İNŞAAT VE KORUMA UYGULAMALARI İÇİN JEOMÜHENDİSLİK DEĞERLENDİRMESİ: MARDİN TAŞI ÖRNEĞİ

Öz

Eski çağlarda, bulundukları bölgelerde bol ve yaygın olan doğal taşlar hem yüksek dayanımlı olmaları hem de nakliye sorunu nedeniyle yerel olarak çokça kullanılmışlardır. Bu taşların zamanla bina cephelerindeki işlemeleri ile dekoratif bir unsur olması bölgenin kültürel ve tarihi mirasını yansıtması bölgeye mimari bir kimlik kazandırmıştır. Bununla beraber, son yıllarda betonarme bina inşaatlarında görülen artış bölgenin mimari yapısını tehdit edecek boyutlarda etkilemektedir. Bu yerel kaya malzemesinin mühendislik özelliklerinin belirlenmesi doğa, çevre ve mimari yapının korunması açısından önemlidir. Bu çalışmada Mardin taşının fiziksel, termal ve mekanik özellikleri incelenmiş, modern bir yapı malzemesi olarak gereksinimleri karşılama durumuna değinilmiştir. Bu amaçla, malzemenin incelenen mühendislik özellikleri parametreler arasında birim hacim ağırlığı (γ), gözeneklilik (n), tek eksenli basınç dayanımı (UCS), nokta yük indeksi (Is(50)), ultrasonik darbe hızı (UPV), suda dağılmaya karşı dayanıklılık indeksi (SDI), Los Angeles aşınma dayanımı (LA), Schmidt çekici değeri ile termal iletkenlik (K) değerleri ile aralarındaki ilişkiler araştırılmıştır. Bunun için malzemenin elde edildiği dört farklı ocaktan toplanan numuneler üzerinde kapsamlı laboratuvar testleri yapılmıştır. İnşaat ve yapı amaçlı doğal taşların kalitesinin araştırılmasında ilgili Avrupa normları, Türk ve ASTM standartlarına göre değerlendirmeler yapılmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Doğal Taş
• Jeomekanik Özellikler
• Tarihi Miras
• Jeomühendislik

A GEOENGINEERING EVALUATION FOR CONSTRUCTION AND CONSERVATION PRACTICES, MARDIN STONE CASE

Öz

In recent centuries, natural stones that were abundant and widespread in their locality were extensively used in their regions due to their high strength and the challenges of transportation. The fact that these stones, with their carvings on building facades, became a decorative element over time, reflecting the cultural and historical heritage of the region, has given the area a distinct architectural identity. However, the increase in reinforced concrete building construction in recent years has affected the architectural fabric of the region to a threatening extent. Determining the engineering properties of this local rock material is important for the preservation of nature, the environment, and the architectural structure. For construction and conservation practices, understanding of engineering geological properties of the stone is inevitable. This study investigated the physical, thermal, and mechanical properties of Mardin stone and addressed its suitability as a modern building material. For this purpose, the relationships between the examined engineering property parameters, including unit weight (γ), porosity (n), uniaxial compressive strength (UCS), point load index (Is(50)), ultrasonic pulse velocity (UPV), slake durability index (Id2), abrasion value (LA) and thermal conductivity (K), were investigated. To achieve this, comprehensive laboratory tests were conducted on samples collected from four different quarry pits where the material was obtained. Evaluations regarding the quality of natural stones for construction and building purposes were made according to relevant European norms, Turkish, and ASTM standards.

