BETONARME BİR YAPININ MALZEME KALİTESİNİN TAHRİBATSIZ VE TAHRİBATLI YÖNTEMLERLE BELİRLENMESİ

Transkript

1 YILDIZ TEKNİK ÜNİVERSİTESİ İNŞAAT FAKÜLTESİ İNŞAAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ BETONARME BİR YAPININ MALZEME KALİTESİNİN TAHRİBATSIZ VE TAHRİBATLI YÖNTEMLERLE BELİRLENMESİ Can Arda KİREMİTÇİ YAPI MALZEMELERİ Anabilim Dalı nda hazırlanan BİTİRME ÇALIŞMASI Danışman: Yrd. Doç. Dr. Nabi YÜZER İSTANBUL, 2004

2 ÖNSÖZ Tahribatlı ve tahribatsız beton denetim yöntemleri ülkemizde pek bilinmemektedir ancak; zaman içinde yapı denetimi ve yapı güvenliğinin önemi anlaşıldıkça, inşaat mühendisliğinin önemli bir kolu olacağını düşünmekteyim. Yıldız Teknik Üniversitesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Yapı Malzemeleri Anabilim Dalında hazırlamış olduğum bitirme çalısmasında, bu konu ile ilgili olarak değişik tezlerde, kitaplarda ve yabancı internet sitelerinde dağınık şekilde bulunan bilgileri kendi görüşlerim ve bilgilerim yardımıyla bir araya getirmeye çalıştım. Bu çalışmanın yapılmasını sağlayan Prof. Dr. Fevziye AKÖZ, Yrd. Doç. Dr. Nabi YÜZER, Araş. Gör. Özgür ÇAKIR, Araş. Gör. Nihat KABAY, Araş. Gör. Ahmet KIZILKANAT ve Araş. Gör. Nesil ÖZÇİFTÇİ ye teşekkür ederim. İstanbul, Haziran 2004 Can Arda KİREMİTÇİ ii

3 İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ ii İçindekiler Şekil listesi Çizelge listesi Özet iii vii viii ix BÖLÜM 1 GİRİŞ 1 BÖLÜM 2 BETON VE BETONARME Betonu oluşturan öğeler Agrega Çimentolar Beton karma suyu Puzolanlar Katkı maddeleri Beton bileşiminin hesaplanması Betonun işlenebilme özelliği Betonun mekanik özellikleri Betonun basınç dayanımı Betonun çekme dayanımı Elastisite modülü Sekant modülü Başlangıç teğeti modülü Dinamik elastisite modülü 15 BÖLÜM 3 TAHRİBATSIZ BETON DENETİM YÖNTEMLERİ Schmidt çekici yöntemi Schmidt çekicinin çeşitleri Doğrusal geri tepmeli schmidt çekiçleri N tipi doğrusal tepmeli schmidt çekici 17 iii

4 L tipi doğrusal tepmeli schmidt çekici M tipi doğrusal tepmeli schmidt çekici Açısal geri tepmeli (P tipi) schmidt çekici N tipi schmidt çekicinin kullanımı Ölçüm sonuçlarını etkileyen faktörler Çimento cinsi Çimento miktarı Agrega tipi Yüzey Tipi Yüzeydeki nem durumu Karbonatlaşma Priz alma oranı Kür cinsi Betonun yaşı Saklama koşulları Diğer faktörler Schmidt çekicinin kullanım alanları Schmidt çekicinin kullanılamayacağı alanlar Uygulama noktalarının seçilmesi Beton dayanımının tahmin edilmesi Hızlı yöntem Normal yöntem Schmidt yönteminin yetersizlikleri Ultrases yöntemi Ultrases aletinin tanıtımı Probların Yerleştirilmesi Direkt iletim düzenlemesi Yarı direkt iletim düzenlemesi Direkt olmayan iletim düzenlemesi Sonuçları etkileyen faktörler Çimento miktarı Yüzey koşulları Nem içeriği 34 iv

