Yüksek Sıcaklık Esnasında Betonarme Çeliklerinin Fiziksel Ve Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi

Benzer belgeler
Yüksek Sıcaklık Sonrası Farklı Sınıflardaki Betonarme Çeliklerinin Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

İÇERİSİ BETON İLE DOLDURULMUŞ ÇELİK BORU YAPI ELEMANLARININ DAYANIMININ ARAŞTIRILMASI ÖZET

Deneyin Amacı Çekme deneyinin incelenmesi ve metalik bir malzemeye ait çekme deneyinin yapılması.

BİLGİSAYAR DESTEKLİ TASARIM VE ANALİZ (ANSYS)

beton karışım hesabı

FARKLI ÇAPMA ETKİLERİNE MARUZ KALMIŞ BETONARME KİRİŞLERİN DAVRANIŞININ BELİRLENMESİ

BASMA DENEYİ MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ. 1. Basma Deneyinin Amacı

Malzemelerin Mekanik Özellikleri

Prof. Dr. Cengiz DÜNDAR

ÇEKME DENEYİ. Şekil. a) Çekme Deneyi makinesi, b) Deney esnasında deney numunesinin aldığı şekiler

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

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

Mesnet Şartlarının Betonarme Kısa Kirişlerin Davranışına Etkisinin Deneysel ve Analitik Olarak İncelenmesi

İNŞAAT MALZEME BİLGİSİ

Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü

METALİK MALZEMELERİN ÇEKME DENEYİ

ÇELİK YAPILAR (2+1) Yrd. Doç. Dr. Ali SARIBIYIK

ÇELİK LİFLERİN TAZE BETON ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ EFFECT OF STEEL FIBERS ON FRESH CONCRETE PROPERTIES

Şekil 1.1. Beton çekme dayanımının deneysel olarak belirlenmesi

TAHRİBATLI MALZEME MUAYENESİ DENEYİ

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

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

İki Farklı Metodla Üretilen Çelik Boru Profillerin Mikroyapı Ve Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Afyonkarahisar da Üretilen Hazır Beton Kalitelerinin Değerlendirilmesi

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

Sıkıştırma İşleminin Betonarme Elemanların Sertleşmiş Betonun Dayanım Özelliklerine Etkisi

1.7 ) Çelik Yapılarda Yangın (Yüksek Sıcaklık) Etkisi

ÇELİK LİF KULLANIMININ YÜKSEK PERFORMANSLI BETONLARIN SÜNEKLİK ÖZELLİĞİNE ETKİSİ

Dairesel Betonarme Kolonlarda Çatlamış Kesite Ait Etkin Eğilme Rijitliklerinin İrdelenmesi

Bazalt Lifli Donatının Yüksek Dayanımlı Betondaki Aderans Performansı

Beton Yol Kalınlık Tasarımı. Prof.Dr.Mustafa KARAŞAHİN

MALZEME BİLİMİ. Mekanik Özellikler ve Davranışlar. Doç. Dr. Özkan ÖZDEMİR. (DERS NOTLARı) Bölüm 5.

METALURJİ VE MALZEME MÜH. LAB VE UYG. DERSİ FÖYÜ

İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi Journal of Advanced Technology Sciences ISSN:

Çift Fazlı Paslanmaz Çeliklerde Yaşlandırma Koşullarının Mikroyapı Özellikleri Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

Betonarme Eleman Tipinin Sertleşmiş Betonun Dayanım Özelliklerine Etkisi

MECHANICS OF MATERIALS

Fiber Takviyeli Polimer (FRP) Uygulanan Betonarme Kirişlerde Moment-Eğrilik İlişkisi

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ DOĞA BİLİMLERİ, MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 3 NOKTA EĞME DENEYİ FÖYÜ

BETONARME YAPILARDA BETON SINIFININ TAŞIYICI SİSTEM DAVRANIŞINA ETKİSİ

DOKUMA BAZALT-CAM VE FINDIK KABUĞU TAKVİYELİ POLİMER KOMPOZİTLERİNİN EĞİLME DAYANIMI VE ISI GEÇİRGENLİKLERİNİN İNCELENMESİ

Betonarme Yapıların Davranışının Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi ile Belirlenmesi

KAYIT FORMU TEL : 0 (354) FAKS :. 0 (354) E-MAİL 1 : zbabayev@erciyes.edu.tr E-MAİL 2 :...