Anahtar Kelimeler

• Natural Stone
• Geomechanical Properties
• Historical Heritage
• Geoengineering

Kaynakça

1. Agan. C., Cicek. F., 2020. Some Rock Mass. Chemical. Physical. Thermal. and Mechanical Properties of Mardin Limestone. Turkey. Arab J Geosci 13. 188. https://doi.org/10.1007/s12517-020-5146-x
2. Anon. 1979. Classification of Rocks and Soils for Engineering Geological Mapping. Part 1 – Rock and Soil Materials. Bull. Int. Ass. Engineering Geology 19. 364–371. https://doi.org/10.1007/BF02600503
3. ASTM D5731-02., 2017. Standard Test Method for Determination of the Point Load Strength Index of Rock and Application to Rock Strength Classifications. Vol. 4.08. doi: 10.1520/D5731-02
4. ASTM D4644-16., 1990. Standard Test Method for Slake Durability of Shales and Other Similar Weak Rocks. Annual Book of ASTM Standards. Vol. 4.08. ASTM. Philadelphia. PA (1990) pp. 863–865
5. ASTM C170., 1990. Standard Test Method for Compressive Strength of Dimension Stone. Annual Book of ASTM Standards Vol. 4.08.
6. ASTM D7263-09., 2018. Standard Test Methods for Laboratory Determination of Density (Unit Weight) of Soil Specimens. Annual Book of ASTM Standards. Vol. 04.09.
7. Ateş. T., Gökdemir. A., Ahiskali. Ö. K., 2024. Structural Detection and Restoration Proposal for the Mardin Şahkulubey Cupola. Applied Sciences. 14(20). 9182. https://doi.org/10.3390/app14209182
8. Bell. F.G., 1993. Durability of Carbonate Rock as Building Stone with Comments on Its Preservation. Environmental Geology. 21. 187–200.

