Geri Dön

Tarihi yüzer köprü için bakım onarım metodu ve maliyet değerlendirmesi

Maintenance and repair method and cost assessment for historical floating bridge

  1. Tez No: 886736
  2. Yazar: CİHAT KOÇ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ZÜBEYDE ÖZTÜRK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: İnşaat Mühendisliği, Civil Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Ulaştırma Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 101

Özet

Unkapanı Köprüsü'nün ilk yapım tarihi 1836 yılına dayanmakla birlikte, zaman içinde köprü birkaç kez sökülerek yenilenmiştir. Unkapanı ile Azapkapı arasındaki ilk köprü Eylül/1836 yılında yapımı tamamlanan Hayratiye (Mahmudiye) Köprüsü'dür. 1872 yılında ise yerine eskisinden daha uzun ve geniş olan demir bir köprü inşa edilmiştir. 1912 yılına kadar kullanılan İkinci Unkapanı Köprüsü yerine, 1912 yılında sökülen Üçüncü Karaköy-Eminönü Köprüsü getirilip, kuruldu ve 1914-1925 yılları arasında hizmet verdi. 1924-1925 yıllarında çeşitli onarımlar görerek, boyu 40 metre kısaltılarak, yan ayakları kazıklar üzerine oturtuldu. Üçüncü Unkapanı Köprüsü olarak faaliyet veren köprü 1936 yılına kadar kullanıldı. 1936'da çıkan fırtına sonucu kullanılmaz hale gelen Üçüncü Unkapanı Köprüsü yerinde iken 1927'de ödenek hazırlanmaya başlanmış, Fransa'daki Ulusal Köprüler ve Yollar Okulu'nda profesör ve Bayındırlık Bakanlığı Araştırmaları Merkez Servisi Başkanı Pigeaud' un tasarımı kabul edilmiştir. 1930 yılında tasarımı ve projesi yapılan köprü için, 1935 yılında ihaleye çıkılmıştır. İş, Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg (M.A.N.), Gutehoffnungshütte, Dortmunder-Union ve Friedrich Krupp şirketleri de dahil olmak üzere bir grup Alman firmasına ihale edilmesine 1936 yılında karar verilmiştir. Atatürk Köprüsü, 453.5 metre uzunluğunda olup, 25 metre genişliğinde, 16 metre genişliğinde yol kısmı ve 4.5 metrelik iki kaldırım dahil, 24 yüzer duba üzerinde, çelik kolonlar üzerine oturmaktadır. 1988- 1989 yıllarında orijinal projesinde her biri 4.5m genişliğinde olan yaya yollarının, şerit sayısını artırabilmek için, genişliğinin her biri 2,5 m'ye düşürülmüştür. Ahşap olan yaya yollarının kaplamasının kompozit -betonarme ve asfalta çevrilmiştir. Atatürk Köprüsü, yüzer, açılır özellikte araç ve yaya geçiş köprüsü olması sebebiyle hem kara üzerinde hem de su yüzeyi ile su altında yapısal elemanlardan oluşmaktadır. Köprünün mevcut durumunu anlamak için köprü elemanları üzerinde kategorize çalışması hazırlanmalı, (derzler, betonarme ayaklar, çelik elemanlar, betonarme tabliye), yapı genelinde gözle muayene ve aletsel ölçümlerle durum tespitinin yapılması, değişimi yapılacak parçaların ve onarımı yapılacak parçaların tespitinin yapılması, onarım projelerinin hazırlanması, onarım yapılmasına yönelik çizim detayları hazırlanması, değişim yapılacak parçalar için orijinale esas çizim detayları hazırlanması, yapım metodolojisi, iş programı hazırlanması ve yapım yaklaşık maliyet hesabı hazırlanması gerekmektedir. Bu kapsamda köprü üzerinde tahribatsız muayene, gözle kontrol, GPS ölçüm yöntemi ile geometri tayini, betonarme kısımlarda tahribatlı muayeneler, çelik yapılarda ve dubalarda tahribatsız muayene, dubalar için sualtı muayenesi, ve katodik koruma sistemi için genel kontroller gerçekleştirilmiştir. Betonarme gözle kontrolde hasar seviyesi ağır hasar, orta hasar hafif hasar, hasarsız