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

MALZEMELERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ

KARBON ELYAF TAKVİYELİ POLİAMİT 6 KARMALARIN ISIL VE MEKANİK ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ

2. Amaç: Çekme testi yapılarak malzemenin elastiklik modülünün bulunması

T.C. KAHRAMANMARAŞ SÜTÇÜ İMAM ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ M-220 ÇEKME DENEYİ

YIĞMA YAPI TASARIMI ÖRNEK BİR YIĞMA SİSTEMİN İNCELENMESİ

2/13/2018 MALZEMELERİN GRUPLANDIRILMASI

1. Projeden, malzemeden gerekli veriler alınır


FARKLI ÇELİKLERE UYGULANAN DEĞİŞEN ISITMA HIZLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

YAPI MALZEMELERİ DERS NOTLARI

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

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

BETONARME BİR YAPININ MALZEME KALİTESİNİN TAHRİBATSIZ VE TAHRİBATLI YÖNTEMLERLE BELİRLENMESİ

ESKİŞEHİR DE KULLANILAN YAPI ÇELİKLERİNİN İSTATİSTİKSEL OLARAK İNCELENMESİ STATISTICAL INVESTIGATION OF STRUCTURAL STEELS USED IN ESKİŞEHİR

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

ÇEKME DENEYİ (1) MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ 1. DENEYİN AMACI:

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

BETONARME YÜKSEK YAPILARIN DEPREM PERFORMANSINA BETONARME PERDE ORANIN ETKİSİ

FZM 220. Malzeme Bilimine Giriş

THE PRODUCTION OF AA5049 ALLOY SHEETS BY TWIN ROLL CASTING

BETONARME KİRİŞLERİN KOMPOZİT MALZEMELER İLE GÜÇLENDİRİLMESİ. Zeki ÖZCAN 1 ozcan@sakarya.edu.tr

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MIM331 MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR DERSİ

KÖMÜRCÜOĞLU MERMER FİRMASI TRAVERTEN DOĞALTAŞINA AİT DONA DAYANIM ANALİZ RAPORU

Uygulanan dış yüklemelere karşı katı cisimlerin birim alanlarında sergiledikleri tepkiye «Gerilme» denir.

Malzemenin Mekanik Özellikleri

5/8/2018. Windsor Probe Penetrasyon Deneyi:

ÇEKME DENEYİ 1. DENEYİN AMACI

TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ. Öğr. Gör. Adem ÇALIŞKAN

TDY 2007 de Kullanılan Farklı Zemin Sınıfları İçin Performans Değerlendirme Yöntemleri Üzerine Bir Araştırma

DEÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FEN ve MÜHENDİSLİK DERGİSİ Cilt: 6 Sayı: 2 s Mayıs 2004

KESİT HASAR SINIRLARININ BELİRLENMESİNDE SARGILAMA DURUMUNUN ETKİSİ

İZMİR İLİ BUCA İLÇESİ 8071 ADA 7 PARSEL RİSKLİ BİNA İNCELEME RAPORU

MALZEME BİLGİSİ DERS 7 DR. FATİH AY. fatihay@fatihay.net

BETONARME KOLONLARIN AKMA EĞRİLİKLERİNİN TESPİTİ İÇİN TBDY-2016 DA VERİLEN AMPİRİK BAĞINTILARIN İNCELENMESİ

Mukavemet 1. Fatih ALİBEYOĞLU. -Çalışma Soruları-

T.C. TRAKYA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AŞIRI PLASTİK DEFORMASYON METOTLARININ ALÜMİNYUM ALAŞIMLARININ MEKANİK ÖZELLİKLERİNE ETKİSİ

Betonarme Kirişlerin Etkin Eğilme Rijitliği Analizi ve Yönetmeliklerle Karşılaştırması

FARKLI KESİT GEOMETRİLERİNE SAHİP BETONARME KOLONLARIN DAVRANIŞININ İNCELENMESİ INVESTIGATION OF RC COLUMN BEHAVIOUR HAVING DIFFERENT GEOMETRY

GFRP-Beton Hibrit Kazıkların Malzeme Özelliklerinin İncelenmesi. Investigation of Material Properties of GFRP-Concrete Hybrid Piles

Isıl işlem, katı haldeki metal ve alaşımlarına belirli özellikler kazandırmak amacıyla bir veya daha çok sayıda, yerine göre birbiri peşine uygulanan

10 - BETONARME TEMELLER ( TS 500)

Malzeme yavaşça artan yükler altında denendiği zaman, belirli bir sınır gerilmede dayanımı sona erip kopmaktadır.

CS MÜHENDİSLİK PROJE YAZILIM HİZMETLERİ EUROCODE-2'ye GÖRE MOMENT YENİDEN DAĞILIM

Kirişli Döşemeli Betonarme Yapılarda Döşeme Boşluklarının Kat Deplasmanlarına Etkisi. Giriş

Agreganın En Büyük Tane Boyutu ve Numune Boyutunun Betonun Karot Dayanımına Etkisi

MUKAVEMET DERSİ. (Temel Kavramlar) Prof. Dr. Berna KENDİRLİ

Effect of Glass Fiber Addition on the Compressive and Tensile Strength of Concrete

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Yapı ve Deprem Uygulama Araştırma Merkezi

RİSKLİ YAPILARIN TESPİT EDİLMESİNE İLİŞKİN ESASLAR. 5- Risk Tespit Uygulaması: Betonarme Bina

