Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESİ -I 10. Malzemelerin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri 10.1. Fiziksel Özellikler 10.1.1. BHA, yoğunluk, özgül ağırlık 10.1.2. Porozite, kompasite 10.1.3. Suyun varlığı ile ilgili özellikler 10.1.4. Termik genleşme 10.1.5. Termik iletkenlik 10.1.6. Akustik özellikler 1
ve KİMYASAL K Birim Hacim AğıA ğırlık, Yoğunluk, Özgül l AğıA ğırlık Malzemelerin çoğunda gözle g görülen g ve görülemeyen g boşluklar vardır. r. Genellikle seramikler sınıfına s na giren taş yapılı malzemelerde, kompozit malzemelerde ve hafif yapı malzemelerinde değişik ik tür t r ve büyüklb klükte kte boşluklar bulunur. Kapalı boşluk Açık boşluk Kılcal boşluk Gerçek ek cisimlerde bulunan boşluk türleri t şekilde şematik olarak gösterilmig sterilmiştir. tir. Bu boşluklar lukların n bazılar ları dışa açık k bazılar ları ise kapalıdır. Açık k ve kılcal k boşluklar su emme ve geçirimlilik yönünden y nden önemlidir. 2
Kapalı boşluk Açık boşluk Kılcal boşluk V toplam V boş V dolu Şekilde görülen g malzeme parças ası içindeki indeki dolu kısımlark mları bir tarafa, boşluklar lukları da bir tarafa toplanmış varsayarak sağda görülen basitleştirilmi tirilmiş model elde edilir. Parçan anın n ağıa ğırlığı P bütün n hacmi V boşluk hacmi Vb dolu kısmk smının n hacmi Vd 3
Malzemenin boşluklarını da içeren birim hacminin ağırlığına, birim hacim ağırlık denir. Bu değerin küçük olması o cismin gözenekli ve boşluklu bir yapıda olduğunu gösterir. Örneğin, polistiren köpük gibi ısı tutucu malzemelerde birim hacim ağırlık en çok 35 kg/m 3 gibi bir değere sahip iken, betonarmede bu değer 2400 kg/m 3 gibi bir düzeye ulaşır. Birim Hacim Ağırlık = Kuru Ağırlık / Toplam Hacim P / V P / V b V d
polistiren köpük 5
Malzemenin boşlukları çıktıktan sonra, cismin ağırlığının katılar hacmine oranına yoğunluk denir. Yoğunluk = Kuru Ağırlık / Dolular Hacmi P / V P / V V d b Bir cismin kuru ağırlığını belirlemek için etüvde 105 C de ağırlığı sabit kalıncaya kadar, yaklaşık 24-48 saat süre ile kurutulur ve tartılır. 6
Basit, kusursuz geometrik biçime sahip bir cismin boyutları ölçülerek V görünen hacmi hesaplanabilir. V görünen hacmi V d dolu hacmi ile V b boşluk hacminin toplamına eşittir : V V V d b
Şekli düzgün olmayan malzeme, su emmeyen cinsten ise, havada kuru olarak tartılıp P 1, suda tartılıp P 2 bulunur ve hesaplanır. P /( P 2) 1 1 P Su emen cisimlerde ise bu deney su emen malzemenin dış yüzünü bir parafin tabakası ile yalıtım yapıldıktan sonra suda tartmak suretiyle de yapılmaktadır.
Sıra No Poz No İş Kaleminin Adı ve Kısa Açıklaması Ölçü Birimi 2010 Birim Fiyatı 2489 04.612/2E 2490 04.612/2F 2491 04.612/2G 2492 04.612/2H 16 kg/m3 dış cephe ısı yalıtım sistemleri için yüzeylere dik çekme dayanımı >=100 kpa, boyutsal kararlılığa en az ds(n) 2 sınıfı, uzun süreli kısmi daldırmada su emmesi <=0,3kg/m2 olan ekspande (genleştirilmiş) polistren köpük levhalar M³ 90,00 20 kg/m3 dış cephe ısı yalıtım sistemleri için yüzeylere dik çekme dayanımı >=100 kpa, boyutsal kararlılığa en az ds(n) 2 sınıfı, uzun süreli kısmi daldırmada su emmesi <=0,3kg/m2 olan ekspande (genleştirilmiş) polistren köpük levhalar M³ 115,00 30 kg/m3 dış cephe ısı yalıtım sistemleri için yüzeylere dik çekme dayanımı >=100 kpa, boyutsal kararlılığa en az ds(n) 2 sınıfı, uzun süreli kısmi daldırmada su emmesi <=0,3kg/m2 olan ekspande (genleştirilmiş) polistren köpük levhalar M³ 157,00 35 kg/m3 dış cephe ısı yalıtım sistemleri için yüzeylere dik çekme dayanımı >=100 kpa, boyutsal kararlılığa en az ds(n) 2 sınıfı, uzun süreli kısmi daldırmada su emmesi <=0,3kg/m2 olan ekspande (genleştirilmiş) polistren köpük levhalar M³ 182,00 5059 265.502 5060 265.503 5,0 cm kalınlıkta 50 kg/m³ yoğunlukta cam yünü levha bir yüzü alüminyum folyo kaplı cam yünü levha veya şilte, veya taş yünü levha ile kanalın dıştan yalıtımı. kanal izolesi M² 28,60 5,0 cm kalınlıkta 24 kg/m³ yoğunlukta cam yünü şilte bir yüzü alüminyum folyo kaplı cam yünü levha veya şilte, veya taş yünü levha ile kanalın dıştan yalıtımı. kanal izolesi M² 22,70 9
