NORMAL VE YÜKSEK DAYANIMLI BETON KULLANILAN TASARIMLARIN KARŞILAŞTIRILMASI



Benzer belgeler
İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

beton karışım hesabı

Betonu oluşturan malzemelerin oranlanması, daha yaygın adıyla beton karışım hesabı, birbirine bağlı iki ana aşamadan oluşur:

Türkiye de Yüksek Dayanımlı Beton un Kullanımı Standartlar, Tasarım Ve Yapım

TS 500 (2000): Betonarme yapıların hesap ve yapım kuralları TS 498: Yapı elemanlarının boyutlandırılmasında alınacak yüklerin hesap değerleri

BETON KARIŞIM HESABI. Beton; BETON

3/9/ µ-2µ Filler (taşunu) 2µ altı Kil. etkilemektedir.

Yapı Elemanlarının Davranışı

1. Projeden, malzemeden gerekli veriler alınır

İNCE AGREGA TANE BOYU DAĞILIMININ ÇİMENTOLU SİSTEMLER ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ. Prof. Dr. İsmail Özgür YAMAN

BETONARME YAPI TASARIMI -KOLON ÖN BOYUTLANDIRILMASI-

5/3/2017. Verilenler: a) TS EN standardından XF1 sınıfı donma-çözülme ve XA3 sınıfı zararlı kimyasallar etkisi için belirlenen kriterler:

Alkaliye Dayanıklı Cam Elyafla Güçlendirilmiş Betonun Performansı YUWARAJ M. GHUGAL* AND SANTOSH B. DESHMUKH

KİMYASAL KATKILAR Giriş

Beton Melike Sucu ZEMİN BETONLARINDA KALSİYUM ALÜMİNAT ÇİMENTOSU KULLANIMI. Nisan, 17

İnşaat Mühendisleri İster yer üstünde olsun, ister yer altında olsun her türlü yapının(betonarme, çelik, ahşap ya da farklı malzemelerden üretilmiş)

Hazırlayan: İnş.Yük.Müh. Yasin Engin

YTÜ Mimarlık Fakültesi Statik-Mukavemet Ders Notları

Yrd.Doç.Dr. Hüseyin YİĞİTER

Yapı Elemanlarının Davranışı

İTME ANALİZİ KULLANILARAK YÜKSEK RİSKLİ DEPREM BÖLGESİNDEKİ BİR PREFABRİK YAPININ SİSMİK KAPASİTESİNİN İNCELENMESİ

ZEMİN BETONU ÇATLAKLARI VE ÖZEL KONULAR

Hibrit ve Çelik Kablolu Köprülerin Dinamik Davranışlarının Karşılaştırılması

Verilenler: a) TS EN standardından XF1 sınıfı donma-çözülme ve XA3 sınıfı zararlı kimyasallar etkisi için belirlenen kriterler:

Betonda Çatlak Oluşumunun Sebepleri. Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

2.1. Yukarıdaki hususlar dikkate alınarak tasarlanmış betonun siparişinde aşağıdaki bilgiler üreticiye verilmelidir.

Çizelge 5.1. Çeşitli yapı elemanları için uygun çökme değerleri (TS 802)

KESME BAKIMINDAN DOĞRU TASARLANMAMIŞ BETONARME PERDE DUVARLI YÜKSEK BİNALARIN DEPREM PERFORMANSI

Çimentolu Sistemlerde Çatlak Oluşumları. Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Yrd.Doç.Dr. Hüseyin YİĞİTER

Çimento Bağlayıcılı Kompozitlerde Nano Mineral Katkı Kullanımının Fiziksel ve Kimyasal Etkileri

Kanalizasyonlarda CAC Kullanımı Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

BETON* Sıkıştırılabilme Sınıfları

ISIDAÇ 40 Esaslı Yüksek Performanslı Beton. Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Çimentolu Sistemlerde Geçirgenlik - Sebepleri ve Azaltma Yöntemleri - Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Beton Şartnamesinin Hazırlanması. Beton için şartname hazırlayıcı aşağıda verilen hususları dikkate almalıdır:

BETONARME-I 5. Hafta KİRİŞLER. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

Doç. Dr. Halit YAZICI

BETON KARIŞIM HESABI (TS 802)

YAPI MALZEMESİ OLARAK BETON

Yüksek Performanslı betonlar

SOĞUK HAVA KOŞULLARINDA BETON ÜRETİMİ VE UYGULAMASI

Sıcak Havada Beton Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi. Kasım, 2015

Beton sınıfına göre tanımlanan hedef (amaç) basınç dayanımları (TS EN 206-1)

Temeller. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

Isı Farkı Analizi: Nasıl Yapılır? Neden Gereklidir? Joseph Kubin Mustafa Tümer TAN

