HAFİF VE NORMAL BETONDAN YAPILMIŞ ÇİFT KONSOL NUMUNELERİN BASINÇ GÖÇMESİNDE BOYUT ETKİSİ

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "HAFİF VE NORMAL BETONDAN YAPILMIŞ ÇİFT KONSOL NUMUNELERİN BASINÇ GÖÇMESİNDE BOYUT ETKİSİ"

Müge Menderes
6 yıl önce
İzleme sayısı:

1 HAFİF VE NORMAL BETONDAN YAPILMIŞ ÇİFT KONSOL NUMUNELERİN BASINÇ GÖÇMESİNDE BOYUT ETKİSİ Varol KOÇ Sıddık ŞENER / / Gazi Üniversitesi Müh.Mim.Fak. İnşaat Müh. Böl Maltepe/Ankara GİRİŞ Kırılma mekaniği, eleman göçmesini enerji kriterleriyle belirleyen bir göçme teorisidir. Kırılma mekaniğinin beton için gerekliliklerinden birisi ve en önemlisi boyut etkisidir.boyut etkisi,göçme teorisinin geçerliliğinin denetiminde en kolay yöntem olduğu kadar, kırılma davranışının en temel ve kullanışlı sonucudur.geometrik olarak benzer fakat farklı boyuttaki elemanlarla yapılan çalışmalar göstermiştir ki, gerilme, boyut arttıkça azalmaktadır.klasik gerilme analizlerinde, boyut etkisini kapsayan formül ve katsayılar bulunmamaktadır. Kırılma mekaniği, boyut etkisi içerdiği için daha gerçekçi çözümler elde edebilir. Boyut etkisi sadece betonun çekme gerilmelerinde (eğilme,burulma,kesme) değil, basınç gerilmelerinin taşınamadığı göçmelerde de geçerlidir. Kırılma mekaniği teorisi, gelişmiş haliyle, 1950 lerden beri mevcut olduğu halde, son zamanlara kadar sadece cam ya da metaller gibi homojen ve gevrek malzemeler için kullanıldı.. Beton yapılara uyarlanması 1970 lerin sonu ve 80 lerde gerçekleşmiştir, çünkü beton yarı gevrek bir malzeme olup, kırılma bölgesinin oluşumu ve gelişimi, cam,metal vb. malzemelerden çok farklıdır lerden bugüne betonun kırılma mekaniği, çekme gibi temelde tek eksende gelişen kırıklar için oldukça gelişmiş ve bu konuda çokça çalışmalar yapılmış olmasına karşın, basınç göçmesi gibi gerçekte, üç eksende gelişen karmaşık göçme tipleri üzerinde yeterli çalışma yoktur. Betonun tüm göçme tiplerinde detaylı çalışma gerekmekle birlikte, en önemlisi, en güç ve az anlaşılır olanı basınç göçmesidir. Bu tip göçmeler bugün kırılma mekaniğinin en büyük problemidir. Ayrıca, kırılmanın temel göçme mekanizması olduğu durumlar için, yapıların sağlamlığının geliştirilmesi açısından da

2 önemlidir. Betonun, kayalardaki göçmeye benzerliği nedeni ile de, beton basınç göçmesinde boyut etkisinin bilgisi, sondaj ve tünel tasarımlarında, maden ve kaya kazılarında oldukça yararlıdır. Bu amaçla kırılma mekaniğinde, klasik olarak Mod I (açılma modu) kriterlerini elde etmede kullanılan çift konsollu deney elemanları, enine kuvvetler yerine, konsol eksenleri doğrultusunda paralel basınç yükleriyle yüklenmiştir. Amaç, basınç göçmesinde boyut etkisini göstermek ve boyut etkisi içeren gerilme formülünü elde etmektir. ÇALIŞMA YÖNTEMİ Normal ve hafif betondan hazırlanan numuneler iki farklı grupta dökülmüştür. Numune kalınlıkları A grubunda 30 mm, B grubunda 50 mm olarak alınmıştır. Hafif beton numuneleri L ile Normal beton numuneleri P ile simgelenmiştir. Geometrik olarak benzerlik, numune boyutu bir numuneden diğerine 2 çarpanı ile büyütülerek sağlanmıştır. Böylece en büyükten en küçüğe numune boyutları oranı, 4 : 2 : 1 şeklinde alınmıştır. Bu sayede, iki grup arasında ve gruplar içinde basınç göçmesinde boyut etkisi incelenebilmiştir. Çift konsollu elemanların her bir konsolunun boyutları, A grubunda 130x300, 65x150, 32.5x75 mm ve B grubunda 210x500, 105x250, 52.5x125 mm dir. Şekil 1 de, A grubu numune boyutları gösterilmiştir. Normal beton ve hafif beton karışım oranları çimento/çakıl/kum/su = 1/2/2/0.55 olarak alınmış, hafif betonda kullanılan kum ve çakıl Kayseri yöresinden çıkarılan ponza taşından elde edilmiştir. Her iki karışımda da Portland Kompoze Çimentosu (PKÇ/B 32.5R) kullanılmıştır. Karışımlarda en büyük agrega çapı 9.5 mm, en büyük kum çapı 4.8 mm dir. Betonun basınç dayanımlarını elde etmek ve burada da boyut etkisini görmek için her bir karışımdan 3 er adet 150x300 mm, 75x150 mm ve 37.5x75 mm boyutlarında kontrol silindirleri dökülmüştür. Bütün numuneler, olasılıksal davranışı en aza indirmek için aynı bir karışımdan dökülmüş ve kür havuzunda 28 gün bekletilmişlerdir. Çift konsolda çentikler, beton dökümü sırasında kalıba plastik kaplı mukavva koyarak sağlanmıştır. Çentik boyu, numune yüksekliğinin 0.6 katıdır. Yükler 100 N hassasiyetli load cell ile ölçülmüştür. Yük okumaları yanında konsol uçlarında yatay LVDT1 ve LVDT2 okumaları ile, düşey yerdeğiştirme okumaları data logger la bilgisayara kaydedilmiştir. Bütün çift konsollar, 200 kn kapasiteli yükleme çerçevesinde yüklenmiştir. Yüklemeler yük kontrollü yapılmış olup, göçme yüklerine bütün konsollarda 3 dakikada erişilecek biçimde küçük numunelerde piston uzama hızı yavaş, büyük numunelerde hızlı seçilmiştir.