YTÜ Mimarlık Fakültesi Statik-Mukavemet Ders Notları

Yrd.Doç.Dr. Hüseyin YİĞİTER

İnşaat Müh. Giriş. Konu: ÇELİK YAPILAR. İnşaat Müh. Giriş Dersi Konu: Çelik Yapılar 1

UBET72 DM BETON KÖŞK YAPISI BETONARME STATİK HESAP RAPORU

İYC MADENCİLİK SAN. VE TİC. LTD. ŞTİ. NE AİT MUĞLA - FETHİYE YÖRESİ BEJ TÜRÜ KİREÇTAŞININ FİZİKO-MEKANİK ANALİZ RAPORU

RİSKLİ YAPILARIN TESPİT EDİLMESİNE İLİŞKİN ESASLAR. 4- Özel Konular

PLASTİK ŞEKİL VERME (PŞV) Plastik Şekil Vermenin Temelleri: Başlangıç iş parçasının şekline bağlı olarak PŞV iki gruba ayrılır.

Transkript:

2017 Published in 5th International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science 29-30 September 2017 (ISITES2017 Baku - Azerbaijan) Yüksek Sıcaklık Esnasında Betonarme Çeliklerinin Fiziksel Ve Mekanik Özelliklerinin Belirlenmesi * 1 Gökhan Kürklü and 1 Gökhan Görhan * 1 Faculty of Engineering, Department of Civil Engineering, Afyon Kocatepe University, Turkey Özet Bu çalışmada betonarme çelikleri üzerinde yangın ve yapının kullanımına bağlı olarak ortaya çıkan yüksek sıcaklık durumlarının etkileri incelenmiştir. Çalışmada kullanılmak üzere betonarme çelikleri olarak B420C sınıfı çelik belirlenmiştir. Çalışmada kullanılan betonarme çeliklerinin çapı 12 mm dir. Mevcut yapılar dikkate alınarak üç yükleme durumu seçilmiştir. 0, 290 ve 365 MPa olarak üç yükleme koşulu seçilmiş ve karakteristik akma dayanımları aşılmamıştır. Beton örtü kalınlığı ve yangın süresine bağlı olarak çelik yüzeyine ulaşacak olan sıcaklık için 75, 150 ve 300 C lik sıcaklıklar dikkate alınmıştır. Deneyde kullanılacak numunelerin fiziksel ve mekanik özellikler yüksek sıcaklık öncesi belirlenmiştir. Bu çeliklere yüksek sıcaklık, numuneler çekme cihazı bağlı ve hesaplanan gerilme durumda bekletilirken sıcak hava tabancası ile uygulanmıştır. Isıölçer ve termal kamera ile hedeflenen sıcaklığa ulaşan numuneler tekrar yüklemeye maruz bırakılıp numune kopana kadar deney sürdürülmüştür. Bu çalışmanın sonucunda ön yükleme ve sıcaklık durumlarının çeliğin karakteristik özelliklerinde ciddi değişimler gerçekleştirdiği belirlenmiştir. Bu çalışmaların ışığında mevcut yapı stoku ve tasarım aşamasındaki yapılar için yangın esnasında betonarme çelikler üzerindeki etkiler ve betonarme çeliklerin hangi aşamadan sonra yangından etkileneceği konusunda sonuçlar elde edilmiştir. Anahtar kelimeler: Yüksek Sıcaklık, Betonarme Çeliği, Yangın Determination of Physical and Mechanical Properties of Reinforced Concrete Steels During High Temperature Abstract In this study, the effects of high temperature conditions that bring about with fire and the usage of in the building were investigated according to reinforced concrete steels. Steel grade B420C was used in the study. The reinforced concrete steels used in the operation are 12 mm in diameter. Three loading conditions were chosen: 0, 290 and 365 MPa but whose characteristic yield strengths have not been exceeded. Depending on the thickness of the concrete cover and the duration of the fire, the temperatures such as 75, 150 and 300 C were taken into account for the heat to reach the steel surface. The physical and mechanical properties of the samples were determined before high temperature. These steels were applied with hot air guns while high temperature samples were connected and held in the calculated stress state. With thermo detector and thermal camera, the samples reaching the target temperature were subjected to reloading and the experiment were continued until the sample breaks. It has been determined that the preliminary loading and temperature conditions have resulted in significant changes in the characteristics of the steel. In the light of these studies, the effects on the reinforced concrete steels during the fire were obtained for the current building structure and design phase, and the progression of the reinforced concrete steels after the fire. Key words: High temperature, Reinforced concrete steel, Fire *Corresponding author: Asst. Prof. Dr. Gökhan KÜRKLÜ, Address: Faculty of Engineering, Department of Civil Engineering Afyon Kocatepe University, 03200, Afyonkarahisar TURKEY. E-mail address: kurklu@aku.edu.tr, Phone: +902722281423

