Genel Bilgiler

Kıyı ve liman yapılarında, yapı stabilitesinin zamanla azalmasındaki ana nedenlerden biri çelik donatının klor etkisi altında korozyona uğramasıdır.

Betonarme yapıyı korozyondan korumanın en kısa yolu olarak, paslanmaz çelik donatıların kullanılması düşünülebilir. Paslanmaz çelik, ağırlık bakımından en az %10,5 krom içeren, korozyon dayanıklılığı yüksek olan bir grup çelik alaşımının ortak adıdır. Paslanmaz çelik alaşımlarının korozyon dayanıklılığının kaynağı yüzeylerinde oluşan krom açısından zengin oksid filmidir (pasif tabaka). Bu film, metal yüzeyi korosif ortamlara karşı koruma ve ortamda oksijen var olduğu sürece kendi kendini tamir etme yeteneğine sahiptir. Bu nedenle delme, kesme gibi mekanik işlemler paslanmaz çeliğin korozyon dayanıklılığı özelliklerini bozamaz [19]. Fakat, paslanmaz çelik donatılar, karbon çelik donatılara oranla 6 ile 9 kat arasında değişen oranlarda daha pahalıdır [20]. Düşünülebilecek bir diğer çözüm, betonarme yapıda beton karışımını değiştirmektir. Beton karışımına, klor geçirimliliğini düşürecek malzemeler katarak, klor kaynaklı paslanmaya karşı servis ömrünü uzatılabilir. Bu çalışmada klor geçirimliliğini düşürdüğü öngörülen tras ve cüruf katkıları kullanılmıştır. Beton karışımına eklenen katkıların belli oranlarda dayanımı da düşürdüğü bilinmektedir. Bu sebepten, çalışmamız optimum katkı oranları ile dayanım değerlerini kıyaslamaktadır. Ele alınan bir yapı modelinde, öngörülen tamir ve yenileme maliyetleri ile katkılı karışımlardan oluşturulmuş yapının maliyetleri, yaşam döngüsü-maliyet analizine tabi tutulacaktır.

Sonuçlardan elde edilecek bilgiler ile, kıyı ve liman yapılarında durabilite esaslarının, modelleme üzerindeki etkileri irdelenecektir.

Betonarme yapılar, agresif çevre etkilerine maruz kaldıklarında, zamanla dayanım kayıplarına uğrarlar. Yapı sahipleri, mevcut yapının stabilitesini sağlamak adına, artan oranlardaki tamir ve yenileme masraflarından dolayı mali zorluklar altında kalabilir. Bu durumda, yapı servis ömrünü, daha az bakım onarım işleri uygulanmasına karşın, daha uzun tutabilecek çözümler önerileri düşünülmelidir. Kıyı ve liman yapılarında stabilite kayıplarının ana nedeni, donatının klor etkisi altında paslanmasıdır. Korozyon başlangıcı, yetersiz paspayından ve geçirimli beton özelliklerinden kaynaklanarak meydana gelir. Başlayan ve ilerleyen korozyon, yapıda çatlamalara yol açar ve ardından kabuk atma ile paspayının düştüğü gözlenir. Korozyona uğrayan donatılar ve düşen paspayı neticesinde yapı dayanımını büyük ölçüde yitirir. Bu durumdan sonra yapı güvenliği açısından derhal bakım ve onarıma alınmalıdır. Bu da yapının ilk maliyetlerine ek olarak, ciddi maliyetler getirmektedir. Kıyı ve liman yapıları gibi betonarme yapılarda, durabiliteyi arttırmak, bakım onarım maliyetlerini azaltmak ve servis ömrünü uzatmak için özel tasarım betonarme yapı gereksinimleri doğmaktadır. Bu gereksinimlerin başında, yüksek performanslı beton kullanımı, pas payının arttırılması ve geçirimlilik azaltıcı beton katkılarının kullanılması gelmektedir. Bahsi geçen gereksinimler, yapının başlangıç maliyetini arttırmak ile birlikte yapıda korozyon riskini tamamen ortadan kaldırmazlar. Özellikle, yüksek performanslı betonların çatlak oluşumuna karşı daha elverişsiz olduğu bilinen bir gerçektir.