Sabiha Gökçen Havalimanı Yeni Dış Hatlar Terminal Binası Çok Katlı Otopark Projesi

Özel Betonlar. Çimsa Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi. Mayıs, 2017

BETONARME-I 3. Hafta. Onur ONAT Munzur Üniversitesi Mühendislik Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü, Tunceli

Yapı Malzemeleri Karma Suyu ve Katkılar

DEPREME DAYANIKLI YAPI İNŞAATI SORULAR

TS TS EN 206 nın Uygulamasına Yönelik Tamamlayıcı Standard

Döşeme ve Temellerde Zımbalamaya Dayanıklı Tasarım Üzerine Güncel Yaklaşımlar

Doç. Dr. Halit YAZICI

İzmit Körfez Geçişi Asma Köprü Projesi Keson ve Ankraj Yapıları. Oyak Beton Mart/2014

AGREGALAR Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

BETONARME-II ONUR ONAT HAFTA-1 VE HAFTA-II

YAPIDAKİ BETONUN KARAKTERİSTİK BASINÇ DAYANIMININ KAROT VERİLERİNE DAYANARAK BELİRLENMESİ

5/8/2018. Windsor Probe Penetrasyon Deneyi:

2016 BAHAR YY. BURAK FELEKOĞLU

BETONARME YAPILARDA BETON SINIFININ TAŞIYICI SİSTEM DAVRANIŞINA ETKİSİ

YAPILARIN ONARIM VE GÜÇLENDİRİLMESİ DERS NOTU

= ε s = 0,003*( ,3979)/185,3979 = 6,2234*10-3

Çelik Yapılar - INS /2016

Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü İNŞ2024 YAPI MALZEMESİ II BETON KARIŞIM IM HESABI

ÇATI KONSTRÜKSİYONLARINDA GAZBETON UYGULAMALARI Doç.Dr.Oğuz Cem Çelik İTÜ Mimarlık Fakültesi Yapı Statiği ve Betonarme Birimi

BİLGİLENDİRME EKİ 7E. LİFLİ POLİMER İLE SARGILANAN KOLONLARDA DAYANIM VE SÜNEKLİK ARTIŞININ HESABI

UÇUCU KÜLLÜ BETONLARIN DONMA-ÇÖZÜLME ETKİSİNDE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN ARAŞTIRILMASI. Necdet Sezer Kampüsü Gazlıgöl Yolu Afyon,

HAFİF AGREGALARIN YAPISAL BETON İMALATLARINDA KULLANIMI Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi

Yapı Elemanlarının Davranışı

Donma-Çözülmenin Farklı Kür Görmüş Kendiliğinden Yerleşen Betonlar Üzerindeki Etkisi

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/1) Akreditasyon Kapsamı

Yapıblok İle Akustik Duvar Uygulamaları: Digiturk & TV8

Köpük Beton - I. Çimento Araştırma ve Uygulama Merkezi. Kasım, 2015

YAPI MALZEMESİ YAPI MALZEMESİNE GİRİŞ

Hafif Agregalı Betonlarda Donatı Çeliği-Beton Aderansı

BETONARME-II (KOLONLAR)

Hidrolik Yapılarda (Kanallar, Kıyı Koruma Yapıları, Göletler) Erozyon Koruması

AKDENİZ BÖLGESİNDEKİ SANAYİ YAPILARININ DEPREMSELLİĞİNİN İNCELENMESİ

Akreditasyon Sertifikası Eki (Sayfa 1/1) Akreditasyon Kapsamı

Orta Doğu Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

ÇELİK LİF KULLANIMININ YÜKSEK PERFORMANSLI BETONLARIN SÜNEKLİK ÖZELLİĞİNE ETKİSİ

üniversal- ultralam ULTRALAM LVL modern kompozit bir yapı malzemesidir. ULTRALAM LVL kozalaklı ağaçlardan ( çam-ladin ) veya karışımından üretilir.

Bolomey formülünün gelişmiş şekli; hava boşluğunun dayanıma etkisini vurgulamak

Mineral Katkılar- Metakaolin. Çimento AraĢtırma ve Uygulama Merkezi

İÇİNDEKİLER BÖLÜM 1 BÖLÜM 2


Mecburi Standard Tebliği

SOĞUK HAVA KOŞULLARINDA BETON ÜRETİMİ VE UYGULAMASI

Yapı Denetim Uygulama

ITP13103 Yapı Malzemeleri

KATI YALITIM MALZEMELERİ KALSİYUM SİLİKAT

DÜZCE İLİNDE 1999 YILINDAKİ DEPREMLERDE YIKILAN BETONARME BİNALARDA KULLANILAN BETONUN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİNİN BELİRLENMESİ

Maksimum Agrega Tane Boyutu, Karot Narinliği ve Karot Çapının Beton Basınç Dayanımına Etkisi GİRİŞ

BETONARME BİNALARDA DEPREM HASARLARININ NEDEN VE SONUÇLARI

SİGMA BETON FAALİYETLERİ. Engin DEMİR Şirket Müdür Yardımcısı

ÇİMENTO ESASLI ULTRA YÜKSEK DAYANIMLI KOMPOZİTLERDE BİLEŞİM PARAMETRELERİNİN BASINÇ DAYANIMINA ETKİSİ

BETONARME KESİT DAVRANIŞINDA EKSENEL YÜK, MALZEME MODELİ VE SARGI DONATISI ORANININ ETKİSİ

ISIDAÇ 40. yapı kimyasalları. Özel ürünleriniz için özel bir çimento!

Transkript:

NORMAL VE YÜKSEK DAYANIMLI BETON KULLANILAN TASARIMLARIN KARŞILAŞTIRILMASI HALİT CENAN MERTOL 1 ÖZET 70 MPa ve üzeri yüksek dayanımlı beton, tüm dünyada oldukça yaygın biçimde kullanılmaktadır. Yüksek dayanımlı betonun binalarda kullanımı, kolonların boyutlarını önemli ölçüde küçültmektedir. Bu nedenle daha yüksek binaların yapımına olanak sağlamaktadır. Yüksek dayanımlı betonun köprülerde kullanımı ise kiriş sayısının azalmasına, kiriş yüksekliğinin kısalmasına ve geçilen açıklığın artmasına imkan vermektedir. Daha uzun açıklıkların geçilmesi, köprü ayaklarının azalmasına neden olabilmekte ve projenin karmaşıklığını, inşa süresini ve maliyetini azaltabilmektedir. Bu makalede, yüksek dayanımlı beton kullanılarak yapılacak yapılarla, normal dayanımlı beton kullanılarak yapılacak yapılar karşılaştırılarak, bu faydalar vurgulanmaya çalışılmıştır. Yüksek dayanımlı betonun kullanımı, mimarı açıdan da yarar sağlayacak ve daha farklı yapısal çözümlerin oluşturulmasına imkan verecektir. 1. GİRİŞ Çimento, su, ince ve kalın agreganın karışımından beton oluşur. Çimento parçacıkları su ile birleştiğinde hidrasyona uğrar ve betonun ana birleştirme 1 Yrd. Doç. Dr. Atılım Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Mühendisliği Bölümü, Ankara

malzemesi olan çimento hamurunu oluşturur. Su ile çimento arasındaki kimyasal reaksiyon sebebiyle, çimento hamuru zaman içinde sertleşir. Bu sertleşme sırasında, ince ve iri agregalar çimento hamuru tarafından biribirine bağlanır ve sertleşmiş beton oluşur. Çimento hamuru içerisindeki hidrasyona uğramamış çimento parçacıkları ile su, hidrasyona uğramaya devam ettiği sürece, betonun dayanımı artacaktır. Yüksek dayanımlı beton ile normal dayanımlı betonun içerisinde benzer malzemeler bulunur, ancak tipleri ve karışım oranları değişiklik gösterir. Yüksek dayanımlı beton elde etmek üzere yapılan sayısız deney sonuçlarına göre, betonun karışımında kullanılan su-çimento oranının azalması ile betonun basınç dayanımının arttığı gözlenmiştir. Bu oranın azalması için ya karışım içerisindeki suyun azaltılması ya da karışımdaki çimento miktarının arttırılması gerekmektedir. Beton karışımlarında çimento miktarının arttırılması, çimentonun hidrasyonu sırasında oluşan sıcaklığın da artmasına neden olur. Bu da betonun sıcaklığının artışına bağlı olan birçok problemi beraberinde getirir. Ayrıca çimento miktarını arttırmak, betonun maliyetini de arttırır. Beton karışımı içerisinde bulunan suyun azaltılması da betonun işlenebilirliğini azaltacaktır. Ayrıca suyun az olması durumunda, çimento parçacıklarının hidrasyonu tam olarak sağlanamayabilir. Bu sebeple, yüksek dayanımlı beton elde edebilmek için, en uygun (optimize) şekilde hem çimento miktarı arttırılmalı, hem de su miktarı azaltılmalıdır. Yüksek basınç dayanımı için su-çimento oranının azaltılması yeterli olmayıp, aynı zamanda silis dumanı ve uçucu kül gibi mineral katkı malzemeleri de kullanmak gerekmektedir. Bu malzemelerin hidrasyonu sırasında oluşan sıcaklık artışı, çimentonun hidrasyonunda oluşan sıcaklık artışından daha düşüktür. Bu sebeple, yüksek dayanımlı betonun hidrasyonu sırasında oluşan sıcaklık artışı, çimento miktarı ile bu mineral katkı malzemelerinin miktarlarının dengelenmesi sonucunda kabul edilebilir sıcaklık değerlerine çekilebilir. Hatta, mineral katkı malzemeleri çok küçük parçacıklardan oluştuğundan, çimento parçacıkları arasında kalan boşlukları da doldurabilmektedirler. Bu durumda daha sıkı bir karışım elde edilecek ve daha sıkı olan karışımın da basınç dayanımı daha da yükselecektir. İçindeki su miktarının azaltıldığı, daha küçük parçacıklı malzemelerin kullanıldığı beton karışımının işlenebilirliği neredeyse imkansızdır. Süperakışkanlaştırıcılar ve geciktiriciler gibi kimyasal katkı malzemelerinin bulunması, bu tipteki bir karışımın bile işlenebilir bir karışım haline gelmesine izin vermiştir. Bu kimyasal malzemeler olmadan, yüksek dayanımlı beton elde etmek olası değildir.

Beton dayanımının daha da arttırılabilmesi için, agregaların da bazalt gibi güçlü malzemelerden üretilmesi gerekmektedir. Kullanılan iri agreganın boyutlarının küçültülmesinin de, dayanımı arttırdığı gözlenmiştir [1]. Beton karışımında kullanılan malzemeler bir bölgeden diğer bölgeye değişiklik göstereceğinden, yüksek dayanımlı betonun özellikleri de bölgeden bölgeye değişiklikler gösterir. Ancak betonun kırılma modu her zaman aynıdır. Betonun kırılma modunu belirleyen üç adet kaynak bulunmaktadır. Bunlar: 1. hidrasyona uğramış çimento hamuru, 2. agrega ve 3. bu ikisi arasındaki yüzey. Bu kırılma kaynaklarını güçlendirmek, betonun dayanımını güçlendirmek için tek çözümdür. Normal dayanımlı beton için kırılma, hidrasyona uğramış çimento hamuru ve bu hamur ile agrega arasındaki yüzeyden geçerek oluşur. Bu sebeple, normal dayanımlı betonun davranışı, hidrasyona uğramış çimento hamurunun davranışına benzer. Ancak yüksek dayanımlı betonda çimento hamuru ve bu hamur ile agrega arasında kalan yüzeyin dayanımı, agreganın dayanımından genelde daha yüksektir. Bu sebeple, kırılma yüzeyi agregayı keserek oluşur. Yani agreganın dayanımı, yüksek dayanımlı betonun davranışını belirleyen ana malzeme olur. Bu noktadan sonra, betonun dayanımını daha da arttırmak için agreganın dayanımını arttırmak gerekmektedir. Bu iki davranışın şematik gösterimi Şekil 1 de verilmiştir. Bu şekillerdeki kırılma yüzeyi kalın çizgiyle belirtilmiştir. Normal Dayanımlı Beton Yüksek Dayanımlı Beton Şekil 1 Normal Ve Yüksek Dayanımlı Beton için kırılma yüzeyleri

Normal ve yüksek dayanımlı beton arasındaki en belirgin fark, kırılma modlarında gözlenir. Normal dayanımlı beton yavaş yavaş kırılırken, yüksek dayanımlı beton patlayarak kırılır. Bu bakımdan yüksek dayanımlı betonun, normal dayanımlı betona göre daha gevrek bir malzeme olduğu düşünülebilir. Ancak unutulmamalıdır ki, normal dayanımlı beton da gevrek bir malzemedir ve gereken miktarlarda çelik donatı kullanılarak normal dayanımlı beton kullanılan betonarme elemanların sünekliği sağlanır. Yüksek dayanımlı betonun sünekliği de aynı şekilde sağlanabilir. Yüksek dayanımlı betonun içinde daha ufak parçacıklı malzemeler kullanıldığı için, bu beton karışımı daha sıkı ve yoğun olur. Betonun geçirgenliği azaldığından, yüksek dayanımlı beton kullanılan elemanlar çevre şartlarına karşı daha dayanıklı olur. Bu sebeple, hem betonun donmaçözülme ve aşınma direnci artar, hem de donatı çeliği su, tuzlu su, asit ve diğer kimyasal hasarlarına karşı daha dirençli hale gelir. Sonuç olarak yüksek dayanımlı beton kullanılan yapılar daha az bakım ve onarım gerektirecek ve daha uzun ömürlü olacaklardır. Betonun mekanik özelliklerinin, yüksek sıcaklıklara maruz kaldığında olumsuz etkilendiği bilinmektedir [2]. Normal dayanımlı beton 300ºC ye kadar ısıtıldığında % 10 ila % 20, 600ºC ye kadar ısıtıldığında % 60 ila % 75 arasında dayanım kaybına uğramaktadır. Bu etkiler elastisite modülü için de benzer düşüşler göstermektedir. Phan ve Carino [3] tarafından yapılan araştırmaya göre, 600ºC ye kadar yüksek dayanımlı beton, normal dayanımlı betona kıyasla daha yüksek dayanım kaybına uğramaktadır. Bu sıcaklığın üzerinde iki farklı betonda da benzer düşüşler izlenmiştir. Ayrıca yüksek dayanımlı beton elemanların 300ºC ve üzeri sıcaklıklarda patlayarak parçalanmaya daha yatkın olduğu gözlenmiştir. Kodur [4] tarafından yüksek sıcaklıklara maruz kalmış yüksek dayanımlı beton elemanlar üzerine yapılan araştırma sonuçlarına göre, paspayı betonunun parçalanmasının sadece beton dayanımıyla alakalı olmadığı, ayrıca beton yoğunluğun, agrega tipinin, eleman üzerindeki yük miktarının ve donatı yerleşiminin de etkisi olduğu bildirilmiştir. Yüksek dayanımlı beton kullanılarak üretilen yapı elemanlarının, yüksek sıcaklıklar altındaki direncini arttırmak için: beton karışımının içindeki silis dumanını azaltmak; beton karışımının içine polipropilen, çelik veya hibrit lifler eklemek; silis içerikli agrega kullanmak yerine kireç içerikli agregaları kullanmak; betonun yüzeyini ısı bariyerleri ile kaplamak vb. gibi önlemlerin alınması gerekmektedir (Kodur [5]). Yüksek dayanımlı betonun başlangıcı 1930 lara dayanmakla beraber, o dönemlerde bu tip betonun ekonomik olarak yapılamaması nedeniyle, yapım uygulamalarında kullanılamamıştır. 1960 lı yıllarda Japonya ve Almanya

gibi ülkelerde süper-akışkanlaştırıcıların geliştirilmesi ile birlikte, betonda kullanılan su miktarının azaltılabilmesine karşın işlenebilir bir karışım elde edilmesine imkan tanınmıştır. 1970 li yıllarda ise süper-akışkanlaştırıcılara ilaveten beton karışımında silis dumanı ve uçucu kül gibi çok ince malzemelerin kullanılmasıyla betonun performası daha da arttırılmıştır. 1980 li yılların ortalarından itibaren yüksek dayanımlı betonun yerinde dökme prefabrik ve betonarme öngermeli elemanlarda kullanımı yaygın bir hale gelmiştir. Yüksek dayanımlı betonun kullanılmasındaki en büyük engel, bu tip betonun tasarım şartnamelerinde kullanılmasına izin verilmemesidir. Yüksek dayanımlı beton üzerine yapılan son 20 yıldaki araştırmalar ışığında, bu tip beton için gerekli tasarım kriterleri uluslararası düzeyde belirlenmiştir. Bu araştırmaların sonuçlarını kullanarak birçok ülke, şartnamelerinde yüksek dayanımlı betonun kullanılmasına izin vermiştir. Ülkemizde yüksek dayanımlı beton kullanımı yok denebilecek kadar azdır. Türkiye de betonarme yapıların yapım ve tasarım kurallarını berlileyen TS 500 [6] numaralı dokümanın 0.3 Kapsam maddesinde şu ifade yer almaktadır: Bu standard, C50 den (BS50 den) daha yüksek dayanımlı betonlarla yapılan betonarme yapıların tasarım ve yapım kurallarını kapsamaz. Bu ifade sebebiyle, yüksek dayanımlara sahip betonun kullanılmasının önü kesilmektedir. Günümüzde ülkemizdeki özel yapılarda kullanılan betonun basınç dayanımı 25 MPa olmakla beraber, öngermeli kiriş imalatında betonun azami basınç dayanımı olarak 40 MPa ya bile zor çıkılabilmektedir. Bu durumun birçok sebebi olmakla beraber, en önemlisi yüksek dayanımlı betonun yararlarının bilinmemesidir. Bu faydaların anlaşılması ile hem tasarımlarda ve şartnamelerde kullanılmaya başlanabilecek, hem de ticari olarak ekonomik şekilde üretilebilmesi için çabalar harcanmaya başlanabilecektir. 2. YÜKSEK DAYANIMLI BETONUN BİNALARDA KULLANIMI Bir binanın düşey yüklerini temele iletmenin en ekonomik yolu, binanın kolonlarında yüksek dayanımlı beton kullanmaktır. Yüksek dayanımlı beton kullanılan kolonların boyutları, normal dayanımlı beton kullanılan kolonlara göre çok daha küçük olacaktır. Böylece kullanılan beton, donatı ve kalıp miktarı azalacaktır. Hem malzemeden hem de işçilikten büyük kazanç sağlanacaktır. Bir kolonun taşıyacağı azami eksenel yük kapasitesi (N 01 ) hesaplanırken şu ifade kullanılır:

N = ( kc fck ) Ac + f yk A (1) 01 s Burada k c, silindir basınç dayanımını kolon basınç dayanımına çeviren çarpan; f ck, betonun karakteristik basınç dayanımı; A c, kolonun alanı; f yk, boyuna donatının karakteristik akma dayanımı; A s, boyuna donatının alanıdır. Yüksek bir binanın, beton sınıfı olarak BS25 (f ck = 25 MPa ve k c = 0.85) ve donatı çeliği olarak S420 (f yk = 420 MPa) kullanılan zemin kat kolonunun kesidinin 800 800 milimetre olduğunu ve boyuna donatı oranının da % 2 2 olduğunu varsayalım ( A s = 800 800 0.02 = 12800 mm ). Buna göre bu kolonun taşıyacağı azami eksenel yük kapasitesi aşağıdaki gibidir. ( 800 800) (0.85 25) + 420 12800 N01 = = 18976 kn (2) 1000 Eğer bu kolonda kullanılan betonun sınıfını BS100 (f ck = 100 MPa ve k c = 0.76 [7]) olarak değiştirirsek, kolonun taşıyacağı azami yük kapasitesi: ( 800 800) (0.76 100) + 420 12800 N01 = = 54016 kn (3) 1000 olur. Yani kolonun taşıma kapasitesi yaklaşık olarak 3 katına çıkar. Yukarıda bahsedilen BS25 beton sınıfına sahip kolonun (800 800 mm) azami yük taşıma kapasitesi ile aynı kapasitede olan BS100 beton sınıfına sahip kolonun kesidi de şu sekilde hesaplanabilir: ( ) + 420 ( 0.02) (0.76 100) A 01 = 18976 = c A N kn c (4) 1000 2 A c = 224834 mm (5) Buna göre bu kolonun boyutları 475 475 milimetre ve kullanılan donatı 2 alanı da, A s = 475 475 0.02 = 4513 mm olur. Yani aynı yükü taşıyan normal ve yüksek dayanımlı beton kullanılan kolonların karşılaştırılması sonrasında, yüksek dayanımlı beton kullanılan kolonun alanı, diğerine göre % 65 oranında küçük, donatı miktarı da aynı oranda az olacaktır.

Kesitlerin küçülmesi, hareketsiz yüklerin de azalmasına neden olur. Daha yüksek binaların yapılması, bu şekilde olanaklı hale gelmektedir. Ayrıca kolon kesitlerinin küçülmesi, kat başına düşen kullanım alanının da artmasına neden olacaktır. Avustralya nın Melbourne şehrine yapılan Bourke Place isimli 220.5 metre yüksekliğindeki binada, kolonlarda kullanılan betonun basınç dayanımını 40 MPa dan 60 MPa ya çıkarmak, kat başına 27 m 2 lik bir alanın kazanılmasına ve toplamda kat başına 100.000 dolarlık bir kazancın oluşmasını sağlamıştır [8]. Donatı miktarındaki azalma maliyetlerin de azalmasına neden olur. Normal dayanıma sahip bir betonla yapılan tasarıma kıyasla, 55 MPa basınç dayanımına sahip beton kullanılan tasarımda % 40 oranında daha az, 83 MPa basınç dayanımına sahip beton kullanılarak yapılan tasarımda % 67 oranında daha az donatı çeliği kullanılabilir [9]. Bütün bunlara ek olarak, yüksek dayanımlı betonun sünme ve büzülme davranışının daha az olması, kolonların zamana bağlı deformasyonlarının da daha az olmasına neden olur. Kolonların daha rijit olmasından dolayı katlararası ötelenmenin daha düşük olması ve erken kazanılan yüksek basınç dayanımından dolayı de kalıpların daha erken sökülmesi diğer faydaları olarak sayılabilir. Yüksek dayanımlı betonun yüksek binalar için kullanımı 1970 li yıllarda başlamıştır. 1976 yılında tamamlanan Şikago, İllinois, Amerika Birleşik Devletleri ndeki Water Tower Place isimli 260 metre yüksekliğindeki binada, kolonlar ve perde duvarlar için kullanılan betonun basınç dayanımı 63 MPa a kadar çıkmıştır. Yine aynı şehirde bulunan, 1990 yılında tamamlanan 311 South Wacker isimli 293 metre yüksekliğindeki binanın kolonlarında 83 MPa basınç dayanımına sahip beton kullanılmıştır. Bu binalar ayrıca yapıldıkları zamanda en uzun bina ünvanını elinde bulundurmuşlardır. 1989 yılında tamamlanan Seattle daki Two Union Square isimli bina 131 MPa beton basınç dayanımıyla, bir bindada kullanılan en yüksek dayanımlı beton ünvanını elinde bulundurmaktadır [1]. Günümüzde yüksek dayanımlı beton kullanılarak yapılan yapılar, özellikle Orta Doğu ve Asya Ülkeleri nde, giderek yaygınlaşmaktadır. Son on yılda yapılan bütün yüksek binalarda, yüksek dayanımlı beton ya kolonlarında ya da duvarlarında kullanılmıştır. Yüksek dayanımlı beton kullanılarak yapılan binalardan örnekler Tablo 1 de gösterilmiştir.

Bina Adı Tablo 1 Yüksek Dayanımlı Beton Kullanılan Binalar [1] Bulunduğu Ülke Yapım Yılı Yüksekliği (m) Kullanılan Betonun Basınç Dayanımı (MPa) Two Union Amerika Birleşik Square Devletleri, Seattle 1989 230 131 Brillia Kulesi Japonya 2004 159 130 Herriot s Almanya 2002 72 125 111 George Street Avustralya 1993 110 100 Burj Dubai, Birleşik Arap Khalife Emirlikleri 2009 828 80 Taipei 101 Tayvan 2004 509 69 Petronas Kuala Lumpur, Kuleleri Malezya 1998 452 80 Trump World Tower New York City, Amerika Birleşik Devletleri 2001 262 83 3. YÜKSEK DAYANIMLI BETONUN KÖPRÜLERDE KULLANIMI Yüksek dayanımlı betonun köprü kirişlerinde ve kolonlarında kullanımı 1990 lı yıllarda başlamıştır. Öngermeli kirişlerin geçebilecekleri açıklıkların artmasına, kiriş yüksekliğinin azalmasına ve kullanılan kiriş aralığının artmasına olanak sağlar. Fiorato [10] tarafından yapılan araştırmaya göre, standart öngermeli köprü kirişleri için, beton basınç dayanımını 35 MPa dan 48 MPa ya çıkarmak, köprü kirişlerin geçebilecekleri açıklıkları % 15 oranında arttırmıştır. Russell [11] tarafından öngermeli kirişler üzerine yapılan bir çalışmada, 41.5 MPa beton dayanımına sahip kirişlerdeki beton dayanımını 83 MPa ya çıkarmak, 137 cm yüksekliğindeki kirişlerin geçtiği açıklığı 26 metreden 31 metreye, 160 cm yüksekliğindeki kirişlerin geçtiği açıklığı 30 metreden 39 metreye, 183 cm yüksekliğindeki kirişlerin geçtiği açıklığı 32 metreden 42 metreye çıkarılabildiği göstermiştir. Aynı çalışmada ayrıca 30 metrelik bir açıklığın 41.5 MPa basınç dayanımına sahip beton kullanılan kiriş ile geçildiğinde, kirişin yüksekliğinin 183 cm, 55 MPa basınç dayanımına sahip beton kullanılan kiriş ile geçildiğinde, kirişin yüksekliğinin 152 cm ve 69 MPa basınç dayanımına sahip beton kullanılan kiriş ile geçildiğinde, kirişin yüksekliğinin 123 cm olabileceği gösterilmiştir.

Köprülerin geçebileceği açıklıkların artması, köprüleri taşıyan ayakların azalmasına sebep olabilir. Bu sayede köprülerde yapımı en çok zaman alan ve yüksek maliyetli köprü bacakları azalacak, proje daha az karmaşık hale gelecektir. Köprülerde karşılaşılan bir diğer büyük sorun da çevre şartlarının köprüler üzerindeki etkileridir. Özellikle kış aylarında karşılaşılan köprü üzerindeki buzlanmaları çözmek için kullanılan tuz-kum karışımının, köprüler üzerinde olumsuz etkileri büyüktür. Yüksek dayanımlı beton, normal dayanımlı betona göre daha az geçirgen olduğundan, çevre şartlarına karşı daha dayanıklıdır. Bu sebeple, yüksek dayanımlı beton kullanılarak üretilen köprü elemanlarının hizmet ömrü daha uzun olabilecek ve daha az bakım gerektireceklerdir. Hem maliyet, hem de bakım için harcanan zaman açısından tasarruf edilmiş olunacaktır. Yüksek dayanımlı beton kullanılan köprüler günümüzde çok yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek dayanımlı beton kullanılarak yapılan köprülerden örnekler Tablo 2 de gösterilmiştir. Köprü Adı CNT Süper Köprüsü Kuzey Concho Nehri Geçidi Louetta Yolu Geçidi Iwahana Köprüsü 120. Cadde ve Giles Yolu Tablo 2 Yüksek Dayanımlı Beton Kullanılan Köprüler [1] Kullanılan Yapım Bulunduğu Ülke Betonun Basınç Yılı Dayanımı (MPa) Azami Açıklık (m) Japonya 1993 102 40 Amerika Birleşik Devletleri, Teksas Amerika Birleşik Devletleri, Teksas 1998 101 48 1998 90 41 Japonya 1973 89 45 Amerika Birleşik Devletleri, Nebraska 1996 83 23 4. SONUÇLAR 70 MPa ve üzeri yüksek dayanımlı beton, tüm dünyada oldukça yaygın biçimde kullanılmaktadır. Yüksek dayanımlı betonun binalarda kullanımı, kolonların boyutlarını önemli ölçüde küçültmektedir. Bu nedenle daha yüksek binaların yapımına olanak sağlamaktadır. Yüksek dayanımlı betonun köprülerde kullanımı ise kiriş sayısının azalmasına, kiriş yüksekliğinin kısalmasına ve geçilen açıklığın artmasına imkan vermektedir. Daha uzun

