TARIFNAME BINALARIN TRAVMATIK GEÇMISINI IZLEYEN HESAPLAYAN KAYDEDEN VE ILETEN BETON IÇINE GÖMÜLÜ BIR DEGERLEME SISTEMI Teknolojik Alan: Bulus, beton yapilarin, deprem, sel, yangin ve benzeri travmatik geçmislerini sahip oldugu sensörleri ile tespit ederek, muayyen bir sistematik dahilinde anlasilabilir, ölçülebilir ve kiyaslanabilir nümerik bir büyüklüge dönüstüren bir degerleme sistemi ile ilgilidir. Teknigin Bilinen Durumu: Makinalarin giderek akilli hale geldikleri bu süreçte binalara bakildiginda, binalarin insanlarla neredeyse hiç iletisim kurmadiklari rahatça görülebilir. Binalarin içinde bulunduklari yapisal özelliklerin zamanla degistigi bilinmektedir. Binalarin deprem, yangin, sel vs. gibi geçirdikleri travmatik olaylarin bu özellikleri nasil degistirdigi disaridan oldukça yüzeysel gözlemler veya tahribatli ölçümler haricinde bilinememektedir. Binalarin insanlarla, sorunlarini iletecek sekilde iletisim kurmalari artik yavas yavas beklenmelidir. Binalarin, yasadiklari travmalarin dayanimlarina negatif etkide bulunduklari bilimsel bazda ispatlanmistir. Yasanan benzeri travmalar neticesinde, adi geçen bu travmalarin izlerinin rahatlikla kapatildigi, ve kullanicilari yaniltacak sekilde üstlerinin örtüldügü ve baskilandigi yaygin bir vakiadir. Dünyada yerlesimlerin önemli bir kismi aktif tektonik zonlar üzerinde yer almaktadir. Ülkemizde benzer sekilde deprem kusaklarindan biri olan Alp- Himalaya kusagi üzerinde bulunmaktadir. Karmasik jeolojik yapisi ve jeodinamik konumundan dolayi ülkemizde çok sayida aktif fay belirlenmistir. Bu faylar üzerinde çok sayida mühendislik yapilari insa edilmistir. Aktif zonlar üzerinde yer alan mühendislik yapilari depremler nedeni ile deformasyonlara, oturmalara ve ciddi afetlere maruz kalmaktadir. Örnegin, hiperstatik tasiyici sistemler oturmalara karsi çok hassastirlar. Bu yapilarin temellerinde meydana gelen oturma farklari ne kadar fazla olursa ortaya çikan ilave gerilme degerleri de o ölçüde büyük olmaktadir. Benzer sekilde, dogal afetler sirasinda binalarda yanginlar, oturmalar, düseyden sapmalar vb olabilmektedir. Bu nedenle, binalarda deprem ve/veya oturma kaynakli deformasyonun, ya da ivme yaratan hareketlerin zamana bagli izlenmesi son derece önemlidir. Binalar, restoratif ve rekonstrüktif girisimlerle, yapisal zayifliklari rahatlikla gizlenebilecek tasinmazlardir. Kullanicilarin, aldiklari malin kalitesini bilme haklari ve mecburiyetleri vardir, ve bu husus "Caveat Emptor" olarak bilinmektedir. Kusurlari rahatlikla kapatilabilen bina adi verilen tasinmazlarin, uygun bir teknoloji kullanimiyla alicisinin veya kullanicisinin uyarilmasi mümkün olmaktadir. patent dokümaninda, gömülü kablosuz sensörleri ele alinmaktadir. Dokümandaki sistemin ana düsüncesi hazirlanmasindan dökülmesine ve sonrasina kadar beton kalitesinin takibidir. Süreç, çimento kamyonlarindan dahi izlenebilmektedir. Sensörler, koruyucu mahfaza içinde betona gömülüdür ve batarya ile çalisirlar. Insaat sirketinin beton kalitesini begenmemesi durumunda döküm öncesi betonun reddedilmesine kadar bir dizi avantajdan bahsedilir. Yapilan literatür arastirmasinda