İnşaat Mühendisliğinde Diğer TDR Uygulamaları

Su içinde kalan köprü ayaklarında yüksek debili akıntı sonucunda oluşan zemin kaybı (scour), köprülerin ayakta kalmasının önünde ciddi bir tehlikedir. Zemin kaybının derecesinin belirlenmesi için TDR yönteminin kullanımı oldukça güncel sayılabilir. Bu konuda yapılan çalışmalar incelendiğinde yöntemin temel prensibinin köprü ayaklarına yerleştirilen ve suyu geçerek zemine gömülen iki metal iletkenin arasındaki malzeme değişiminin elektriksel olarak izlenmesi olduğu görülmektedir. Şekil 2.25’te örnek bir uygulama görülmektedir.

Köprü ayağındaki prob ile cihazın bağlantısının sağlayan kablo

Prob başlığı

Metal iletkenlerden oluşan prob

Çökelti yüksekliği değişimi Köprü ayağındaki prob ile cihazın

bağlantısının sağlayan kablo

Prob başlığı

Metal iletkenlerden oluşan prob

Çökelti yüksekliği değişimi

Şekil 2.25. Köprü ayağında çökelti yüksekliğinin izlenmesi (Yu ve Yu, 2009)

TDR sinyallerinden elde edilen voltaj değişimi, çökelti yüksekliğindeki değişimi işaret etmektedir. Şekil 2.26’dan görüldüğü üzere, çökelti kalınlığının artmasıyla TDR sinyalinin yansıma süresi ve genliği azalmaktadır. Bu değişimi boyutlandırmak için iletim hattı teorisini kullanmak yeterli olmaktadır. Fakat sudaki tuz oranının ölçüm doğruluğunda oluşturacağı etki göz önüne alınmalıdır.

V o lt a j Çökelti kalınlığı: 16 cm Çökelti kalınlığı: 12 cm Çökelti kalınlığı: 8 cm Çökelti kalınlığı: 4 cm Çökelti kalınlığı: 0 cm

Çökelti kalınlığı artıyor

Uzaklık V o lt a j Çökelti kalınlığı: 16 cm Çökelti kalınlığı: 12 cm Çökelti kalınlığı: 8 cm Çökelti kalınlığı: 4 cm Çökelti kalınlığı: 0 cm

Çökelti kalınlığı artıyor

Uzaklık

Şekil 2.26. Çökelti kalınlığı ile voltaj değişimi (Yu ve Yu, 2009)

İnşaat yapılarında çelik kabloların veya donatıların paslanması (korozyon) yapı durabilitesi açısından önde gelen sorunlardan biridir. Özellikle köprülerde çelik askı halatları taşıdıkları yük ve görevleri düşünüldüğünde paslanmanın en son isteneceği elemanlar içinde öne çıkar. Çelik halatlarda paslanmanın belirlenmesi amacıyla geliştirilen birçok yöntemin (direnç ölçümü ve manyetik indüktans ölçümü gibi) en önemli problemi, halat üzerinde paslanmanın yerinin konumlandırılmasında yaşanan güçlüklerdir (Liu ve diğ., 2002).

TDR yöntemi ile paslanmanın yerinin ve boyutunun belirlenmesi, tarama yapılmak istenen yapı çeliğine paralel olarak yerleştirilen ikinci bir iletken ile bir iletim hattı oluşturup, hatta gönderilen EM sinyalin geri yansımalarının kaydedilmesi ile mümkün olur. Eğer yapı çeliğinde bir hasar mevcutsa gönderilen sinyalin bir kısmı hasarlı noktadan geri yansır. Yansıyan sinyalin gidiş-dönüş süresi ile paslanmanın yeri, genliği ile paslanma aşınmasının boyutu ilişkilendirilebilir. Şekil 2.27’de örnek bir uygulama görülmektedir.

