Tarihi yüzer köprü için bakım onarım metodu ve maliyet değerlendirmesi

Abstract

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.