Özgül Ağırlık, bir malzemenin yoğunluğunun, aynı hacimdeki suyun +4 o C deki yoğunluğuna oranı olarak tanımlanır ve özgül ağırlık birimsizdir. Özgül ağırlık şu şekilde bulunur: ÖA= maddenin yoğunluğu / suyun yoğunluğu ÖA= havada kuru ağırlık / eşdeğer su hacminin ağırlığı 10
Özgül ağırlık, dolu hacme göre hesaplandığı için daima birim hacim ağırlıktan büyüktür. Boşluksuz bir malzemede ise birim hacim ağırlık ve yoğunluk birbirine eşittir. Metrik sistemde yoğunluk ve özgül ağırlık boyut farkı dışında aynı değerdedir. 11
Porozite (p), malzemede bulunan boşluk hacminin malzemenin tüm hacmine oranıdır. Kompasite (k) ise malzemenin dolu kısmının hacminin malzemenin tüm hacmine oranı olarak tanımlanır. p k 1
V malzemenin tüm (boşluk dahil) hacmini, V d yalnızca katı hacmini, V b boşluk hacmini simgeliyorsa, porozite (p) ve kompasite (k) şu şekilde tanımlanabilir : p V V V d V b V k Vd / V p k 1
Cismin birim hacim ağırlığı ( ), yoğunluğu () ve V hacmindeki ağırlığı (P) ise; P V FİZİKSEL P V d p V Vd 1 V V d V V P / V d P / p 1 P P / / p 1
* Su Emme Oranı Malzemenin suya doymuş ağırlığı (P 2 ) ile kuru ağırlığı (P 1 ) arasındaki farkın kuru ağırlığına oranının yüzde olarak değeri malzemenin ağırlıkça su emme yüzdesini (Sa): S a (%) P 2 P 1 P 1 100
* Geçirimlilik Malzemenin bir basınç farkı etkisiyle suyu bir taraftan diğer tarafa geçirme yeteneğine geçirimlilik denir. Bu özellik, belirtilen koşullarda birim alandan, birim zamanda geçen su miktarı ile tanımlanır ve geçirimlilik (permeabilite) katsayısı ile ifade edilir.
Geçirimlilik olayının Darcy yasasına uygun oluştuğu varsayılır; malzemeden birim zamanda geçen su miktarı (q), belli kesitte (F) ve kalınlıktaki (e) malzemeye etkili olan su basıncına (P) ve malzemenin su geçirimlilik katsayısına bağlı olarak değişmektedir P Numune Manometre M Basınçlı su e F q Geçen su
q=k(pf/e) Burada, K = geçirimlilik katsayısı (cm/s), P = su basıncı (cm) F = cismin kesit alanı (cm 2 ), q = saniyede geçen su miktarı (cm 3 /s), e = suyun geçtiği cismin kalınlığı (cm) dır. P, F ve e büyüklükleri aynı kaldıkça bir cisimden geçen su miktarı K ile orantılıdır.
Kapilarite (Kılcallık) FİZİKSEL Malzemenin başka bir su emme şekli de kapiler yolla gelişir. Cismin bir yüzeyi ile temas eden su, malzeme bünyesinde yukarı kısımlara doğru çıkar. Bu olay kılcal (mikron mertebesinde) boşluklu cisimlerde gelişir. Kılcal boşluklu cisimlerin bir yüzeyi suya değerse, su zamanla cisim içinde yükselmeye başlar. r yarıçapında kılcal bir boru düşey konumda suya batırıldığında su yüzey gerilimi etkisiyle boru içinde yükselmeye başlar.
Kapilarite (Kılcallık) 20
F Sıvı yüzeyinin katı cisim kenarında yaptığı ψ açısına ıslatma açısı adı verilir. 2r h yüzey geriliminin düşey bileşeni F 2 r Cos yüzey gerilimidir sıvının yoğunluğudur. En büyük yükseklikte denge durumu şöyle ifade edilebilir: 2r cos r 2 h max g 21
h max 2 cos rg Bu sonuç Jurin yasasının ifadesi olup, bu yasaya göre düşey durumdaki bir kılcal boru içinde sıvının erişebileceği yükseklik kılcal borunun yarıçapı ile ters orantılıdır. Suyun yüzey gerilimi sabit olduğuna göre borunun çapı küçüldükçe su daha yükseğe çıkar. Bu nedenle, binalarda zemin betonlarının altına büyük boşluklu taşlarla blokaj yapılır veya kırmataş serilir. Ayrıca cüruf gibi gözenekli malzemeler de kullanılabilir. 22
23
Kılcallık olayına maruz homojen bir cisimde sıvının hareketinin Poiseuille rejimine uyduğu kabul edilebilir. Bu rejimde sıvının cisim içinde yükselme hızı, sıvının yüksekliği ile ters orantılıdır. Bu ilkeden yararlanarak m c 100 F t Burada F cismin su ile temas eden cm 2 cinsinden yüzey alanını, m emilen su miktarını g cinsinden, t ise zamanı dakika cinsinden göstermektedir. c, kılcallık katsayısı (g/cm 2 dak) 24
Bir taş yapılı malzemenin kılcallık özelliğini saptamak için prizma şeklindeki numunenin önce kuru ağırlığı tartılır, sonra suyun yüzüne değecek şekilde kaba yerleştirilir. Belirli zaman aralıklarında yapılan ağırlık ölçümleri ile emilen su miktarı bulunur.