5 Betonun sıcaklığı Geçiş yolu uzunluğu Deney elemanının şekli ve boyutu Kür şartları Donatı çeliğinin etkisi Donatı çubuklarının ölçüm doğrultusuna dik olması durumu Donatı çubuklarının ölçüm doğrultusuna paralel olması Ultrasonik yöntemin kullanım alanları Uygulama bölgesinin seçilmesi Elastisite modülü ve dinamik poisson oranının belirlenmesi Beton dayanımının tahmin edilmesi Ultrases yönteminin yetersizlikleri 40 4 KAROT NUMUNESİ ALINMASI VE BASINÇ MUKAVEMETİ TAYİNİ Karot numunesi Karot numunelerinin şekilleri ve boyutları Karot numunesinin alınması Deney numunelerinin hazırlanması Deney numunelerinin kesilmesi Numunelerin kürü ve bakımı Başlıklama Karot basınç dayanımına etki eden faktörler Nemliliğin etkisi Karot narinliğinin etkisi Örselenme etkisi Karot alım yönünün etkisi Donatı etkisi Sonuçların hesaplanması Sonuçların değerlendirilmesi İstatiksel olmayan yöntem İstatiksel yöntem 49 v

6 BÖLÜM 5 DUMLUPINAR İLKÖĞRETİM OKULUNA AİT BİNADA YAPILAN İNCELEMELER, ÇALIŞMALAR VE DEĞERLENDİRMELER Donatı incelemesi Beton Kalitesinin Belirlenmesi Laboratuar Çalışmaları Tahribatsız deney sonuçlarının değerlendirilmesi 58 BÖLÜM 6 İRDELEMELER Donatı incelemesi ile ilgili irdeleme Beton kalitesi ile ilgili irdeleme 61 BÖLÜM 7 SONUÇLAR Donatı ile ilgili sonuçlar Beton kalitesi ile ilgili sonuçlar 63 KAYNAKLAR 64 EKLER 66 vi

7 ŞEKİL LİSTESİ Şekil 2.1 Klinker ana bileşenlerinin dayanım-zaman eğrileri 5 Şekil 2.2 Sekant modülünün belirlenmesi 14 Şekil 2.3 Başlangıç teğeti modülünün belirlenmesi 15 Şekil 3.1 NR tipi schmidt çekici (Proceq, 2004) 18 Şekil 3.2 P tipi schmidt çekici (Proceq, 2004) 19 Şekil 3.3 N modeli schmidt çekici boy kesiti. (University of Illinois, 2003) 20 Şekil 3.4 Schmidt çekici uygulama açıları (Güner, 2003) 24 Şekil 3.5 N modeli schmidt çekici için küp dayanım eğrileri (Yüksel, 1995) 26 Şekil 3.6 N modeli schmidt çekici için silindir dayanım eğrileri (Yüksel, 1995) 26 Şekil 3.7 Ultrases Cihazı (Proceq, 2004) 31 Şekil 3.8 Ultrases cihazının ön paneli (Yüksel, 1995) 31 Şekil 3.9 Direkt iletim düzenlemesi (Proceq, 2004) 32 Şekil 3.10 Yarı direkt iletim düzenlemesi (Proceq, 2004) 32 Şekil 3.11 Direkt olmayan iletim düzenlemesi (Proceq, 2004) 33 Şekil 3.12 Donatı çubuklarının ölçüm doğrultusuna dik olması (Akbaş, 1991) 36 Şekil 3.13 Donatı çubuklarının ölçüm doğrultusuna paralel olması (Akbaş, 1991) 36 Şekil 4.1 Basınç yüzeylerinin düzlemden sapması (TS 10465, 1992) 44 Şekil 5.1 Manyetik esaslı ferroscan 51 Şekil 5.2 Manyetik esaslı ferroscan aletinin perdede kullanımı 52 Şekil 5.3 Manyetik esaslı ferroscan aletinin kirişte kullanımı 52 Şekil 5.4 Örtü betonu kaldırılmış donatı örneği 54 Şekil 5.5 Tahribatsız deneyler için sıvası kaldırılmış bölge 55 Şekil 5.6 Tahribatsız deneyler için sıvası kaldırılmış bölge 55 Şekil 5.7 Ultrases aletinin ölçüm yapmak için hazırlanması 56 Şekil 5.8 Tahribatsız deneyler sonrası karot alımı için işaretlenmiş test bölgesi 56 vii