karsilasilan CN103541552A numarali Çin patent dokümani, cep telefonu vasitasiyla döküm sonrasi betondaki çatlamalari ve beton sicakligini takip eder. patent dokümaninda, insaat sahasindaki betonun kalitesi sicaklik, nem, tuzluluk, empedans ve iletkenlik üzerinden temin edilir. Beton kalitesi kablosuz olarak bir islemciye nakledilir. Takibi esnasinda bir drone destegi de öngörülmüstür. patent dokümaninda, çok sayida beton yapinin toplu kontrolünü ve bu yapilarda meydana gelen hasarlari insan faktörüne bagli olmaksizin hizla tespit etmeyi amaçlar. Beton yapilarda olusan çatlaklar, yapilara gömülü olan titresim sensörleri araciligiyla belirlenir ve analiz için kablolu ya da kablosuz olarak bir kontrol merkezine iletilir. Bu sayede beton yapilarin durumu kollektif olarak kontrol edilir. Yapilan literatür arastirmasinda karsilasilan CN10293764GB numarali Çin patent dokümaninda, beton yapilarin sagligini takip etmek için olusturulan bir sistem ele alinir. Bu sistem sensör alt sistemi, veri isleme alt sistemi, haberlesme sistemi ve gözetim merkezinden olusur. Sensör alt sistemi, çatlagin topaklasma yapisini gözlemlemek için kullanilan piezoelektrik akilli agregat, yapinin darbe yükünü elde etmek için kullanilan piezoelektrik kuvvet dönüstürücü ile yapisal titresim bilgisi için kullanilan ivme dönüstürücü gibi parçalardan olusur. Veri toplama alt sistemi ise veri toplama karti ile yük yükselteci, piezoelektrik seramige güç saglama vb. isleri gören yardimci bir cihazdan olusur. Haberlesme sistemi kablo vasitasiyla TCP/IP protokolü ile saglanir. Gözetim merkezi ise aktif izleme, pasif izleme ve ivme izleme modüllerini içeren yazilimlardan olusturulmustur. Yapilan literatür arastirmasinda karsilasilan CN103913514A Çin patent dokümaninda, büyük hacimli bir betonun sicaklik ve gradyan çatlaklari ele alinir. Beton dökülmeden önce yapisal çelik çubuklar dikilerek, sicaklik sensörü ile akustik emisyon sensörü dikilen ayri çubuklarin yan yüzeylerine reçine ile yapistirilmistir. Sensörlerin yüzeyleri de reçine ile kaplanarak su geçirmezlik saglanir. Bu sensörler kablolar vasitasiyla sirasiyla dijital sicaklik kayit cihazina ve akustik emisyon izleme cihazina baglanmistir. Sicaklik sensörü, sicaklik gradyanini belirlemek için, akustik emisyon sensörü ise yüksek hacimli betonun takibi ve çatlaklarin pozisyonunu tespit etmek için kullanilmistir. Yukarida bahsedilen buluslara bakildiginda beton kalitesinin olusturulmasindan itibaren izinin sürülmesine dair çalismalarin oldugu, binalarda stres takibinin yapildigi, hatta beton dökümünden hemen sonra olusabilecek çatlaklarin kontrol edildigi görülmektedir. Herhangi bir çalismanin, binanin geçirdigi sel, deprem ve yangin gibi travmalari bir tür hasar veya yaslanma endeksine çevirmedigi açikça görülür. BlTEX ile ayni fiziksel yastaki binalarin kiyaslanmasi ve yasadigi travmalarin siniflandirilmasi yapilabilecektir. Lokal hasarlar olussa bile binanin saglamligi hala yerinde olabilir. Diger hasar tespit eden metotlar bu hususu gözden kaçirmaktadirlar. Sonuç olarak, teknigin bilinen durumunun asildigi, dezavantajlarinin giderildigi, bir