Betonarme Kalıp Yüzey Elemanlarının Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Transkript

1 6 th International Advanced Technologies Symposium (IATS 11), May 2011, Elazığ, Turkey Betonarme Kalıp Yüzey Elemanlarının Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi A. Apay 1*, T. Akgül 1, E. Aydın 1, E. Şahin 1 1 Sakarya Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi Sakarya/Türkiye aapay@sakarya.edu.tr, takgul@sakarya.edu.tr, emineb@sakarya.edu.tr, eylifsahin@hotmail.com Investigation of Mechanical Properties of Reinforced Concrete Mold Surface Elements Abstract Recently, high and large reinforce concrete buildings are built very often. In this case in the frame systems, some options such as time, cost and quality have been investigated and developed in this sector. The end of these investigations and developing, Modern Frame System has been came in this area. In spite of the primer cost in the modern frame system is more expensive than classical systems. But the modern frame system has been preferred more than times than the classical systems. Because the modern frame system aims short construction time, economical worker presses and using very long time. In this study, mechanical characteristics of the modern frame systems have been investigated by doing some experimental study have been done. The results of experimental study have been compared each other and the end of this study some solutions and recommendations have been presented. Keywords Modern Frame System, Pladeck, Plywood, Tensile Strength, Bending Leaning I. GİRİŞ Genellikle klasik yada geleneksel olarak tanımlanan lar, ham maddesi tamamen ahşap olan ve her geçen gün zayiatı artan elemanlardır. Bu yapı elemanları dikmesinden yüzey elemanlarına kadar ağırlıklı olarak temel malzemesi kereste olan sistemdir. Bu daha fazla malzeme ve işçiliğe dayandığından maliyetleri de yüksektir. Ahşap lar daha önce birkaç defa yerinde kullanılan daha sonra atılan veya yakacak olarak kullanılan malzemelerdir. Gelişen teknolojiyle birlikte üretimi fabrikasyona geçilmesiyle, ların daha büyük paneller halinde üretilmeye başlanması, mekanik olarak kurulmaya ve kullanım sayısı artışına neden olmuştur [1]. Teknolojik gelişmelerle özellikle 70 li yıllarda büyük firmalar kurulmuş, inşaat malzemeleri ve araç gereçleri üretimi hızla yaygınlaşmıştır. Bu dönem içinde Türkiye de de artan nüfus ve buna bağlı gerekli olan konut ihtiyacı, modern teknolojilerinin kullanımının yaygınlaşmasına sebep olmuştur [2]. Kalıp Sistemlerinin temel üç görevi vardır. Bunlar; Betonarme elemanlara gerekli boyut ve şekli vermek, Taze beton ağırlıklarını, taze beton basınçlarını ve beton dökümü sırasında ortaya çıkan ilave yükleri taşımak, Beton dökümü sırasında ortaya çıkabilecek darbe ve titreşim etkilerine dayanmak. Kurulan bütün betonarme lar yukarda sayılan temel görevleri yerine getirmekle birlikte, aşağıdaki temel prensiplere uygun üretilebilmelidir. Kalıp temiz, ölçülere uygun ve sızdırmaz olmalı Az parça ile kurulabilmeli Kalıp elemanlarını birleştiren bağlantı elemanlarının kullanılışı kolay olmalı Beton ağırlığından ve beton dökümünden dolayı ortaya çıkan yükleri şartnamelerin öngördüğü güvenlikle taşımalı Büyük