8 ÇİZELGE LİSTESİ Çizelge 2.1 Beton agregası olarak kullanılabilen taşlar 4 Çizelge 2.2 Beton agregası olarak kullanılamayacak olan taşlar 4 Çizelge 2.3 Klinkerin ana bileşenleri 6 Çizelge 2.4 Klinker ana bileşenlerinin özellikleri 6 Çizelge 2.5 Portland çimentosu türleri (Kabay, 2002) 7 Çizelge 2.6 Türkiye de kullanılan çimentolar ve standartları (Kabay, 2002) 7 Çizelge 2.7 Puzolanların sınıflandırılması 9 Çizelge 2.8 Betonların işlenebilme özelliği açısından sınıflandırılması (Kabay, 2002) 10 Çizelge 2.9 Beton sınıfları ve dayanımları (TS 500, 2000) 12 Çizelge 3.1 Uygulama açısı dönüştürme değerleri (Güner, 2003) 25 Çizelge 3.2 Çimento cinsine göre etki katsayısı (Yüksel, 1995) 28 Çizelge 3.3 Çimento dozajına göre etki katsayısı (Yüksel, 1995) 28 Çizelge 3.4 Betonun nem durumuna göre etki katsayısı (Yüksel, 1995) 28 Çizelge 3.5 Betonun yaşına göre etki katsayısı (Yüksel, 1995) 28 Çizelge 3.6 Ölçümlerin bilinenlere göre hata oranları (Yüksel, 1995) 29 Çizelge 3.7 Ultrases hızları ile elastisite modülleri arasındaki ilişki (Akbaş, 1991) 39 Çizelge 3.8 Ultrases hızları ile beton kalitesi arasındaki ilişki 40 Çizelge 3.9 Geliştirilmiş çeşitli regresyon modelleri (Arıoğlu vd., 1994) 41 Çizelge 4.1 En büyük agrega tane büyüklüğüne karşılık gelen karot bıçağı iç çapı (TS 10465, 1992) 43 Çizelge 4.2 Beton sınıfları ve mukavemetleri (TS 10465, 1992) 49 Çizelge 4.3 İstatistik değerlendirmede kullanılan kabul faktörleri (TS 10465, 1992) 50 Çizelge 5.1 Elemanlardan elde edilen schmidt okumaları ve ultrases hızları 54 Çizelge 6.1 Elemanların donatı inceleme sonuçları 59 Çizelge 6.2 Elemanlarda etriye sıklaştırma, örtü beton kalınlığı, çatlak ve korozyon incelemesi sonuçları 60 Çizelge 6.3 Karot numunelerinin deney sonuçları 61 Çizelge 6.4 Tahribatsız deney sonuçları 62 viii

9 ÖZET Bazı durumlarda, yapım aşamasında olan,yapımı yeni tamamlanmış ya da yıllardır kullanılmakta yapıların yeniden gözden geçirilip değerlendirilmesi gerekebilir. Bu değerlendirmede temel amaç, yapının kabul edilebilir bir yapı güvenliğini sağlayıp sağlamadığının saptanmasıdır. Bu çalışmada, T.C İstanbul Valiliği ile T.C Yıldız Teknik Üniversitesi arasında İstanbul Kartal da bulunan 1, Maltepe de bulunan 20 İlköğretim Okuluna ait Mevcut Binaların Durum Tespiti, Onarım ve Güçlendirme Projelerinin Hazırlanmasına Dair Protokol kapsamında Dumlupınar İlköğretim Okuluna ait binada malzeme kalitesi incelemesi yapılmaya çalışılmıştır. Bu amaçla öncelikle, günümüzde oldukça fazla miktarda tercih edilen taşıyıcı sistemlerden olan betonarmenin, ana malzemelerinden olan beton incelenmiştir. Betonu oluşturan öğeler ve betonun özellikleri açıklandıktan sonra tahribatsız yöntemler arasında en çok kullanılanlar olan schmidt çekici yöntemi, ultrases yöntemi ve bu ikisinin birleşimi sonucu ortaya çıkan SONREB yöntemi detaylı bir şekilde açıklanmıştır. Daha sağlıklı sonuçlara ulaşılabilmesi için yapılardan karotlar alınması gerekli olduğu için karot alma ve karot sonuçlarını değerlendirme yöntemlerinin incelenmesini takiben; sözkonusu yapıda uygulanan tahribatsız deneyler ile karot numunelerinin sonuçları elde edilmiştir. Bu sonuçların istatiksel yöntemler ile değerlendirilmesi sonucu da bütün yapıda geçerli olacak bir dayanım denklemi elde edilmiştir. Bu denklemin kullanılması sonucunda yapının C16 beton dayanımı sağladığı anlaşılmıştır. ix