degerleme sistemine ihtiyaç duyulmaktadir. Bulusun Kisa Açiklanmasi: Bulus, teknigin bilinen durumunun asildigi, dezavantajlarinin giderildigi, ilave özellikler barindiran bir bina degerleme sistemidir. Bulusun amaci, tasiyici unsurlarin kalitesi, kapasitesi ve zamansal evrimi hakkinda siradan kullanicilari, evrensel anlasilabilir bir dizi endikatör üzerinden bilgilendirmek üzere bir degerleme sistemi ortaya koymaktir. Bulusun bir diger amaci, bina kolon ve çesitli bölümlerine yerlestirilen, egim, ivme, nem, korozyon ve yangin verilerini ölçen, ölçüm verilerine bir sunucu ortaminda isleyerek bir deger endeksi elde eden bir degerleme sistemi ortaya koymaktir. Bu bulus ile asagidaki avantajlar elde edilir. Binalarin insanlarla, tasiyici unsurlari hakkinda iletisime geçmesi mümkün kilinmaktadir, Binalarin yasadiklari yangin, sel, deprem gibi dogal afetlerin yani sira yaslanmayla gelen zayiflamalari bir yapisal hafizaya çevrilecektir, Bu hafiza birimi, ileride standart bir yönetmelikle rahatlikla devlet korumasina girebilir. Bu sayede beton içine gömülü cihazlara müdahale suç kapsamina girecektir. Bu ise beton içine gömülü cihazlarin ömür boyu, müdahale olmaksizin her vuku bulani kaydetmesi anlamina gelmektedir, Binalarin alinmasinda, satilmasinda veya kiralanmasinda, bu hafiza degeri bir endikatör deger olarak kullanilacak, bu sayede binalarin birbirleriyle kiyaslanmasi mümkün olacaktir, e) Tüketicinin yaniltilmasinin, veya dolandirilmasinin önüne geçilmektedir, Her tüketicide artik bulunan mobil cihazlarla tüketiciler bina tasiyici sistemlerinden bilgi talep edebilecek ve anlasilabilir bir veri okuyacaklardir. Bu degere bir tür binanin km göstergesi olarak bakilabilir, Hiç bir yüzeysel iyilestirme, tüketiciyi kandirmaya dönük bina cephe makyaji bina travma hafizasini silemeyecektir. Binalarin alinmasinda, satilmasinda veya kiralanmasinda belirleyici bir unsur olacaktir, Betona gömülü sensörler lokasyonlari bazinda kodlanirlar. Alinacak bilgiler bu sayede lokasyonla eslestirilirler, Bir bulut iletisimi ile, yasanan travmalar sonrasi, binalarin son durumlari hakkindaki bilgilerin ilgili bir kuruma, sözgelisi, ülkelerin Çevre ve Sehircilik Bakanliklarina, yönlendirilmesi ve her bir binanin devletçe izlenmesi, denetimi ve gerekirse can güvenligi için müdahalesi mümkün olacaktir. k) Yine benzeri bir bulut sistematigi bünyesinde, tüketiciler, evlerinden çikmadan talip olduklari konutlari tartma sansina sahip olacaklardir. Yukarida bahsedilen ve asagidaki detayli anlatimdan ortaya çikacak tüm amaçlari gerçeklestirmek üzere mevcut bulus, beton yapilarin, deprem, sel, yangin ve benzeri travmatik geçmislerini sahip oldugu sensörleri ile tespit ederek, muayyen bir sistematik dahilinde anlasilabilir, ölçülebilir ve kiyaslanabilir nümerik bir büyüklüge dönüstüren bir degerleme sistemi olup, özelligi; bina kolonlarina konumlandirilmis depremi, sallanti ve her türlü titresim anlarinda üç dogrultuda ivme ölçümü gerçeklestiren betona gömülü en az bir adet ivmemetre içermesi, binanin herhangi bir bölümüne konumlandirilmak üzere nem ölçümü yapan betona gömülü en az bir nem