yüzeyli elemanlarının ağırlıkları vinç kapasitesini aşmamalı Basit detaylarla çözülebilmeli Ekonomik olmalı Yukarıda sayılan tüm prensipler çeşitlerine bağlı olarak farklılık göstermektedir ve farklılıkların temelini de maliyet faktörü oluşturmaktadır. Kalıp, betonarme karkas bir inşaat maliyetinin % ı arasındadır. Ayrıca bütün inşaat maliyetinin %10 ununa yakını maliyetidir [3]. Ayrıca bu maliyet içerisinde işçiliği payı, malzeme maliyetlerinin üç katıdır. Bu yüzden kalıbın kendi maliyetinin değil, işçiliğinin maliyetini düşürmek daha verimli olacaktır bu nedenle Pratik birleşim detaylarının geliştirilmesi, her seferinde ların yeniden birbirine çakılmaması ve pek çok kez kullanılabilmesi modern tekniklerini zaman ve işçilik tasarrufu açısından daha avantajlı hale getirmiştir [4]. larda ta kullanılan tüm elemanlar modifiye edilmiş ve iş kaybına neden olan faktörler olabildiğince ortadan kaldırılmaya çalışılmıştır. Bu yeniliklerden biride panel yüzey elemanlarının kullanımıyla küçük parçalarla uğraşmak yerine çok daha büyük yüzeyleri kaplayacak faklı malzemelerden üretilen panel eleman kullanımına geçilmesidir. Kalıp yapımında kalıbın esas elemanlarından olan ve betona şekil veren yüzey elemanları faklı malzemelerden üretilebilmektedir. Üretilen bu panel veya levhalar kullanım alanları, kullanım sayıları, avantaj ve dezavantajlarına göre farklılık göstermektedir (Tablo 1). 211

2 A.Apay, T.Akgul, E.Aydın, E.Şahin Kalıp Yüzeyi Ahşap levhaları Pres (plywood) plaklar Reçine ve plastik asıllı Çelik yüzeyleri Alüminyum yüzeyleri Tablo 1: Kalıp yüzeyleri karşılaştırması [3]. Kullanım Alanları Geleneksel, standart dışı üretim Hem geleneksel hem de modern Dikkat Edilecekler Aralarında boşluk kalmaması, yağlanması Filmle kaplanmış olması kenarlarının korunması Güneş ve betonla reaksiyona girer Kullanım Sayıları 6 15, filmle kaplanırsa Korozyon Saf halde betonla reaksiyona girer Yüzey levhaları tabloda verilen fiziksel ve kimyasal özelliklerinin yanı sıra mekanik özellikleri açısından da farklılık göstermektedir. Yapılan bu çalışmada piyasada yaygın bir şekilde kullanılan Ahşap plywood ve pladeck levhaların mekanik özellikleri karşılaştırılmıştır. A. Ahşap Levhalar II. MALZEME VE METOD Ahşap geleneksel betonarme kalıbı yapımında çok yaygın kullanılan bir malzemedir. Yatırım maliyeti fabrikasyon ürünlere göre daha düşük olması, kalifiye bir işçilik gerektirmemesi ve her bölgede bol miktarda bulunması nedeniyle tercih edilir. İlgili yapı elemanının ölçülerine uygun olarak inşaat sahasında yapılan, yüzeyi ve yardımcı elemanlardan teşkil edilen lardır. Beton sertleştikten sonra sökülerek parçalara ayrılırlar. Ana malzemesi tamamen masif ahşap olan bu sistemde, malzeme zayiatı ve işçiliği fazladır. Kalıpların tekrar kullanım olanağı çok azdır. Bu sistem, betona istenen formu verecek olan parçaları, projenin öngördüğü ölçülere uygun olarak, yerinde tek tek kesilerek ve çivilenerek kurulur. Kalıp yapma zamanı uzundur. B. Plywood Levhalar Plywood, Kuzey Avrupa kökenli ve esneme özelliğine sahip üzeri filmle kaplı bir kontrplaktır. Plywood yapımı tomrukların soyularak tabakalara çekilmesi ile başlar. Daha sonra tabakalar ağaç damarlarının doğal dayanıklılığı kullanılarak tabaka lifleri