G. KÜRKLÜ et al./ ISITES2017 Baku - Azerbaijan 294 1. Giriş Betonarme yapıların servis ömrü boyunca maruz kalabileceği çevresel etkilerden birisi de muhtemel bir yangın durumunda ortaya çıkacak yüksek sıcaklık durumudur. Betonarme yapının yüksek sıcaklığa maruz kalması, beton ve çelik konstrüksiyona zarar verir ve beton ile inşaat çeliği arasındaki ara yüzdeki bağın bozulmasına ve tüm yapının bütünlüğünün zayıflamasına neden olur [1-4]. Betonarme yapı elemanları yangın gibi yüksek sıcaklıklara maruz kaldığı zaman donatı çeliklerinde ve betonun mekanik özelliklerinde sıcaklığa bağlı olarak yapısal kapasitelerinde bir bozulma oluşur [5]. Buna göre, betonarme bir yapının ısınma sonrası özellikleri, yangına maruz kalmanın ardından sağlam mı yoksa yıkılması gerekip gerekmediğini değerlendirmek için kritik önem taşır [6]. Yüksek sıcaklığın betonun mekanik özellikleri üzerindeki etkileri, yirminci yüzyılın ortalarından beri araştırılmaktadır [7-9]. Teknik literatürde bulunan bu araştırmalar malzeme testleri ve eleman testleri olarak iki kategoriye ayrılabilir. Malzeme testinin sonuçları, sıcaklığın betonun mekanik özelliklerine etkisi hakkında bilgi verirken (basınç dayanımı ve gerilme mukavemeti, elastikiyet modülü vb.), eleman testinden elde edilen sonuçlar ise betonarme yapı elemanlarının dayanımı ve davranışı hakkındadır (kiriş, kolon, döşeme gibi). Yüksek sıcaklık altında, betonarme çeliklerinin mekanik özelliklerinde önemli değişiklikler meydana gelmektedir. 200 ᵒC de dislokasyonların yoğun olduğu tane sınırlarında azot atomlarının difüzyonu ile çeliğin çekme mukavemetinde bir miktar artış meydana gelir. Mekanik dayanımlardaki azalmalar 300 ᵒC aşıldığında artmaya başlamaktadır. Mekanik dayanım, sıcaklık 600 ᵒC ye ulaştığında %50, 800 ᵒC de ise %80 oranında azalmakta ve 1200 ᵒC ye ulaşıldığında ise tamamen kaybolmaktadır. Akma mukavemeti ise 400 ᵒC ye kadar etkilenmediği kabul edilirken, 600 ᵒC de %53, 800 ᵒC de %89 ve 1000 ᵒC de ise %96 mertebesinde akma dayanımında kayıplar belirtilmiştir [10]. Yangın sona erdikten sonra, 600 ᵒC lik sıcaklığa maruz kalmış çeliklerinde akma dayanımındaki düşüşler tamamen kalıcı olmamakta ve elastisite modülü soğuduktan sonra eski değerlerini alabilmektedir [11]. Donatı çubukları ile beton arasındaki aderans kuvveti ile ilgili yapılan çalışmalar, yüksek sıcaklıklara maruz kalan betonun ve çeliğin mekanik özelliklerine ilişkin çalışmalara göre daha azdır. Sıcaklık arttıkça çelik ile beton arasındaki kenetlenme kuvvetinde kayda değer bir azalma olduğu belirtilmektedir. Yapılan çalışmaların bulguları incelendiğinde, betonun ve inşaat çeliği özelliklerinin 500 C'yi aşan sıcaklıklara maruz kaldıklarında aderans dayanımının %30 ile %70 arasında değiştiğini ve bu değişimde inşaat çeliğinin çapının, gömme uzunluğunun, ısıtma ve soğutma rejiminin etkili olduğu belirtilmiştir [12-14]. Ayrıca beton ve donatı çubuklarının farklı parametrelerinin, çekme testleri kullanılarak oda sıcaklığında aderans dayanımı davranışına etkisi çeşitli araştırmalarda ve standartlarda ele alınmıştır [10,15-18]. Yine bir diğer çalışma inşaat çeliğinin ve beton ara birimindeki sıcaklıkların 500 C'yi aştığında, bağlantının oda sıcaklığı değerinin yaklaşık% 60'ında kalacağını ve bunun, servis yükleri altında betonarme elemanlarının yük taşıma kapasitesini önemli ölçüde azaltabileceğini göstermektedir [19]. Beton örtüsü içerisindeki çelik donatıyı hem korozyona hem de yüksek sıcaklığa karşı koruyan bir özelliğe sahiptir. Betonun bu koruma özelliği yüksek sıcaklık ile bozulmakta ve zamanda