bölge olmak üzere 4'e ayrılmıştır. Köprünün mevcut geometri tayinin yapılması için, GPS ölçüm methodu ile 1087 adet noktadan okuma yapılmıştır. Köprünün yan ayakları ve tabliyesindeki betonarme yapının durumu kontrol etmek için, TS EN 13791 göre basınç testi için 29 adet karot numunesi, ve 6 adet numune de karbonatlaşma testi için alınmıştır. Betonarme yapının geçirimliliğini kontrol etmek için, 10 adet karot numunesi hızlı klor testi için hazırlanmıştır. Mevcut donatı durumunu görmek için ise 12 adet donatı çekme testi numunesi hazırlanmıştır. Köprünün çelik yapıları üzerinde ve dubalarda gözle muayene yapıldıktan sonra, çelik yapının durumunu anlayabilmek için, yüzey sertliği metodu ile çeliğin yapısal sınıfı kontrol edilmiştir. Çelik yapının üzerindeki boya kalınlığı kontrol edilerek mevcut koşullar için koruma kalınlığının yeterliliğine bakılmıştır. Su altında Unkapanı bölgesinde 10 adet ve Azapkapı bölgesinde 10 adet dubanın tüm zincirleri kontrol edilmiş ve videoları çekilmiştir. Su altı kontrolünde sırasında, dubalar ve tonoz bağlantı zincirleri için köprü üzerinde herhangi aktif bir korozyon koruma sisteme olmadığı anlaşılmıştır. Katodik Koruma Sistemi için hesap raporlarında kullanılacak olan birim akım miktarını bulabilmek için sahada ölçümler yapılmıştır. Köprü tasarım olarak, kara birleşim derzleri üzerindeki kayar mesnetler ile yanal hareketlerini yapması tasarlanmıştır. Nihai durumda ise kayar mesnetler ve genleşme derzleri tamamen kapalı, ve köprü termal hareketlerini açılır kısımdaki bağlantılar üzerinden yapmaya çalışmaktadır. Gözle muayene ve yapılan ölçümlerden sonra köprü yan ayaklarının ve ankrajlarının deniz yönünde hareket ettiği anlaşılmıştır. Köprü ve yaklaşım ayakları üzerindeki aksların yüksekliğine baktığımızda, köprüde oturma meydana geldiği anlaşılmıştır. Buna ek olarak kenar ayaklar ve ankrajlar üzerinde köprü merkez aksına dik yönde dönme gözlemlenmiştir. TS 13515 standardı Çizelge F1, yapı projelerinde beton tasarımında, çevresel etki faktörlerinin de göz önüne alınması gerektiğini ve yapı elemanlarında kullanılacak basınç dayanım sınıfının yapının maruz kalacağı çevre koşullarına uygun olmasını belirtmektedir. Köprünün maruz kaldığı çevresel koşullar arasında buz çözücü tuzlar, deniz suyundan ve atmosferinden kaynaklanan klorür, sülfatlı sular, donma-çözülme ve aşınma gibi etkenler göz önüne alınırsa, tavsiye edilen en düşük dayanım sınıfı C30/37 olmaktadır. Köprünün inşa edildiği yıllardaki dayanım sınıfının daha düşük olabileceği düşünülürse, beton durabilitesi ve donatının korunması açısından dayanımın yetersiz kalabileceği anlaşılmaktadır. Karbonatlaşma test sonuçları incelendiğinde ise, karbonatlaşma yüzeyinin incelenen noktalarda maksimum 21 mm sınırına kadar ilerlediği ve genel olarak paspayı sınırları içinde kaldığı değerlendirilmiştir. Çelik yapılar üzerinde yapılan gözle muayene ve sertlik testinde, ana taşıyıcı çelik sistemin iyi olduğu ve boya tamiratı dışında sorun olmadığı gözlemlenmiştir. Açılır bölgedeki piston ve menteşelerin çalışmakta olduğu, yerinde kontrolle zarar görmüş parçaların aynisi ile değiştirilebileceği anlaşılmıştır. Gerçekleşmesi ön görülen büyük İstanbul depremini göz önüne alınacak olur ise, mevcut köprü ayak yapılarının yetersiz dayanımda olduğu mevcut durumundan anlaşılabilmektedir. Köprü ayaklarının çevreye etkisi en az olacak şekilde yenilenmesi gerekmektedir. Bu kapsamda trafik yoğunluğu ve bölgenin ana ulaşım hatlarından biri olduğu dikkate alınarak, mevcut köprü ayakları yıkılmadan yeni yapım yöntemi de düşünülmüştür. Ekonomik açıdan bakıldığında, yeni köprü yapmak yerine köprü ayakları ve yaklaşım köprüsünün revizyonu en ucuz yöntem olarak görülmektedir. 