birbirine dik gelecek şekilde yapıştırılır. Tabakalar yapıştırılırken fenolatik formaldehit reçine kullanılır. Kontrplakların kenarları akrilik latex boya ile kaplanırlar [5]. Kalıp yüzeyi koruyucu bir katmanla kaplanmadığında 15, film tabakasıyla kaplandığında da ise 60 kullanıma kadar çıkmaktadır. Yapıldığı ahşaba göre de kullanım sayısı değişmektedir. Kalınlıkları genelde 9-21 mm arasında olanlar tercih edilmekle birlikte; 4-50 mm arasında üretim yapılmaktadır. Plywood hafif bir malzeme olduğu için büyük panolarla çalışılabilir. Bu durum vinç kullanılmayan şantiyeler için avantaj sağlar. Plywood yüzey betonun priz alma sırasında yaydığı ısı enerjisinin yalıtıcı özelliği ile soğuk havalarda da kullanışlıdır. Modüler panolarında plywood levhalar çelik karkas içine yerleştirildiğinden yıpranmaya dayanıklı ve uzun ömürlüdür. Belli bir kullanım sayısından sonra ters düz edilerek bir bu kadar daha kullanılabileceği için oldukça ekonomiktir [6]. C. Pladec Levhalar Pladeck, inşaat sektöründe öncelikle döşeme ve kolon, kiriş her türlü beton dökümü için tasarlanmış uygun maliyetle ahşap ve çelik plaklara alternatif bir beton kalıbıdır [7]. Polimer malzemeden üretilen bu elemanlar ahşap ve çelik kaplama elemanlarına göre birçok üstünlüğü ve avantajları olduğundan son zamanlarda kullanımı yaygınlaşmıştır. Fabrika üretimi olan bu malzeme oldukça hafif ve işlenebilirliliği yüksek bir malzemedir. Elastik yapısıyla şantiyede faklı mimari görünüşlere sahip yapı elamanları üretiminde rahatlıkla kullanılabilir. Kullanım sayısı yüksek olan bu malzemenin ayrıca geri dönüşüm garantisi olduğundan maliyeti düşüktür. Büyük levhalar şeklinde ve özel birleşim elemanlarıyla üretildiğinden döşenmesi oldukça kolaydır (Şekil 1). Şekil 1: Pladeck levhası Pladeck levhalarda yağı kullanılmasına gerek yoktur. Betona yapışmaz ve betondan çok kolay ayrılır. Bu durum yağlanma ile ilgili maliyet ve işçiliği ortadan kaldırdığı gibi yağın donatıya bulaşarak aderansı olumsuz etkilemesi ihtimalini de ortadan kaldırır. 18 mm ve 21 mm kalınlığında üretilen pladeck lar farklı kalınlığında da üretilmektedir. D. Deney Numunelerinin Hazırlanması Bu çalışmada; yukarıda adı geçen yüzey malzemelerinden üretilen deney numuneleri üzerinde çekme ve eğilme deneyleri yapılmıştır. Ahşap ve Plywood dan bir numune grubu, Pladeck ten iki farklı et kalınlığında üretilmesi nedeniyle iki numune grubu hazırlanmıştır. Tüm numune kalınlıkları 18 mm olarak seçilmiştir. Her bir grupta 3 adet deney numunesi bulunmaktadır. Hazırlanan numune grupları: 1. Ahşap malzemesi (18 mm) 2. Plywood malzemesi(18 mm) 3. Pladeck malzemesi(18 mm) (et kalınlığı 2 mm) 4. Pladeck malzemesi(18 mm) (et kalınlığı 4 mm) dır. 1. Çekme Deneyi Çekme deneyinde kullanılacak numunesi 1.8 x 5 cm ebatlarında 40 cm uzunluğundadır (Şekil 2). Ahşap numune için kurutulmuş, çatlaksız ve budaksız çam ağacından lif 212