26
27
Soil type Gravel Sand Silt Clay Capillary rise Less than a few inches 1 to 8 feet 12 to 16 feet 12 to 20 feet İnşaat öncesi temel ve duvar bohçalanmalı. 28
-Temel ve Perde duvarları -Çatılar -Islak hacimler -Viyadükler -Aç-Kapa tüneller -Havuzlar -Kanaletler 29
30
31
Yırtılma ve çizilmeye karşı keçe koruyucular 32
33
YASS yüksek ise drenaj yoluyla alçaltılmalı. 34
Buhar Geçirimliliği Belirli bir sıcaklıktaki doymuş havanın basıncına doymuş buhar basıncı adı verilir. Değişik koşullarda iki farklı hacim arasındaki buhar basıncı da farklı değerler verir. Sıcaklık derecelerine bağlı olarak farklı değerler gösteren buhar basıncı, yüksek basınçtan alçak basınca doğru bir akım oluşturur. Bu buhar basıncı sonucu malzemelerin, bünyelerinden buhar akımı geçirmelerine difüzyon denir.
Buhar Geçirimliliği ve yoğuşma Malzemede oluşan yoğuşma (buharın su haline dönüşmesi) malzeme yüzeyinde terleme ve bünyesinde gizli yoğuşma (kondansasyon) şeklinde kendini gösterir. Yapı fiziği açısından bu olay sıcaklık ve nemin yoğun olduğu bölgelerde gerekli önlemler alınmadığı takdirde önemli sorunlar yaratabilir. 36
Buhar Geçirimliliği ve yoğuşma 37
Buhar Geçirimliliği ve yoğuşma WARM AIR HOLDS MORE WATER VAPOR THAN COLD AIR. 38
Buhar Geçirimliliği ve yoğuşma 39
Buhar Geçirimliliği ve yoğuşma Depolar, endüstriyel binalarda Ofisler ve binalar, Fuar ve müzayede alanları, Müzeler ve kütüphaneler, Okullar, oteller, hastaneler, Meskenler 40
KILCALLIK, SU EMME, POROZİTE ÖRNEK-1: 10x20x20 cm. ayrıtlı homojen olduğu varsayılan bir doğal taş örneği üzerinde yapılan değişik deneylerde şu sonuçlar elde edilmiştir. 1- Doğal taşın havada kuru ağırlığı 9225 g dır 2-10x20 cm lik yüzeyi suya değecek şekilde yapılan kılcallık deneyinde, taş, su ile temasa geçtikten 36 dakika sonra tartılınca 9311 g olmakta ve su taş içinde 5 cm yükselmektedir. 3- Kılcallık deneyine su, taşın üst yüzüne gelene kadar devam edilmektedir. Bu duruma gelen taş suya batırılıp 48 saat su içinde tutulup tartılınca ağırlığı 9647 g olmuştur. Aynı su emmiş taş su içinde tartılınca 6166 g gelmektedir. 41
A-) Taşın kılcallık katsayısını bulunuz. B-) Kılcal boşlukların homojen dağıldığı varsayımıyla suyun, taşın üst yüzeyine ne kadar zamanda ulaştığını bulunuz. C-) Taşın açık boşluk oranını D-) Taşın porozitesini E-) Taşın kapalı boşluk oranını bulunuz. 42
AÇIK BOŞLUK - GEÇİRİMLİLİK İLİŞKİSİ ÖRNEK-2: Aşağıda özellikleri yazılı olan A ve B taşlarının açık ve kapalı boşluk miktarlarını, kılcal boşluk oranını bulunuz. Hangi taşın daha geçirimli olduğunu saptayınız. KURU AĞIRLIK (g) KILCAL YOL İLE EMİLEN SU (g) TOPLAM SU EMME (g) B.H.A. (g/cm 3 ) YOĞUNLUK (g/cm 3 ) A B 875 12 41 2,5 2,90 800 10 35 2,3 2,85 43
AÇIK BOŞLUK ORANI ÖRNEK-3: Aynı taştan yapılmış biri 7 cm diğeri 10 cm ayrıtlı küp şeklindeki iki örnek hazırlanıyor. İlk örnek su emme deneyi sonucunda 5 gr., ikinci örnek ise 13 gr. su emmektedir. Bu taşın açık boşluk oranını bulunuz. -Taş homojendir. -Su taş içine sabit bir e kalınlığında girebilmektedir. e d e d 44
Termik Genleşme FİZİKSEL Malzeme molekülleri ufak genlikli titreşim hareketi yaparlar. Sıcaklık derecesinin artmasıyla, malzemedeki atomlar denge konumları etrafında daha hızlı titreşimler yaptıkları için atomlar arası uzaklık artmaktadır. Bu durum, cismin boyutlarının daha büyük değerler almasına yol açar. Soğuma ile tersi gerçekleşir. 45
Termik Genleşme FİZİKSEL Genel olarak metallerin termik genleşme katsayısı seramiklere göre yüksektir. Ancak çelik ve betonun katsayıları yakındır. 46
Termik Genleşme FİZİKSEL Sıcaklığın 1 o C artması ile cismin birim boyutunda oluşan artış, termik genleşme katsayısıdır. Termik genleşme katsayısı olan, L 1 boyunda bir cisim t o 1 C 'den t o 2 C' ye kadar ısıtılırsa, bulunacak uzama : L L t t 1 2 1 47
