YAPI ELEMANLARI TASARIMI I PDF

YAPI ELEMANLARI TASARIMI I 1. GİRİŞ Beton yaklaşık olarak 5000 yıldır bilinmektedir. Betonarmenin başlangıç tarihi ise 1850 yılıdır. Betonarme vazgeçilmez yapı malzemesi olmuştur. Tüm dünyada yapı malzemesi olarak öncelikle kullanılmaktadır. Dünyada kişi başına yılda yaklaşık 0.5 m3, Türkiye’d...

YAPI ELEMANLARI TASARIMI I 1. GİRİŞ Beton yaklaşık olarak 5000 yıldır bilinmektedir. Betonarmenin başlangıç tarihi ise 1850 yılıdır. Betonarme vazgeçilmez yapı malzemesi olmuştur. Tüm dünyada yapı malzemesi olarak öncelikle kullanılmaktadır. Dünyada kişi başına yılda yaklaşık 0.5 m3, Türkiye’de 1.3 m3 beton tüketilmektedir. Betonarme neden bu denli kabul görmüştür? Özde nedenler aşağıdaki gibi sıralanabilir: İstenilen her şeklin verilebilmesi Basınç dayanımının yüksek olması Ana malzemesi olan çimento, çelik ve suyun yerel temin edilebilmesi Yerel imkanlarla üretilebilmesi Nitelikli elemana fazla gereksinimi olmaması Ölçü toleransının yüksek oluşu (1-2 santimlik kalıp hatası sorun yaratmaz) Üretim için fazla enerji gerektirmemesi Ekonomik olması Hemen hiç bakım gerektirmemesi Uzun ömürlü olması Yangına dayanıklı olması. Su, rutubet ve asitli ortama dayanıklı olması Enerji gereksinimine açıklık getirilirse; 1 m3 çelik üretmek için yaklaşık 50 birim enerji gerekirken aynı miktarda beton üretmek için 4 birim enerji gerekir. 2. TANIMLAR: Beton: Çimento, agrega (kum, çakıl, kırmataş), su ve gerekirse kimyasal katkı maddelerinin bilinçli karışımından oluşan kompozit bir malzeme; yapay bir taştır. Beton hamuru yaş iken plastik olmasına, istenilen şeklin verilmesine karşın 10 saat içinde katılaşarak zamanla sertleşir ve yüksek basınca dayanıklı duruma gelir. Betonarme: Beton yüksek basınç gerilmesine dayanıklı olmasına karşın çekme kuvvetine hemen hiç dayanamaz. Bu özrünü gidermek için beton içerisine, çekme bölgelerine, çelik çubuklar konur. Oluşan bu malzemeye betonarme denir. Betonarme yapı: Taşıyıcı elemanları(kolon, kiriş, döşeme, temel) betonarme olarak inşa edilen yapı. Birdöküm yapı: Kolon, kiriş, döşeme gibi elemanları şantiyede(yapı inşaat alanında) iskele ve kalıp yapılarak aynı anda bir bütün olarak betonlanan yapı. Öndöküm yapı: Kolon, kiriş, döşeme gibi elemanları fabrikada ayrı ayrı betonlanan, şantiyeye taşınarak monte edilen yapı. Prefabrik yapı = Öndöküm yapı. Önüretimli yapı. Hazır beton: Beton santralında hazırlanan, şantiyeye taşınarak yerine dökülen beton. Şantiye betonu: Şantiyede karılarak yerine dökülen beton. Yerinde dökme beton: Şantiyeye getirilerek yerine dökülen hazır beton veya şantiyede karılarak yerine dökülen beton. Öngermeli eleman: Betonlama öncesi çelik çubuklarına çekme kuvveti uygulanmış, betonu dökülüp sertleşince kuvveti sıfırlanmış, basınç gerilmesi altında olan prefabrik eleman. Ardgermeli eleman: Kılıflı çelik çubukları yerine yerleştirilip betonlanan, beton sertleştikten sonra çelik çekme çubuklarına şantiyede gerilme uygulanan eleman. Çimento hamuru, çimento şerbeti, harç, beton ve betonarme gibi, uygulamada