Beton Dayanımı ve Karakteristik Mekanik Özelliklerinin Yerinde Deneyler ve Sonuçlarının Değerlendirilmesi İle Belirlenmesi

Transkript

1 Beto Daaımı ve Karakteristik Mekaik Özelliklerii Yeride Deeler ve Souçlarıı Değerledirilmesi İle Belirlemesi İş. Yük. Müh. Kerem Peker İş. Yük. Müh. Suka Külekçi Özet Bu çalışmada, beto kalite deetimi, apılarda mevcut beto deelerii değerledirilmesi, buu içi kullaıla ötemler, karot daaımıa etkidiği bilie etmeler, karot daaımı ile gerçek ve potasiel daaım arasıdaki bağıtıları kapsaa geel bilgiler verilmektedir. Aahtar Kelimeler : Karakteristik daaım, Hasarsız ötemler, Karot deeleri 1. GİRİŞ Bir apıı güveliğii saptamasıda apıı oluştura taşııcı elemalarda uzma bir mühedis taraıda belirli kritik bölgeler üzeride eterli saıda eride ölçümler ve değerledirmeler apılarak apı hakkıda bir ikir sahibi oluabilir. Buları içeriside öem derecesi üksek ola beto daaımıı projee uguluğuu belirlemesi isteiorsa, uzma mühedisleri deetimi altıda apıı değişik bölgeleride apılacak bir takım stadartlara ugu deeleri soucuda elde edile verileri, bout ve şekil etkileri de göz öüde tutularak, orumlamasıla apıı sahip olduğu beto basıç daaım değerlerie ulaşılabilir. (1) İşaat Yüksek Mühedisi, Erdemli Proje ve Müşavirlik Sa. Tic. Ltd. Şti. (2) İşaat Yüksek Mühedisi

2 2. TEST YÖNTEMLERİ 2.1. HASARLI YÖNTEM Bu ötem, sorumlu mühedisce apıda, taşııcı elemaları güveliğii etkilemeecek koum ve büüklükte, sorulu erlerde alıa karot adı verile silidirik beto umuelere başlık apılarak üzeride gerçekleştirile basıç dee ve souçlarıı değerledirilmesi esasıa daalı bir ötemdir. Diğer ötemlere göre maliet, dee hızı ve hasar açısıda sakıcalarıa rağme, betou eride daaımıı e üksek güvelikle verdiği apıla dee souçlarıla sabitlemiştir. Eğer bir taşııcı elemaı taşıma gücüü eride beto daaımı ve kesit geometrik boutları ile tahkiki isteiorsa taşııcı elemaı gerilme öüde e kritik bölgeside karot alımalıdır. Bazı durumlarda alıa karotları boutları apıı stabilitesi açısıda ugu olmaabilir, öreği döşeme kalılığıı etersiz olduğu ve çok ari koloda büük boutlu umuleri alıması durumuda olumsuz etkileri oluşmaması içi daha küçük çaplı karotlar alımalı ve küçük çap kullaımıda kaaklaacak değişkelik katsaısıa bağlı olarak oluşabilecek hata oraıı düşürülmesi içi de çok saıda karot umue sorumlu mühedisce belirleecek bir güve aralığıa bağlı olarak alımalıdır. Karot alımasıda dikkat edilecek bir diğer hususta; özellikle eğilme gerilmesie maruz kala taşııcı sistemlerde, umue alıırke örselemeri etkisile ortaa çıka kılcal çatlakları souçları olumsuz etkilemeside dolaı, çekme bölgeside elverdiği ölçüde örek alımamasıdır. Numueleri alıma zorluklarıı ve alıdıkları erlerde oluşa boşlukları tekrar doldurulmasıı getirdiği malietleri ai karot alma + dee masraı + değerledirme masraıı da göz öüde buludurarak hesaplarda kullaılacak daaım değerii etki bir şekilde buluabilmesi içi apıı toplam beto hacmie bağlı olarak değişik bölgeleride ugu saıda karot umue alımalıdır. Daaıma etkidiği bilie karot boutları ise; pratikte kullaıla e büük karot çapı içi 200 mm, e küçük çap içi ise 50mm,kullaıla agı karot