CİSİM α x 10-6 DOĞAL TAŞ : Mermer Sert Gre Granit BETON : C 18 C 14 Sıva (Kireç + Çimento) 4-16 5-11 6-9 14 10 8-10 Tuğla,Kiremit 9 Cam 9.1 METALLER : Çelik Alüminyum Kurşun Bakır Çinko ORGANİK MALZEME: Ahşap (Liflere paralel) (Liflere dik) 12 23.86 29 16 40 4-9 30-50 48
Termik genleşme Isı artışı yapılarda iç gerilme oluşturabilir: L L 1 E ( t t1) E 2 49
Termik genleşme FİZİKSEL 50
Termik genleşme FİZİKSEL 51
Termik genleşme FİZİKSEL 52
Termik genleşme FİZİKSEL 53
Termik genleşme FİZİKSEL 54
Termik genleşme Kahramanmaraş'ın Pazarcık ilçesinde sıcaklar nedeniyle raylar genleşti. Genleşen raylar kazaya da neden oldu. Ağustos 2010 http://www.aktifhaber.com/sicaktan-tren-raylari-genlesti-311456h.htm 55
Termik genleşme FİZİKSEL 56
Termik genleşme FİZİKSEL 57
Termik genleşme FİZİKSEL Gün içindeki sıcaklık değişimi ile Eyfel Kulesinde yaklaşık 20 cm'lik uzama kısalma meydana gelmektedir. 58
Parking_Deck_Expansion_Joint_Installation--SJS_(Seismic_Joint_System)_from_EMSEAL 59
Modular_Expansion_Joint_- English_language 60
61
L L t t 1 2 1 62
63
64
65
66
ÖRNEKLER ÖRNEK: 2 Çelik F 2 5 10 cm, 12 10 Ç E 2,110 Ç 6 2 6 Ç kg / cm 2 4 Alüminyum 5 cm F 45 20 cm, 23,3610 A E 0,710 A 2 6 A kg / cm 6 2 Şekilde görülen yapı elemanı 60 0 C lik sıcaklık farkına dayanabilir mi? (T A =1400 kg/cm 2, R B =700 kg/cm 2 ) 67
Termik iletkenlik FİZİKSEL İki malzeme arasındaki sıcaklık farkı nedeniyle, sıcaklığı yüksek olan taraftan soğuk bölgeye bir ısı akımı oluşturur. Malzemeler arasındaki ısısal geçirimlilik, malzemelerin bulunduğu ortamlara göre; kondüksiyon, konveksiyon ve ışınım (radyasyon) olmak üzere üç farklı şekilde oluşur. 68
Termik iletkenlik FİZİKSEL Kondüksiyon (ısı iletimi), bir malzemenin bünyesinde veya temas ettiği farklı sıcaklıktaki bir malzeme ile moleküler yapıdaki kinetik enerji iletişimidir. Özellikle katı cisimlerde veya hareketsiz sıvı veya gaz akışkanlarda görülür. 69
Termik iletkenlik FİZİKSEL Konveksiyon (ısı taşınımı), ısı enerjisinin sıvı ve gaz gibi akışkanlardaki geçiş şeklidir. Bu olay sonucunda, yüksek seviyeden düşük seviyeye enerji taşınacağından yüksek enerji seviyeli cismin enerjisi azalacak ve soğuyacaktır. 70
Termik iletkenlik FİZİKSEL Işınım (radyasyon), ısı enerjisinin, radyasyon yolu ile, herhangi bir ara taşıyıcıya gerek olmaksızın, elektromanyetik dalgalar şeklinde oluşan ve malzemeye geçiş sağlayan bir ısısal iletim şeklidir. UV (morötesi) Görünür Işık IR (kızılötesi) 71
Termik iletkenlik FİZİKSEL Birim zamanda birim alandan geçen ısı miktarı direkt olarak malzemenin termik iletkenlik katsayısı ile orantılıdır. Bir metre kalınlığındaki cismin iki tarafındaki sıcaklık farkı 1 o C iken, 1 m 2 alandan 1 saatte kilokalori cinsinden geçen ısı miktarı, cismin yapıldığı malzemenin ısı iletkenlik katsayısıdır (veya termik iletkenlik katsayısı). Bu tanım aşağıdaki şekilde formüle edilebilir: X o C Q (1saat) 1m 1m 2 (X+1) o C Q ( t t ) F 2 1 e 72
Termik iletkenlik k.kalori/saat FİZİKSEL k.kalori/m.saat. o C Q ( t t ) F 2 1 e m o C Burada - Q ısı akım miktarı (kilokalori/saat), - e cismin kalınlığı (m), -(t 2 -t 1 ) sıcaklık farkı ( o C), - F malzeme alanı (m 2 ) olup; - λ termik iletkenlik katsayısı (kilokalori / m.saat.derece) m 2 73
Kaplama İçsıva Tuğla duvar Dış sıva t iç İçyüzey Dış yüzey t i t 1 t 2 t 3 t 4 t d t dış e 1 e 2 e 3 e 4
Termik iletkenlik FİZİKSEL İçerideki havada 1 o C lik sıcaklık farkında, 1 m 2 alandan 1 saatte geçen ısı miktarı 8 k.kalori ve cisimdeki ısının dış havaya akması halinde ise bu ısı miktarı 15 k.kalori olarak saptanmıştır.