20 yıl betonarme ömrü uzatma ile tamirat çalışmaları (deprem analizi olmadan)bölgenin, ana trafik hattı göz önüne alındığında, özellikle gündüz trafiğine müdahale edilmeden bahsedilen iş kalemlerinin 24 ayda tamamlanması öngörülmektedir. Genel maliyet 30,000,000 euro olarak planlanmıştır. Deprem analizi olmadan mevcut ayaklar ve köprü üzerinde yapılacak tamiratlarda, maliyetin ve sürenin artmasını sağlayan etken trafiğin kapatılmamasıdır. Mevcut trafik altındaki çalışmalarda bütün operasyonlar gece 00:00'dan sabah 06:00'a kadar planlanacaktır. İkinci bir plan ise, yeni temellerin yapılması ve köprü üzerindeki tamiratların yapılması 15 ayda tamamlanması planlanmaktadır. Bu kapsamda yeni yaklaşım tabliyesinin montajı için 3 aylık trafiğe kapama gerekmektir. Yeni temel ayakları yapılırken, en önemli işlerden biri alınan zemin numunelerinin doğruluğu ve elde edilen sonuçlardır. Zemin profili çok değişken olduğu için, yanlış yorumlanan ya da alınan numune, kazık çakımı sırasında beklenmeyen sorunlara neden olacaktır. Her durumda kazıklar kayaya soketlenmeli, kesinlikle sürtünme kazığı olarak çalıştırılmamalıdır. Bunun nedeni ise bölgele oluşabilecek sıvılaşma ve şev kaymasından dolayı sürtünme kazıkları çalışma kapasitesini yitirebilmesidir.Üçüncü bir plan ise mevcut köprünün yerine yüzer yeni bir köprü yapmak istenildiğinde, 9 dubalı, 28x11m gemi geçişine izin veren köprü yapılabilir. Yeni köprü 30 ayda, 4 aylık trafik kapama ile tamamlanabilir. Yaklaşık maaliyeti 150,000,000 olarak tahmin edilmektedir. İşçilik ve çelik birim fiyatlarındaki değişmeler, yeni köprü yapımı fiyatlarındaki en büyük etkendir. Bununla birlikle planlanan kazık çaplarının bir önceki planda belirtilen çaplardan daha geniş olması öngörülmektedir. Buda kazıkların, imalat ve çakım maaliyetini arttıracaktır. Planlanan yeni köprü fabrikada üst yapı dahil hazırlanarak, 2 yada 3 parça şeklinde romörkör ile denizden çekilelerek Haliç'e getirilmesi düşüünülmektedir. Bu plandaki en kritik madde kazıklar ve yeni köprü imalatı için ön görülen 14000 ton çeliğin tedarik sürecidir. İhtiyaç anındaki talep yoğunluğu, öngörülen tedarik sürecinin 2 katına çıkmasına neden olabilir. Bu nedenle, satın alma ve tedarik planı proje başında çok iyi yapılarak, imalat ve saha işlerini etkilememelidir. Atatürk Köprüsü'nün tarihi bir kültür mirası olduğu net bir şekilde görülmektedir. Ülkemizde uzun süredir hizmet veren ve yüzer tipte tek köprü olma özelliği taşımaktadır. Bu düşüncelerden yola çıkarak Atatürk Köprüsü'nü iptal edip, yerine yeni bir köprünün yapılması, hem tarihi mirasın korunmaması hem de maliyetin yüksek oluşu nedenleriyle, mevcut köprünün korunması gerektiği mesajını vermektedir. Sonuç olarak, tarihi köprünün genel yüzer kısmı tamir edilerek, yeni temel ayakları ve yaklaşım köprüsü ile Atatürk Köprüsü'nün hizmet kapasitesi en az 20 ila 30 yıl arası kolaylıkla uzatılabilir. Maliyet analizinden de anlaşılacağı gibi, köprünün, yeni ayaklar yapılarak, diğer kısımlarında onarım yapılması en ideal yöntemdir. Tadilat maaliyetinin iki katı olan yeni inşaa maliyeti bu kararı almada büyük etkendir.