3 Betonarme Kalıp Yüzey Elemanlarının Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi yönlerine paralel olacak şekilde numuneler hazırlanmıştır. Plywood numuneler için 1. sınıf plywood malzemesi kullanılmıştır. Pladeck numuneler, et kalınlıkları 2 mm ve 4 mm olarak üretilen pladeck malzemesinden farklı 2 grupta numune hazırlanmıştır. Şekil 2: Çekme numunesi. Deneye tabi tutulan ahşap, plywood ve pladeck malzemelerinden pladeck numunelerin içi boşluklu olduğundan, numunenin çene gölgelerinde sıyrılma ve ezilmeler ortaya çıkmıştır. Bu ezilme ve sıyrılmaları önlemek amacıyla malzemenin çene arasında kalan 10 cm lik kısmına epoksi sıkılarak malzemenin deney esnasında ezilmesi önlenmiş ayrıca sıyrılmayı engellemek için de numunenin uç kısımlarına çivi çakılmış ve hazırlanan numuneler çekme deneyine tabi tutulmuştur (Şekil3). Şekil 3: Çekme makinesine yerleştirilmiş deney numunesi. 2. Eğilme Deneyi Eğilme deneyinde kullanılan numuneleri 1.8 x 10 cm ebatlarında 50 cm uzunluğundadır. Eğilme deneyi numuneleri, her üç malzeme için çekme deneyinde kullanılan aynı malzemelerden hazırlanmıştır. Numuneler standartlara uygun tek noktadan eğilme deneyine tabi tutulmuştur (Şekil 4-5). Şekil 4: Eğilme deneyi düzeneği. Şekil 5: Eğilme deneyine tabi tutulmuş deney numunesi. 1. Çekme Deneyi İçin; III. BULGULAR Yapılan çekme deneyleri sonucunda ahşap kalıbın ortalama çekme gerilmesi 4.66 kn/cm², birim deformasyon değeri % 4 Plywood malzemesinin ortalama çekme gerilmesi 3.47 kn/cm², birim deformasyonu % 2 2 mm pladeck malzemesinin ortalama çekme gerilmesi değeri 1.88 kn/cm², birim deformasyon ise % 7 4 mm pladeck malzemesinin ortalama çekme gerilmesi değeri 2.10 kn/cm², birim deformasyon ise % 8 Pladeck numuneleriyle yapılan deneylerde malzemede kopma meydana gelmemiş, malzemenin orta bölgesinde büyük oranda şekil değiştirmeler oluşmuştur. Tüm numuneler için elde edilen değerler tabloda verilmiştir (Tablo 2). Tablo 2. Çekme deneyine tabi tutulan tüm numunelerin ortalama çekme gerilmesi ve birim deformasyon değerleri. Malzemenin Cinsi Çekme Gerilmesi (kn/cm²) Birim Deformasyon (%) Ahşap Plywood Pladeck (2 mm) Pladeck (4 mm) Elde edilen değerler çekme gerilmesi açısından karşılaştırıldığında (Şekil 6) Ahşap malzemesi plywood tan 1.35 kat, Pladeck (2 mm) den 2.5 kat, pladeck (4 mm) den 2.3 kat daha yüksek bir gerilmeye sahip olduğu belirlenmiştir. Aynı numunelerin birim deformasyon değerleri karşılaştırıldığında (Şekil 6) ahşap malzemesi plywood tan 2 kat daha fazla, Pladeck (2 mm) ve Pladeck (4 mm) den yaklaşık 2 kat daha az birim şekil değiştirmeye sahip olduğu tespit edilmiştir. 213

4 A.Apay, T.Akgul, E.Aydın, E.Şahin Şekil 6: Çekme deneyine tabi tutulan malzemelerinin çekme gerilmeleri karşılaştırılması. 2. Eğilme Deneyi İçin; Yapılan deneyler sonucunda ahşap kalıbın ortalama eğilme dayanımı 2.85 kn, sehim ise 1.52 cm Plywood malzemesinin ortalama eğilme dayanımı 3.08 kn, sehim ise 2.18 cm Pladeck (2 mm) malzemesinin eğilme dayanımı 1.75 kn sehim ise 9.0 cm Pladeck (4 mm) malzemesinin ortalama yük değeri 2.48 kn, sehim ise 8.5 cm Pladeck PVC esaslı sünek bir malzeme olduğundan Pladeck numunesiyle yapılan eğilme deneylerinde malzemede kırılma meydana gelmemiş ve sehim miktarı kabul edilebilecek sınırları aşmıştır. Tabloda verilen değerler deneyin bitiği kabul edilen andaki değerlerdir. Tüm numuneler için elde edilen eğilme dayanımı değerleri tabloda verilmiştir (Tablo 3). Tablo 3: Eğilme deneyine tabi tutulan tüm numunelerin ortalama eğilme dayanımı ve sehimleri. Malzemenin Eğilme Dayanımı Sehim (cm) Cinsi (kn) Ahşap 