G. KÜRKLÜ et al./ ISITES2017 Baku - Azerbaijan 295 bağlı olarak çelik yüzeyine sıcaklık ulaşmaktadır. Bunun ile ilgili yapılan bir çalışmadaki sonuçlar 500 ᵒC yi aşan sıcaklıklarda betonarmenin hasar görmeye başladığı bilgisi ile incelenirse 2 cm lik bir beton örtü kalınlığının atlına 200 ᵒC civarında bir sıcaklık ulaşmaktadır. Dış sıcaklık 600 ᵒC ye ulaştığında ise 2 cm lik beton örtüsü 300 ᵒC lik bir sıcaklığı geçirmektedir [20]. Betonarme yapı elemanları hesaplanırken kullanılacak malzemelerin dayanımları istatistik dağılımı göz önünde bulundurularak, hesaplarda kullanılacak tasarım dayanımı değerleri karakteristik malzeme dayanımı değerlerinin bir malzeme katsayısına bölünmesi ile hesaplarda kullanılır. Bu taşıma gücü sınır durumu beton ve çelik için ayrı ayrı hesaplanır [21]. Tüm bu literatür özeti dikkate alındığında betonarme elemanların yüksek sıcaklığa mazur kalması durumu ya beton dayanımı açısından ya beton ile çelik arasındaki aderans açısından ya da yüksek sıcaklık sonrası çelikler üzerindeki etkiler açısından incelenmiştir. Oysaki betonarmeyi oluşturan betonun yanında çeliktir ve bu çelik yapı elemanı içerisindeyken statik ve dinamik yükler etkisindedir. Dolayısı ile yüksek sıcaklık esnasında bu yapı elemanları içerisindeki çeliğin davranışını gerçeğe yakın bir durumda inceleyebilmek için gerilim altındaki çeliğin incelenmesi gerekir. Bu çalışmada betonarme yapı tasarımı esaslarına göre betonarme çeliklerinin maruz kalabileceği yükleme durumları donatı üzerine etkimiş durumdayken yüksek sıcaklık uygulanmış ve bu sıcaklık esnasında çelik üzerindeki mekanik değişimler ele alınmıştır. 2. Materyal ve Metot 2.1. Materyal Yüksek sıcaklık esnasında betonarme çeliklerinin mekanik özelliklerinin incelendiği bu çalışmada inşaat sektöründe en çok kullanılan B420C çeliği kullanılmıştır. 12 mm çapında, nervürlü yüzey şekline ait çelik donatının kimyasal kompozisyonu Tablo 1 de verilmiştir. Tablo 1. B420C Tipi İnşaat Çeliğinin Kimyasal Kompozisyonu (%). Çelik C Si Mn P S Cr Cu Ni N Fe B420C 0.27 0.30 0.80 0.03 0.05 0.07 0.29 0.14 0.01 98.04 B420C sınıfı çeliğin içyapısı Şekil 1 de verilmiştir % 0.27 oranındaki karbon miktarıyla bu orta karbonlu çeliğin içyapısı perlit+ferrit şeklindedir. Burada perlitik yapı geniş bir alanı kapsarken ferritler tane sınırlarında görülmektedir.

G. KÜRKLÜ et al./ ISITES2017 Baku - Azerbaijan 296 a) x100 b) x500 Şekil 1. Oda Sıcaklıkta B420C Sınıfı Çeliğin Mikro Yapısı 2.2. Metot Betonarme yapıların kesit hesabında hedef, yapının kullanım süresi boyunca kullanım amacına uygun davranmasını sağlamaktır. Bu amaçla yapının servis ömrü boyunca yapıyı etkileyecek tüm yük ve şekil değiştirmeler dikkate alınarak yapının güvenliği tasarım aşamasında gerçekleşmesi gerekir. Bunun için betonarme yapı imalatında kullanılan beton ve çelik malzemenin öngörülen dayanımları sergilemesi hayati önem taşır. Bu amaçla hesaplarda kullanılacak tasarım dayanımı değerleri olarak karakteristik malzeme dayanım değerleri değil belirli bir katsayı ile azaltılmış dayanım değerleri kullanılmaktadır. Türk standartlarında çelik için kullanılan hesap dayanımı denklem 1 deki gibi hesaplanır [21]. Çelik: fyd = fyk/γms (1) Burada fyd: tasarım akma dayanımı, fyk: karakteristik akma dayanımı ve γms: malzeme katsayısını (çelik için: 1.15) ifade eder. Bu çalışmada kullanılan B420C çeliğinin karakteristik akma dayanımı (fyk) 420 MPa ve tasarım akma dayanımı (fyd) 365 MPa dır. Bu çalışmada malzemenin ve mevcut yapıların durumları dikkate alındığı için üç farklı yükleme durumu dikkate alınmıştır. Buna göre bir ön gerilme olmayan durum, iki tasarım akma mukavemeti γms:1,15 olan 365 MPa ve üçüncü olarak malzeme katsayısı olarak γms:1,45 e denk gelen 290 MPa lık gerilmeler altında yüksek sıcaklık uygulanmıştır. Deneylerde hidrolik çeneli üniversal çekme cihazı kullanılmıştır. Beton örtü kalınlığını aşıp çelik donatı yüzeyine ulaşan sıcaklık simüle edildiğinden literatür bilgileri de dikkat alınarak 75, 150 ve 300 ᵒC lik sıcaklıklar seçilmiştir. Bu değişkenlere bağlı olarak oluşan deney setleri Tablo 2 de görülmektedir.