Özet (Çeviri)

Unkapanı Bridge, located in Istanbul, Turkey, has a rich history that dates back to 1836. The first bridge, known as the Hayratiye (Mahmudiye) Bridge, was completed in September of that year. However, due to various reasons, the bridge was dismantled and renovated several times over the years. In 1872, a longer and wider iron bridge was built in its place, and it served the city until 1912 when it was dismantled and replaced with the 3rd Karaköy-Eminönü Bridge. This bridge was in use until 1925 when it underwent repairs and was shortened by 40 meters. It continued to serve as the 3rd Unkapanı Bridge until 1936 when it was deemed unusable after a storm. In 1927, preparations began for a new bridge to replace the 3rd Unkapanı Bridge. The design was commissioned to Pigeaud, a professor at the National School of Bridges and Roads in France and Head of the Central Service of Research at the Ministry of Public Works. The new bridge, known as the 4th Unkapanı Bridge, was completed in 1939 and is still in use today. It is a testament to the engineering and design skills of Pigeaud and has become an iconic landmark in Istanbul. The bridge has stood the test of time and has become an important part of the city's history and culture. In addition to its historical significance, Unkapanı Bridge also serves as an important transportation link between the Karaköy and Eminönü in Istanbul. The Atatürk Bridge is a remarkable engineering achievement that has stood the test of time. Its design and construction were completed in 1930, and it was put out to tender in 1935. After careful consideration, a group of German companies, including M.A.N., Gutehoffnungshütte, Dortmunder-Union and Friedrich Krupp, were chosen to undertake the project. The bridge, which is 453.5 meters long and 25 meters wide, rests on 24 floating pontoons and steel columns. Originally designed with 4.5-meter-wide pedestrian paths, the width was reduced to 2.5 meters in 1988-1989 to accommodate the increasing number of lanes. The pedestrian paths were also upgraded from wooden to composite-reinforced concrete and asphalt. What makes the Atatürk Bridge truly unique is its floating, openable design, allowing both vehicles and pedestrians to cross over the water. In order to understand the current condition of the bridge, a categorization study should be prepared on the bridge elements (joints, reinforced concrete piers, steel elements, reinforced concrete deck), condition assessment through visual inspection and instrumental measurements throughout the structure. Identifying the parts to be replaced and parts to be repaired, and the preparation of repair projects is necessary. It is necessary to prepare drawing details for repairs, prepare drawing details based on the original for the parts to be replaced, and prepare a method statement for construction, and the work program including approximate cost calculation In this context, non-destructive inspection on the bridge, visual inspection, geometry determination by GPS measurement method, destructive inspections on reinforced concrete parts, non-destructive inspection on steel structures and pontoons, underwater inspection for pontoons, and general controls for the cathodic protection system was carried out. In visual inspection of reinforced concrete, the damage level is divided into 4: heavy damage, medium damage, light damage and undamaged area. To determine the current geometry of the bridge, readings were made from 1087 points using the GPS measurement method. In order to check the condition of the reinforced concrete structure on the side piers and deck of the bridge, 29 core samples were taken for the pressure test according to TS EN 13791, and 6 samples were taken for the carbonation test. To check the permeability of the reinforced concrete structure, 10 core samples were prepared for rapid chlorine testing. To see the current reinforcement condition, 12 reinforcement tensile test samples were prepared. After visual inspection on the steel structures of the bridge and the pontoons, the structural class of the steel was checked with the surface hardness method in order to understand the condition of the steel structure. By checking the paint thickness on the steel structure, the adequacy of the protection thickness for the current conditions was checked. All chains of 10 pontoons in the Unkapanı region and 10 pontoons in the Azapkapı region were checked under water and videos were taken. During the underwater inspection, it was understood that there was no active corrosion protection system on the bridge for the pontoons and vault connection chains. Field measurements were made to find the unit current amount to be used in the calculation reports for the Cathodic Protection System. The bridge design is designed to make lateral movements with sliding supports on the land connection joints. In the final condition, the sliding bearings and expansion joints are completely closed, and the bridge tries to carry out its thermal movements through the connections in the opening section. After visual inspection and measurements, it was understood that the bridge's side piers and anchors were moving towards the sea. When we look at the height of the axes on the bridge and approach piers, it is understood that the bridge has settled. In addition, rotation perpendicular to the bridge centre axis was observed on the side piers and anchors. TS 13515 /table F1 states that environmental impact factors should be taken into account in the concrete design of building projects and that the compressive strength to be used in building elements must be suitable for the environmental conditions to which the structure will be exposed. Considering the environmental conditions to which the bridge is exposed, such as de-icing salts, chloride from sea water and atmosphere, sulfate waters, freezing-thawing and corrosion, the lowest recommended strength class is C30/37. The concrete strength of the bridge may have been lower in the years it was built, it is understood that the strength may be insufficient in terms of concrete durability and protection of the reinforcement. When the carbonation test results were examined, it was evaluated that the carbonation surface progressed to a maximum of 21 mm at the examined points and generally remained within the cover limits. In the visual inspection and hardness test performed on the steel structures, it was observed that the steel frames were in good condition and there were no problems other than paint repairs. It was understood that the pistons and hinges in the opening area were working, and the damaged parts could be replaced with the same ones upon on-site inspection. Considering the predicted major Istanbul earthquake, it can be understood from the current situation that the existing bridge's substructures are of insufficient strength. Bridge piers should be renewed in a way that has the least impact on the environment. In this context, considering the traffic density and the fact that it is one of the main transportation lines of the region, a new construction method was also considered without demolishing the existing bridge piers. From a financial perspective, revising the bridge piers and approach bridge seems to be the cheapest method instead of building a new bridge. Repair works with a 20-year reinforced concrete life extension (without earthquake analysis) are expected to be completed in 24 months, considering the main traffic line of the region, especially without interfering with daytime traffic. The overall cost is planned to be 30,000,000 euros. The factor that increases the cost and duration of repairs on existing piers and bridges without earthquake analysis is not closing the traffic. In operations under existing traffic, all operations will be planned from 00:00 at night until 06:00 in the morning. A second plan is to build the new foundations and repairs on the bridge to be completed in 15 months. In this context, a 3-month closure to traffic is required for the installation of the new approach deck. When making new foundation piers, one of the most important tasks is the accuracy of the soil samples taken and the results obtained. Since the soil profile is very variable, incorrectly interpreted or taken samples will cause unexpected problems during pile driving. In all cases, piles should be socketed into the rock and should never be operated as friction piles. The reason for this is that friction piles may lose their working capacity due to liquefaction and slope slippage that may occur in the region. A third plan is to build a new floating bridge instead of the existing bridge, a bridge with 9 pontoons, allowing 28x11m ship passage, can be built. The new bridge can be completed in 30 months, with a 4-month traffic closure. Its approximate cost is estimated at 150,000,000. Changes in labor and steel unit prices are the biggest factor in new bridge construction prices. However, the planned pile diameters are expected to be wider than the diameters specified in the previous plan. This will increase the cost of manufacturing and driving piles. It is planned that the planned new bridge will be prepared in the factory, including the superstructure, and will be towed from the sea in 2 or 3 pieces by tugboat and brought to the Golden Horn. The most critical item in this plan is the supply process of 14000 tons of steel foreseen for the piles and new bridge manufacturing. The intensity of demand at the time of need may cause the anticipated supply period to double. For this reason, the purchasing and supply plan should be made very well at the beginning of the project so that it does not affect the manufacturing and field works. It is clearly seen that the Atatürk Bridge is a historical cultural heritage. It is the only floating type bridge that has been in service for a long time in our country. Based on these thoughts, cancelling the Atatürk Bridge and building a new bridge instead gives the message that the existing bridge should be preserved, both because the historical heritage is not preserved and because the cost is high.As a result, the service capacity of the Atatürk Bridge can be easily extended for at least 20 to 30 years by repairing the general floating part of the historical bridge, and the new foundation piers and approach bridge. As can be understood from the cost analysis, the most ideal method is to build new piers and repair other parts of the bridge. The cost of new construction, which is twice the cost of renovation, is a major factor in making this decision.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    539996

