Patlatma İle Bina Yıkım Teknikleri – 4

PATLATILAN YAPILARIN YIKILMA ŞEKİLLERİ

Patlatıcı ile yıkım işinde yıkılacak yapının patlatma sırasındaki davranışı çok önemlidir. Yapının rijit olduğu kabulüyle, patlatma sırasında nasıl hareket edeceği, ne yöne yıkılacağı gibi cevap bulması gereken önemli sorular vardır. Patlatılacak binanın yıkılmasında üç farklı yöntem vardır. Bunlar:

  • Yapının kendi içinde çökerek oturduğu alan üzerine yıkılması.
  • Yapının belli bir yöne doğru devrilerek yıkılması. Bununda iki ayrı biçimi olmaktadır.
  • Yapının belli bir yöne devrilmesini sağlayarak yıkma
  • Yapının devrilme mesafesini kısa tutmak amacıyla belli bir yöne devrilirken kendi içinde de çökmesini sağlamak.
  • Yapının parçalı olarak patlatılarak yıkılması

Bu yıkım yöntemlerinden birisine karar verirken incelenmesi gereken bazı özellikler vardır. Bunları aşağıdaki şekilde sıralayabiliriz:

  • İlk olarak yıkılacak yapının çevresinin durumu incelenmelidir. Yapının yıkılabileceği kadar büyük boş bir alan olup olmadığı, yakın çevrede yapı bulunup bulunmadığı, varsa yıkılacak yapıya uzaklığı belirlenmelidir.
  • Çevrede bulunan, patlatmadan etkilenebilecek yapılar varsa bunlar hakkında geniş bilgi toplanmalıdır.
  • Çevrede bulunan yollar, bu yolların trafik durumu, enkazın nereden nasıl kaldırılacağı, patlatma sırasında kapatılması gereken yollar tespit edilmelidir.
  • Patlatılacak yapının altında veya çevresinde bulunan bütün altyapı tesisleri; su ve kanalizasyon şebekesi, gaz dağıtım hattı, yer altı elektrik ve haberleşme hatları, metro veya karayolu tünelleri belirlenmelidir.
  • Patlatma sırasında yaya ve araç trafiğinin nasıl kesileceği belirlenmeli, gerekiyorsa alternatif yol güzergahları araştırılmalıdır.

Bütün bu incelemeler yapıldıktan sonra, yapı özellikleri ve boyutları da dikkate alınarak yapının yıkılması için yukarıda belirtilen yöntemlerden birisi seçilebilir.

Yapının Kendi İçinde Çökmesi

Patlayıcıyla yapı yıkımında en masraflı ve karışık yöntem yapının patlatılması sonucu kendi içinde çökmesidir. Yapının kendi içinde çökmesi oldukça karışık ve zahmetli hesaplamalar sonucu planlanmaktadır. Yapıların kendi içlerinde çökerek yıkılmaları diğer yöntemlere göre çok pahalıdır, ancak özellikle şehir merkezlerindeki binalarda olduğu gibi, yapıya komşu ve gerekli büyüklükte boş bir alan bulunamadığında yapının kendi içinde çökmesinden başka çözüm yoktur. Çevrede bulunan yapıların taş savrulması risklerine karşı korunması için de yapı yıkımı kendi içinde çökme şeklinde yapılabilir.

Yapının kendi içinde yıkılması söz edildiği gibi zor koşullarda yapılıyorsa elbette patlatma ile yıkım büyük riskler taşımaktadır. Bu risklerin başında yapının gerçekten planlandığı gibi kendi alanı içinde çöküp çökmeyeceği gelmektedir. Bunun için önceden planlamalar yapılmalı yapının yıkım sırasındaki davranışı adım adım incelenmelidir. Yapılan hassas planlamalar sonucunda yapının alanı dışına devrilmeden, kendi içinde çökeceğine karar verilirse, bu planlar doğrultusunda patlatma hazırlıklarına başlanır.