Alternatif bir yaklaşım olarak, betonda doğal puzolanlar kullanılarak, klor geçirimliliğinin düşürüldüğü gözlenmiştir. Doğal puzolan katkı kullanımı, yapıda klor geçirimliliğini, kullanım miktarına bağlı olarak, düşürmekte ve korozyon kaynaklı yapı stabilite kayıplarını azalttığı bilinmektedir. Puzolanların kendi kendilerine bağlayıcı özelliklerinin olmadığını, beton içinde kullanıldığında bağlayıcı özelliği olan ürünler ortaya çıkarmaktadır. Bu sebepten, puzolanların beton karışımlarında, artan oranlarda kullanılması, dayanım kayıplarına yol açacağı aşikardır.

Yaptığımız çalışma, bir kıyı-liman betonarme yapısının yaşam döngüsü-maliyet analizleri üzerine odaklanacaktır. Yaşam döngüsü boyunca yapıda çatlak oluşumu ve

Eğer yapıda, yüksek miktarda çatlak ve kabuk dökülmesi gözlenirse, bu durum yapının bakım-onarım işlemlerine tabii tutulmasını gerektirecektir. Bu da yapı servis ömrü boyunca artan miktarlarda bakım onarım işlemine tabi tutulacağı anlamına gelmektedir. Yaşam döngüsü maliyet analizinde, ana yatırımı, geliştirilmiş durabilite maliyetlerini içermekte ve muhtemel bakım onarım maliyetleri tahmin etmektedir.

6.2 Maliyet Analizeleri

Eğer yapıyı ilgilendiren tüm bağlantıları ve bunların sonuçları maliyet biriminden tanımlanabilirse, yapı için verilecek karar, yaşam döngüsü içerisinde yapının maliyetini minimum yapacaktır. Genel olarak, eğer her alternatifin faydası aynı ise, beklenen T zamanına bağlı yaşam döngüsü maliyeti, LCC(T) aşağıdaki gibi tanımlanabilir [20].

Burada,

LCC ; life-cycle cost – yaşam döngüsü maliyeti CD ; design - dizayn maliyeti

CC ; construction - yapı imalat maliyeti (malzeme ve işçilik)

CQA ; quality assurance/control – kalite güvence/kontrol maliyeti

CIN(T) ; inspections – denetleme maliyeti

CM(T) ; maintenance – bakım maliyeti

M ; hasar sayısı

Pfi(T) ; her hasar için kümülatif hasar olasılığı

CSFi ; meydana gelebilecek her hasar için hasar maliyeti

Maliyet ve yararlar, farklı zamanlarda meydana geldiği için yapının bulunduğu ülke koşullarında ekonomik, sosyal ve politik etkenlerden de etkilenecektir. Çalışmamızda ülke şartlarını göz ardı edilerek, ülkenin kararlı bir yapıda olduğu varsayılacaktır.

Daha önce de bahsettiğimiz gibi, kıyı ve liman yapıları gibi betonarme yapılarda, donatının klor etkisi altında korozyona uğraması, yapı stabilitesinin kötüleşmesinin ve ardından servis ömrünün kısalmasının ana nedenidir.

Klor iyonlarının betonun içine doğru ihtiva etmesi, korozyon başlamasına ve ilerlemesi ile donatı paslanmasına yol açarken, betonun kabuk atarak pas payının da düşmesine neden olur. Pas payının düşmesinde ilk belirtilerin görülmesi esnasında, betonarme yapının stabilite kapasitesinde ve güvenliğinde meydana gelen düşüşün %20 değerlerine ulaşmadığı gözlenmiştir [20].

Şüphesiz ki bu durum, taşıyıcı elemanlar hasar meydana gelme olasılığının artmasına yol açacaktır. Bununla birlikte, taşıyıcı elemanlardaki hasar olasılığı, tüm yapının servis ömrünü tamamlama olasılığı yanında düşük kalmaktadır. Böylece, bakım onarım gibi güçlendirici tedbirler, pas payı dökülmesinden hemen sonra yapıya uygulanmalıdır. Sonraki analizlerde pas payı düşmesinden kaynaklı servis ömrü tamamlama olayları, kıyı ve liman yapıları gibi betonarme yapılarda yaşam döngüsü maliyet analizlerinde ana bileşen olarak ele alınır.

Yapı her incelendiğinde pas payı düşmesinin meydana geldiği varsayılır ise, tahmin edilen yaşam döngüsü maliyet analizi için aşağıdaki gibi tekrar düzenlenebilir [20].

LCC(T) = CD + CC + CQA + CIN(T) + CM(T) + ESF(T) (6.2)

Burada,

ESF(T) ; T servis süresi boyunca tahmini paspayı düşme maliyetleri,