sıkça kullanılan deyimler arasındaki farkı da özetlemekte yarar vardır. ÇİMENTO + AZ SU ®ÇİMENTO HAMURU (kuru) ÇİMENTO + ÇOK SU ®ÇİMENTO ŞERBETİ (akıcı) ÇİMENTO + İNCE KUM+SU ® HARÇ ÇİMENTO + AGREGA (kum, çakıl, kırmataş)+SU ® BETON ÇİMENTO + AGREGA (kum, çakıl, kırmataş)+SU+ÇELİK ® BETONARME Kaynak: Ahmet Topçu Betonarme I Notları  3. ÇİMENTO - TS EN 197-1:2012 Çimentonun görevi; su ile reaksiyona girerek, agrega tanelerinin çevresini kaplamak, taneler arasındaki boşlukları doldurmak ve bunları birbirine bağlayarak kaynaştırmaktır. Kullanım amacı farklı çimentolar üretilmektedir. Avrupa Birliği (AB) uyum çalışmaları çerçevesinde Türk Standardlarında hızlı bir yenilenme yaşanmaktadır. Çimento, beton ve çelik üretimi ile ilgili Standard değişiklikleri buna örnek olarak verilebilir. Yeni çimento standardı “TS EN 197-1:2012 Genel Çimentolar Bileşim, Özellikler ve Uygunluk Kriterleri” 2012 başında yürürlüğe girmiştir. TS EN 197-1:2012 standardında çimentolar beş ana tip ile adlandırılmaktadır: CEM I Portland çimento CEM II Portland-kompoze çimento CEM III Yüksek Fırın cüruflu çimento CEM IV Puzolanik çimento CEM V Kompoze çimento Çimentonun ana hammaddesi klinkerdir. CEM I %95-%100 klinkerden üretilir ve portland çimentosu adını alır. Diğerleri (CEM II, CEM III, CEM IV ve CEM V) klinkere, yüksek fırın cürufu, puzolan (tras), uçucu kül, silis dumanı gibi katkılar eklenerek üretilirler. Bu nedenle CEM I dışındaki çimentoların, katkı maddesi ve miktarına bağlı olarak, çok sayıda farklı tipleri vardır. TS EN 197-1:2012 de 27 farklı çimento tanımlanmıştır. Dayanım sınıflarıve priz (katılaşma)süreleri: Çimentolar 28 günlük basınç dayanımı en az 32,5 N/mm2, 42,5 N/mm2 ve 52,5 N/mm2 olan üç farklı dayanım sınıfında üretilirler. Ancak, üretim şekli ve içerdiği katkı maddeleri nedeniyle aynı nihai dayanıma sahip çimentoların 2. gün sonundaki dayanımları farklı olur. Dayanım kazanımı hızlı olan çimentolara erken dayanımı yüksek çimentolar denir ve R harfi ile belirtilir. Erken dayanımı normal olan çimentolar N harfi ile belirtilir. Çimento seçimi: 1) Projede öngörülen dayanım : örnek: C35/45 ve üstü betonlarda dayanımı 42.5 N/mm2 veya 52.5 N/mm2 olan çimento. 2) Yapının çevre etkileri: örnek: deniz suyu , atık su ve kimyasalların etkisindeki yapılarda, CEMIII/A, CEM III/B, CEMI SR5 çimentosu. 3) Kalıp alma süresi : örnek: erken kalıp alınmak isteniyorsa 52.5 R erken dayanımı yüksek çimento 4) Yapı elemanlarının boyutları : örnek: Kalın radye plağı, baraj, tünel gibi kalın, tabakalı kütle betonlarında CEM III/B-P puzolanlı çimento veya BAB çimentosu. 5) Hava sıcaklığı: çok sıcak havada N tipi soğuk havada R tipi 6)Sıva ve harç olarak: MC 12.5 X, CEMIV/B 32.5 R. 7) Yapının yeri: kullanılacak çimento, nakliye masraflarını düşürmek için, şantiyeye en yakın fabrikadan temin edilebilmeli. Çimento-depolanması, korunması: 50 kg lık torbalar tahta ızgaralar üstünde istiflenerek veya silolarda depolanır. Ortam rutubetsiz, rüzgârsız, kuru ve sudan korunmuş olmalıdır. Değişik tür çimentolar ayrı ayrı depolanarak levha asılmalıdır. Üst üste 10 torbadan fazla konmamalıdır. Üretimden sonra 3-4 ay içinde kullanılmalıdır. Topaklaşmış çimento kullanılmamalıdır. 