Termik iletkenlik FİZİKSEL Farklı tabakalardan oluşan bir sistemde (Şekil 10.5) sıcaklıklar içten dışa doğru t i, t 1, t 2, t 3 ve t d olsun. Isı akımı bakımından bir rejim oluştuktan sonra her tabakanın 1 m 2 lik alanından geçen ısı miktarlarının birbirine eşit olması gerekir. 76
i t d t t t e t t e t t e t t 4 4 3 3 3 3 2 2 2 2 1 1 1 1 15 8 1/15 / / / 8 1/ 4 3 3 4 3 2 2 3 2 1 1 2 1 1 d i t t e t t e t t e t t t t Bu eşitlik şu şekilde yazılabilir : Bu denklemleri toplamakla elde edilen değer 1 m2 alandan geçen toplam ısı miktarıdır. 15 1 8 1 2 2 1 4 2 1 1 e e t t t t t t Q i d i FİZİKSEL KSEL ÖZELL ZELLİKLER KLER
Termik iletkenlik FİZİKSEL Paydadaki toplam, termik mukavemet r olarak adlandırılır, ve toplam ısı miktarı için Q t i t d r bağıntısı yazılabilir. Termik mukavemet r, ne kadar büyükse duvarın ısı kaybı o kadar az olur. Tersi (1/r) ise duvarın toplam termik iletkenlik katsayısı olur.
CİSİM λ (k.kalori/m.saat. o C) DOĞAL TAŞ : Mermer Sert Gre Granit Arduvaz BETON : C 18 C 14 Hafif Beton Sıva (Kireç + Çimento) 1.7-3 1.67 1.90 2.40 1.6 1.2 0.3-0.7 0.6-1.0 Tuğla,Kiremit 0.74-0.86 Cam 1.05 METALLER : Çelik Alüminyum Kurşun Bakır Çinko ORGANİK MALZEME: Ahşap (Liflere paralel) (Liflere dik) Mantar XPS EPS 50 190 30 110 95 0.12-0.18 0.12-0.18 0.04-0.06 0.02-0.05
80
81
ÖRNEKLER ÖRNEK: Bir bölgenin kış aylarında ortalama sıcaklığı -5 o C dir. Dış duvar, aralarında 5 cm hava boşluğu ile 2 sıra tuğladan yapılacaktır. Tuğla duvarların iç ve dış yüzeylerinde 2 şer cm sıva tabakası vardır. Tuğla duvar kalınlığı hangi değerden büyük olmalıdır ki söz konusu duvarın 1 m 2 sinden 1 saatte kaybolan ısı miktarı 32,5 cal yi aşmasın? (Oda sıcaklığının 20 o C olması istenmektedir.) e ( tuğla 0,80, sıva 1,00, Hava(5 cm)= 0,20) 82
Termik iletkenlik Yapılarda ısı farklılıkları termal kameralarla görüntülenebilir. 83
Termik iletkenlik Yoğun beton kolon kiriş ve döşeme bölgelerinden ısı kaybı (ısı köprüsü) 84
Termik iletkenlik 85
Termik iletkenlik http://www.kornicki.com/antherm/en/ Isı köprüsü iç mekanda yoğuşma riskini de arttırır. 86
Termik iletkenlik TS 825'te verilen termik iletkenlik katsayıları dikkate alındığında eşdeğer termik mukavemet için kalınlık kıyaslaması 87
Çatı ve pencere yalıtımı ayrı bölümlerdedir. 88
TS825'in amacı ve kapsamı Ülkemizdeki binaların ısıtılmasında kullanılan enerji miktarlarını sınırlayarak enerji tasarrufu sağlamak Esas ve yeter şartı, bir yapıda bir yıl içinde harcanan ısıtma enerjisinin (Q yıl) standardın sınırladığı değerleri asmamasıdır. 89
TS825'in amacı ve kapsamı TS 825'de yıllık ısıtma enerjisi miktarı, yapının ısı kaybeden alanları toplamı (A top ), ısıtılan brüt hacmi (V brüt ) ve bulunduğu derece-gün bölgesine göre hesaplanır. Aşağıda derece-gün bölgeleri için TS 825' te yer alan ısı geçirgenlik katsayıları (U) verilmiştir. 90
Derece-gün Bölgesi : İl ve ilçelerin coğrafi konumuna ve iklim şartlarına göre 4 farklı derece-gün bölgesi sınıflandırılmıştır. Her derece gün bölgesinde hesaplamalarda kullanılan aylık sıcaklık ortalamaları ve güneş enerjisi ısıtma şiddetleri için değerler verilmiştir. 91
Isı Kaybı Hesap Metodu 1. Isıtılacak hacmi dış ortamdan ayıran sınırlar belirlenir, bunlar; Duvar Tavan Taban Pencere ve kapılar 92
TS 825 ile binada ısı köprüsü olabilecek kolon, kiris, hatıl, lento gibi elemanların mutlaka yalıtılması şartı getirilmiştir. 93
Isı Kaybı Hesap Metodu 2. Bu sınırları oluşturan yapı bileşenlerinin alanları, kalınlıkları ve bu yapı bileşenlerinde kullanılan malzeme tabakalarının kalınlıkları ve ısı iletim katsayıları belirlenir. 3. Binanın ısı kaybeden yüzeylerinin toplam alanı hesaplanır. 4. Isı kaybeden yüzeylerinin oluşturduğu brüt hacim hesaplanır. 94
Isı Kaybı Hesap Metodu 5. Yapı bileşenlerinin ısı geçiş katsayıları hesaplanır ve iç sıcaklık 19 o C olmak üzere dış sıcaklıklar ise aylara göre TS 825 den alınarak, binadan iletim yoluyla kaybolan ısı miktarı hesaplanır. 6. Havalandırma yoluyla kaybolan ısı miktarı hesaplanır. 7. İç ısı kazançları hesaplanır. 95
Isı Kaybı Hesap Metodu 8. Pencerelerden olan güneş enerjisi kazançları hesaplanır. 9. Toplam kayıplardan toplam kazanclar cıkarılarak binanın bir yılda harcayacağı ısı miktarı (Qyıl) hesaplanır. 10. Hesaplanan birim ısı kaybının (Q), binanın Atop/Vbrut oranına gore TS 825 de belirlenen sınır değerinin altında olup olunmadığına bakılır. 96
Bina bir bodrum katı, bir zemin kat 3 tane de normal kat olmak üzere 5 katlıdır. Binada her katta 4 tane olmak üzere toplam 16 daire vardır. Binanın bulunduğu yer İstanbul'dur. 20 cm lik gazbeton üzerine dış yüzeyde 4 cm ısı yalıtım malzemesi uygulanmıştır. Beton yüzeylerde (perde duvarlar) dıştan 4 cm kalınlığında ısı yalıtım malzemesi uygulanmıştır. Tabanda 6 cm ve çatıda 12 cm kalınlığında ısı yalıtım tabakası uygulanmıştır. Pencereler; 12 mm aralıklı çift camlı PVC penceredir. Bina konut amaçlı olarak kullanılmaktadır, binada mekanik havalandırma tesisatı yoktur. Binanın taban alanı ve çatı alanı 312,2 m 2 olarak hesaplanmıştır. Her dairenin brüt alanı 78 m 2 dir 97
Yükseklik = 11,16 m Toplam Taban Alanı = 312,2 m 2 Toplam Çatı Alanı = 312,2 m 2 Binanın her yöndeki toplam pencere alanları: Doğu = 33 m 2 Batı = 33 m 2 Kuzey = 28,62 m 2 Güney = 28,21 m 2 Kat yüksekliği = 2,8 m Binadaki toplam pencere alanı = 122,835 m 2 Binanın toplam dış duvar alanı (kolon ve kirişler dahil) = 1005 m 2 Betonarme kolon ve kiriş alanları = 574 m 2 Dolgu duvarların toplam alanı = 420,05 m 2 Binanın brüt hacmi (Binanın ısı kaybeden yüzeylerinin oluşturduğu hacim) = 3531 m 3 98
99
100
101
ENERJİ KİMLİK BELGESİ, Asgari olarak binanın enerji ihtiyacı ve enerji tüketim sınıflandırması, yalıtım özellikleri ve ısıtma ve/veya soğutma sistemlerinin verimi ile ilgili bilgileri içeren belgedir. Ocak 2011'den itibaren, yapılacak yeni binalar için Enerji Kimlik Belgesi hazırlanması zorunlu hale gelecektir. Mevcut binalar ise 2017 yılına kadar Enerji Kimlik Belgesi almak zorundadır. 102
Akustik Özellikler FİZİKSEL İnsanların yaşadığı yapılarda akustik yönünden konfor sağlamak için malzeme ve yapı düzeni ile ilgili iki önemli etken vardır; bunlardan birisi sesin yansıması veya yankı, diğeri de ses iletimi veya bunun tersi ses yalıtımıdır. 103
Akustik Özellikler Ses bir dalga hareketi ile yayılır ve yayılma sırasında birim alana gelen ses enerjisinin değerine ses şiddeti (L) denir ve desibel (dβ) büyüklüğü ile gösterilir. Saniyedeki tekrar sayısı da ses tonunu ve frekansını oluşturur. Aşağıdaki bağıntı ile ses şiddeti hesaplanabilir. L 10 log E E 0 L = ses şiddeti (dβ) E = birim alana gelen ses enerjisi Eo = işitilebilen en zayıf ses enerjisi = 10-16 WATT/cm 2 dir.
Ses şiddeti ve frekansı Hava kompresörü gürültüsü 105
Ses şiddeti ve frekansı Aynı şiddette farklı frekansta (ortalama) sesler çok farklı duyulabilir. 106
İnsan kulağının algılayabileceği ses 20 Hz ile 20,000 Hz arasındadır. Yaşla ve geçmişte maruz kalınan yüksek ses ile bu aralık daralır. Bu aralıkta kulak 1,000 ile 5,000 Hz aralığındaki sese, özellikle 4,000 Hz civarına duyarlıdır. 107
Akustik Özellikler FİZİKSEL Bir mekanda ses konforu açısından, ses kaynağı kesilince sesin iç yüzeylerce yutulup çabuk sönmesi gerekir. Aksi takdirde bina içinde yankı oluşur ve işitme şartlarını bozar. Tersine ses tamamen yüzeylerce emilirse bu sefer de ses duyulmaz. Ses kaynağı kesildikten sonra, ses şiddetinin başlangıçtaki değerinin milyonda birine inmesi için geçen süreye reverberasyon süresi denir. 108
Sesin yansıması ile ilgili önlemler Eğer bir odada iç yüzeylerin ses emme kabiliyeti çok fazla ise, reverberasyon süresi çok küçüktür. Bu takdirde gücü belirli bir kaynak, mesela bir sözcü tarafından çıkartılmış sesin şiddeti çok çabuk söneceğinden odadakilerin sesi duymaları çok zor olur. Bunun tersine eğer bir odada iç yüzlerin ses emme kabiliyeti çok az ise, reverberasyon süresi uzundur, ve sözcünün çıkardığı seslerden daha biri sönmeden, diğeri yetişeceği için, sözler karışarak anlaşılmaz bir hal alır. 109
Sesin yansıması ile ilgili önlemler Kutu şekilli bir odanın, doğal seslerin elde edilebildiği bir kayıt stüdyosuna dönüştürülebilmesi oda akustiğinin kontrol altına alınabilmesi ile mümkündür. Stüdyo içinde köşelere yerleştirilen bas tutucular ortamdaki bas seslerin kontrol edilebilmesini, duvarlar üzerine uygulanan akustik düzenleyiciler yansıma ve uğultuların engellenmesini sağlar ve daha doğal bir kayıt ortamı elde edilir. Konferans salonları Best FM Scene Bar (Crystal) 110
Sesin yansıması ile ilgili önlemler kustik Sünger 35 mm (Profil kesitli) Akustik Sünger 60 mm (Piramit kesitli) Akustik Yanmaz Sünger 25 mm (Düz kesitli) 111
Sesin yansıması ile ilgili önlemler Ses ölçüm odaları 112
Akustik düzenleme: Sesin yutulması ile ilgili önlemler Herhangi bir E şiddetindeki ses dalgası havada ilerleyip malzeme yüzeyine çarpınca, bu sesin α kadar bir kısmı malzeme tarafından yutulur. Bir kısmı mekan içine yansır, diğer bir kısmı ise malzemenin diğer yüzeyine geçer. MALZEME : Beton Sıva Cam Tuğla Çelik Ahşap Halı Cam Yünü Mantar Hava Boşluğu (çift cam arası) İnsan α 0.02 0.01-0.22 0.02-0.04 0.02 0.01 0.10 0.30 0.70 0.70 1.00 0.20-0.30
Sesin Malzeme İçinde İletilmesi (diğer tarafa iletilmezse ses yalıtımı sağlanmış olur.) Ses dalgası havada ilerlerken bir malzeme yüzeyine çarptığı zaman, bir miktarı emilir, bir miktarı yansır, bir miktarı da malzemenin öbür yüzündeki havaya iletilir. İletilen ses enerjisi, girene kıyasla daha az olacağı için sesin bir kısmı malzeme tarafından söndürülmüş olur. Gelen ses enerjisinin, iletilme oranına malzemenin ses yalıtım katsayısı (D) denir. D 10 log E giren E iletilen
Ses yalıtımı iki tür kaynak için ayrı ayrı tasarlanmalıdır: - 1. Havada oluşan seslerin yalıtımı (odada çalan müzik, konuşma, motor sesi ) 115
Ses yalıtımı iki tür kaynak için ayrı ayrı tasarlanmalıdır: - 2. Darbe kaynaklı titreşim nedeniyle oluşan ses (yürüme, koşma sesi, delme, kesme, mobilya taşıma, yüzeye ankre makine titreşimi ) 116
117
İyi bir ses yalıtımı için in (1) Sesin söndürülmesi yapı malzemelerinin ağırlığına bağlıdır. Ağır malzemeler Tablo da görülebileceği gibi daha fazla ses yalıtımı yaparlar. Ses yalıtım Katsayıları Malzeme Ağırlığı (kg/m 2 ) 3 12 100 500 D (dβ) 20 28 40 50 Diğer açılardan gerek olmasa bile ses izolasyonu açısından dolu duvarlar 19 cm (1 tuğla), betonarme döşemeler 10 cm den az kalınlıkta yapılmamalıdır.