3 Sonuçların analizinde, Bazant'ın [1] önerdiği yaklaşık boyut etkisi ifadesi (1) kullanılmıştır: σ N =Βf t (1+β) -1/2, β=d/d 0 (1) burada σ N :boyut etkisi içeren gerilme, f t :betonun çekme dayanımı, β:gevreklik katsayısı, D:elemanın karekteristik boyutu (genişlik, yükseklik ya da kolon uzunluğu alınabilir burada kırılma bölgesi olan çentik altı bölge yüksekliği alınmıştır), B ve D 0 malzeme sabitleridir. Beton çekme dayanımı için TS500'ün [2] verdiği bağıntı (2) kullanılmıştır. f t =0.35 f ck (2) Nominal göçme gerilmesi olarak kesme etkiside gözönünde bulundurularak asal gerilmeler kulanılmıştır. σ σ N = + 2 σ 2 2 ( ) + τ 2 (3) Burada σ=μy/ι, τ=8p/(30d), M=P(e+b/2)/2 ve σ:eğilme gerilmesi, M:yükleme sonucu oluşan moment, y:kesit ağırlık merkezinden kolon yüzlerinin uzaklığı, I:eylemsizlik momenti, e:yükün kolon ekseninden dışmerkezliği, b:kolon genişliği, P:basınç yükü olarak load cell'den direk okunan değerdir. (3) bağıntısına göre, geometrik olarak benzer yapılarda moment ve eylemsizlik momenti, artan kesitler ile orantılı arttığından, bu bağıntıda boyut etkisi görülmez. Bazant'ın yaklaşık boyut etkisi denklemi düzenlenerek lineer regrasyon ile bilinmiyen malzeme sabitleri B, D 0 elde edilebilir. Y=AX+C (4) Burada, X=D, Y=(f t /σ N ) 2, C=Β -2, A=C/D 0 dır. BULGULAR

4 1- Bütün çift konsollu kolonların göçmesi çentiklerin ilerleyerek elemanların iki parça olması ile olmuştur. 2- Hem normal hem hafif betonda göçmeler, yarı gevrek göçme olup, numune boyutu arttıkça eğilme kesme gerilmesinin azaldığı görülmüştür. 3- Lineer korelasyon PA grubunda r = , PB grubunda r = , LA grubunda r = 0.7, LB grubunda r = dır. Şek.2 ve 3' de logaritmik eksenlerde boyut etkisi eğrileri gösterilmiştir. 4- Deney sonuçlarından elde edilen değerler Bazant'ın yaklaşık boyut etkisi yasası ile uyumludur. Çift Konsolun basınç göçmesi için, boyut etkisi içeren yaklaşık (1) bağıntısı normal betonda B=11, D 0 =440 mm ve hafif betonda B=7.5, D 0 =30 mm olmak üzere önerilebilir. KAYNAKLAR 1. Bazant, Z.P., and Planas, J., Fracture and Size Effect in Concrete and other Quasibrittle Materials, CRC Press, Boca Raton, Fla TS500 "Betonarme Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları," TSE, Ankara Şekil 1. A grubu numune boyutları

5 0.07 Log (σn/bft ) D 0 =438.3 Bf t = (a) PA Numuneleri Log (σn/bf t ) D 0 =440.7 Bf t = (b) PB Numuneleri Şekil 2. Normal Beton Numuneleri Boyut Etkisi Eğrisi

6 Log (σn/bft ) D 0 =35.94 Bf t = (a) LA Numuneleri Log ( σn/bft ) D 0 =28.84 Bf t = (b)lb Numuneleri Şekil 3. Hafif Beton Numuneleri Boyut Etkisi Eğrisi

Benzer belgeler

DIŞMERKEZLİK DEĞİŞİMİ ALTINDA BETON BOYUT ETKİSİ

DIŞMERKEZLİK DEĞİŞİMİ ALTINDA BETON BOYUT ETKİSİ PAMUKKALE ÜNİ VERSİ TESİ MÜHENDİ SLİ K FAKÜLTESİ PAMUKKALE UNIVERSITY ENGINEERING COLLEGE MÜHENDİ SLİ K B İ L İ MLERİ DERGİ S İ JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCES YIL CİLT SAYI SAYFA : 27 : 13 : 2 : 1-7 DIŞMERKEZLİK