G. KÜRKLÜ et al./ ISITES2017 Baku - Azerbaijan 297 Tablo 2. Deney Serileri Numune Çelik sınıfı Çap (mm) Gerilim Sıcaklık ᵒC 0-75 B420C 12 0 75 0-150 B420C 12 0 150 0-300 B420C 12 0 300 290-75 B420C 12 fyk/1,45 75 290-150 B420C 12 fyk/1,45 150 290-300 B420C 12 fyk/1,45 300 365-75 B420C 12 fyd (fyk/1,15) 75 365-150 B420C 12 fyd (fyk/1,15) 150 365-300 B420C 12 fyd (fyk/1,15) 300 Referans B420C 12 0 0 Deney düzeneği sabit bir mesafede sıcak hava tabancasının tripot yardımıyla kurulmasının ardından istenilen sıcaklığa kadar hava akımının Şekil 2 de görüldüğü gibi uygulanmasıyla gerçekleştirilmiştir. Ön gerilmeye maruz bırakılan çelik çubuklar üzerlerindeki gerilme hali devam ederken sıcaklığa maruz bırakılmışlardır ve nihai sıcaklığa ulaşınca çekme deneyi tamamlanmıştır. Bu süreç Şekil 3 de görüldüğü gibi termal kamera ve ısıölçer ile takip etmiştir. Şekil 2. Çekme Cihazı ve Sıcak Hava Tabancası Düzeneği Şekil 3. Deneyin Termal Kamera ve Isı Ölçer ile İzlenmesi

G. KÜRKLÜ et al./ ISITES2017 Baku - Azerbaijan 298 3. Bulgular Yüksek sıcaklık esnasında betonarme yapı elemanları üzerinde gerçekleşen mekanik değişimlerin çelik donatı açısından incelendiği bu çalışmada, çekme cihazına bağlı numunelerin yüksek sıcaklık ve yük durumuna göre çekme deneyi sonuçları verilmiştir. Şekil 4 de verilen grafik çeliğin mekanik özelliklerine yüksek sıcaklığın mı yoksa ön gerilmenin mi etkili olduğunu belirlemek için ön yükleme uygulanmadan sıcaklığa bağlı olarak gerçekleştirilen deney sonuçlarını göstermektedir. Buna göre çelik çubuklar üzerinde herhangi bir gerilme olmaksızın yüksek sıcaklık uygulandığında en belirgin değişiklik kopma uzamasında gerçekleşmektedir. Sıcaklık arttıkça kopma uzaması kısalmaktadır. Sıcaklık 300 ᵒC ye ulaştığında ise daha ciddi değişimler gözlemlenmekte ve akma mukavemeti azalmakta ve akma mukavemetinin altında çeliğin elastisite modülü artmaktadır. Karakteristik akma mukavemetinin yaklaşık %31 altında, 290 MPa lık gerilme altında yüksek sıcaklık uygulanan numunelerin çekme deneyi sonuçları Şekil 5 de verilmiştir. Bu sonuçlara göre ön gerilmenin olması sıcaklığa bağlı olarak oluşan kopma uzamasındaki değişimi etkilememiş ve sıcaklığın artması ile kopma uzaması azalmıştır. Gerilmenin etkisi elastisite modülünün artası ile artış göstermiş, rölatif olarak ön gerilimsiz durumda seriler arasında sıcaklığın oluşturmuş olduğu fark burada azalmıştır. Karakteristik akma mukavemetinin yaklaşık %13 altında, 365 MPa lık gerilme altında yüksek sıcaklık uygulanan numunelerin çekme deneyi sonuçları Şekil 6 de verilmiştir. Betonarme hesapları açısından nihai yükleme durumunu ifade eden bu yükleme hali yüksek sıcaklık açısından incelendiğinde sıcaklık arttıkça kopma uzaması azalmaktadır. Yine sıcaklığın artması ile çekme mukavemeti ve akma mukavemeti azalmaktadır. Elastisite modülü bu gerilme altında sıcaklığa bağlı olarak rölatif olarak artış göstermektedir. Ayrıca en yüksek gerilim ve en yüksek sıcaklık durumu olan 365-300 serisinde akma sahanlığı ortadan kalkmaktadır. Şekil 4. Ön Yüklemesiz Durumda Gerilme-Uzama İlişkisi Şekil 5. 290 MPa lık Ön Gerilmeli Durum

