BETON DAYANIMINI BELİRLEME YÖNTEMLERİ Mevcut betonarme yapılarda beton dayanımının belirlenme nedenleri: Beton dökümü sırasında kalite denetiminin yapılmamış olması. Taze betondan alınan standart numune dayanımlarının proje dayanımlarından düşük olması. Yapı güvenliğini tehlikeye düşürebilecek bir takım hasarların meydana gelmiş olması. Yapının kullanım amacının değiştirilmesi ve/veya ilave kat çıkılması. Yapı betonunun yangın, deprem gibi etkilere maruz kalması. Deprem öncesi veya sonrası mevcut betonarme yapıların güvenliğinin belirlenmesinde önemli aşamalardan birisi de beton dayanımının saptanmasıdır. Mevcut betonarme yapıların güvenliğinin hesaplanması sonucu; Mevcut yapının olduğu gibi kullanılması, Onarılması, güçlendirilmesi, Yıkılarak kaldırılması ve yeniden yapılmasına karar verilebilir. Genel olarak yerinde beton dayanımının belirlenmesi için yapılan deneyler iki gruba ayrılır: ; Tahribatlı yöntemler Tahribatsız yöntemler 1 3 4 1
Tahribatsız deney metotları iki temel gruba ayrılabilir. Birinci grup; ses ve ultrasonik ses deneyleridir. Bu deneyler, rezonans frekansının ve ses geçiş hızının belirlenmesine dayanmaktadır. İkinci gruptaki deneyler, betonun dayanımını belirlemede kullanılır. Bu deneylerde, Yüzey sertliği (Schmidt çekici), Penetrasyon direnci (Windsor probe), Çekme, Asılma, Koparma Olgunluk Birleştirilmiş metotları içerir. Bu metotların bazıları, tamamıyla tahribatsız değildir ve beton yüzeyinde önemsiz sayılabilecek bir miktar zarara yol açarlar 1. Windsor Probe Penetrasyon Deneyi 1964 yılında Windsor Makina ve New York Liman idaresi tarafından ABD de geliştirilmiştir. Bu teknik, betonun içine giren sertleşmiş çelik bir rotu tetikleyen özel dizayn edilmiş bir tabancanın kullanılmasını içerir. Çelik çubuğun girme miktarı beton dayanımı için ayırıcı bir özellik olmaktadır. Çelik çubuk, schmidt beton çekicine göre daha fazla enerji ile yüzeye etki etmektedir. Penetrasyon deneyinin teorik analizleri beton çekiç deneyine göre daha karışıktır. 5 6 Windsor Probe Penetrasyon Deneyi: 7 Windsor Sondası (Probe): Beton çekici ile benzerdir. Genelde basınç dayanımında kırılma çimento harcından veya harç-agrega yüzeyinden olur. Bu nedenle çelik çubukların agregaya çarpma ihtimali fazla olduğu için agrega özellikleri oldukça belirleyicidir.. Rezonans Frekans Deney Yöntemi: Bu teknik numunenin rezonans frekansının belirlenmesi esasına dayanmaktadır. Sürekli oluşan yapay titreşimler yardımıyla malzemenin rezonans frekansı belirlenir. Ölçülen rezonans frekansına bağlı olarak verilen bağıntılar yardımıyla betonun dinamik elastisite modülü ve poisson oranı hesaplanabilmektedir. Geliştirilmiş çeşitli dinamik elastisite modülü-dayanım ilişkisiyle beton dayanımı tahmin edilebilmektedir. 8
3. Mekanik Ses Dalga Hızı Deneyi Tek bir çekiç darbesi yada tekrarlı darbeler ile oluşturulan ses dalgalarının beton içinden geçiş süresinin ölçülmesi esasına dayanmaktadır. Ölçülen geçiş süreleri yolun uzunluğuna diğer bir deyişle alıcı ile verici arasındaki mesafeye bağlı olarak geçiş hızına çevrilerek bu hızla dayanım arasında kurulan, korelasyonla elde edilen ampirik bağıntıdan beton dayanımının tahminine çalışılmaktadır 4. Ultrasonik Ses Dalga Hızı Deneyi: Ultrasonik hız metodu, alıcı ve verici arasında oluşturulan ultrasonik ses dalgalarının beton içerisindeki geçiş süresinin belirlenmesi esasına dayanır. Bu hasarsız yöntem, çok sayıda nokta üzerinden okuma yapılabilmesi, zamandan tasarruf sağlanması ve taşıyıcı elemanlara zarar vermemesi açısından tercih edilir. 