Şekil 2.27. Paslanmanın TDR sinyaline etkisi (Liu ve diğ., 2002)

Yöntemin eski yapılara uygulanması için pas payı denilen beton kabuğun dışına yerleştirilecek bir iletken de kullanılabilir. Fakat bu durumda ölçüm hassasiyetin azalacağı göz önünde bulundurulmalıdır. Örneğin beton içine gömülü ikinci iletken kullanıldığında %22,5’lik bir paslanma aşınması, empedans değerini %30 değiştirirken ikinci iletkenin dışarıdan uygulanması halinde bu değişim %4,5 ile sınırlı kalmaktadır.

Derin kazı yapımında özellikle kendini tutabilir bir zemin bulunmadığında destekli kazıya ihtiyaç duyulur. Kazı alanının güvenliğini sağlamak amacıyla kullanılan iksa sistemlerini güçlendirmek için zemin çivilerine başvurulabilir. Zemin çivisinin uzunluğunun yeterli olması ve donatısının etrafının enjeksiyon şerbeti ile bütünüyle kaplanmış olması, zemin çivili iksa sistemlerinin kalite kontrolünde en önemli iki ayrıntıdır. Bu kontrollerin TDR yöntemi ile gerçekleştirilmesi mümkündür. Bu amaçla zemin çivisi için zemine açılan deliğe, donatıyla paralel olacak şekilde plastik kaplı bir iletken de yerleştirilir (Şekil 2.28). Böylelikle oluşturulan iletim hattı boyunca TDR ile gerekli ölçümler yapılabilir. Zemin çivisi uzunluğu boyunca hava boşlukları meydana gelmişse, bu durum cihaza yansıyan sinyallerde yansıma oluşturur (Şekil 2.29).

Çimento şerbeti için kılıf

Plastik kaplı bakır iletken Zemin çivisi donatısı

Çimento şerbeti için kılıf

Plastik kaplı bakır iletken Zemin çivisi donatısı

Şekil 2.28. Zemin çivisi içinde iletim hattı (Cheung ve Lo, 2011)

Çelik donatı Enjeksiyon şerbeti İletken Başlangıç sinyali Yansıyan sinyal Boşluk Çelik donatı Enjeksiyon şerbeti İletken Başlangıç sinyali Yansıyan sinyal Boşluk

Şekil 2.29. Farklı kusurlarda TDR sinyalleri (Cheung ve Lo, 2011)

TDR, taze beton kalitesinin belirlenmesi için slump ve beton basınç dayanımına dayanan geleneksel kalite kontrol yöntemlerine alternatif olmasa bile ilave bir kontrol aracı olarak bir süredir kullanılmaktadır. Beton karışım oranının kontrol edilmesi, hava içeriği, gerekli kür süresi ve segregasyonun varlığının belirlenmesi gibi amaçlara uygun olduğu düşünülen TDR yöntemi, Şekil 2.30’da görüldüğü gibi kurulan bir düzenekle kullanılmaktadır. Taze betonun içine döküleceği bir tüpün iki kenarına yerleştirilen iki iletkenle oluşturulan iletim hattı üzerinde yapılan TDR ölçümü ile betonun su içeriği gerekli kalibrasyonun yapılması ile belirlenmektedir.

Şantiye yönetimi açısından beton kalıplarının zamanında sökülebilmesi hem güvenlik hem de imalat hızının düşmemesi için önemlidir. Bunun sağlanabilmesi betonda çimento hidratasyonunun ne ölçüde tamamlandığı bilmekle mümkün olur. Eğer hidratasyonun belirli bir oranının daha önceden bilinen bir su içeriği seviyesine erişildiğinde gerçekleştiği kabulü yapılabilirse, betonda söz konusu su içeriği TDR

yöntemiyle belirlenip kalıbı sökmek için fikir sahibi olunabilir. Şekil 2.31’de TDR sinyallerinin kür süresi ile nasıl değiştiği görülmektedir.

Beton numune Kaynak İletken Koaksiyel Kablo Beton numune Kaynak İletken Koaksiyel Kablo

Şekil 2.30. Silindir numuneler için geliştirilen tüp sensör (Yu ve Liu, 2010)

Uzunluk (m) R ö la ti f v o lt a j (v ) 68 saat 0 saat Uzunluk (m) R ö la ti f v o lt a j (v ) 68 saat 0 saat