sensörü içermesi, binanin yangin geçirip geçirmedigine yönelik ölçüm yapan en az bir yangin sensörü içermesi, kolonlarinin egim degerini ve kolon demirlerinin direnci üzerinden korozyon degerini ölçen betona gömülü en az bir egim sensörü içermesi, egim sensörü, yangin sensörü, nem sensörü ve ivmemetreden gelen verilerin depolandigi bir veri toplama birimi içermesi, veri toplama birimindeki verilerin sunucuya iletilmesini saglayan bir veri iletim birimi içermesi ile karakterize edilmesidir. Sekillerin Açiklanmasi: Bulus, ilisikteki sekillere atifta bulunularak anlatilacaktir, böylece bulusun özellikleri daha net anlasilacaktir. Ancak, bunun amaci bulusu bu belli düzenlemeler ile sinirlamak degildir. Tam aksine, bulusun ilisikteki istemler tarafindan tanimlandigi alani içine dâhil edilebilecek bütün alternatif, degisiklik ve denkliklerinin kapsanmasi da amaçlanmistir. Gösterilen ayrintilar, sadece mevcut bulusun tercih edilen düzenlemelerinin anlatimi amaciyla gösterildigi ve hem yöntemlerin sekillendirilmesinin, hem de bulusun kurallari ve kavramsal özelliklerinin en kullanisli ve kolay anlasilir tanimini saglamak amaciyla sunulduklari anlasilmalidir. Bu çizimlerde; Sekil- 1 Bulus konusu degerleme sistemine yönelik görünümdür. Bu bulusun anlasilmasina yardimci olacak sekiller ekli resimde belirtildigi gibi numaralandirilmis olup isimleri ile beraber asagida verilmistir. Referanslarin Açiklanmasi: 1. Bina .Veri toplama birimi 11.Nem sensörü 12.Ivmometre 13.Yangin sensörü 14.Egim sensörü .Veri iletim birimi 16. Montaj vidasi Bulusun Açiklanmasi: Bu detayli açiklamada bulus konusu degerleme sistemi sadece konunun daha iyi anlasilmasina yönelik olarak, hiçbir sinirlayici etki olusturmayacak örneklerle açiklanmaktadir. Tarifnamede, beton yapilarin, deprem, sel, yangin ve benzeri travmatik geçmislerini sahip oldugu sensörleri ile tespit ederek, muayyen bir sistematik dahilinde anlasilabilir, ölçülebilir ve kiyaslanabilir nümerik bir büyüklüge dönüstüren bir degerleme sistemi anlatilmaktadir. Sekil 1'de bulus konusu degerleme sisteminin uygulandigi bina (1) temsili görünümü verilmektedir. Buna göre bina (1) kolon, kiris ve benzeri bölümlerinde, beton içerisine gömülü vaziyette, çok sayida nem sensörü (11), ivmemetre (12), yangin sensörü (13) ve egim sensörü (14) yer almakta, her bir sensör ilgili verisini toplayarak veri toplama birimine (10) iletmektedir. Veri toplama birimi (10) topladigi verileri bir veri iletimi birimi (15) ile bir sunucuya (20) aktarmakta, sunucu (20) ise aktarilan bu verileri islemektedir. Bulusta veri toplama birimi (10) ile iki tür veri toplama yöntemi ortaya konmaktadir. Ilkinde sistem tamamen pasif bir platformdur. Sorgulayici mobil cihaz, betona gömülü sistemin ihtiyaci olan enerjiyi yollar. Yollanan enerji ile kaydedilen ölçümler enerjinin yollandigi frekansin uygun bir kesrinde geri mobil cihaza yönlendirilirler. Bu metot RFlD cihazlarindaki backscattering teknigine benzer. Sadece mobil cihazlara uyarlanmis versiyonudur. Bu pasif cihaz verinin naklinde pasif olmakla beraber kendi içinde ikiye ayrilir. Pasif cihazlarin ilkinde veri toplama