Çerçeve sistemlerden oluşan bir yapının planlanan patlatma sonrasında nasıl davranacağı, hangi

şekilde deplasman yapacağı bazı statik hesaplamalar sonucu öngörülebilir. Bu konuda bir fikir vermesi amacıyla bu statik hesaplama yönteminde izlenen yol hakkında aşağıda bilgi verilecektir

  • İlk olarak yıkılması planlanan yapının planları temin edilir, eğer planlara ulaşılamıyorsa; yapının planları çıkartılmalı, malzeme durumu ve donatı miktarı tespit edilmeye çalışılmalıdır.
  • Yapı kendi ağırlığı altında çözülmeli bütün taşıyıcı elemanlara gelen iç kuvvetler bulunmalıdır.
  • Yapıyı oluşturan bütün kolon, kiriş ve perdelerin plastikleşme momentleri hesaplanır.
  • Yapının kendi yükleri altındaki deplasmanı bilgisayar yardımıyla görülür.
  • Yapının kendi içinde yıkılması için aşağıdan yukarıya doğru kolonlardan başlayarak taşıyıcı elemanlar, tespit edilen milisaniye gecikme elemanları yardımıyla patlatılır. Yapının kendi içinde göçmesi için zemin katta yapının merkezine yakın bulunan ve en büyük iç tesirleri bulunan kolonların patlatılması ile işleme başla-nabilir.
  • Yapının kendi içinde çökmesi için yapıdaki kolon, kiriş, perde ve döşeme gibi taşıyıcı elemanların hangilerinin patlatılacağına karar verilir. Daha sonra her aşamada yani her gecikmede, birlikte patlatılacak yapı elemanları belirlenir.

Genellikle bir kattaki benzer yapı elemanları aynı gecikme zamanında patlatılır. Yapıların kendi içlerinde çökmeleri istendiğinde yapılan hesaplar ile çökmenin evreleri adım adım izlenmelidir. Bunun için olacak çökmeler önceden modellenmelidir. Böylece yıkımın ne şekilde gerçekleşeceği öngörülebilir. Bunun için kullanılabilecek bir yöntemin adımları aşağıda görülmektedir:

  • Ø Birinci aşamada patlatılan yapı elemanlarının yıkılması, bunların elastisite modülü değerlerinin sıfıra eşitlenmesi ile modellenebilir.
  • Ø İlk aşamada patlatılan yapı elemanlarının elastisite modülleri sıfır alınarak, yapı tekrar çözülür ve yapıdaki iç kuvvetler incelenir.
  • Ø Oluşan durumlar sonucu yapının deplasmanı incelenir.
  • Ø Yapı elemanlarının hesaplanan plastikleşme momentleri ile patlatma sonrası çözülen sistemdeki momentler karşılaştırılır. Plastikleşme momentini aşan değerlerin daha fazla yük taşıyamayacağı düşünülür.
  • Ø Plastikleşme momentini aşan kesitler, bu noktada mafsallar tanımlanıp o kesitlere ait plastikleşme momentleri dış yük olarak verilerek modellenir.
  • Ø Mafsalların tanımlanması ve ikinci aşamada patlatılacak yapı elemanlarının elastisite modüllerinin sıfıra eşitlenmesi ile işlemler tekrar edilir.
  • Ø Oluşan son durumdaki deplasman incelenir.

Bu işlem son patlatma aşaması bitinceye kadar sürdürülür. Bunun sonucunda yapının deplasmanı incelenir. Eğer yapı istenilen şekilde mekanizma durumuna geçerse, yani artık yapının yıkılması için hiçbir engel kalmamışsa ve yapı kendiliğinden yıkılmaya başlamışsa işlem başarılı olarak tamamlanmıştır.

Yapılan bu hesaplamalar sonucunda yapının patlatılması düşünülen yapı elemanları yardımıyla, mekanizma durumuna geçip geçemeyeceği ve çökmenin hangi şekilde olacağı önceden modellenmiş olur. Böylece patlatma sırasında meydana gelebilecek istenmeyen sonuçlar kontrol altına alınabilir.

Bu işlemlerin yapılması özellikle çok katlı ve karmaşık yapılarda oldukça zordur. Hesapların yapılmasında bilgisayar kullanılması ve kullanılan programların gün geçtikçe gelişmesi bu aşamada hesapları yapan mühendisin en büyük yardımcısıdır.

Bu yöntemle, yıkımın önceden modellenmesi yapının belli bir yöne devrilerek yapılan yıkım problemlerinde de oluşturulmalıdır. Böylece her ne kadar risk daha az olsa da patlatma ile yıkımın istenilen şekilde yapılıp yapılamayacağı önceden belirlenir. Patlatma ile yıkımda emniyet çok önemlidir. Dolayısıyla önceden yapılan çalışmalar ile riskler olabildiği kadar azaltılmalıdır.