çapları ise 100mm ve 75mm dir. Karotu uzuluğu eride çıkarılırke aklaşık 50-40mm uzu olmalıdır ve dee öceside homojeliği sağlamak içi baş kısımlarıda bu azlalıklar alımalıdır. (Şekil 2.1) Karot Alma Makiası Basıç deelerii ugulamasıda dikkat edilecek e öemli husus, karotu kırılma moduu doğru apılmasıdır. Hatalı kırılma modu ile souçlaa deeler değerledirmee alımamalıdır. Hatalı kırılma moduu oluşması edeleri : karot alımıda hatalı örek, karot boutlarıı hatalı olması ve karotu ükleme başlığı altıda alış erleştirilmesi, başlık malzemesii alış seçilmesi ve elastik modülüü betoda çok arklı olması, karotu çok emli ve boşluklu olması, su içide çok uzu süre uutulmuş olması, basıç dee aletii kalibrasouda bir bozukluk olması gibi aktörlere bağlıdır. Normal kırılma moduda ; karotu a üzeleride diagoal kırılma çizgileri oluşur, karotu aklaşık orta oktasıda masal gözleir. Hatalı kırılma moduda ise ; karotu başlık kısımlarıda paralel çizgiler oluşur, karotta ata çekme çatlakları gözleebilir, arılma ve kırılma çizgileri karotu bir köşeside toplamıştır. Arıca, diagoal kama gerilmeleri altıda oluşa kırılma şekli, (bo/çap) oraı 1 ola vea 1'e akı silidirler (vea küp) içi geçerlidir. Numue bou çapı iki katıa aklaştıkça (Bo/çap=2) kırılma, boua çatlaklar şeklide de (çekme gerilmeleri soucu) gerçekleşebilir.

3 Schmidt Çekici betou üze sertliğii belirlemede kullaıla bir ötemdir. Okumaları apıldığı oktaları ara mesaelerii e az 3cm olmasıa dikkat edilmelidir. Sadece hasarsız okuma ile bir souç elde edilmek isteiorsa, ultra ses dalga hızı ve schmidt çekici ile elde edile souçlar birlikte değerledirilmelidir. Bu öteme bileşik tahribatsız ötem deilmektedir. Bileşik tahribatsız ötem de sağlıklı souç alıabilmesi içi a beto bileşimi ile ilgili eterli bilgiler bulumalı ve ilgili etkilik aktörleri ile çarpılarak ıkıtısız (tahribatsız) dee souçları düzeltilmelidir, a da karot alıarak souçlar kalibre edilmelidir. (Şekil 2.2) Karotları Kırılma Şekilleri 2.2. HASARSIZ YÖNTEMLER Üç değişik şekilde apılmaktadırlar, bu ötemler diğerlerie azara daha ekoomik olmalarıı aıda taşıdıkları bazı dezavatajlarda dolaı diğer ötemlerle bulua souçlarla ilişkiledirilip kulllaılmaları gerekir. Öreği çatlaklı ve üksek daaımlı üzelerde ve içeriside daaımı üksek agrega buludura beto elemalarda apıla deelerde alıa souçları verimli olmadığı görülmüştür. Arıca betou kür koşullarıı souçlar üzerideki olumsuz etkileride dolaıda tek başlarıa betou daaımıı belirlemede kullaılmamalıdırlar. Bu deelerde elde edile okuma değerleri aı apıda alıa karot umueleri okuma değerlerie karşılık gele değerler ile kadedilmelidirler. Ekoomii aıda kısa bir zama içeriside gerçekleştirilebilme özelllikleri diğer ötemlere göre çok daha azla saıda ugulaabilirlik imkaı sağlar bu edele hasarlı dee souçlarıı kotrolüde kullaılmaları çok daha ugu olur. Bu Yötemler: - Ultrasoik Hız Metodu - Batma Daaımı Metodu - Yüze Sertliği Metodu (Schmidt Çekici) 2.3. KARMA YÖNTEM Hasarlı ötemler içi alıa karot umuelerie ve alıdıkları bölgelere hasarsız ötemleri de ugulamasıla çıka souçları birbirlerile ilişkiledirilmelerii kapsaa ötemdir. Kullaıla diğer ötemlere göre daha güveilir olmasıı aıda daha pahalıdır. 