    3D nonlinear modeling and testing of historic stone masonry arch bridges: The case of Justinian's Bridge

    Tarihi yığma taş kemer köprülerin doğrusal olmayan davranışının 3B modellenmesi ve deneysel olarak incelenmesi: Justinianos Köprüsü örneği

    VİLDAN GİZEM MENTEŞE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK

  2. Tez No

    718066

    Simulation and circuit design of an inverter driver with sensorless field oriented control for a PMSM used in compressor

    PMSM kullanılan kompresör için ve algılayıcısız alan yönlendirmeli kontrol kullanılan evrici sürücünün benzetim ve devre tasarımı

    TOLGA ODABAŞI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. LALE ERGENE

  3. Tez No

    878047

    Manevi danışmanlık ve rehberlik alanında manevi danışman ile sağlık personeli arasındaki multidisipliner çalışma: Hollanda örneği

    Multidiscplinary collaboration between spiritual counselors and healthcare personnels in the field of spiritual counseling: The case of the Netherlands

    SÜNDÜS KURT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    PsikolojiBursa Uludağ Üniversitesi

    Manevi Danışmanlık ve Rehberlik Anabilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ÜMMÜGÜL BETÜL KANBUROĞLU ERGÜN

  4. Tez No

    773548

    İlk Çağ'dan Osmanlılara Çoruh Havzası'nda Türkler

    Turks in the Coruh Basin from the Antiquity to the Ottomans

    ONUR GÜVEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    TarihOndokuz Mayıs Üniversitesi

    Tarih Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM TELLİOĞLU

  5. Tez No

    666661

    Urban life's ''New'' surface: art interface

    Kentsel yaşamın ''Yeni'' yüzeyi: sanat arayüzü

    MELİS YILMAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kentsel Tasarım Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET OCAKÇI

Geri Dön