Yapının Yana Devrilmesi

Yapı yıkımında uygulanan en ekonomik ve basit yöntem yapının yana yatarak devrilmesidir. Yıkılacak yapının çevresinde yapının devrilmesi için yeterli büyüklükte boş bir alan varsa bu yöntemi tercih etmek akıllıca olacaktır. Yapının yanında bulunan boş alan yapının devrilmesi sonucu oluşacak enkazın üzerine yayılabileceği kadar büyük olmalıdır. Bu alan üzerinde ve altında zarar görebilecek bir nesne olmamalıdır.

Çevredeki binaların yıkılacak binaya göre konumları ve uzaklıkları saptanmalıdır. Oluşacak taş savrulmaları, titreşimler, hava şoku ve tozun çevredeki yapılara etkileri hesaplanmalı gerekiyorsa, ayrıca özel koruma önlemleri alınmalıdır.

 

Bütün şartlar uygun olduktan sonra sıra yapının yana yatarak devrilmesini sağlamaya gelir. Bunun için bir dizi hesaplama yapılması gerekir. Yapının belli bir yöne devrilmesi büyük önem taşımaktadır. Rijit bir yapının devrilmesi, yapı ağırlık merkezinin izdüşümünün yapı alanının dışına çıkması ile mümkün olmaktadır. Patlatma sonrası yapı ağırlık merkezi izdüşümü yapı alanı dışına çıkmazsa, yapı yan yatabilir fakat devrilmez. Burada en önemli nokta yapı ağırlık merkezinin yerinin ve yapının temel özelliklerinin belirlenmesidir.

Yapı birçok elemandan oluşur. Bunların başında döşemeleri, kirişleri, kolonları, duvarları ve iç mimari ile ilgili birçok yapı elemanını sayabiliriz. Yapının asıl ağırlığını oluşturan döşemeler, kirişler, kolonlar ve duvarlar düzgün geometrik şekillere sahip oldukları için, bunların hacimlerinin ve özgül ağırlıkları ile çarpımları sonucu, ağırlıklarının bulunması kolaydır. Burada dikkat edilmesi gereken yapı elemanlarının özgül ağırlıklarını doğru tespit edebilmektir. Yapının patlatma düzlemi üstünde kalan, devrilecek bölümünün ağırlık merkezi doğru olarak belirlenmelidir.

Ağırlık merkezinin koordinatları, yapılacak hesaplamalarda kullanılacağı için hassas hesaplamalar sonucu bulunmalıdır.

Yapının devrilmesi, ağırlık merkezi izdüşümünün yapı alanı dışına çıkması, bu da patlatma düzleminin altında veya üstünde planlanan kama ile bir patlatma boşluğu yaratılması sonucu mümkün olur. Doğru kama geometrisinin seçilmesi binanın devrilmesi için çok önemlidir. Devrilen yapı elemanı rijit bir kütle olarak kabul edilir. Tuğla yapılar patlatıldığında, patlatmadan hemen sonra yerçekiminin de etkisiyle bina parçalanır. Günümüzde betonarme binalar eğilme ve çekme gerilmeleri de taşıdıkları için kimi zaman yan yatmalarına rağmen şekillerini korumaktadırlar. Bu tür yapılarda parçalanma, yapı elemanları birbirlerine veya yere çarptıklarında olmaktadır. Özellikle bu tür betonarme yapılarda tamamen devrilme çok önemlidir.

Örme duvarlardan oluşan yapılar, patlatmadan hemen sonra yerçekimi nedeniyle devrilip zemine çarparak parçalanmaktadır. Betonarme yapılar ise devrilirken dahi rijitliğini korumakta ve ancak yere çarptıklarında parçalanmaktadırlar. Özellikle bu tür yapılarda patlatmanın başarısı açısından kama geometrisinin çok iyi hesaplanması gerekmektedir. Yapının belli bir yöne devrilmesi için yapılan patlatma işleminde kullanılan kama geometrisi hesaplarında şu kabuller yapılmaktadır;

  • Yapı, prizmatik bir şekle sahiptir, yani dış duvarlar düşeydir.
  • Patlatma düzleminin üzerinde yer alan yapı bölümünün ağırlık merkezi bellidir ve kamanın kütlesi ihmal edilmektedir.
  • Patlatma sonrasında yapı, kama ekseninin oluşturduğu bir doğru çevresinde dönmektedir.
  • Dönme hareketi yapının eğilme mukavemetinden etkilenmez, yani patlatma düzleminde yapının tamamen koptuğu düşünülmektedir.
  • Dönme hareketi yavaş şekilde gelişmektedir, yani hareket eden yapının atalet momentiyle bir engelin aşılması söz konusu değildir.
  • Kama boşluğu, patlama sonucu oluşan moloz veya patlamayan temel demirleri tarafından daraltılmamaktadır.