sistemi de pasiftir. Yani sadece sorgulama aninda ölçüm yapilir ve kaydedilir. Sorgulama bittiginde hem ölçüm hem de kayit sonlandirilir. Pasif cihazin diger versiyonunda ölçümler aktiftir ve ömrü boyunca yetebilecegi düsünülen bir batarya ile donatilirlar. Cihaz, esik degerini geçen olaylar haricinde hep derin uykuda tutulur. Nano-watt teknolojisine sahip mikrodenetleyiclerin kullanimiyla, gerekmedikçe batarya tüketimi neredeyse sifira yakindir. Aktif cihazlarda ya batarya ya daimi besleme veya alternatif enerji edinme yöntemleri mevcuttur. Bu cihazlarin gömülü olduklari binalar istenmesi halinde 24 saat, istenirse olay bazli veri iletirler. Bataryali cihazlar, istenirse yine derin uykuya çekilebilir, ve olay bazli veri islemesi saglanabilir. Bulusta, özellikle binanin zemin, çati ve ara katlarinda bulunmasi planlanan nem sensörleri (11) çok kullanimli olmakta ve belirlenen esik degerinin her geçilmesinde nem sayacini bir derece arttirmaktadir. Diger bir sayaç ise, nem sensörünün esik degerini geçtigi süre müddetince kronometreyi açik tutar. Yani bina içinde nemin kaç kez ve ne kadar süre boyunca yüksek kaldigi tüketici ile paylasilir. Kolonlarda bulunan ivmemetreler (12) deprem ve benzeri sallantilarda kolon ivmelerini ölçmektedir. Ivmemetreler (12) üzerindeki yüke dayanabilmesi için metalik veya kompozit bir kabuk içine yerlestirilir. Bu güçlü kabuk içinde sensör ve kart bulunur, kabuk formu önem arz etmez. Herhangi bir formda, sözgelisi, küre olabilir. Yangin gibi bir afete karsi, tek kullanimlik bir yangin sensörü (13) gelistirilmistir. Bu yangin sensörü (13) oldukça ekonomik ve isi ile geri çevrilemez tahribat yasayan bir yapidadir. Beton içine gömülecek yangin sensörü beton basincina dayanacak bir koruyucu kabuk içinde bulunur. Bu koruyucu kabuk içinde iki adet kontak noktasi mevcuttur. Birbirlerine basmasi ve temasi, aralarinda katilasmis balmumu ile engellenen bu elektriksel yapi yangin sensörü (13) olarak kullanilir. Bu kabugun bulundugu lokasyonda kabuk sicakligi 65 °C'yi geçerse balmumu eriyecek, ve hep temas pozisyonunda kalacaktir. Bu sayede yangin geçirmis bir binanin yangin sensörü (13) yalnizca bir kez ve son kez çalisarak yangin geçmisini kayda almaktadir. Bina (1) kolonlarina, ilk montajinda sakülüne uygun egim (veya diklik) sensörleri (14) yerlestirilecektir. Egim sensörlerinin (14) sürekli egim ölçümü yapmasi ise istenmemektedir. En son egim degeri en anlamli degerdir. Ancak egimin ne zaman degistigi bilgisini ögrenmek için egim sensörünün (14) kaydi istenirse yapilabilmektedir. Bina (1) üzerinde egim sensörleri (14) gerektigi kadar çogaltilabilirler. Bir deprem travmasi sonrasi, eger bir egim kaymasi vuku bulursa, bu kayma tüketiciyi veya aliciyi uyarma amaciyla kullanilir. Egim sensörleri (14) bina (1) kolonlarinda yer alan demirlerin barlari direncini de ölçmektedir. Böylelikle korozyon deger tespiti yapilabilmektedir. Deprem sürecinin kaydi için deprem hareketliliginin binaya kazandirdigi enerji kullanilir. Esik deprem siddeti geçilmediyse kayit ve islem yapilmaz. Binalarin birbirleriyle kiyaslanabilmesi için deprem sinyali, bir tür