3. TEST SONUÇLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ 3.1. HASARLI DENEY SONUÇLARIN DEĞERLENDİRİLMESİ Elde edile souçlar ardımıla beto sıııı belirleebilmesi içi bir takım düzelemeler apılmalıdır. Yöetmeliklerde beto sııı, ideal koşullarda üretile, saklaa ve deee stadart umue daaımları ciside taımladığıda karot daaımlarıı (c) stadart umue daaımıa ( c) e alıa karotları uguluğu, ebatları, doguluk ve doatı parçası gibi beto daaımıa etkie parametreleri de etkileri düşüülerek eide düzelemesi gerekir. Bu parametrelere kısaca değiilecek olursa : Karot Nariliği : karot üksekliği / karot çapı = l/d büüklüğü basıç daaımıı öemli ölçüde etkilemektedir. Bu değer bir düzeltme aktörü ile eide gözde geçirilmelidir, buula ilgili kullaıla ötemler birbirlerie çok akıdır. Ultra ses dalga hızı ile bou e az 100mm ola beto karotu elastik modülü, başlıklarıa hassas bir şekilde erleştirile verici ve alıcılar ile apıla ultra ses ölçümleri ardımıla belirleebilir. Ölçüle hız değerleri betou iç apısı (boşluklar, kılcal çatlaklar vb.) hakkıda bilgi ediilmeside de ardımcı olur. Doatısız betolardaki okuma değerleri daha güveilirdir. Çizelge 3.1.

4 Karot Çapı : Karot çapı (d) küçüldükçe üze alaı / karot hacmi oraı artmakta ve bua bağımlı olarakta basıç daaım değerleri değişmektedir. Karot çapı kullaıla maksimum agrega çapıı 3 katı seçilmelidir. Ugulamada karot çapıı 100mm seçilmesi öerilir. Karot çapıı daaıma ola etkileride dolaı miimu 50mm seçilmelidir. Çizelge Karotu (Düşe/Yata) Alıması ile ilgili Düzeltme Faktörü : Beto döküm bakımıda, malzemei heterojeliğii ve dolaısıla basıç daaımıı etkiler. Bu koua öelik apıla dee souçlarıı ışığıda ata alımış karotları düşe alımış karotlara kıasla (arilik ve aş da bağımsız) daaımları daha zaıtır. F = d = 1,08 d ve sırasıla düşe ve ata alımış karotlara ait basıç daaımlarıı göstermektedir Örseleme İle İlgili Düzeltme Faktörü : Karotları alıması esasıda kesile agregaı karotta arılma olasılığı çok üksektir ve bu edele karotları basıç daaımları aı arilik ve çaptaki, döküm silidir umueleri daaımlarıda daha düşüktür. FEMA 274 (Bartlett ve MacGregor) 'e göre düzeltme aktörü Fd = 1,06 değeri kabul edilmektedir Boşluk Oraı İle İlgili Düzeltme Faktörü : Karotlarda bulua azla boşluk miktarı, eride sıkıştırılarak dökülmüş beto umuelere göre sahip oldukları azla boşluk miktarıı gösterir. Bu miktarı; daaıma ola etkileride dolaı belirleip, düzeltmelerde göz öüde buludurulması gerekir. Y k : Karot Yoğuluğu Normal şatie şartlarıda bu değer % 0,5-2,5 arasıda bekleir. Düzeltme Değeri : Fh = 0,1022V h + 0, Doatı Etkisi : Karotu içide er ala doatı miktarıı basıç daaımı üzerideki etkisi bir düzeltme olula dikkate alımalıdır. Geelde bu etkide dolaı beklee azalma %10 da azdır. FEMA 274 (Bartlett ve MacGregor) 'e göre içeriside bulua tek doatı ve çit doatı adedi içi düzeltme aktörü Fr = 1,08 ve 1,13 değeri kabul edilmektedir. Cocrete Societ,1988 e göre : F r k = kd dd. h = 1,0 + 1,5 d1 F r : Doatı Düzeltmesi k : Doatısız Karot Basıç daaımı k,d : Doatılı Karotu Basıç daaımı d d : Doatı Çapı h : Doatıı Karot