9. Benavente. D. M.A., Garcı́a del Cura. R., Fort. S., Salvador. O., 2004. Durability Estimation of Porous Building Stones from Pore Structure and Strength. Engineering Geology. Volume 74. Issues 1–2. Pages 113-127
10. BS 874-2.1., 1986. Methods for Determining Thermal Insulating Properties - Part 2: Tests for Thermal Conductivity and Related Properties - Section 2.1 Guarded Hot-Plate Method. 1986 Edition. November 28
11. Franklin. J.A., Chandra. R., 1972. The Slake Durability Test. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences 9. pp. 325–341.
12. Gamble. J.C., 1971. Durability-Plasticity Classification of Shales and Other Argillaceous Rocks. Phd Thesis. University of Illinois. Chicago
13. Karataş. L., Alptekin. A., Yakar. M., 2023. Investigating the Limestone Quarries as Geoheritage Sites: Case of Mardin Ancient Quarry. Open Geosciences. 15(1). 20220473. https://doi.org/10.1515/geo-2022-0473
14. Kaya. A.C., Yapıcı. N., Anıl. M., 2008. Midyat Taşının Kaplama ve Yapı Taşı Olarak Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Ç.Ü. Müh. Fakültesi Dergisi. Cilt 23. Sayı 2.
15. Khan. M.I., 2002. Factors Affecting the Thermal Properties of Concrete and Applicability of Its Prediction Models. Build. Environ., 37 (6). pp. 607-614.
16. Manioğlu. G., 2007. Geleneksel Mimaride İklimle Uyumlu Binalar: Mardinde Bir Öğrenci Atölyesi. VIII. Ulusal Tesisat Mühendisliği Kongresi.
17. Önenç. D.İ., Kıral. N., Erkanol. D., Tulukçu. A., 2006. Medeniyetlerin Taşı “Mardin Taşı” ve Özellikleri. 59. Türkiye Jeoloji Kurultayı (20-24 Mart 2006) Bildiri Özleri Kitabı. Jeoloji Mühendisleri Odası. Ankara. 469-471.
18. ISRM., 1981a. Commission on Standardization of Laboratory and Field Test. Suggested Methods for the Rock Characterization. Testing and Monitoring. E.T. Brown (editor). Pergamon Press. Oxford. UK. 211p.
19. ISRM., 1981b. Commission on Standardization of Laboratory and Field Test. Suggested Methods for the Quantitative Description of Discontinuities in Rock Masses. E.T. Brown (editor). Pergamon Press. Oxford. UK. 211p.
20. ISRM., 2007. The Complete ISRM Suggested Methods for Rock Characterization. Testing and Monitoring: 1974-2006. Suggested Methods Prepared by the Commission on Testing Methods. International Society for Rock Mechanics. Compilation Arranged by the ISRM Turkish National Group Ankara. Turkey. 628 p.
21. ISRM., 1985. Commission on Testing Methods. Working Group on Revision of the Point Load Test Method. Suggested Method for Determining Point Load Strength (Coordinator Franklin. J.A.). International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences and Geomechanics Abstracts. 22. 51-60. https://doi.org/10.1016/0148-9062(85)92327-7
22. Mert. E., 2014. An Artificial Neural Network Approach to Assess the Weathering Properties of Sancaktepe Granite. Geotech Geol Eng 32: 1109. https://doi.org/10.1007/s10706-014-9785-0
23. Mert. E., 2023. Mardin- Midyat Taşının Jeomekanik Özelliklerinin Değerlendirilmesi. 2. Uluslararası Boğaziçi Bilimsel Çalışmalar kongresi. İstanbul. Turkey. pp.35-40 2. Uluslararası Boğaziçi Bilimsel Çalışmalar Kongresi. İstanbul. Turkey. pp.249-259
24. Nicholson. D.T., 2001. Pore Properties as Indicators of Breakdown Mechanisms in Experimentally Weathered Limestones. Earth Surface Processes and Landforms 26. 819– 838.
25. Ruedrich. J., Bartelsen. T., Dohrmann. R., Siegesmund. S., 2010a. Building Sandstone Integrity Affected by The Process of Hygric Expansion. Environ Earth Sci. doi: 10.1007/s12665-010-0767-0.
26. Ruedrich. J., Kirchner. D., Siegesmund. S., 2010b. Physical Weathering of Building Stones Induced by Freeze Thaw Action: A Laboratory Long Term Study. Environ Earth Sci. doi: 10.1007/s12665-010- 0826-6.
27. Sarıışık. A., Sarıışık. G., 2016. Investigation of Engineering Characteristics of Mardin Stone Used in Eco-Building. Cogent Engineering. 3:1. 1275412.
28. Semerci. F., 2008. Mardin Kireçtaşının Yapıtaşı Olarak Araştırlması (Yüksek lisans tezi). Erişim adresi: https://polen.itu.edu.tr/items/8d830a7c-1250-4386-9fae-ef702317419e
29. Şahin. K., Yılmaz. A., Günel. A., 2018. Midyat Stone And Stone Work: Natural and Cultural Environment Relations.
30. Singh. T.N., Sinha. S., Singh. V.K., 2007. Prediction of Thermal Conductivity of Rock through Physico-mechanical Properties. Building and Environment. Volume 42. Issue 1. Pages 146-155
31. TS EN 14579., 2006. Natural Stone Test Methods - Determination of Sound Speed Propagation. TSE. Ankara.
32. TS EN 1926., 2007. Natural Stone Test Methods - Determination of Uniaxial Compressive Strength. TSE. Ankara.
33. TS EN 12372., 2013. Natural stone test methods - Determination of Flexural Strength under Concentrated Load. TSE. Ankara.
34. TS EN 1097-2., 2020. Agregaların Mekanik ve Fiziksel Özellikleri için Deneyler Bölüm 2: Parçalanma Direncinin Tayini için Metotlar. TSE. Ankara.
35. TS 825., 2024. Thermal Insulation Requirements for Buildings. TSE. Ankara
36. Valdeon. L., de Freitas. M.H., King. M.S., 1996. Assessment of the Quality of Building Stones Using Signal Processing Procedures. Quarterly Journal of Engineering Geology 29. 299 – 308.
37. Zezza. U., 1990. Physical– Mechanical Properties of Quarry and Building Stones. In: Veniale. F., Zezza. U. (Eds.). Analytical Methodologies for Investigation of Damage Stones. Pavia. pp. 1 – 20.