po hızını hesaplamak gerekir (Uyanık vd. 2011). V po = V p / (1-e) e = (s1 + s2) [(Vp / Vps) 1] / ho Burada; Vp = Sıva ile birlikte ölçülen boyuna dalga hızı (m/s),vpo = Sıvasız, çıplak betonun boyuna dalga hızı (m/s),vps = Sıvanın boyuna dalga hızı (Vps = 1200 m/s önerilir), s1, s2 = Elemanın iki tarafındaki sıva kalınlıkları, ho = Elemanın sıvasız brüt kalınlı ı, e = Sıva kalınlı ına ba lı hız düzeltme faktörü dür (Uyanık vd. 2011). ALANYA XII. TAR H VE KÜLTÜR SEMPOZYUMU 115
ekil 2.Ultrasonik jeofizik yöntemle beton dayanım aba ı (Uyanık vd. 2011) Yer Radarı Yöntemi: Binaların iskelet yapısında dü ey ve yatay yönde demir örgüler vardır. Bu demir örgüler yer radarı sistemi ile kolaylıkla görüntülenebilir ( ekil 3 ve 4). Yapı içerisinde demir örgülerin dı ında var olan kabloların geçti i borular, beton pas payı ve beton içerisinde olabilecek küçük bo lukların yerleri yer radar yöntemi ile belirlenir. Ayrıca beton içindeki demirlerin çapları ve etriye sıklıkları bu yöntem ile ortaya konulur. Beton içerisindeki iskelet yapısı ve betonun homojen da ılımı belirlendikten sonra yapı için iyile tirme çalı maları kolaylıkla yapılabilir. ekil 3. Yer radarı ölçü aleti ekil 4 Jeofizik çalı malardan elde edilen betonun içindeki demirleri gösteren görüntü [1] 116 ALANYA XII. TAR H VE KÜLTÜR SEMPOZYUMU
Yer radarı ölçümleri ile beton içindeki metalik olmayan bo luklar ile metal olan yerleri ayırmak mümkündür (Candansayar, 2011). Özdirenç Yöntemi: Bu yöntemde yere iki noktadan do ru akım uygulanır ve di er iki nokta arasında bu akımdan dolayı olu an gerilim farkı ölçülür ( ekil 5). Betonarme yüzey üzerinde alınan Özdirenç ölçüleri, beton yapı durumu hakkında u bilgileri verir: Betonun korozyona u ramaya ba ladı ını, korozyon oranını, beton ıslahının ba arısının ara tırılmasında, bölgesel katodik koruma yerlerinin belirlenmesinde, beton yapıdaki nemli ve kuru alanların belirlenmesinde ve beton yapı içindeki su/çimento oranın de i iminin incelenmesinde kullanılır (Candansayar, 2011). ekil 5. Özdirenç Ölçü Aleti [3] ÇALI MA ALANI VE DE ERLEND RME Çalı ma alanı Antalyanın Alanya ilçesidir. Bilindi i üzere Alanya bir turizm kentidir ve tüm dünyadan insanlar ya amaktadır. Dolayısıyla meydana gelebilecek büyük bir depremde tüm dünya insanı etkilenecektir. Var olan yapıların denetlenmesi ve bu denetlemeler yapılırken mümkün oldu u kadar az hasar ile yapılması do ru olacaktır. Alanya da rastgele belirlenen birkaç binada yapılan denetleme çalı malarının sonuçları ve bu sonuçlara ba lı de erlendirmeler yapıların iyi durumda olmadı ını göstermektedir. Seçilen 9 adet yapıdan alınan karot örneklerinin tek eksenli basınç deney sonucuna göre beton kaliteleri C15- C30 arasında de i mektedir. C15 beton kalitesine (zayıf beton) sahip yapı bir kooperatif binasına aittir. 5 adet binada ise beton kalitesine C20 (orta beton) sahip otel, i yeri ve konutlardan olu maktadır. Geri kalan 3 binanın ikisi C25 (iyi beton) ve di eri C30 (çok iyi beton) beton kalitelerine sahiptir. Tahribatlı deney sonuçlarına göre 9 binadan 6 sının beton kalitesi iyi de ildir. Aynı binalarda yapılan sismik ultrasonik çalı maların de erlendirilmesi sonucunda da 9 binadan 6 sının beton ALANYA XII. TAR H VE KÜLTÜR SEMPOZYUMU 117
kalitesi kötü ve orta kalitededir (Tablo 1). Bu durum Alanya bölgesinde yapılan binaların beton kalitesinin iyi olmadı ının bir göstergesidir. Tablo 1. Alanya da farklı binaların Tek eksenli basınç (q) ve Sismik basınç dalga hızına (Vp) ba lı beton kaliteleri Tahribatlı Deney Sonuçları Tahribatsız Deney Sonuçları q Beton Vp Beton MPa Kalitesi m/s Kalitesi 1 22.4 C20 3400 Orta 2 19.2 C20 3110 Orta 3 13.5 C15 2550 Zayıf 4 22.7 C20 3420 Orta 5 28.6 C25 3900 yi 6 39.5 C30 4700 Mükemmel 7 20.7 C20 3250 Orta 8 23.7 C20 3500 Orta 9 34.9 C20 4370 Çok iyi SONUÇLAR Ultrasonik Sismik yöntem ile beton kalitesi belirleme kısa sürede ve güvenilir bir ekilde yapılmaktadır. Aynı zamanda yapıya hiçbir ekilde zarar vermemesi açısından da avantajlıdır. Ek olarak yapıdan karot alınacak ise karot alınacak yeri belirleme açısından da sismik yöntem etkilidir. Karot alım yerinin ki isel terci e ba lı de il bilimsel kriterlere ba lı belirlenmesi geli mi toplumların terci idir. Bu açıdan bakıldı ında beton kalitesinin belirlenmesinde birincil yöntem Ultrasonik sismik yöntem olmalıdır. Sismik yöntemin do rulu u denetlenmek istenmesi durumunda da karot alım yerleri belirlenmi olur. Aynı zamanda sismik yöntem ile binadaki tüm kolan ve kiri ler hızlı ve kısa zamanda kalitesi belirlenir. Buna kar ın binadaki tüm kolon ve kiri lerden karot alınması durumunda binaya verilen zarar, zaman kaybı, karot alınan yerlerin yeniden doldurulması ve heterojen beton olu umunun sa lanması ve ekonomik kayıp meydana gelmektedir. Sismik yöntem zaman, maliyet, güvenilirlik bakımından tahribatlı sonuçlara göre daha üstündür. Kısa zamanda Alanya da ki mevcut binaların deprem etkisi altında beton dayanımının etkisi incelenebilir. Alanya da incelenen 9 adet binanın 6 sının beton kalitesi iyi de ildir. Bu az sayıda binadan yola çıkılarak Alanya daki binaların %66 sının beton kalitesinin iyi olmadı ı söylenebilir. Dolayısıyla Alanyadaki 118 ALANYA XII. TAR H VE KÜLTÜR SEMPOZYUMU
yapıların oturdu u zeminden ba layıp tüm binanın denetlenmesi durumunda depreme hazırlık yapılabilir. KAYNAKLAR Bilim N, Sezer R, Gökay MK, 2004. Beton malzemelerde dayanım de erlerinin belirlenmesi için hasarsız yeni bir yakla ım:elektriksel geçirgenlik yöntemi, 7.Kaya Mekani i Sempozyumu. Candansayar M. E. 2011. Yapı Jeofizi i Ders Notları, AÜ MF. Jeofizik Müh. Böl. Ankara. Ergün A. ve Kürklü G, 2005. Mevcut Betonarme Yapılarda Beton Dayanımının Belirlenmesi, Kocaeli Deprem Sempozyumu. Küçük FÖ, 2006. Ultrasonik Yüzey Dalgaları-Schmidt Yöntemi Yardımıyla Beton Dayanımının Bulunması, Yüksek Lisans Tezi. Tezcan SS, Uyanık O. ve Koksal, H., 2009. Sıfır Can Kaybı Isparta da Deprem Riski Tayin Edilen Binalar. TMMOB, Isparta ve Antalya Mimarlar Odası birli inde, Deprem ve Yapıla ma Sorunları Paneli, Bildiriler Kitabı, s. 11-21. Uyanık O, 1991. Kaya Mekani i ve Jeofizik Laboratuvar Parametrelerinin li kilendirme Açısından Önemi, Dokuz Eylül Üniv. Müh.-Mim. Fak. Jeofizik Müh. Böl.(Lisans Tezi). Uyanık O, 1999. Kayaçlarda Sismik Hızlar ve Kayma Direncinin ncelenmesi, 52. Türkiye Jeoloji Kurultayı, Ankara. Uyanık O, 2011. Yapı Jeofizi i Ders Notları, SDÜ MF. Jeofizik Müh. Böl. Isparta. Uyanık O, Gülay FG, Tezcan S. 2011. Beton Dayanımının Tahribatsız Ultrasonik Yöntemle Tayini. Hazır Beton Dergisi, s.77-81. Uyanık O, Kaptan K, Gülay G ve Tezcan S. 2011. Beton Dayanımının Tahribatsız Ultrasonik Yöntemle Tayini. n aat Dünyası 340, 196-200. Uyanık O, Kaptan K, Gülay G. ve Tezcan S. 2011. Beton Dayanımının Tahribatsız Ultrasonik Yöntemle Tayini. Beton Kalıp skele Teknolojileri 2, 54-57. Uyanık O, Kaptan K, Gülay G. ve Tezcan S. 2011. Beton Dayanımının Tahribatsız Ultrasonik Yöntemle Tayini. Yapı Dünyası 184, 55-58. [1]http://www.gpr-survey.com [2] http://www.geophysical.com [3]http://www.proceq.com ALANYA XII. TAR H VE KÜLTÜR SEMPOZYUMU 119