Üst Tabaıda Ola Uzaklığı d : Karot Çapı l : Karot Yüksekliği Kür Süresi ve Koşulları (Sıcaklık-Nem) : Şatie koşullarıda üretile betoları eride daaımları; laboratuar koşullarıda üretile betoları %77 si kadardır. Elema bazıda bu ora, bağıl em içeriside; kololarda %65, döşemelerde %50,kirişlerde %75 alımaktadır. Kür süresi ve koşullarıa bağlı olarak üretile silidirik karot umueler üzeride apıla basıç daaım testlerie daaarak su içeriside kür edile umuelerde sürekli bir artış gözlemektedir, Yapı içide kuru durumda bulua betoda alıa karot kesilikle kuru olarak deee tabi tutulmalıdır. (Şekil 3.1) Karot Daaımı / Stadart Silidir Daaımı (28 gülük daaım) Oralarıı Kür Koşulları ve Yaşa Bağlı Olarak Değişimleri Cocrete Societ,1987 e göre : V h b Yb Yk = Y 500 x100,% b Y : İi dökülmüş ve sıkıştırılmış betou oğuluğu kg/m 3-28 gülük

5 edile kür arklılıklarıı emlilik durumua göre basıç daaım değişimleri çizelge 3.3 teki gibidir. Çizelge 3.3. A : Stadart silidir, B: İi kür edilmiş döşeme, kuru karot test edilmiş, C: İi kür edilmiş döşeme, karot ıslak test edilmiş, D: Kötü kür edilmiş döşeme, karot kuru test edilmiş, E: Kötü kür edilmiş döşeme,karot ıslak test edilmiş. (Normal portlad çimetosu, 28 gülük stadart silidir daaımı : 38 N/mm 2 ) Beto üzeride apıla kalite kotrolleride olası hataları ölemek içi 28 gülük stadart kür koşullarıdaki beto daaımıa çevrilmesi gerekmektedir. ACI Committee 209 (MacGregor,1997) e göre bu düzeltme : t ( t) = (28)[ ] A + B (t) : t süresideki beto basıç daaımı (28) : 28 gülük stadart daaım 22,8 0 C sıcaklık ve emli kür koşullarıda 150x300 mm silidir t : Kür süresi, gü A, B : Ampirik ormüller. Çimeto türüe göre değerler alırlar.normal portlad çimetosu içi A=4, B=0.85. Çimeto III içi A=2.3,B=0.92 Öreği ; ormal portlad çimetosu içi t=7 gülük basıç daaımı (7) =0.70 (28) dir Karot Numueleri Nemliliği : Nemliliği basıç daaımıa ola etkisi öemli bir aktördür. Yapıla deelerde, sua domuş karotları daaım değerleri kuru ortamda kür edilmiş karotlara orala %10-15 daha düşüktür. Bu kouda apıla bazı çalışmaları soucuda elde t Nemlilik ile dikkat edilecek kısım karotu alıdığı em durumula deee tabi tutulmasıdır,ai karot orjialide kuru olarak alımış ise, kuru olarak test edilmeli, emli durumda alımış ise alıa karot bir süre suda bekletilip, e azıda aı deesel koşullarda test edilmelidir HASARSIZ DENEY SONUÇLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ Ultra ses dalga hızı : Ultra ses dalga hızı ile betou diamik elastik modulüü hesaplaışı ile ilgili bağıtılar : * Homoje, izotrop elastik ortamda boua-basıç dalga hızı : l V =, t E d γ 2 =.V K 1 v K = (1 + v)(1 2v) v E d = 0.2 içi = 0.9. γ. V 2 V = K. E d γ 1/ 2 V : Boua-basıç dalga hızı, km/s l : Karot bou, km t : Ses hızıı geçiş süresi, s γ : Beto oğuluğu, kg/m 3 v : Poisso oraı E d : Betou diamik elastik modülü, KN/mm 2 Tomsett-1980 e göre ultra ses metodu ile aklaşık daaımı belirlemesi :