açıklıkların geçilmesi, köprü ayaklarının azalmasına neden olabilmekte ve projenin karmaşıklığını, inşa süresini ve maliyetini azaltabilmektedir. Yüksek dayanımlı betonun kullanımı, mimarı açıdan da yarar sağlayacak ve daha farklı yapısal çözümlerin oluşturulmasına imkan verecektir. Yüksek dayanımlı beton kullanılarak üretilen yapı elemanlarının yüksek sıcaklıklar altındaki performansı normal dayanımlı betona göre daha düşük olsa da, bu makalede belirtilen gerekli önlemler alınarak bu performans iyileştirilebilir. Yüksek dayanımlı betonun kullanılmasındaki en büyük engel, bu tip betonun tasarım şartnamelerinde kullanılmasına izin verilmemesidir. Günümüzde ülkemizdeki özel yapılarda kullanılan betonun basınç dayanımı 25 MPa olmakla beraber, öngermeli kiriş imalatında betonun azami basınç dayanımı olarak 40 MPa ya bile zor çıkılabilmektedir. Bu durumun birçok sebebi olmakla beraber, en önemlisi yüksek dayanımlı betonun yararlarının bilinmemesidir. Bu araştırmada bahsedilen faydaların anlaşılması ile hem tasarımlarda ve şartnamelerde kullanılmaya başlanabilecek, hem de ticari olarak ekonomik şekilde üretilebilmesi için çabalar harcanmaya başlanabilecektir. KAYNAKLAR 1. ACI Committee 363, (2010) State-of-the-Art Report on High-Strength Concrete (ACI 363R-10), American Concrete Institute, 65 s., Detroit, Amerika Birleşik Devletleri. 2. ACI Committee 211.1, (1991) Standard Practice for Selecting Proportions for Normal, Heavyweight, and Mass Concrete (ACI 211.1-91 Reapproved 2009), American Concrete Institute, 38 s., Detroit, Amerika Birleşik Devletleri. 3. Phan, L. T., ve Carino, N. J., (2000), Fire Performance of High Strength Concrete: Research Needs, ASCE Structures Congress Yayınları. 4. Kodur, V. K. R., (2000), Spalling in High Strength Concrete Exposed to Fire Concerns, Causes, Critical Parameters and Cures, ASCE Structures Congress Yayınları. 5. Kodur, V. K. R., (2008), Strategies for Improving the Performance of High- Strength Concrete Columns under Fire Hazard, Structural Control and Health Monitoring, Vol. 15, s. 921-938. 6. Türk Standardları Enstitüsü, (2000) TS 500 Betonarme Yapıların Tasarım Ve Yapım Kuralları, Ankara, 75 s. 7. Kim, S., (2007) Behavior of High-Strength Concrete Columns, PhD Tezi, 205 s., Department of Civil, Construction and Environmental Engineering, North Carolina State University, Raleigh, NC, Amerika Birleşik Devletleri. 8. Burnett, I., 1989 High-Strength Concrete in Melbourne, Australia, Concrete International, Cilt 11, No. 4, ss. 17-25. 9. Smith, G. J., ve Rad, F. N., (1989) Economic Advantages of High-Strength Concretes in Columns, Concrete International, Cilt. 11, No. 4, ss. 37-43.

10. Fiorato, A. E., (1989) PCA Research on High-Strength Concrete, Concrete International, Cilt. 11, No. 4, April 1989, ss. 44-50. 11. Russell, H. G., (1999) Why use high-performance concrete?, Concrete Products, ss. 121-122.