G. KÜRKLÜ et al./ ISITES2017 Baku - Azerbaijan 299 Şekil 6. 365 MPa lık Ön Gerilmeli Durum Konunun yüksek sıcaklık esnasında oluşan mekanik değişiklikler özelinde izahatının yapılabilmesi için Şekil 7, 8 ve 9 da yüksek sıcaklığa bağlı olan değişiklikler gerilme açısından ve herhangi gerilme ve sıcaklığa maruz kalmamış referans numuneler açısında sunulmuştur. Şekil 7 de 75 ᵒC de gerilimin ortaya çıkması ile gerilme-şekil değiştirme grafiklerinin dikleştiği referansa göre elastisite modüllerinin arttığı ve diğer tüm mekanik özelliklerinin azaldığı görülmektedir. Şekil 7. 75 ᵒC de Betonarme Çeliklerin Gerilme-Uzama Şekil 8. 150 ᵒC de Betonarme Çeliklerin Gerilme-Uzama Şekil 8 de 150 ᵒC de gerilme durumlarına göre meydana gelen değişimler incelendiğinde gerilme-şekil değiştirme grafiklerinin referansa göre sola doğru kaydığı dolayısı ile sistemin yutacağı enerjinin azalması yani rezilyans modülü ve tokluğun düşmesi anlamına gelmektedir. Bu durum Şekil 9 da daha da belirgin halde gözlemlenmekte yüksek sıcaklık ve yüksek gerilim durumları betonarme çeliği üzerindeki değişimi net bir şekilde ortaya koymaktadır.

G. KÜRKLÜ et al./ ISITES2017 Baku - Azerbaijan 300 Şekil 9. 300 ᵒC de Betonarme Çeliklerin Gerilme-Uzama Bulgular incelendiğinde yüksek sıcaklık durumda beton örütüsünü aşan sıcaklıkların çelik yüzeyine ulaşması ile birlikte sıcaklığa ve gerilim durumuna göre mekanik değişiklikler oluşmaktadır. Bu değişikliklerin tasarım aşamasında ortaya konan kriterleri ne derece etkileyeceği Tablo 3 de görülebilmektedir. Karakteristik akma mukavemeti 420 MPa olan inşaat çeliğinin gerçek mukavemeti bu çalışmada kullanılan çelikler için standartlara uygun olarak 427 MPa çıkmıştır. Uygulanan yüksek sıcaklık ve ön gerilim durumlarının ardından akma mukavemeti 347 MPa değerine kadar gerilemiştir. Tablo 3. Çekme Deneyi sonucu elde edilen mekanik değerler Numune Δl (mm) Akma (MPa) Çekme (MPa) Fmax Rm/Re Kopma uz. (%) 0-75 29.0 419 516 58 1.231 24.16 0-150 27.0 416 518 58 1.245 22.50 0-300 18.3 406 517 58 1.273 15.25 290-75 33.1 392 501 56 1.278 27.58 290-150 23.9 382 510 57 1.335 19.91 290-300 19.8 347 507 57 1.461 16.50 365-75 26.1 412 513 58 1.245 21.75 365-150 22.0 392 514 58 1.311 18.33 365-300 18.1 394 517 58 1.312 15.08 referans 32.1 427 531 60 1.243 26.75 4. Tartışma Betonarme yapıların kullanım ömrü sırasında yapısal güvenliği tehlikeye sokacak olumsuz koşullardan biri olan yangına bağlı yüksek sıcaklığın, yangın esnasında beton içerisinde gömülü