6 s loge = K. s.( V 1 V2 ) s : Stadart küp üzeride ölçüle 28 gülük basıç daaımı, N/mm 2 : Yeride beto daaımı, N/mm 2 V 1 : Stadart umue üzeride ölçüle ultra ses, Km/s V 2 : Yapı elemaıda ölçüle ultra ses, Km/s K : Yeride betou sıkıştırılması ile ilgili aktör Çok kötü sıkıştırmada K=0.025 Normal sıkıştırma düzeide K=0.015 Çok üksek sıkıştırma düzeide K= TEST SONUÇLARININ YORUMLANMASI 4.1. Potasiel Daaımı Hesaplaması : Potasiel daaımı hesaplamasıdaki amaç, eride daaım değerleri hesaplaa bir umue ile stadart küp daaımlarıı (laboratuar koşullarıda sıkıştırıla kür 20ï2 0 C, %100 bağıl em edile 150 mm küp umueler) karşılaştırarak kalite deetimii apmaktır. (Şekil 4.1) Karot Daaımıda Hareketle Belirlee Potasiel Daaımları Stadart Küp Daaımları İle Karşılaştırılması büüklüğü edeile stadartlarda belirtile kabul kriterleri sağlaamaz. Kabul kriterleri : 1,mi proje 3, N/mm 2 4 proje + 3, N/mm 2 1,mi 4 proje : Miumum 28 gülük basıç daaımı (150 mm küp umue) : 4 ardıl deei aritmetik ortalaması : Proje daaımı 150 mm küp daaımı Kabul kriterleride e az birisii arı her ikisii birde sağlamaması durumuda, örekleri temsil ettiği üretimler «şüpheli üretim» olarak değerledirilmelidirler. Şüpheli betoları basıç daaımları olarak temsil ettikleri apı elemaıda alıacak karotları daaımlarıda hareketle hesaplaacak «potasiel daaım» büüklüğü esas alıır. p,küp =,küp Fh. Fk. F Yata alımış karot içi : 2.5 = [ λ p, küp λ Fr Düşe alımış karot içi : 2.3 = [ λ p, küp λ Fr ].Fh ].Fh. Fk. Fk. F. F p,küp : Potasiel daaım 150 mm küp daaımı ciside Fh : Sıkıştırma işlemi ile ilgili düzeltme aktörü Fk : Kür koşulları ile ilgili düzeltme aktörü. 1 Ortalama şatie koşulları içi Fk = değeri 0.77 kabul edilir. F : Kür aşı ile ilgili düzeltme aktörü.(kür koşuluu kuru olması durumuda K=1 dir) Stadart umueleri basıç deeleride, (ACI R-88,1988 de belirtile) beto özelliklerideki (su/çimeto oraı, karışım suu gereksiimi, tüm bileşeleri özellikleri, üretim-taşıma-erleştirme işlemleri) ve dee ötemlerideki (ugu örekleme prosedürüü ugulamaması) değişimlerde dolaı bazı sapmalar gözleir. Bu durumda bu sapmalar ı Potasiel daaım içi hata miktarı ï%15 olarak alımalıdır (Cocrete Societ, 1976). Bua göre ortalama potasiel daaım değerii alt sıır değeri «p,küp,alt» ise beto kalitesi öüde üç durum söz kousudur : p,küp,alt > proje.bu durumda beto daaımı öüde «kabul» edilir.

7 0.85 x 0.85 proje < p,küp,alt < proje durumuda, üretile beto «şüpheli» olarak değerledirilir ve ek araştırmalara gidilir (karot saısıı arttırılması, karot ile birlikte hasarsız deeleri birlikte değerledirilmesi) p,küp,alt < 0.85 x 0.85 proje ise üretile betolar «red» edilir. Barlett - MacGregor 1995 e Göre Yeride Beto Daaımı (FEMA 274) Betou eride silidir daaımı ile karot daaımı arasıdaki bağıtı :, s = Fl / d. Fd. Fr. Fmc. Fd. λ İle iade edilmektedir., : Yeride beto daaımı-silidir ciside s F / : Narilik düzeltme aktörü l d F dia : Karot çapı düzeltme aktörü F r : Karotta doatı mevcut ise oa ait düzeltme aktörü F : Karotu kür şartları içi düzeltme aktörü mc F d : Karot alma işlemide verile hasar içi düzeltme aktörü : Karot umuesii basıç daaımı (λ 2) λ özesizlik ve test sırasıda çok hızlı vea çok avaş ükleme hızıı ugulaması gibi edelerde dolaı; umueler arasıda aomali göstere değerler oluşması durumuda bu şüpheli değerleri aıklaması içi izleecek ötem : ' k, mi t = ' k 1+ 1 ' k : E küçük daaım değerii dışıda kala değerleri aritmetik ortalaması k,mi : Dee gurubu arasıda er ala e küçük daaım değeri : Dee gurubu arasıdaki karot saısı Karot saısı t A B Çizelge 4.1. Bulua t değeri çizelgede alıa karot saısıa karşılık gele değerde büükse değeri k, mi atılır ve buu dışıda kala daaım değerlerii ortalaması geçerli kabul edilir. Çizelgedeki A değeri karotu alıdığı ere bağlı olarak etkie parametreleri kesi bilimesi durumuda,b değeri ise her e durumda olursa olsu t değerii olması gereke e büük değeri gösterir. Sıır değerleri saptaması : = %12 + küp, üst küp küp 4.2. Yeride Daaım Büüklüklerii Değerledirilmesi : Cocrete Societ, 1988 e Göre Aomali göstere değerleri aıklaması : Hesaplaa eride küp daaım değerleri, eride beto bileşimii heteroje olması, delmede aşırı örseleme, başlık hazırlamada %12 küp, alt = küp küp Hesaplaa eride küp daaım değerlerii aritmetik ortalaması : küp, i i= küp = 1, : Aomali göstere değerleri dışıda kala karot saısı Yeride karakteristik daaımı belirlemesi : kr = küp, alt 1. 64s %5 risk içi 1.64 %10 risk içi1.28

8 s : Yeride daaım değerleride hesaplaa stadart sapma s s+0.5 ~1.5 N/mm 2 s : Stadart küp umueler içi hesaplaa stadart sapma, N/mm 2 Değerledirme : proje kr > ise eride daaım öüde γ m beto kabul edilebilir. proje kr < ise beto red edilir γ m Burada, salt ; hesaplaa eşdeğer eride daaım değerlerii ortalaması, s ise bu değerleri stadart sapmasıdır., aomali göstere karotları çıkarılmasıda sora kala karotları saısıı gösterir.k1, %90 güve derecesi içi hata miktarıı göstere bir aktördür ve çizelge 4.2. deki değerleri alır. Karot Saısı k1 Karot Saısı k Çizelge 4.2. proje : Proje beto daaımı, N/mm 2 γ m : Malzeme katsaısı = Barlett MacGregor, 1995 e göre eride Karakteristik Daaımı Hesaplaması : Yeride daaımı etkilee tüm aktörleri değişkelik katsaıları hesaplatılarak tek taralı % 90 güvelik derecesi içi eride daaımı alt sıır değeri : ( k1s ) salt = s s ( Fl / d + Fdia + Fr + Fmc + F 2, d ) Karışım arklılıkları da göz öüde tutulursa eşdeğer eride daaımı hesaplaışı : [ ] eş = k2 salt k2 Katsaısı Tek Bir Elemada Bir Çok Elemada Yuvarlatılmış Değerler Karot Alıma Karot Alıma Durumu Durumu Tek bir karışımda alıa karotlar içi Farklı bir karışımda alıa karotlar içi Yeride dökme beto Prekast beto Değerledirme, eş proje BETON UYGUNDUR Çizelge 4.3. Kaaklar FEMA 274, NEHRP Commetar o The Guidelies or the Seismic Rehabilitatio o Buildigs", C "Test methods to quati properties", pp.6-9, (FEMA 356, C ) Bartlett, F. M., ad MacGregor, J. G., 1995, Equivalet Speciied Cocrete Stregth rom Core Test Data, ACI Cocrete Iteratioal, America Cocrete Istitute, Detroit, Michiga. ASTM, 1990, Stadard Method or Obtaiig ad Testig Drilled Cores ad Sawed Beams o Cocrete,ASTM C 42, America Societ or Testig ad Materials, Philadelphia, Peslvaia. Ergi Arıoğlu, Nihal Arıoğlu (1998). Üst ve Alt Yapılarda Beto Karot Deeleri ve Değerledirmesi Betoarme Yapıları Hesap ve Yapım Kuralları, TS 500 / Nisa 1984 Beto Dee Metotları - Yapı ve Yapı Bileşeleride Sertleşmiş Betoda Numue Alıması ve Basıç Mukavemetii Taii (Tahribatlı Metot), TS / Kasım 1992