9 Her ne kadar hasarsız olması açısından tercih edilen bir yöntem olsa da güvenilirliği açısından karot alma ve diğer yöntemlerle birlikte kullanılması daha iyi sonuç verir. Bu yöntem üç farklı şekilde beton yüzeylerde direkt, yarı direkt ve indirekt olarak uygulanabilmektedir. Direkt ölçüm yöntemi: 10 İndirekt ölçüm yöntemi: 11 1 3
Ultrasonik ses dalgalarının betonda yayılma hızı ölçülerek; Betonun homojenliği Beton kusur, çatlak, boşluk oluşumu Elastisite modülü Beton dayanımı ile ilgili yaklaşık veriler elde edilebilir. Ultrasonik Deney Sonuçlarının Değerlendirilmesi: Boyuna dalga hızı, V: V = L t L=m, t=µsn (mikrosaniye) ise V=km/sn Dinamik Elastisite Modülü, Ed E = 0.9 γ V d γ = Betonun yoğunluğu, kg/m 3, V=km/sn ise E d = N/mm Ultrasonik Ses Dalga Hızı Deneyini Etkileyen Faktörler: Betonun yaşı, Su muhtevası, Agrega/çimento, su/çimento oranı, Agrega tipi, Donatı yeri, Cihazdaki alıcı ve verici başlıkların beton yüzeyi ile temaslarının tam olup olmaması Bu sebepten dolayı ultrasonik hız metodu, sadece betonun homojenliğinin kontrolünde kullanılmalıdır. Genel olarak ses geçiş hız verisinin dayanım parametreleriyle korelasyonu başarılı olmamaktadır. 13 14 Hasarsız deney yöntemleriyle yapılan ölçümlerde, betonun sahip olduğu yüzey sertliği, elastisite modülü, yoğunluk gibi bazı özelliklerden yararlanılarak sayısal değerler elde edilmektedir. Bu sayısal değerler ile standart deney yöntemi/karot yöntemi uygulanarak elde edilecek olan beton basınç dayanımı arasındaki ilişki kullanılarak betonun basınç dayanımı yaklaşık olarak belirlenmektedir. TAHRİBATLI DENEYLER: Tahribatlı yöntemler uygulandığı yapı kısmında tamir edilmesi gereken tahribatlar oluşturan testlerdir. Bu yöntem ile beton basınç dayanımını doğrudan elde etmek ve çeşitli parametreler dikkate alınarak standart numune dayanımına çevirmek mümkündür. Bu yöntemler içinde yer alan deney, karot alma deneyidir. 15 Karot Numune Alma Yöntemi Mevcut bir betonun karakteristik basınç dayanımının tespiti, en gerçekçi olarak, betondan karot numunesi alınıp bu numunenin serbest basınç deneyine tabi tutulmasıyla yapılabilmektedir. Karot alınırken elemanın en çok zorlanan bölgesinden karot alınmamalıdır. 16 4
Karot Numune Alımı ile ilgili dikkat edilmesi gereken noktalar: Numune alımıyla oluşan boşlukların, yapı elemanında önemli gerilme yığılmalarına yol açtığı unutulmamalıdır. Kullanılacak karot bıçağı çapı; numune alınacak betonun en büyük dane çapının üç katına eşit veya büyük olmalıdır. Numune boyunu tayin ederken, karotun başlık yapılırken tıraşlanacağı göz önüne alınmalıdır. Standart basınç deneyine tabi tutulacak tıraşlanmış ve başlık yapılmış numunenin L/d oranı 1.0 ile.0 arasında olmalıdır.. Numune boyu çaptan küçük olmamalıdır. Numune alımı sırasında donatı kesilmemelidir. Bu hususta azami dikkat sarf edilmelidir. Açılan boşluk, en kısa sürede düşük çökme değerli ve yüksek dozlu harçla veya özel rötresiz harçla kapatılmalıdır. 17 18 5