G. KÜRKLÜ et al./ ISITES2017 Baku - Azerbaijan 301 çeliğe yapı yerinde verebileceği etkiler bu çalışmada deneysel olarak ortaya konmuştur. Standartlara uygun bir şekilde üretilen betonarme çeliğinin, yapının ölü ve hareketli yükleri altındayken yangına maruz kaldığında her koşul için karakteristik akam mukavemeti olan 420 MPa değerinin altında kaldığı belirlenmiştir. Akma mukavemetinde %2 ila %19 arasında değer kaybına uğrayan seriler belirlenmiştir. Bu değişimde gerilimin etkisinden bahsedilebilir fakat doğrusal ilişkinin varlığı ortaya konulamaz. Gerilim değerinden ziyade gerilim var, gerilim yok şeklinde bir değerlendirme ile etkinin varlığı yorumlanabilir. Yüksek sıcaklıkta ise durum daha belirgin bir şekilde seyretmektedir. Sıcaklık değeri arttıkça akma mukavemeti değeri azalmaktadır. 290 MPa ön gerilme ve 300 ᵒC sıcaklıkta en düşük akma mukavemeti 347 MPa olarak ölçülmüş ve tasarım akma dayanımının altına inilebilecek bir durum olarak saptanmıştır. Sonuçlar Mevcut binaların yapısal güvenliği belirlenirken yangın sonrası ortaya çıkan deformasyon ve dayanım azalması, üzerinde durulması gereken önemli konulardır. Betonarme yapı elemanlarını oluşturan beton ve çelik yüksek sıcaklığa karşı farklı sıcaklıklarda farklı davranışlar sergilemektedir. Çelik için en önemli koruyucu beton örtüsüdür. Bu beton örtüsünün kalınlığı ve uygun yapılmış olması betonarme elemanın ve içerisinde çelik çubuğun korunmasının sağlanması açısından etkilidir. Yangın esnasında çelik donatı yüzeyine ulaşan 300 ᵒC lik bir sıcaklığın yapmış olduğu etkilerin yanında beton örtü kalınlığı uygun olmayan yapılarda oluşacak hasarlar tasarımda ön görülmemiş ilave yükler ve hasarlar meydana getirebilecektir. Yapılan bu çalışma ile betonarme yapım esaslarında kullanılan tasarım dayanımı yaklaşımlarının yerinde olduğu ve gerek betonarme normlarının gerekse yangına dayanıklı yapı tasarımı normlarının ortaya koymuş olduğu paspayı veya beton örtü kalınlığı olarak adlandırılan tabakanın yangın anında çelik donatı için hayati önem taşıdığı anlaşılmıştır. Teşekkür Yazarlar, bu çalışmayı maddi olarak destekleyen Afyon Kocatepe Üniversitesi, Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi ne (BAPK Proje No: 16.KARİYER.185) teşekkür eder. Kaynaklar [1] Dıederıchs, U.; Schneıder, Ulrich. Bond strength at high temperatures. Magazine of Concrete Research, 1981, 33.115: 75-84. [2] MORLEY, P. D.; ROYLES, R. Response of the bond in reinforced concrete to high temperatures. Magazine of Concrete Research, 1983, 35.123: 67-74. [3] Haddad, R. H.; Al-Saleh, R. J.; Al-Akhras, Nabil M. Effect of elevated temperature on bond between steel reinforcement and fiber reinforced concrete. Fire Safety Journal, 2008, 43.5: 334-343. [4] Bingöl, A. F; Gül, R. Residual bond strength between steel bars and concrete after elevated temperatures. Fire Safety Journal, 2009, 44.6: 854-859.

G. KÜRKLÜ et al./ ISITES2017 Baku - Azerbaijan 302 [5] Kodur, V. K. R.; Agrawal, A.. Effect of temperature induced bond degradation on fire response of reinforced concrete beams. Engineering Structures, 2017, 142: 98-109. [6] Yang, H., et al. Evaluation of bond performance between deformed bars and recycled aggregate concrete after high temperatures exposure. Construction and Building Materials, 2016, 112: 885-891. [7] Menzel, C.A. Tests of the fire resistance and thermal properties of solid concrete slabs and their significance. National Emergency Training Center, 1943. [8] Binner, C. R.; Wilkie, C. B.; Miller, P. Heat Testing of High Density Concrete, Supplement: Declassified Report HKF-1. US Atomic Energy Commission, 1949. [9] Xiao, J; König, G. Study on concrete at high temperature in China an overview. Fire safety journal, 2004, 39.1: 89-103. [10] BS EN 1992-1-2:2004 Eurocode 2: Design of Concrete Structures. General Rules. Structural Fire Design, European Committee for Standardization, Brussels, 2005. [11] Akman M.S., 2000. Yapısal Hasarlar ve Onarım İlkeleri, İnşaat Mühendisleri Odası İstanbul Şubesi, ISBN 975-375-410-7 İstanbul, Türkiye. [12] Li, M; Qian, C X; SUN, W. Mechanical properties of high-strength concrete after fire. Cement and concrete research, 2004, 34.6: 1001-1005. [13] Report No: NISTIR 5934. Fire Performance of High Strength Concrete: A Report of the State-of-the-Art, by L.T. Phan, Building and Fire Research Laboratory, NIST Gaithersburg, MD 20899; Dated December 1996. [14] Georgali, B.; Tsakiridis, P. E. Microstructure of fire-damaged concrete. A case study. Cement and Concrete Composites, 2005, 27.2: 255-259. [15] BS EN 1992-1-2:2004 Eurocode 2: Design of Concrete Structures. General Rules. Structural Fire Design, European Committee for Standardization, Brussels, 2005. [16] EN-197-1. Çimento - Bölüm 1: Genel çimentolar - Bileşim, özellikler ve uygunluk kriterleri. TSE. Ankara. 2012. [17] TS EN 206-1. Beton- Özellik, performans, imalat ve uygunluk. TSE. Ankara. 2017. [18] Tolentino, E, et al. Effects of high temperature on the residual performance of Portland cement concretes. Materials research, 2002, 5.3: 301-307. [19] Morley, P. D.; Royles, R. The influence of high temperature on the bond in reinforced concrete. Fire Safety Journal, 1980, 2.4: 243-255. [20] Ergün, A, et al. The effect of cement dosage on mechanical properties of concrete exposed to high temperatures. Fire safety journal, 2013, 55: 160-167. [21] TS500 Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları, Şubat 2000, TSE, Ankara.