2.85 kn 1.52 Plywood 3.08 kn 2.18 Pladeck (2 mm) 1.75 kn 9.0 Pladeck (4 mm) 2.48 kn 8.5 Elde edilen değerler eğilme dayanımı açısından karşılaştırıldığında (Şekil 7) ahşap malzemesi plywood tan 0.93 kat, Pladeck (2 mm) den 1.63 kat, pladeck (4 mm) den 1.15 kat daha yüksek bir dayanıma sahip olduğu tespit edilmiştir. Şekil 7: Eğilme deneyine tabi tutulan malzemelerinin eğilme değerlerinin karşılaştırılması. IV. SONUÇ VE DEĞERLENDIRME Yapılan deneysel çalışmalarda şantiyede kullanılan farklı tip yüzey elemanlarının mekanik özelliklerinin belirlenerek birbiriyle karşılaştırılabilmesi sağlanmış, birbirlerine göre avantaj ve dez avantajları belirlenmiştir. Deneyler sonucunda en yüksek çekme gerilmesine sahip malzemesi ahşap çıkmıştır. Bunun sebebi olarak da ahşap, doğal liflere sahip bir yapı malzemesidir. Ahşap numunelere çekme deneyi uygularken yükün lif yönlerine paralel uygulanması çekme dayanımının yüksek çıkmasına sebep olmuştur. Ancak ahşap malzemesi çok kez kullanılamaması, işçiliğinin fazla olması, ham maddesi ağaç olması vb. özelliklerinden dolayı toplu konut ve müteahhitlik işlerinde kullanımı uygun görülmemektedir. nde kullanımına sıkça rastlanan Plywood yapay bir malzeme olduğu için enine ve boyuna yönde liflere sahiptir. Her iki yönde ahşap lifler olduğundan malzemenin eğilme dayanımının yüksek çıkmasını sağlamıştır. Levha halinde üretildiğinden işçiliği kolay ve ahşaba göre daha fazla sayıda tekrar kullanılabilmesi tercih sebebi olarak sayılabilir. Ancak ham maddesinin ahşap olması ve geri dönüşümünün olmaması dez avantaj olarak sayılabilir. Ham maddesi polymer olan Pladeck malzemesi (2 mm - 4 mm) en düşük çekme gerilmesi ve eğilme dayanımına sahip bir malzemedir. Ayrıca süneklilik düzeyi yüksek bir malzeme olduğundan, çok yüksek birim deformasyon değerine sahiptir. Bu nedenle projesi tasarımında malzemenin bu özellikler göz önüne alınarak daha sık ızgara kirişi tasarımıyla malzemenin bu özelliği iyileştirilebilir. Ayrıca pladeck malzemesinin et kalınlığının 4 mm olarak üretilmesi, malzemenin eğilme dayanımının artmasını sağlamıştır. Farklı mühendislik tasarımlarıyla malzemenin bu yönleri iyileştirilebildiği görülmektedir. 214

5 Betonarme Kalıp Yüzey Elemanlarının Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi Pladeck, ahşap ve plywood a oranla pek çok kez kullanılabilmesi, ham maddesinin polimer olması, geri dönüşüm imkânı bulunması, esnek bir yapıya sahip olması işlenebilirliliği ve işçiliği kolay olması modern nde tercih edilmesine sebep olmuştur. KAYNAKLAR [1] A.S. Hanna, Concrete Formwork Systems, Base 1, New York, [2] M. Altan, Betonarme Elemanlarda Kalıp, İ.T.Ü. İnşaat Fakültesi Matbaası, İstanbul, 1992 [3] G. Kürklü, H. Akbulut, Tüm Yönleriyle Beton ve Betonarme Kalıpları, Ankara, [4] N. Benli, Çok Katlı Yüksek Yapılarda Kullanılan Kalıp Sistemlerinin İrdelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İzmir, [5] Teknik-El, Teknik-el Kalıp Sistemleri, [6] MESA, Mesa İmalat Sanayi Tanıtım Kataloğu, Ankara, 2005 [7] Pladeck, Adopen Polymer İnşaat Kalıp Sistemleri Tanıtım Kitapçığı, Antalya, 2009 [8] E. Şahin, İnşaat Kalıp Malzemelerinin Fiziksel ve Mekaniksel Özelliklerinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya,