DÜZCE İLİNDE 1999 YILI DEPREMLERİNDE YIKILAN BETONARME BİNALARDA KULLANILAN ÇELİK ÇUBUKLARIN ÇOK YÖNLÜ ANALİZİ

DÜZCE İLİNDE 1999 YILI DEPREMLERİNDE YIKILAN BETONARME BİNALARDA KULLANILAN ÇELİK ÇUBUKLARIN ÇOK YÖNLÜ ANALİZİ Ercan ÖZGAN 1, Tuncay KAP 1 tuncaykap@hotmail.com ÖZ: Bu çalışmada, Düzce il merkezinde bulunan ve 1999 yılındaki depremlerde yıkılan betonarme binalarda donatı olarak kullanılan çelik çubuklar çok yönlü incelenmiş olup yapılan deneylerle mukavemet özellikleri belirlenmeye çalışılmıştır. Bu amaçla, depremlerde yıkılan binalar tespit edilmiş olup söz konusu binaların yapıldığı yerler, imar durumları, yapıldıkları tarih, kat adedi, ne amaçla kullanıldıkları gibi genel özellikler belirlenmiştir. Bu aşamadan sonra donatısı incelenmek istenen taşıyıcı yapı elemanları ve bu elemanların nerelerinden donatı alınacağı tespit edilerek eleman üzerinde işaretlenmiştir. Söz konusu taşıyıcı yapı elemanlarında donatıyı saran beton kısımlar çeşitli kırma aletleri ile donatıya zarar vermeyecek şekilde kırılarak ortaya çıkartılmıştır. Bu işlemden sonra ortaya çıkartılmış olan esas donatılar spiral aleti ile kesilerek bulundukları yerlerden alınmıştır. Yapılan deneyler sonucunda her bir numune için elde edilen verilerle TS 78, TS 138 EN 12-1 değerleri karşılaştırılarak istatistiksel analizler ve kritikler yapılmıştır. Anahtar Kelimeler: Betonarme, Beton Çeliği, Gerilme, Deprem, Mukavemet, Giriş Betonarme binaların yapımında kullanılan beton çelik çubuklar imalat metotlarına göre sınıflandırılabilmektedir. Bunlar, sıcak haddeleme işlemi ile üretilen, sıcak haddeleme işlemi sırasında ısıl işlem uygulanarak imal edilen ve soğuk mekanik işlem (soğuk haddeleme, burma) uygulanarak imal edilen olmak üzere üç sınıfa ayrılabilmektedirler. Bununla birilikte en küçük akma sınırı değerleri ile tiplerine göre de üç sınıfa ayrılabilmektedirler. En küçük akma sınırına göre 22 N/mm 2 (I), 42 N/mm 2 (II) ve 5 N/mm 2 (III) şeklinde sınıflandırılmaktadırlar. Tiplerine göre ise düz yüzeyli (D), Nervürlü (N) ve Yüzeyi profilli (P) şeklinde ifade edilmektedirler ( TS 78). Betonarme, beton ve çeliğin birlikte kullanılması sonucu elde edilen kompozit bir yapı malzemesidir. Betonarme yapılarda, meydana gelen gerilmelerden basınç gerilmesini beton ve çekme gerilmesini de beton çelik çubuğu karşılamaktadır. Deprem etkisine maruz kalan betonarme yapılarda çelik çubuklar büyük değerler alabilen çekme gerilmelerini karşılamaktadırlar. Bu nedenle binalarda deprem etkisine maruz kalmış olan çelik çubukların genel karakteristiklerinin belirlenmesi betonarme yapı elemanların davranışlarının analizi açısından son derece önemlidir. Bu çalışmada kullanılan betonarme çelik çubuklar Düzce İlinde 1999 yılında depremlerde yıkılmış olan betonarme binaların taşıyıcı konstrüksiyonları olan perde, kolon, kiriş ve döşemelerden alınmıştır. Binaların yıkılmış olmaları nedeni ile söz konusu çelik çubuklar zemin kat ve bodrum katlarda bulunan yapı elemanlarından alınabilmiştir. Deneylere tabi tutulan çelik çubuk sayısı toplam 98 adet olup bunlardan 18 tanesi φ16 lık (6 tanesi nervürlü), 39 tanesi φ14 lük, 9 tanesi φ12 lik (1 tanesi nervürlü) ve 32 tanesi de φ8 lik çubuklardır. Numunelerden sadece 6 adedi nervürlü çubuk olup geri kalanları düz çubuktur. Deneye tabi tutulan çelik numunelerin tamamı betonarme elemanların içinden beton kırılarak çıkartılmıştır. Kullanılan Yöntem 1999 yılında meydana gelmiş olan depremlerde yıkılmış olan betonarme binalardan alınan çelik numunelerin mekanik ve fiziksel özellikleri belirlenmeye çalışılmıştır. Bu kapsamda, çelik çubukların yüzeylerinde çatlak, 1 Abant İzzet Baysal Üniversitesi Düzce Teknik Eğitim Fakültesi Yapı Eğitimi Bölümü 827

çapak, çizik, katlama, yüzeyden ayrılabilen oksit kabuğu, yüzey pürüzü gibi kusurlarla, gözle görülebilen çap değişiklikleri, fitiller, nervür bozuklukları ve eksiklikleri incelenmiştir. Bununla birlikte çelik çubuklar boyut ve toleranslar açısından da incelenmiş olup bu kapsamda, her bir numunenin çapı, uzunluğu, nervürlü çelikler için nervür yükseklikleri, genişlikleri vb. özellikler her bir numune için belirlenmiştir. Bu çalışmalardan sonra çelik çubuklar çekme deneyine tabi tutulmuştur. Deneyde kullanılan cihaz, Üniversal Çekme-Basma cihazı ile tek hücreli, dijital göstergeli kuvvet ve uzama-kısalma değerlerini ölçebilecek nitelikte bir cihaz olup 5-5 N kapasiteli (5 kg- 5 ton) 1 N (1kg) hassasiyetli ölçüm yapabilen ve sonuçları bilgisayar ortamında verebilen bir cihazdır. Numuneler üzerinde yapılan deneylerde akma, çekme ve kopma uzamaları TS 138 EN 12-1 e göre belirlenmiştir. Her bir çubuk için gerilme değerinin uzama değerine oranı olarak ifade edilen Elastisite Modülü de (ε= L/L i ) hesaplanarak verilmiştir. Deneye tabi tutulan her bir numunenin boyu,1 mm hassasiyetle, ağırlıkları.1 gr hassasiyette, hacimleri.1 cm 3 hassasiyette, özgül ağırlıkları.1 gr/cm 3 hassasiyette ve koptuktan sonraki çapları da.1 mm hassasiyette ölçülmüş olup uzama oranları ise.1 hassasiyette verilmiştir. Bununla birlikte φ16 lık, φ14 lük ve φ12 lik numuneler üzerinde eğilme deneyleri de yapılarak eğilme gerilmeleri de belirlenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda elde edilen veriler TS78 ve TS 138 EN 12-1 değerleri ile karşılaştırılmış olup verilerin anlamlı hale getirilebilmesi için istatistiksel analizler yapılmıştır. Böylece elde edilen verilerle depremlerde yıkılmış olan binalardan alınan çelik çubukların genel özellikleri belirlenmeye çalışılmıştır. Yapılan çekme deneylerinde, çelik çubukların yük etkisi altındaki davranışları incelendiğinde, uygulanan yükün arttırılması ile çeliğin uzama miktarı arasında bir ilişki olduğu ve deney süreci içinde numunenin boyunda meydana gelen uzamaya bağlı olarak orta noktasına yakın yerlerde kesitin inceldiği görülmüştür. Yük uygulanmaya devam edildiğinde ise çubuğun inceldiği noktadan koptuğu görülmüştür. Çekme deneyine ait bu durum Hooke Kanunu olarak ifade edilmekte olup aşağıda gösterilmiştir Şekil 1. Doğal sertlikte ve özel beton çeliklerinde gerilme-şekil değiştirme diyagramı Şekil:1 incelendiğinde, gerilme belirli bir σ p değerine ulaşıncaya kadar σ ve є değerlerinin birbiriyle orantılı olduğu görülmektedir. Bu bölgeye elastik bölge adı verilmektedir. Yük uygulanmaya devam edilir ve σ p değeri aşılırsa grafik eğrileşmeye başlar ve σ-є değerlerinin birbiriyle olan orantıları bozularak Akma Noktasına ulaşmaktadırlar. Uygulamada σ e gerilme değeri aşıldıktan hemen sonra sabit bir σ s gerilmesi altında numunenin büyük şekil değiştirmeler gösterdiği bölge olan akma sahanlığına ulaşılmaktadır. Akma sahanlığını bir pekleşme bölgesi izler, bu noktadan sonra σ k maksimum çekme dayanımı gerilmesi oluşmaktadır. Maksimum çekme dayanımı aşıldıktan bir süre sonra çubuk bu noktadan kopmaktadır. Genel olarak çekme deneylerinde elde edilen bu grafiklerde σ e ye kadar olan bölümde çalışan malzeme Elastik σ e ile σ s arasında çalışan malzeme elasto-plastik ve σ s noktasından sonra çalışan malzemede plastik malzeme olarak ifade edilmektedir. Betonarme çelik çubukların daha çok elastik bölgede çalıştırılması istenmektedir. Kullanılan Veriler Bu çalışmada kullanılan numunelerin çapları, uzunlukları, ağırlıkları, hacimleri, özgül ağırlıkları, akma gerilmeleri, kopma gerilmeleri, elastikiyet değerleri, kopma çapları ve uzama oranları her bir çelik grubu için belirlenmiş olup elde edilen sonuçlar her bir çelik grubu için aşağıda verilmiştir. φ16 lık çelik çubuklar 828

Bu çapta olan çelik numune toplam 18 adet olup bunlardan 6 adedi nervürlü çelik cinsindendir. Bu çubuklar üzerinde yapılan deneylerin sonuçları bir tablo haline getirilmiş olup sonuçlar aşağıda gösterilmiştir(tablo 1). Tablo 1. φ16 lık Çelik Çubuklar Üzerinde Yapılan Deneylerin Sonuçları No Uzunlu k (cm) Ağırlık (gr) Hacim (cm 3 ) Özgül ağırlık (gr/cm 3 ) Akma Çekme gerilme gerilme gerilme si si si (N/mm 2 (N/mm 2 (N/mm 2 ) ) ) Elastikiy et Katsayıs ı çapı (mm) Uzama oranı ( % ) 1 31.8 52.3 63. 7.973 284 411 269 26625 9.4 19.72 2 32.1 511.5 64. 7.992 32 419 273 24749 9.7 13.82 3 3.8 484.3 62. 7.811 467 551 476 1286 1.5 14.95 4 34.5 564.6 7. 8.66 44 579 525 9859 12.1 14.55 5 33.5 532.8 66. 8.73 415 524 492 1125 1.4 14.62 6 36.2 583.9 69. 8.462 49 65 488 19493 12. 23.33 7 34.7 525.72 68. 7.731 226 363 241 1587 9. 25.38 8 34.5 53.99 66. 8.45 221 366 246 2681 9. 2.93 9 34.8 529.85 67. 7.98 216 358 242 16738 8.9 19.19 1 35. 533.38 67. 7.961 22 36 243 2147 1.4 24.28 11 34.9 556.26 69. 8.62 287 417 276 27473 9.3 19.71 12 35. 572.28 71. 8.6 348 59 386 1361 1. 14.42 13 Ner. 35.4 543.59 68. 7.994 513 634 543 19217 11.9 12.89 14 Ner. 35.1 539.98 68. 7.941 458 541 399 22822 1.3 12.62 15 Ner. 35.1 546.9 69. 7.926 458 544 46 16219 11.2 15.42 16 Ner. 29.6 457.9 59. 7.747 476 61 46 16219 11.9 18.21 17 Ner. 34.9 577.15 72. 8.16 523 756 69 246 13.3 13.71 18 Ner. 35. 532.77 69. 7.721 426 553 461 26698 12. 15.33 φ16 lık çelik için yapılmış olan deneyler sonucunda elde edilen gerilmelerin dağılımı her bir numune için yapılmış olup aşağıda gösterilmiştir (Şekil 1). 85 O 16'lık Demir İçin Gerilme Değerleri Gerilmeler 7 55 4 25 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 11 12 13 14 15 16 17 18 Numune no Akma gerilmesi Çekme gerilmesi gerilmesi Şekil 2. φ16 lık demir için akma, çekme ve kopma gerilmeleri. Şekil.2 den de anlaşılacağı gibi elde edilen en yüksek gerilme değeri çekme gerilmesine ait olup akma ve kopma gerilmelerinin birbirine yakın değerler aldığı ve birbirleri ile uyumlu oldukları görülmektedir. En büyük gerilme değerleri 17 numaralı numunede görülmektedir. Bununla beraber 13 numaralı numune dahil 18. numuneye kadar olan 6 adet numune nervürlüdür. Bu itibarla aynı çapta olan düz çelik ile nervürlü çeliğin mukavemet değerleri arasındaki fark açıkça görülmektedir. Ayrıca yapılan eğilme deneylerinde, φ16 lık çelik için 72 mm lik açıklıkta elde edilen minimum eğme gerilmesinin 39,41 kgf/mm², maksimum eğme gerilmesi 52,85 kgf/mm² ve ortalama eğme gerilmesinin de 44,56 kgf/mm² olduğu belirlenmiştir. 829

φ14 lük çelik çubuklar Bu çapta olan çelik numune toplam 39 adettir. Bu çubuklar üzerinde yapılan deneylerin sonuçları bir tablo haline getirilmiş olup sonuçlar aşağıda gösterilmiştir (Tablo 2). Tablo 2. φ14 lük Çelik Çubuklar Üzerinde Yapılan Deneylerin Sonuçları No Uzunlu k (cm) Ağırlık (gr) Hacim (cm 3 ) Özgül ağırlık (gr/cm 3 ) Akma Çekme gerilme gerilme gerilme si si si (N/mm 2 (N/mm 2 (N/mm 2 ) ) ) Elastikiy et Katsayıs ı çapı (mm) Uzama oranı ( % ) 1 36.1 44. 56. 7.857 285 345 297 27991 8. 21,93 2 38.1 463. 57. 8.123 287 417 299 1245 8.1 24,66 3 35. 428.6 56. 7.654 212 352 23 2234 8. 23,38 4 35.1 434.4 57. 7.621 24 373 249 11343 8. 22,55 5 37.4 454.3 57. 7.97 221 358 233 1725 8. 2,36 6 3. 371.6 49. 7.584 245 45 288 14429 8.9 38,31 7 32.3 386.1 48. 8.44 363 428 299 178 9. 17,2 8 31.9 423. 56. 7.554 296 447 285 15642 8.8 19,58 9 34.9 454.88 59. 7.71 264 4 279 11623 8.5 38,22 1 34.8 459.23 62. 7.46 296 446 344 11733 9. 23,19 11 33.9 449.91 56. 8.34 279 43 3 15413 8.5 19,38 12 34.6 46.32 58. 7.937 287 436 37 12278 7.8 17,59 13 35. 462.7 59. 7.842 239 39 276 2984 8.7 34,58 14 34.7 426.63 52. 8.24 243 45 34 1978 9. 15,84 15 34.5 421.24 52. 8.11 219 372 25 19898 8. 16,77 16 34.7 419.92 52. 8.75 269 395 279 21694 8.2 38,25 17 34.7 422.14 52. 8.118 223 36 24 21694 7.9 18,98 18 35. 421.33 5. 8.427 195 284 245 38973 8. 38,25 19 34.5 417.1 51. 8.178 25 353 251 21555 11. 33,91 2 35. 419.99 52. 8.77 198 364 265 25532 9.2 14,97 21 35. 42.92 53. 7.942 218 383 299 2235 9.2 16,91 22 3. 36.19 42. 8.576 23 363 246 18642 9. 13,51 23 35. 415.61 52. 7.993 199 317 195 13532 9. 13,82 24 35. 461.6 6. 7.693 28 383 241 24976 8.5 19,14 25 35. 455.12 58. 7.847 27 365 24 19634 9. 38,13 26 35. 464.41 62. 7.49 197 352 227 21442 8.9 19,21 27 35. 461.79 59. 7.827 224 374 247 2328 9. 19,27 28 35. 461.91 6. 7.699 23 336 236 23895 9. 38,31 29 35. 467.55 59. 7.925 199 323 195 2367 8. 16,85 3 35. 417.75 49. 8.526 199 311 192 8741 8.5 21,71 31 35. 465.76 6. 7.763 315 431 39 27191 8.9 19,75 32 35. 463.58 58. 7.993 226 38 261 2577 9. 38,31 33 35. 454.5 58. 7.83 272 42 275 15169 8. 22,87 34 35. 357.56 44. 8.12 269 414 27 2776 8.2 38,1 35 3. 357.56 42. 8.51 23 398 298 19448 9.7 16,88 36 3. 396.43 49. 8.9 234 43 263 15447 8.5 23,25 37 3. 363.1 48. 7.565 233 39 268 19474 8.7 21,69 38 3. 388.9 5. 7.778 216 375 247 17319 9. 21,55 39 3. 392.61 5. 7.852 24 382 251 1489 8.5 21,79 φ14 lük çelik için yapılmış olan deneyler sonucunda elde edilen gerilmelerin dağılımı her bir numune için yapılmış olup aşağıda gösterilmiştir (Şekil 2). 83

5 14'lük Çelik Çubuklar İçin Gerilme Değerleri 4 Gerilmeler 3 2 1 Çekme gerilmesi gerilmesi Akma gerilmesi 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 Numune numarası Şekil 3. φ14 lük çelik çubuklar için akma, çekme ve kopma gerilmelerinin dağılımı. Şekilde, en yüksek gerilme değerinin çekme gerilmesine ait olduğu, akma ve kopma gerilmelerinin birbirine yakın değerler aldığı ve birbirleri ile uyumlu oldukları görülmektedir. En büyük gerilme değerlerinin 8 ve 1 ncu numunede, en düşük gerilme değerlerinin ise 29 ve 3 ncu numunelerde olduğu görülmektedir. Ayrıca yapılan eğme deneylerinde, φ14 lık çelik için 72 mm lik açıklıkta elde edilen minimum eğme gerilmesinin 33.76 kgf/mm², maksimum eğme gerilmesi 51.47 kgf/mm²ve ortalama eğme gerilmesinin de 43.23 kgf/mm² olduğu belirlenmiştir. φ12 lik çelik çubuklar Bu çapta olan çelik numune toplam 39 adettir. Bu çubuklar üzerinde yapılan deneylerin sonuçları bir tablo haline getirilmiş olup sonuçlar aşağıda gösterilmiştir (Tablo 3). Tablo 3. φ12 lik Çelik Çubuklar Üzerinde Yapılan Deneylerin Sonuçları Özgül Akma Çekme Uzunluk Ağırlık Hacim No (cm) (gr) (cm 3 ağırlık gerilmesi gerilmesi ) (gr/cm 3 ) (N/mm 2 ) (N/mm 2 ) gerilmesi (N/mm 2 ) Elastik Katsayısı çapı (mm) Uzama oranı ( % ) 1 34,2 523,69 65, 8,57 219 35 278 16433 7,5 15,45 2 34,3 327,45 4, 8,186 265 423 299 22148 7,3 15,4 3 34,7 325,74 4, 8,144 28 425 299 13475 8, 23,42 4 29,5 281,82 36, 7,828 233 389 28 1968 7,3 17,9 5 29,9 284,5 35, 8,129 236 378 263 22833 7,2 19,46 6 3,1 287,47 35, 8,213 279 443 328 45388 7,2 17,5 7 3,3 289,19 34, 8,56 234 367 255 16744 7,4 21,67 8 35,4 339,43 45, 7,543 22 343 242 1557 7, 18,86 9 Ner 35, 336,99 42, 8,24 411 644 467 3276 8, 18,49 φ12 lik çelik çubuklar için yapılmış olan deneyler sonucunda elde edilen gerilmelerin dağılımı her bir numune için yapılmış olup aşağıda gösterilmiştir (Şekil 3). Gerilmeler 7 55 4 25 12'lik Çelik Çubuklar İçin Gerilme Değerleri Akma gerilmesi Çekme gerilmesi gerilmesi 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Numune numarası Şekil 4. φ12 lik çelik çubukların akma, çekme ve kopma gerilmelerinin dağılımı. 831

Şekil incelendiğinde, en yüksek gerilme değerinin çekme gerilmesi olduğu, çekme, akma ve kopma gerilmelerinin birbirine paralel oldukları ve akma gerilmesi ile kopma gerilmesinin birbirine çok yakın olduğu görülmektedir. Bununla birlikte 9 ncu numuneye ait gerilme değerlerinin oldukça yüksek olduğu görülmektedir. Bu nedeni ise numunenin nervürlü çelik olmasıdır. Bu durumda, nervürlü çeliğin mukavemet açısından düz çelik çubuklara oranla daha yüksek olduğu rahatça görülebilmektedir. Ayrıca yapılan eğme deneylerinde, φ12 lık çelik için 72 mm lik açıklıkta elde edilen minimum eğme gerilmesinin 3.17 kgf/mm², maksimum eğme gerilmesi 41.84 kgf/mm²ve ortalama eğme gerilmesinin de 36.49 kgf/mm² olduğu belirlenmiştir. φ8 lik çelik çubuklar Bu çapta olan çelik numune toplam 32 adettir. Bu çubuklar üzerinde yapılan deneylerin sonuçları bir tablo haline getirilmiş olup sonuçlar aşağıda gösterilmiştir (Tablo 4). Tablo 4. φ8 lik Çelik Çubuklar Üzerinde Yapılan Deneylerin Sonuçları No Uzunlu k (cm) Ağırlık (gr) Hacim (cm 3 ) Özgül ağırlık (gr/cm 3 ) Akma gerilme si (N/mm 2 ) Çekme gerilme si (N/mm 2 ) gerilme si (N/mm 2 ) Elastik Katsayı sı çapı (mm) Uzama oranı ( % ) 1 32, 143,4 18, 7,967 27 339 29 116 5,4 18,85 2 31,4 143,3 19, 7,542 197 37 188 739 5,3 1,64 3 34, 143,5 17, 8,441 24 325 21 115 5,2 13,87 4 35,2 161,6 19, 8,55 197 292 177 21 5,4 14,92 5 33, 144,7 17, 8,512 196 352 217 251 5,3 18,18 6 29,4 129,8 18, 7,211 193 334 21 19162 5 14,1 7 31,3 143,7 19, 7,563 198 268 166 1166 5 17,83 8 34,5 144, 18, 8, 2 322 195 31614 5,1 7,55 9 37, 151,8 19, 7,989 231 358 22 2822 5,5 21,51 1 3, 131,46 18, 7,33 38 466 281 37716 5,3 8,59 11 3, 133,42 16, 8,339 256 339 274 27554 5,2 9,8 12 3, 132,13 16, 8,258 198 347 213 32839 5 15,32 13 3, 131,87 17, 7,757 198 347 213 32774 5 16,62 14 3, 134,7 17, 7,924 249 393 24 33523 5 9,58 15 3, 129,54 17, 7,62 213 349 212 32876 5 14,25 16 3, 13,9 16, 8,131 446 515 371 16523 5 13,86 17 3, 128,81 17, 7,577 291 435 283 22531 5,5 13,97 18 3, 13,46 18, 7,248 199 343 24 31 5 13,13 19 3, 13,76 17, 7,692 245 4 246 33197 5,1 15,49 2 3, 131,22 17, 7,719 26 36 235 3553 8 16,24 21 3, 129,81 17, 7,636 2 342 211 27622 5,1 1,8 22 3, 131,61 18, 7,312 263 36 284 29617 5 1,9 23 3, 13,8 17, 7,652 259 366 29 27567 5 16,41 832

24 3, 132,32 25 3, 132,44 26 3, 132,15 27 3, 139,66 28 3, 127,47 29 3, 133,15 3 3, 131,9 31 3, 133,48 32 3, 138,94 18, 7,351 252 366 29 27567 5 17,58 17, 7,791 2 358 22 35564 5,2 15,96 18, 7,342 215 373 272 44454 5,1 16,7 18, 7,759 261 422 259 3673 5,2 15,34 18, 7,82 226 386 235 31351 5,1 1,76 17, 7,832 268 432 261 42181 5 14,3 18, 7,283 27 37 225 32963 5,3 11,97 17, 7,852 29 466 285 38235 5,5 14,49 16, 8,684 258 412 254 41387 5,2 16,91 φ8 lik çelik çubuklar için yapılmış olan deneyler sonucunda elde edilen gerilmelerin dağılımı her bir numune için yapılmış olup aşağıda gösterilmiştir (Şekil 4). 6 45 8'lik Çelik Cubukların Gerilme Dağılımları Akma gerilmesi Çekme gerilmesi gerilmesi Gerilmeler 3 15 2 4 6 8 1 12 14 16 18 2 22 24 26 28 3 32 Numune No Şekil 5. φ 8 lik çeliklerin akma, çekme ve kopma gerilmelerinin dağılımı. Şekil incelendiğinde, en yüksek gerilme değerinin çekme gerilmesi olduğu, çekme, akma ve kopma gerilmelerinin birbirine paralel oldukları ve akma gerilmesi ile kopma gerilmesinin birbirine çok yakın olduğu görülmektedir. En yüksek gerilme değerlerinin 16 ncı numunede en düşük gerilmenin ise 5 nci numunede olduğu görülmektedir. Ancak genel olarak bakıldığında dağılımın her gerilme grubu için hemene hemen aynı özellikte olduğu görülmektedir. Verilerin Analizi Tablodaki veriler kullanılarak φ16 lık çelik için istatistiksel analizler yapılmış ve sonuçları aşağıda gösterilmiştir (Tablo 5). 833

Tablo 5. φ16 lık Çelik Çubuklar İçin Belirtici İstatistik Analizleri. Dağılım aralığı ( R=max-min ) Min. Değer Max. Değer Ortalama Standart hata ( SE=SD/n -1/2 ) Standart Sapma (SD) Varyans [V=(SD) 2 ] Çap. 16 16 16... Uzunluk 6.6 29.6 36.2 34.5.419 1.79 3.16 Ağırlık 126.8 457.9 583. 534.74 7.59 32.11 131.55 Hacim 13 59 72 67.6.77 3.29 1.879 Özgül ağırlık.741 7.721 8.462 7.972.4.17.29 Akma gerilmesi 37 216 523 376.11 26.34 111.76 12489.752 Çekme gerilemesi 398 358 756 55.6 26.69 113.25 12826.56 gerilmesi 449 241 69 392.33 3.91 131.14 17198. Elastikiyet 17614 9859 27473 1897 1276.97 5417.74 29351945 çapı 4.4 8.9 13.3 1.63.31 1.32 1.746 Uzama oranı(%) 12.76 12.62 25.38 17.39.96 4.7 16.575 Elde edilen veriler kullanılarak φ14 lük çelik çubuklar için istatistiksel analizler yapılmış ve sonuçları aşağıda gösterilmiştir (Tablo 6). Tablo 6. φ14 lük çelik için belirtici istatistik analizleri. Dağılım aralığı Min. Max. Ortalama Standart hata Standart Sapma Varyans ( R=max-min ) Değer Değer ( SE=SD/n -1/2 ) (SD) [V=(SD) 2 ] Çap. 14 14 14... Uzunluk 8.1 3. 38.1 34.3.343 2.14 4.58 Ağırlık 19.99 357.56 467.55 427.25 5.515 34.443 1186.31 Hacim 2. 42. 62. 53.95.846 5.281 27.89 Özgül ağırlık 1.17 7.41 8.57 7.98.45.282.8 Akma gerilmesi 168. 195. 363. 239.95 6.29 39.282 1543.5 Çekme gerilemesi 163. 284. 447. 38.56 6.26 37.632 1416.15 gerilmesi 152. 192. 344. 263.59 5.421 33.86 1146.25 Elastikiyet 3232 8741 38973 19275.77 943.59 5892.27 3471885 çapı 1.9 7.8 9.7 8.59.76.477.23 Uzama oranı(%) 24.8 13.51 38.31 24.7 1.345 8.4 7.58 Elde edilen veriler kullanılarak φ12 lik çelik çubuklar için istatistiksel analizler yapılmış ve sonuçları aşağıda gösterilmiştir (Tablo 7). Tablo 7. φ12 lık Çelik Çubuklar İçin Belirtici İstatistik Analizleri. Dağılım aralığı Min. Max. Ortalama Standart hata Standart Sapma Varyans ( R=max-min ) Değer Değer ( SE=SD/n -1/2 ) (SD) [V=(SD) 2 ] Çap 12 12 12 Uzunluk 5.9 29.5 35.4 32.6.849 2.547 6.487 Ağırlık 241.87 281.82 523.69 332.92 25.129 75.388 5683.42 Hacim 31. 34. 65. 41.33 3.26 9.617 92.5 Özgül ağırlık.96 7.54 8.51 8.7.89.267.714 Akma gerilmesi 29 22 411 262.11 2.66 61.819 3821.61 Çekme gerilemesi 31 343 644 418 3.52 91.56 8383.25 834

gerilmesi 225 242 467 31.22 22.455 67.364 4537.94 Elastikiyet 31913 13475 45388 22697.22 3381.371 1144.11 129332 çapı 1. 7. 8. 7.43.117.35.123 Uzama oranı(%) 8.38 15.4 23.42 18.59.95 2.715 7.371 Elde edilen veriler kullanılarak φ8 lik çelik çubuklar için istatistiksel analizler yapılmış ve sonuçları aşağıda gösterilmiştir (Tablo 2.2). Tablo 8. φ8 lık Çelik İçin Belirtici İstatistik Analizleri. Dağılım aralığı Min. Max. Ortalama Standart hata Standart Sapma Varyans ( R=max-min ) Değer Değer ( SE=SD/n -1/2 ) (SD) [V=(SD) 2 ] Çap. 8. 8. 8.... Uzunluk 7.6 29.4 37. 3.87.33 1.84 3.39 Ağırlık 34.13 127.47 161.6 135.7 1.36 7.71 59.4 Hacim 3. 16. 19. 17.47.16.88.77 Özgül ağırlık 1.6 7.8 8.68 7.78.7.42.18 Akma gerilmesi 253. 193. 446. 235.34 9. 5.89 2589.97 Çekme gerilemesi 247. 268. 515. 37.13 9.29 52.53 2759.6 gerilmesi 25. 166. 371. 239.63 7.49 42.4 1797.6 Elastikiyet 3764. 739. 44454 28311.4 1678.56 9495.4 9161849.67 çapı 3. 5. 8. 5.25.9.53.28 Uzama oranı (%) 13.96 7.55 21.51 14.17.58 3.3 1.88 Deneye tabi tutulan tüm çubuklar için çapları, uzunlukları, ağırlıkları, hacimleri, özgül ağırlıkları, gerilme değerleri, elastikiyet değerleri, kopma çapları ve uzama oranlarının korelasyonları hesaplanarak aralarındaki ilişkinin anlamlılık düzeyleri % 95 güven aralığında test edilmiş ve sonuçları aşağıda verilmiştir (Tablo 9). Tablo 9. Tüm Numunelerin Çeşitli Fiziksel ve Mekanik Özellikleri Arsındaki Korelasyon Değerleri Korelasyon Katsayıları Çap Uzunluk Ağırlık Hacim Özgül ağırlık Akma gerilmesi Çekme gerilmesi gerilmesi Elastikiyet çapı Uzama Oranı (%) Çap 1..596.978.974.267.411.425.483 -.414.93.45 Uzunluk.596 1..684.677.296.155.148.216 -.324.527.373 Ağırlık.978.684 1..997.254.414.426.494 -.422.914.389 Hacim.974.677.997 1..192.49.422.488 -.423.98.392 Özgül ağırlık.267.296.254.192 1..112.13.135 -.114.262.115 Akma gerilmesi.411.155.414.49.112 1..93.918 -.118.562 -.151 Çekme gerilmesi.425.148.426.422.13.93 1..943 -.1.587 -.119 gerilmesi.483.216.494.488.135.918.943 1. -.91.648 -.83 Elastikiyet -.414 -.324 -.422 -.423 -.114 -.118 -.1 -.91 1. -.38-.169 çapı.93.527.914.98.262.562.587.648 -.38 1..316 Uzama oranı.45.373.389.392.115 -.151 -.119 -.83 -.169.316 1. Tablo incelendiğinde en yüksek korelasyonun sırasıyla ağırlıkla-hacim 997 ve numune çapı-ağırlık.978 arasında olduğu buna karşılık elastikiyet-hacim.98 ve uzama oranı kopma gerilmesi arasında negatif bir ilişki olduğu görülmektedir. 835

Sonuç ve Öneriler Düzce ilinde 1999 yılı depremlerinde yıkılan betonarme binalarda kullanılan çelik çubukların çok yönlü analizi kapsamında toplam 98 adet çelik çubuk incelenmiş olup bunlardan 18 tanesi φ16 lık (6 tanesi nervürlü), 39 tanesi φ14 lük, 9 tanesi φ12 lik ve 32 tanesi de φ8 liktir. Yapılan inceleme ve deneylerde her bir çubuk grubu için çekme, akma, kopma gerilmeleri ile numunelerin uzunlukları, ağırlıkları, kopma çapları, hacimleri, özgül ağırlıkları ve kopma noktasına kadar ki uzama oranları belirlenmiştir. Elde edilen veriler TS 78 ile karşılaştırıldığında (minimum özgül ağırlık sınır değeri Ø 16 lık çelik için 7,457 gr/cm 3 ve diğer çelik çubuklar için ise minimum özgül ağırlık değeri 7,536 gr/cm 3 olarak verilmiştir.) açısından Ø 8 çelikler için 32 numuneden 8 adedinin TS 78 e uygun olmadığı bu oranın ise yaklaşık % 25 olduğu, Ø 12 çeliklerin tamamının uygun olduğu, Ø 14 çeliklerden 2 adedinin uygun olmadığı bunların oranının ise yaklaşık % 5 olduğu ve Ø 16 lık çeliklerinde tamamının uygun olduğu belirlenmiştir. Çelik çubuklar Akma ve Çekme gerilmeleri açısından incelendiğinde ise (TS 78 e göre minimum akma gerilmesi 22 N/ mm² ve minimum çekme gerilmesi de 34 N/ mm² olarak verilmiştir) Ø 16 lık çelik için minimum akma ve çekme gerilemesi değerleri TS 78 e uygundur. Ø 14 lük çeliklerde toplam 39 numuneden 12 tanesi akma gerilmesini ve 3 tanesi de çekme gerilmesi açısından standartlara uygun bulunmamıştır. Ø 12 çelikler de toplam 8 numuneden 1 tanesi akma gerilmesi değerini sağlamakta buna karşılık çekme gerilmesi değeri tüm numuneler sağlamaktadır. Ø 8 lik çeliklerde toplam 32 numuneden 16 tanesi minimum akma gerilmesi değerini ve 5 tanesinin de minimum çekme gerilmesini sağlamadığı belirlenmiştir. Yerinde yapılan incelemelerde çelik çubukların bazılarının betonun içinde kalmış olmalarına rağmen korozyona uğradıkları görülmüştür. Bu durumun betonun su emme oranı, boşluk oranı gibi özelliklerine bağlı olduğu düşünülmektedir. Yapılan çalışmada elde edilen çubuklardan sadece 7 adedinin nervürlü olduğu görülmüştür. Bu durum ise binaların yapıldığı tarihlerde nervürlü çeliğin binalarda yeni kullanılmaya başlanmış olduğunu yada kullanımının yaygın olmadığını göstermektedir. Oysa yapılan deneylerde aynı çaptaki nervürlü çeliklerin düz çeliklere oranla çok daha fazla mukavemetli olduğu belirlenmiştir. Bu nedenle binalarda nervürlü çeliğin kullanımının betonarmenin mukavemetini arttıracağı düşünülmekte olup kullanımının yaygınlaştırılmalıdır. Çelikler yerlerinden çıkarılırken kolon ve kirişlerdeki esas donatılardaki pas paylarının son derece yetersiz olduğu, bununla birlikte esas donatıyı saran etriyelerin aralıklarının ise gelişi güzel yapılmış olduğu, aralıkların olması gerekenden çok daha fazla olduğu görülmüştür. Bodrum katlarda bulunan taşıyıcı kolonlarda kayma kuvvetinin etkisiyle esas donatıların tek taraflı olarak betonu patlatıp U şeklinde dışa doğru çıkmış oldukları gözlemlenmiştir. Bu durumun ise büyük oranda etriyelerin uygun aralıklarda döşenmemiş olmasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Kolon,kiriş ve döşeme birleşme noktalarında etriye aralıklarının hiç sıklaştırılmamış oldukları görülmüştür. Bodrum katlarda bulunan perdelerdeki betonda yer altı sularının etkisiyle büyük oranda bozulmalar olduğu görülmüştür. Bu durumda binanın zemin içinde kalan kısımlarında yer altı sularına karşı izolasyon yapılmamış olduğu düşünülmektedir. Çelik çubukların beton içerisinden çıkartılmaları esnasında betonun rahatlıkla kırılabilmesi nedeniyle beton kalitesinin yetersiz olduğu düşünülmektedir. Donatı kenetlenme boyunun yetersiz olması nedeniyle genellikle mesnet altında bulunan kiriş donatısının kenetlenme boyunun yetersiz olarak yapıldığı görülmüştür.. Betonarme yapılardaki önemli hasar nedenlerinden biride binalardaki düğüm noktalarında yeterli düktilitenin sağlanamaması olarak düşünülmektedir. Tüm bunlar göz önüne alındığında, beton ve çelik çubukların bir bütün olarak değerlendirilmesi gerektiği, uygulamalarda her ikisinin de projesine uygun olarak yapılmasının zaruret olduğu düşünülmektedir. Özelikle etriyelerin projesine uygun olarak bağlanması gerektiği, etriyelerinde en az esas donatılar kadar önemli olduğu unutulmamalı ve zayıf etriyeler ile oluşturulan kolonların kayma gerilmelerine karşı mukavemetlerinin son derece zayıf olacağı dolayısıyla deprem etkisinde kolaylıkla göçmelerin oluşabileceği düşünülmektedir. Uygulamalarda olabilecek hataların önlenmesi konusunda ilgili kurum ve kuruluşların koordineli olarak çalışması gerektiği, denetimsiz yapılacak her türlü yapılar için caydırıcı cezaların uygulanması gerektiği düşünülmektedir. KAYNAKLAR 1. William, A.N., Sümer S., 1979. Strengt of materials, Güven kitapevi, Ankara, ss.1-24. 2. Ersoy,U.,21. Betonarme-Temel İlkeleri ve Taşıma Gücü Hesabı Cilt I-II, Evrim Yayınevi, İstanbul. 3. Aka., İ., Keskinel, F., Ü, Arda., 1996. Betonarme Yapı Elemanları, Birsen Yayınevi,İstanbul, Sayfa no. 4. Ferfuson,P.M., Breen, J.E., and Jirsa, J.O., 1988. Reinforced Concrete Fundamentals, John Wiley and Sons, New 836

York, pp.169-21. 5. Ferguson, P.M., and Breen, J.E., 1965. Lapped Splices for High Strenght Reinforcing Bars, Journal of ACI. 6. Paulay, T., and Prıestley, M.J.N., 1992. Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings, John Wiley & Sons, New York, 7. ACI Manual of Concrete Practice,Part 4,Bridges, Substructures, Sanitary, and Other Special Structures Structural properties, 1993. Michigan, 8. TS ISO 9194 Yapıların projelendirme esasları, Taşıyıcı Olan ve Olmayan Elemanlar, Depolanmış Malzemeler, Yoğunluk, Kasım 1997. Ankara. 9. TS 5 Betonarme yapıların tasarım ve yapım kuralları, Şubat 2. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara, 1. TS 78 Beton Çelik Çubukları, Mart 1996. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. 11. TS 25 Metalik Malzemenin Eğme ve Katlama Deneyi, Şubat 1977. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara. 837