Yapılan kama geometrisi hesaplarında aşağıdaki kısaltmalar kullanılmaktadır.

G: Patlatma düzlemi üzerinde olan ve dönme eksenini oluşturan mafsallar.

S: Patlatma düzlemi üzerinde kalan yapının ağırlık merkezi.

x: Yapının ağırlık merkezi izdüşümünün devrileceği köşeye yatay uzaklığı.

y: Yapının ağırlık merkezinin patlama düzlemine düşey uzaklığı.

e: Eksantriklik oranı, devrilme ekseninin ağırlık merkezi izdüşümüne olan yatay uzaklığı.

M: Patlatılacak kama yüksekliği.

m: Patlatılacak kama yüksekliğinin x’e oranı (M/x)

δ: G mafsalından geçen, patlatma düzlemine dik olan doğru ile G mafsalı ve S ağırlık merkezi arasında çizilen doğru arasındaki açı

ϕ: Yapının ağırlık merkezinin devrilme sırasında kat ettiği açı.

Rijit bir yapının patlatmayla devrilerek yıkılması için 4 temel kama tipi mevcuttur (Şekil 7.3). Bunlar aşağıda sıralanmıştır.

  • 1. Tip kama: Kama patlatma düzleminin üstünde üçgen şeklinde açılır. Devrilen yapı engelsiz biçimde yapının temelinin dışında hareket edebilir.
  • 2. Tip kama: Kama patlatma düzleminin üstünde üçgen şeklinde açılır. Devrilen yapı patlatma düzleminde (temel, beton, zemin vs.) desteklenir.
  • 3. Tip kama: Kama patlatma düzleminin altında üçgen şeklinde açılır.
  • 4. Tip kama: Kama patlatma düzleminin altında dörtgen şeklinde açılır.

 

Yapıların Devrilirken Kendi İçlerinde Çöktürülmesi

Yapıların patlatılarak yıkılmalarında, devrilerek yıkılmanın kendi içlerinde çökerek yıkılmalarından daha az masraflı ve karışık olduğundan söz etmiştik. Bu nedenle mümkünse yapı devrilerek yıkılmak istenir. Yapının çevresinde devrilmenin gerçekleşebileceği bir alan olduğunda, yapının bu alana devrilmesi düşünülür, fakat yapı eğer çok yüksekse devrileceği alan yapı enkazı için yeterli olmayabilir. İşte böyle durumlarda yapı devrilirken planlanan diğer patlatmalarla bazı üst katların da çökmesi sağlanabilir. Böylece devrilen yapının yüksekliği azalır.

Yapının yüksekliğinin azaltılarak devrilmesi bu iş için gerekli alanın küçülmesini sağlarken aynı zamanda savrulan taşların kontrol altına alınmasını kolaylaştırır. Yapının daha az bir yükseklikle devrilmesi zemin sarsıntılarını azaltabileceği gibi toz oluşumunu da bir ölçüde azaltır. Yapının devrilirken kendi içinde yıkılmasında, kendi içinde çökme ve yana devrilme başlıkları altında söz edilen hesaplama yöntemleri birleştirilerek kullanılmalı ve hesaplar titiz bir şekilde kontrol edilmelidir.

Yapıların Parçalı Olarak Patlatılarak Yıkılması

Bu yapı patlatma metodu, sık yapılar arasındaki orta yükseklikte ve geniş olan yapıların yıkılmasında tercih edilmektedir. Bu metot da patlatma küçük bölümler haline indirgenmiş patlayıcı madde miktarları ile yapılır. Şekilde şematik olarak ifade edilen yıkım çalışmasında görüldüğü gibi çevresel sınırlandırmalar nedeniyle bina parçalı halde yıkılmaktadır. Burada öncelikle orta kısım patlatma ile çökertilmekte sonrasında sağda kalan blok yıkılan orta bloğun üzerine devrilmekte en son olarak da soldaki blok diğerlerinin üzerine devrilmektedir.

Parçalı yapı patlatmaları ile sağlanan avantajlar şöyle sıralanabilir;

a)     Titreşimler ve gürültü azaltılır,

b)     Toz emisyonu azaltılır

Tek parçalı patlatmaya göre daha ekonomik bir sonuç alınmaktadır.