İyi bir ses yalıtımı için in (2) Tabakalı malzeme kullan: 119
İyi bir ses yalıtımı için in (3) Tabakayı monolitik uygula (ses yalıtımında küçük bir delik 50 db'lik yalıtım potansiyelini 20 db'e kadar düşürür. ) 120
Titreşim im kaynaklı ses yalıtımı (a) Yumuşak zemin kaplaması kullanmak (halı, vinil veya kauçuk kaplamalar) (b) Asma tavan kullanımı (c) Elastik anti-titreşim malzemeleri ile titreşim elemanını zeminden izole etmek (d) Yüzdürme döşeme kullanmak 121
Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESİ -I 10. Malzemelerin Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri 10.2.Kimyasal Özellikler
10.2. Kimyasal Özellikler Suyun yıpratıcı etkileri Yapı malzemelerinin kimyasal olarak birbirlerinden etkilenmeleri, bulundukları ortamda su bulunması durumunda daha kolay bir şekilde gerçekleşir. Su, bünyesinde içerdiği ve çözerek bünyesine aldığı maddelerin etkisiyle asit, baz ya da nötr şekillerde bulunabilir.
10.2. Kimyasal Özellikler Suyun yıpratıcı etkileri Örneğin su, atmosferdeki CO 2 i çözerek asit özelliği kazanmaya başlar. Çoğu yapı malzemesi bazik karakterdedir. Bu nedenle CO 2 ile yüklenmiş sular ile bu maddeler arasında kimyasal reaksiyonlar oluşur. Bunun sonucunda tuzları çözmüş ve bünyesine almış olan su, yüzeyden buharlaştığı zaman, çözdüğü tuzlar ince kristaller halinde yüzeyde pamukçuk gibi birikir. Bu duruma çiçeklenme denir.
10.2. Kimyasal Özellikler Suyun yıpratıcı etkileri Çiçeklenmeye neden olan suda çözünebilen nitelikteki tuzların başlıcaları arasında, Na 2 SO 4, CaSO 4 gibi sülfatlar, NaCl 2, CaCl 2, MgCl 2 gibi klorürler, CaCO 3, ve MgCO 3 gibi karbonatlar, KNO 3 gibi nitratlar ile vanadyum, manganez, demir, molibden ve krom tuzları sayılabilir.
10.2. Kimyasal Özellikler Kimyasal bileşim - mekanik özellik ilişkisi Malzemenin kimyasal bileşimi ile mekanik özellikleri arasında önemli bir etkileşim vardır. Bazı durumlarda, kimyasal bileşim mekanik dayanıma etki eden en önemli faktörlerin başında gelmektedir. Örneğin, çeliklerde karbon miktarının artması mekanik özelliklerinde son derece önemli değişikliklerin meydana gelmesine neden olur. Çekme dayanımı karbon miktarı ile artarken, çeliğin deformasyon yapma kabiliyeti azalır ve malzeme gittikçe sertleşir.
10.2. Kimyasal Özellikler Elektrokimyasal etkileşim ve bozulma Kimyasal etkileşimin yol açtığı önemli bir sorun betonarme yapılarda görülür. Beton ve donatının bir arada bulunduğu betonarme sistemlerde çimentonun hidratasyonu sırasında açığa çıkan serbest kireç, beton içinde ortamın ph değerini uygun tutarak donatının paslanmasının önler.
10.2. Kimyasal Özellikler Elektrokimyasal etkileşim ve bozulma Uzun süreli yapılan gözlem ve incelemeler sonucunda; teknolojisine uygun üretilmeyen betonarme elemanların pas payı bölgesindeki betonun havadaki CO 2 ile karbonatlar haline dönüşmesi ve ortamın ph değerinin düşmesi sonucu demirin paslanmaya başladığı saptanmıştır.
10.2. Kimyasal Özellikler Elektrokimyasal etkileşim ve bozulma Benzer şekilde diğer bir kimyasal olay alçı ile temasta bulunan donatının paslanmasıdır. Korunmamış, yani galvanize edilmemiş demir, alçı katmanları arasında bulunduğu zaman ortamın asit karakteri ve alçının nem tutabilmesi demirin paslanmasına, sarı renkli pas lekelerinin alçının yüzeyine çıkmasına neden olur.