Rainfall sistematigi veya Palmgren-Miner sistematigi ile esdeger deprem siddeti hesaplanir. Buradaki püf noktasi, bina üzerine konuslu ivmemetre (12) ile ölçüm yapilacagi ve sonuçlar degerlendirilecegi için depremin hangi siddette olmasindan bagimsiz, binanin tasiyici sisteminin algiladigi ivme degeri üzerinden hesaplanacak olmasidir. Bu sayede, bina dogal frekansi ve yapi analizinin, buna dahil zemin yapisinin bir bütün olarak rakamsal esdegerinin ifade edilebilmesi mümkün olmaktadir. Asagida bina (1) degerleme sisteminin çiktisina erismek üzere kullanilan formülasyon yer almaktadir. Sensörlerden (11, 12, 14) gelen veriler sunucu (20) içerisinde bu formüle uygun olarak islenmektedir. Verinin islenmesi sonucu çikan degere "BlTEX" adi verilmistir. Tarifnamenin bazi bölümlerinde çiktidan Referans Referans Dircnç, R Bitexzklz agi+agi+agi-ti-i-RZZAHJ--tj+k3z 73-: Deprem Ncm Çikti: RITEX + ligim Bilgisi BlTEX, bir akis semasi olarak açik bir sekilde yukarida verilmektedir. BlTEX bu gerçeklestirmede ivme, nemden ve beton demiri üzerinden okunan direnç degisimi hizindan mütesekkildir. Bu gerçeklestirmede, tüm yönlerdeki ivme degerlerinin (ax,ay,az) siddeti dikkate alinir. Anlik olarak o ivme degeriyle, ivmenin gözlendigi süre (ti) baz alinir. Bu islem ivme üreten sürecin bitimine kadar sürdürülür. Binalarda norm alinan nem degerleri sisteme girilir ve HO ile gösterilir. Sayet bu norm kabul edilen esik degeri asilirsa H, nem miktarinin bu esik degeri geçtigi süre boyunca bir ceza endeksi çikarilir. Islemlerde geçen k1, k2 ve k3 katsayilari, birer agirlik veya önem katsayilaridir. Böylece ivme ve nem hesaplari nümerik olarak denk degerler üretmediginde, bu katsayilar üzerinden normalizasyon yapilabilmektedir. BlTEX formülasyonu ile sunucuda (20) veri isleme yapildiginda ortaya çikan deger, bir endeks degeri olmakta, bu durum bütün binalara uygulanarak, binalari karsilastirmaya yönelik bir deger elde edilmektedir. Degerleme sisteminin çalisma sekli asagida anlatilmaktadir; Bulusta ivmemetreler (12) ile üç dogrultudaki ivme degerleri, nem sensörleri (11) ile bina (1) nem degerleri, egim sensörleri (14) ile korozyon degerleri ölçülerek veri toplama birimine (10) iletilmekte, veri toplama biriminde (10) islenen verilerin veri iletim birimi (15) ile bir sunucuya (20) iletilmektedir. Devaminda sunucu (20) üzerinde ivmemetreler (11) tarafindan deprem, sallanti ve benzeri titresim anlarinda ölçülen üç yöndeki ivme degerleri tek bir esdeger ivme karelerin toplamlarinin karekökü metoduyla hesaplanarak ve bir katsayi ile ölçeklenmektedir. Devaminda, optimum nem seviyesi üzerindeki nem seviyeleri için bir AH (nem farki) degeri bulunmakta, ve bu degerin ne kadar süre ile binaya etkide bulundugu hesaplanarak bir katsayi ile ölçeklenmektedir. Sunucu (20) içerisinde egim sensöründen (14) gelen korozyon verileri zaman içinde ayri ayri hesaplanarak toplanmakta ve nihai korozyon degeri bir katsayi ile normalize edilmektedir. Katsayilar ile normalize edilen deprem, nem ve korozyon verileri sunucu (20) içerisinde toplanarak bir puan/ceza degeri (numerik büyüklük) elde edilmektedir. TR TR