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
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
İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ ii İçindekiler Şekil listesi Çizelge listesi Özet iii vii viii ix BÖLÜM 1 GİRİŞ 1 BÖLÜM 2 BETON VE BETONARME 3 2.1 Betonu oluşturan öğeler 4 2.1.1 Agrega 4 2.1.2 Çimentolar 5 2.1.3 Beton karma suyu 8 2.1.4 Puzolanlar 8 2.1.5 Katkı maddeleri 9 2.2 Beton bileşiminin hesaplanması 9 2.3 Betonun işlenebilme özelliği 10 2.4 Betonun mekanik özellikleri 10 2.4.1 Betonun basınç dayanımı 11 2.4.2 Betonun çekme dayanımı 12 2.4.3 Elastisite modülü 14 2.4.3.1 Sekant modülü 14 2.4.3.2 Başlangıç teğeti modülü 15 2.4.3.3 Dinamik elastisite modülü 15 BÖLÜM 3 TAHRİBATSIZ BETON DENETİM YÖNTEMLERİ 16 3.1 Schmidt çekici yöntemi 16 3.1.1 Schmidt çekicinin çeşitleri 17 3.1.1.1 Doğrusal geri tepmeli schmidt çekiçleri 17 3.1.1.1.1 N tipi doğrusal tepmeli schmidt çekici 17 iii
3.1.1.1.2 L tipi doğrusal tepmeli schmidt çekici 18 3.1.1.1.3 M tipi doğrusal tepmeli schmidt çekici 18 3.1.1.2 Açısal geri tepmeli (P tipi) schmidt çekici 18 3.1.2 N tipi schmidt çekicinin kullanımı 19 3.1.3 Ölçüm sonuçlarını etkileyen faktörler 20 3.1.3.1 Çimento cinsi 20 3.1.3.2 Çimento miktarı 21 3.1.3.3 Agrega tipi 21 3.1.3.4 Yüzey Tipi 21 3.1.3.5 Yüzeydeki nem durumu 21 3.1.3.6 Karbonatlaşma 21 3.1.3.7 Priz alma oranı 22 3.1.3.8 Kür cinsi 22 3.1.3.9 Betonun yaşı 22 3.1.3.10 Saklama koşulları 22 3.1.3.11 Diğer faktörler 23 3.1.4 Schmidt çekicinin kullanım alanları 23 3.1.5 Schmidt çekicinin kullanılamayacağı alanlar 23 3.1.6 Uygulama noktalarının seçilmesi 24 3.1.7 Beton dayanımının tahmin edilmesi 24 3.1.7.1 Hızlı yöntem 25 3.1.7.2 Normal yöntem 27 3.1.8 Schmidt yönteminin yetersizlikleri 29 3.2 Ultrases yöntemi 29 3.2.1 Ultrases aletinin tanıtımı 30 3.2.2 Probların Yerleştirilmesi 32 3.2.2.1 Direkt iletim düzenlemesi 32 3.2.2.2 Yarı direkt iletim düzenlemesi 32 3.2.2.3 Direkt olmayan iletim düzenlemesi 33 3.2.3 Sonuçları etkileyen faktörler 33 3.2.3.1 Çimento miktarı 33 3.2.3.2 Yüzey koşulları 33 3.2.3.3 Nem içeriği 34 iv
3.2.3.4 Betonun sıcaklığı 34 3.2.3.5 Geçiş yolu uzunluğu 34 3.2.3.6 Deney elemanının şekli ve boyutu 34 3.2.3.7 Kür şartları 34 3.2.3.8 Donatı çeliğinin etkisi 35 3.2.3.8.1 Donatı çubuklarının ölçüm doğrultusuna dik olması durumu 35 3.2.3.8.2 Donatı çubuklarının ölçüm doğrultusuna paralel olması 36 3.2.4 Ultrasonik yöntemin kullanım alanları 37 3.2.5 Uygulama bölgesinin seçilmesi 37 3.2.6 Elastisite modülü ve dinamik poisson oranının belirlenmesi 38 3.2.7 Beton dayanımının tahmin edilmesi 39 3.2.8 Ultrases yönteminin yetersizlikleri 40 4 KAROT NUMUNESİ ALINMASI VE BASINÇ MUKAVEMETİ TAYİNİ 42 4.1 Karot numunesi 42 4.1.1 Karot numunelerinin şekilleri ve boyutları 42 4.1.2 Karot numunesinin alınması 42 4.1.3 Deney numunelerinin hazırlanması 44 4.1.3.1 Deney numunelerinin kesilmesi 44 4.1.3.2 Numunelerin kürü ve bakımı 44 4.1.3.3 Başlıklama 45 4.2 Karot basınç dayanımına etki eden faktörler 45 4.2.1 Nemliliğin etkisi 45 4.2.2 Karot narinliğinin etkisi 45 4.2.3 Örselenme etkisi 46 4.2.4 Karot alım yönünün etkisi 47 4.2.5 Donatı etkisi 47 4.3 Sonuçların hesaplanması 47 4.4 Sonuçların değerlendirilmesi 48 4.4.1 İstatiksel olmayan yöntem 48 4.4.2 İstatiksel yöntem 49 v
BÖLÜM 5 DUMLUPINAR İLKÖĞRETİM OKULUNA AİT BİNADA YAPILAN İNCELEMELER, ÇALIŞMALAR VE DEĞERLENDİRMELER 51 5.1 Donatı incelemesi 51 5.2 Beton Kalitesinin Belirlenmesi 53 5.2.1 Laboratuar Çalışmaları 57 5.2.2 Tahribatsız deney sonuçlarının değerlendirilmesi 58 BÖLÜM 6 İRDELEMELER 59 6.1 Donatı incelemesi ile ilgili irdeleme 59 6.2 Beton kalitesi ile ilgili irdeleme 61 BÖLÜM 7 SONUÇLAR 63 6.1 Donatı ile ilgili sonuçlar 63 6.2 Beton kalitesi ile ilgili sonuçlar 63 KAYNAKLAR 64 EKLER 66 vi
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
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
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