Betonarme viyadük ve köprülerde oluşan ... - Soylu Hazır Beton
Betonarme viyadük ve köprülerde oluşan ... - Soylu Hazır Beton
Betonarme viyadük ve köprülerde oluşan ... - Soylu Hazır Beton
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
BETONARME KÖPRÜ VE VİYADÜKLERDE OLUŞAN BETON<br />
HASARLARININ NEDENLERİ<br />
Korkmaz YILDIRIM*, Mansur SÜMER**<br />
*Sakarya Üni<strong>ve</strong>rsitesi, Hendek Meslek Yüksekokulu, Sakarya<br />
**Sakarya Üni<strong>ve</strong>rsitesi, İnşaat Müh. Böl., Sakarya<br />
ÖZET<br />
Yeniden yapılanma süreci içerisinde belirlenen hedeflerin, yapılan planların istenilen<br />
sonuçlara varabilmesi için altyapının, özellikle ulaştırma, haberleşme <strong>ve</strong> enerji sektörü<br />
altyapısının işlevlerini yerine getirebilecek durumda olması daha etkin sonuçlar <strong>ve</strong>recektir.<br />
Toplumlararası ortak ilgi <strong>ve</strong> bağları geliştirici bir unsur olan ulaşım ağı <strong>ve</strong> ulaşım<br />
politikalarının önemi tartışılmazdır.<br />
Yaşayan toplumlar ortaya koydukları uygarlıklar içinde, ulaşım amacıyla birtakım tesisler<br />
meydana getirmişlerdir. Bu arada yollar üzerindeki büyük suları geçebilmek içinde<br />
köprüler, arazide topoğrafik özelliklerden dolayı <strong>oluşan</strong> dolgu imalatını indirgemek içinde<br />
<strong>viyadük</strong>ler inşa etmişlerdir. Günümüzde beton, betonarme <strong>ve</strong> çelik malzemeler ile daha<br />
dayanıklı köprü <strong>ve</strong> <strong>viyadük</strong>ler inşa edilmektedir.<br />
Çok yıllar önce yapılmış köprü <strong>ve</strong> <strong>viyadük</strong> yapılarında kullanılan betonlarda geçen süreç<br />
içerisinde <strong>oluşan</strong> çatlamalar <strong>ve</strong> bozulmalar, donatılarda ise korozyon nedeniyle yapılar<br />
dayanım kaybına uğramaktadır. Bu amaçla gerek litaratür taraması <strong>ve</strong> gerek Bolu-Ankara<br />
arasında bulunan A.Çavuşoğlu viyadüğünde yerinde yapılan gözlemsel incelemeler<br />
sonucunda görünen beton hasarlarının nedenleri <strong>ve</strong> alınması gereken önlemler çalışmamız<br />
içeriğinde sunulmaktadır.<br />
Anahtar Kelimeler: Viyadük, <strong>Beton</strong>, Hasar<br />
THE REASONS OF CONCRETE DAMAGES IN REINFORCED<br />
CONCRETE BRIDGES AND VIADUCTS<br />
ABSTRACT<br />
In the process of conctructional again, to arri<strong>ve</strong> desired outcomes designated targets<br />
infrastructure especially the sectors of transportation and communication and energy has<br />
been made functions. Howe<strong>ve</strong>r, it has made effecti<strong>ve</strong> results.
It’s undispute the importance of politics of transportation which a component of<br />
intersociety common interest de<strong>ve</strong>lopment.<br />
The people ha<strong>ve</strong> created some foundations in order to provide transportation in their<br />
civilizations. Meanwhile,they ha<strong>ve</strong> constructed bridges in order to pass water systems and<br />
constructed viaducts in order to reduct filling product which arised because of the<br />
characteristic topography in situ. Today, the materials of concrete, reinforced concrete<br />
and steel ha<strong>ve</strong> provided to conctructioning more strong bridges and viaducts.<br />
Before a long time, some bridge and viaduct structures which were made in the concrete<br />
the cracks and corruptions had been and the cracks because of corrossion in the<br />
reinforcement. For this reason, it’s made the study of literature and the in<strong>ve</strong>stigation of<br />
observated in the A. Cavusoglu viaduct. It’s obser<strong>ve</strong>d concrete damages and some<br />
precaution which must recie<strong>ve</strong> in this field.<br />
Keywords: Viaduct, Concrete, Damage<br />
1. GİRİŞ<br />
Ulaşım ağı içerisinde köprü <strong>ve</strong> <strong>viyadük</strong> inşaatının gerekli olup olmadığını belirlemek<br />
önemli bir adımdır. İşin bu kısmı ekonomik olarak değerlendirilir. Bundan sonra<br />
mühendislik çalışmaları başlar. Köprü <strong>ve</strong>ya <strong>viyadük</strong> tipinin seçilmesi, projelendirilmesinde<br />
dış kuv<strong>ve</strong>tlerin yapıya etkisi iyice analiz edilmelidir. Dış kuv<strong>ve</strong>tler; köprü ağırlığı gibi<br />
statik yükler ile, trafik yükü gibi dinamik yükler olabilir.<br />
Bu yükleri emniyetle taşıyan en önemli malzeme beton <strong>ve</strong> betonarmedir. <strong>Beton</strong>da aranan<br />
en önemli özellik ise dayanım <strong>ve</strong> dayanıklılıktır. Bir yapının kullanım amacına göre<br />
projelendirme yapılırken dayanım, işlevsellik, ekonomi <strong>ve</strong> estetik gibi ilkelerinde birlikte<br />
ele alınması gerekmektedir.<br />
Yapı servis yüklerini <strong>ve</strong> deprem gibi etkilerden kaynaklanan yükleri belirli bir gü<strong>ve</strong>nlikle<br />
taşıyabilmeli, planlanan hizmet ömrü süresince dıştan <strong>ve</strong> içten kaynaklanan yıpratıcı<br />
etkilere karşı dayanıklı olmalı, ekonomik olmalı, ihtiyaca cevap <strong>ve</strong>rebilmeli <strong>ve</strong> estetik bir<br />
görünüşe sahip olmalıdır.<br />
1.1. Köprülerde Mevcut Hasarların Belirlenmesi<br />
Karayolu yol boyu mühendislik yapıları afet yönetmeliği taslağına göre; [ 6]<br />
Köprü : Belirli bir engeli (akarsu, karayolu, demiryolu, su yolu, baraj gölü vb.) aşmak için<br />
yapılan <strong>ve</strong> üzerinden karayolu, demiryolu, boru hattı, vb. geçen hesap açıklığı 10 m. <strong>ve</strong><br />
üzeri olan mühendislik yapısıdır.<br />
Köprü hasar tipleri, köprü elemanlarının stratejik, malzeme <strong>ve</strong> hasar özellikleri dikkate<br />
alınarak aşağıdaki gibi ele alınacaktır.<br />
1. Genleşme derzi hasarları<br />
2. Döşeme hasarları<br />
3. Çelik ana kiriş <strong>ve</strong> enleme hasarları
4. <strong>Beton</strong> ana kiriş <strong>ve</strong> enleme hasarları<br />
5. Öngerme halatlarındaki hasarlar<br />
6. Mesnet hasarları<br />
7. Drenaj hasarları<br />
8. Orta ayak <strong>ve</strong> temel hasarları<br />
9. Kenar ayak hasarları<br />
10. Tahkimat hasarları<br />
Hasar tespiti sırasında aşağıdaki incelemeler yapılacaktır.<br />
1. <strong>Beton</strong> üzerinde yüzeysel aşınmalar<br />
Renk değişimi<br />
Harç kabuğu aşınması (örtü beton)<br />
Harç aşınması<br />
Agrega aşınması<br />
2. Harçsız boşluklar<br />
3. Sızdırma<br />
4. Açıkta donatı<br />
5. Pas kusması<br />
6. Pas payı atması<br />
7. Çatlak tetkiki<br />
8. Pas payı kontrolü<br />
9. Karbonasyon kontrolü<br />
10. Schmidt çekici ile muka<strong>ve</strong>met kontrolü<br />
11. Genel kontroller<br />
Altyapı kontrolü (temeller)<br />
<strong>Beton</strong> elemanlar (ayaklar <strong>ve</strong> üstyapı kontrolü)<br />
Çelik taşıyıcı <strong>ve</strong> bağlantı elemanlarının kontrolü<br />
Mesnetlerin <strong>ve</strong> genleşme derzlerinin kontrolü<br />
Ricat <strong>ve</strong> kanat duvarlarının kontrolü<br />
İzolasyon elemanları, yol sathı <strong>ve</strong> garguy kontrolü<br />
Pere tahkimatlarının kontrolü<br />
Hasar tespit raporunun hazırlanması esnasında aşağıdaki tanımlardan<br />
faydalanılmıştır.<br />
1. Yapı elemanının durumu: “Kötü” : Acil onarım gerekli: Hasar derecesinin<br />
“kötü” olması halinde köprünün hasarlı kısmının acilen yenilenmesi <strong>ve</strong>ya onarılması<br />
gereklidir.<br />
- Köprülerin <strong>ve</strong>ya taşıyıcı elemanların yük taşıma kapasitesini olumsuz etkileyen<br />
ciddi hasarlar<br />
- Köprünün emniyetine yakın gelecekte olumsuz tesir edebilecek muhtemel hasar<br />
durumları<br />
- Yaya <strong>ve</strong> araç trafiğini engelleyen ciddi hasarlar<br />
2. Yapı elemanının durumu “orta”: Onarım öneriliyor: Yapının hizmet görmesine<br />
<strong>ve</strong>ya dayanıklılığına tesiri bulunan ciddi hasar <strong>ve</strong>ya bozulmalar neticesinde onarımı gerekli<br />
olması halidir.<br />
3. Yapı elemanının durumu “iyi”: Sürekli muayene gerekli: Hafif hasar arıza <strong>ve</strong><br />
bozulmalar söz konusu olabilir ancak onarım gerektirmez.<br />
Bu bilgiler kapsamında <strong>viyadük</strong>lerde gözlem <strong>ve</strong> incelemeler yapılmış olup, beton <strong>ve</strong> donatı<br />
korozyon sebepleri literatür taramalarından yararlanılarak sonuca bağlanılmaya<br />
çalışılmıştır.
Değişik yaş gruplarındaki betonlarda gözlenen hasarlar fiziksel <strong>ve</strong>ya kimyasal kökenlidir.<br />
Bu hasarlar önce kılcal, daha sonra büyüyen <strong>ve</strong> birleşen niteliktedir. Süreç içerisinde<br />
betonda <strong>ve</strong> donatıda korozyon kaçınılmaz olup betonarme elemanlarda tamamen tahrip<br />
olurlar.<br />
Bu tip hasarların oluşum nedenleri arasında Donma-Çözülme, Alkali-aktif silis reaksiyonu,<br />
Karbonatlaşma, Donatının korozyonu, Sülfat-Tuz gibi beton için zararlı maddelerin yol<br />
açtığı reaksiyonlar sayılabilir. [1]<br />
2. BULGULAR<br />
Yollar bizleri medeniyete taşıyan en önemli unsurların başında gelmektedir. Ankara’ya<br />
seyahatim sırasında gördüğüm yaklaşık 100. kilometrede bulunan A.Çavuşoğlu<br />
viyadüğündeki beton elamanlardaki bozulmalar dikkatimizi çekti. İlgi alanımız içerisinde<br />
olan beton hasarlarının oluşum sebeplerini bu kez karayollarının en önemli sanat<br />
yapılarından olan köprü <strong>ve</strong> <strong>viyadük</strong>lerde incelemeye başladık. Çalışmamızın önemli<br />
kısmını bu konudaki litaratür taramalarından elde ettiğimiz bilgiler oluşturdu. Bu bilgiler<br />
ışığında adı geçen viyadüğe giderek daha yakından gözlem-inceleme yaptık. Çalışmamızın<br />
içeriğinde topladığımız bilgileri aşağıdaki gibi derledik. Halk dilinde paslanma olarak<br />
bilinen korozyon, elektrokimyasal etki sonucu malzemede <strong>oluşan</strong> kütle kaybıdır. [1]<br />
<strong>Beton</strong> ilk döküldüğünde içindeki demir donatıyı etkin bir şekilde sararak paslanmaya karşı<br />
korur. Ancak zaman içinde titreşim, sarsıntı, büyük <strong>ve</strong> küçük depremler, mekanik<br />
yorgunluk <strong>ve</strong> dış ortamdaki çeşitli nedenlerden dolayı<br />
betonda önce mikroskopik sonrada daha büyük gözenek <strong>ve</strong> çatlaklar oluşur. [ 7] Şekil.1<br />
Şekil.1. <strong>Beton</strong>un Dış Ortamdan Etkilenip Korozyona Uğraması<br />
Bu gözenek <strong>ve</strong> çatlaklardan beton içine sızan rutubet,dış ortamdaki korozif madde <strong>ve</strong><br />
gazlar, deniz kumu kullanımından <strong>ve</strong>ya denize yakınlıktan kaynaklanan tuz <strong>ve</strong> klor,<br />
havadaki baca <strong>ve</strong> ekzos gazları, sınai kirlilik, CO2 havadaki kükürt <strong>ve</strong> nitrojen oksit,<br />
karayollarında buzla mücadelede kullanılan tuzlar <strong>ve</strong> kaçınılmaz olan oksijenin korrozif<br />
etkisi, betonarme içindeki donatı demirlerini paslandırır.<br />
Korozyonun başlaması sonucu beton dış yüzeyinde lekeler belirir. Şekil.2
Şekil.2 Korozyonun <strong>Beton</strong>un dışına çıkmaya Başlaması Hali<br />
Dış ortamdaki agresif ögeler çoğunlukla betonun korozyonuna da neden olurlar. Bunun<br />
yanında betonu oluşturan bileşenlerin de bazı durumlarda tepkimelere girişmesi olasıdır.<br />
Bu tür iç korozyon olayları dış ortama bağlı olarak şiddetlenebilir. Daha da vahim bir<br />
durum, demir yüzeylerinde ortaya çıkan pasın hacminin orijinal demirden çok daha fazla<br />
olması nedeni ile, betonun içerden pas ile sıkıştırılarak çatlamasıdır. Çatlayan beton artık<br />
parçalanma sürecine girer <strong>ve</strong> yüzey bozulur. Şekil.3<br />
Şekil.3 Donatı Korozyonundan Sonra <strong>Beton</strong>da Dağılma- Parçalanma<br />
Bu yeni çatlaklardan içeri giren rutubet <strong>ve</strong> korozif kimyasallar, demir donatının daha da<br />
hızla paslanmasına sebep olur. Zincirleme hızlanan etki/tepki ile donatı demirlerinin<br />
çapları daha da daralır. <strong>Beton</strong>un <strong>ve</strong> donatı demirlerinin korozyon süreçleri karşılıklı olarak<br />
birbirlerinin etkileşimindedir. Neticede taşıyıcı beton kiriş <strong>ve</strong> kolonlar ilk statik<br />
tasarımındaki muka<strong>ve</strong>met değerini büyük ölçüde kaybederler. Bu durum özellikle<br />
rutubetin etkili olduğu dış cephelerde, çatı altlarında, bodrumlarda, köprü, <strong>viyadük</strong> <strong>ve</strong><br />
barajlarda gözlenir. Denize yakın <strong>ve</strong> rutubetli , baca <strong>ve</strong> ekzos gazlarının yoğun olduğu,<br />
endüstriel kirlenmenin yaşandığı bölgeler ile tuzlu deniz kumunun kullanıldığı yapılarda<br />
hızlı seyreder.Gözlem yapılan <strong>viyadük</strong>de durum, şekil 4.de görüldüğü gibi oluşmuştur.<br />
Şekil.4. A.Çavuşoğlu Viyadüğünden Görüntüler
Şekil.5. Bir Başka Köprü Ayağında Görülen Hasar<br />
<strong>Beton</strong>un içine sızan rutubet <strong>ve</strong> korrozif maddeler, özellikle ekzos gazları <strong>ve</strong> buzlanmaya<br />
karşı kullanılan tuzlar donatı demirlerinin paslanmasına <strong>ve</strong> kesit kaybına neden olmuş,<br />
paslanan demirin pasları da, hacimleri demirden daha fazla olduğu için, betonu içerden<br />
sıkıştırarak betonun çatlamasına yol açmıştır. Yeni çatlaklar ise içeri rutubet <strong>ve</strong> zararlı<br />
maddelerin sızmasını daha da kolaylaştırmıştır. Donatı korozyonu betonun çatlamasını<br />
hızlandırmaktadır. Olayın devamlılığı neticesinde betondan parça kopması aşamasına<br />
kadar gelinmiştir. Araştırma yapımız A.Çavuşoğlu Viyadüğünde aynı benzer sorunların<br />
yaşanmaya başlamış olduğu aşağıdaki şekillerde açıkça görünmektedir. Şekil.6<br />
3. ÖNERİLER<br />
Şekil.6. Viyadükte beton hasarlarından görüntüler<br />
560 mt uzunluğudaki A.Çavuşoğlu viyadüğü <strong>ve</strong> benzerlerinde de beton hasarları<br />
kaçınılmaz olup, <strong>viyadük</strong> <strong>ve</strong> <strong>köprülerde</strong> yapıların kullanım süreçleri içerisinde gerekli<br />
bakım onarımların yanı sıra ilk yapım aşamasında dahi yapılabilecek bir şeyler olduğunu<br />
aşağıdaki önerilerimizle destekliyoruz.<br />
* Korozyon demirin paslanması olduğuna göre; inşaat aşamasında betonarme demirlerini<br />
epoksi esaslı boyalarla boya yaparak donatının geç korozyona geçmesini sağlayabiliriz.<br />
* Elekro-restorasyon 2005 yılında Amerikada ortaya çıkmış yepyeni bir teknoloji olup<br />
eski elektrolitik korozyon önleme tekniklerimden bir çok yönden üstün <strong>ve</strong> pratiktir. [7]<br />
Elekro-restorasyon, bilgisayar kontrollü ileri bir teknoloji uygulaması gerektiren etkin bir<br />
elektro-kimyasal işlemdir. Bu işlem ile yapı beton yüzeylerinden içeri demir donatılara<br />
doğru, programlı bir elektroliz uygulaması ile elektrik akımı <strong>ve</strong>rilir <strong>ve</strong> elektroliz ile demir<br />
donatının yüzeyinde paslanmaya mukavim pasif bir tabaka oluşturulur.<br />
Aynı işlemle beton içinde korozyona neden olan klor <strong>ve</strong> benzeri iyonlar uzaklaştırılır <strong>ve</strong><br />
betonun karbonatlaşması geri dönüştürülerek, ortamın yeniden alkalinizasyonu sağlanır.
Elekro-restorasyon, binalarda herhangi bir inşaat faaliyeti <strong>ve</strong>ya yıkım gerektirmeyen,<br />
yapının beton kısımlarının birkaç günlük bir elektriksel işleme tabi tutulmasından ibaret<br />
temiz bir işlemdir, asgari 10 yıl demir donatının korunmasını sağlar. Elekro-restorasyon<br />
uygulaması apartman <strong>ve</strong> konutlar, kamusal binalar <strong>ve</strong> ticari yapılar, beton altyapıda<br />
(köprü, <strong>viyadük</strong>, liman, baraj, vs.) yapılabilir.<br />
Şekil.7. <strong>Beton</strong> üzerinde elektro-restorasyon uygulaması<br />
* SETSTRONG, [4] Yüksek Dayanımlı <strong>Beton</strong>, Üretiminde; seçilmiş agregalar, yüksek<br />
dayanımlı çimento, yeni nesil polikarboksil esaslı kimyasal katkılar <strong>ve</strong>/<strong>ve</strong>ya silis dumanı<br />
(demirli silisyum imalatı sırasında ortaya çıkan ince, şekilsiz SiO2 kürelerinden <strong>oluşan</strong> bir<br />
mineral) kullanılan, 40 MPa <strong>ve</strong> üzeri basınç dayanımına sahip betonlardır. Yüksek<br />
dayanımlı betonun bir diğer karakteristik özelliği de, düşük geçirgenliği sayesinde agresif<br />
çevre koşulları altında uzun vadeli durabilite göstermesidir. Uygulama Alanları, Yüksek<br />
katlı <strong>ve</strong> dayanım istenen projelerde, Agresif çevre koşullarına maruz yapılarda, Köprü,<br />
<strong>viyadük</strong>, tünel gibi sanat yapılarında<br />
* Sulu zeminlerdeki yapıların temelleri <strong>ve</strong> <strong>viyadük</strong>, köprü gibi sanat yapılarının<br />
tabliyelerinin korunması önemlidir. Köprü- Viyadük tabliyelerinde suyun birikmemesi,<br />
kışın yapılan tuzlama çalışmalarında klor iyonlarından etkilenmemesi için mutlaka suya<br />
karşı yalıtım yapılamalıdır. Köprü <strong>ve</strong> viyaüklerde su yalıtımı yüksek muka<strong>ve</strong>metli 4. mm<br />
polimer bitümlü membranların tabliye üstüne yapıştırılması ile gerçekleşir. Ayrıca basınçlı<br />
<strong>ve</strong> basınçsız suya karşı betonarme elemanların tamamının dış tesirlere karşı koruyucu ile<br />
kaplanması önerilir. [5]<br />
* Sulu zemin yapılarında bulunan temellerde ise TS 3128 Binalarda Zemin Rutubetine<br />
Karşı Yapılacak Yalıtım için Yapım Kuralları standartında belirlenen şekilde yalıtım<br />
yapılmalıdır.<br />
* Köprü <strong>ve</strong> <strong>viyadük</strong>lerde yapılan beton elemanlarda kullanılan çimentonun cinsinin önemi<br />
büyüktür. Bu açıdan CEM I 42,5R(PÇ42.5) Portland çimentosu her türlü betonarme<br />
yapılarda, Köprü-Viyadük gibi sanat yapılarında kullanıldığında daha iyi sonuçlar<br />
<strong>ve</strong>recektir. [2]<br />
* Acrıseal, betonarme yapılarda geçirimsizlik <strong>ve</strong> kimyasal dayanım sağlayan akrilik<br />
kaplama olup tüm beton yapıların yanı sıra köprü <strong>ve</strong> <strong>viyadük</strong>lerde kullanılmaktadır.
4. SONUÇ:<br />
Ülkemizde olduğu gibi beton <strong>ve</strong> betonarme yapılarda zaman içersinde çeşitli dış etkilerden<br />
dolayı bozulmalar meydana gelebilmektedir. Bunun sonucu yapılarda dayanım kaybı<br />
olmakta yapı ömrü kısalmaktadır. Yukarıda örneğini <strong>ve</strong>rdiğimiz <strong>viyadük</strong>te olduğu gibi bu<br />
gibi olumsuzlukların zaman içersinde olması kaçınılmazdır. Bu nedenle tüm yapılar zaman<br />
zaman kontrol edilerek <strong>oluşan</strong> olumsuzluklara zamanında müdahale edilerek giderilmesi<br />
<strong>ve</strong> daha büyük olumsuzlukların oluşmasına da meydan <strong>ve</strong>rilmemesi gerekli olmaktadır.<br />
Yukarıda da belirttiğimiz gibi bu çeşit hasarların giderilmesi çeşitli yöntemler <strong>ve</strong> teknoloji<br />
ile giderilmesi mümkün olabilmektedir. Bu çalışmada böyle olumsuzluklara ilgililerin<br />
dikkatini çekmek <strong>ve</strong> tedbir alınmasında yol göstermek amacımız olmuştur<br />
5. KAYNAKLAR:<br />
[1]. O.Şimşek, 2007, <strong>Beton</strong> <strong>ve</strong> <strong>Beton</strong> Teknolojisi, Ankara<br />
[2]. www.cim-pa.com.tr<br />
[3]. www.insaatofisi.com<br />
[4]. www.setitc.com<br />
[5]. M.K.Gel, BTM A.Ş. Teknik Yayınları<br />
[6]. Karayolu Yol Boyu Mühendislik Yapıları İçin Afet Yönetmeliği Taslağı<br />
[7]. www.teknointel.com E.Sokullu, Makaleler.<br />
[8]. TS 3128 Binalarda Zemin Rutubetine Karşı Yapılacak Yalıtım için Yapım<br />
Kuralları<br />
[9]. http://tr.wikipedia.org , Vikipedia özgür ansiklopedi Köprü <strong>ve</strong> Viyadük Sahifeleri
Change language