4. SU - TS EN 1008:2003 Suyun görevi kimyasal reaksiyonu başlatarak sürdürmek ve betona işlenebilir bir akıcılık (kıvam) sağlamaktır. İçilebilen her su beton yapımında kullanılabilir. Tuzlu olmamalı Asit bulunmamalı Kaynak: Ahmet Topçu Betonarme I Notları  Yağ bulunmamalı Kirli, bulanık olmamalı 5. KİMYASAL KATKILAR - TS EN 934:2/2011 Betonun bazı özelliklerini iyileştirmek veya bazı özellikler kazandırmak için kullanılırlar. Çimento miktarının belli bir yüzdesi kadar, genelde karışım suyuna katılırlar. Katkı maddeleri aşağıdaki amaçla kullanılırlar: Priz (katılaşma) süresini kısaltmak veya uzatmak Su/çimento oranını azaltmak, dayanımı artırmak (akışkanlaştırıcı, süper akışkanlaştırıcı) Kendiliğinden yerleşen beton yapmak (hiper akışkanlaştırıcı) Betonun donmasını önlemek (antifriz) Genleşebilen beton yapmak (büzülme çatlaklarını önlemek, onarım işlerinde) Donma-çözülme dayanıklılığını artırmak (hava sürükleyici katkılar) Su ve buhar sızdırmayan beton yapmak (su deposu, bodrum perdeleri, hamam, havuz, arıtma tesisi, baraj) Beton içindeki donatının (çelik) paslanmasını önlemek Betona renk vermek (dekoratif amaçlı) Renkli beton 6. AGREGA-TS 706 EN 12620+A:/2009 Betonda kullanılacak en büyük tane çapı dökümün yapılacağı elemanların boyutlarına bağlıdır. Normal yapılarda kiriş ve kolonların küçük kenarı 25 cm, döşeme kalınlığı 10 cm, net beton örtüsü 3 cm, donatı net aralığı 3 cm civarındadır. Gereğinden iri agrega sorunlar yaratır: Donatılar arasından geçmez, tek bir çakıl döşemeden veya beton örtüsünden kalın olur, beton sıkıştırılamaz, boşluklar kalır. Bu nedenle en büyük tane çapının sınırlandırılması gerekir. En büyük tane çapı normal yapılarda 32 mm, köprülerde 70 mm, yol ve hava alanı saha kaplamalarında 90 mm, barajlarda 250 mm olabilir. Normal yapılarda en büyük tane çapının daha da küçük tutulması, 25 mm yi aşmaması önerilir. Hazır beton da 10-22 mm yaygındır. Kullanılan agreganın en büyük tane çapı: kiriş/kolon küçük kenarının 1/5 inden, iki donatı arasındaki uzaklığın ¾ ünden, döşeme kalınlığının 1/3 ünden ve net beton örtüsünden küçük olmalıdır (TS 500:2000, Madde 3.1.2). Max tane çapını proje mühendisi kararlaştırmalı, proje üzerine yazmalıdır! Yoğunluğuna göre agrega sınıfları: Hafif agrega: Yoğunluğu 2000 kg/m3 den az Normal agrega: Yoğunluğu 2000-3000 kg/m3 Ağır agrega: Yoğunluğu 3000 kg/m3 den çok Agrega: Temiz olmalı Kil, silt (toprak, bitki) içermemeli Tuz, yağ, kimyasal madde içermemeli Dayanımı, hedeflenen betonun dayanımından yüksek olmalı İyi GRANÜLOMETRİ (agrega karışım oranı) sağlamalı Deniz kumu/çakılı kullanılamaz! (Zorunlu hallerde çok iyi yıkamak ve atıkları ayıklamak kaydıyla kullanılabilir) 7. KARIŞIM-TANIMLAR KARIŞIM: Öngörülen kıvam ve dayanımlı bir beton elde edebilmek için kum, çakıl, çimento ve su miktarının ayarlanması; bir reçetenin hazırlanmasıdır. Betonun belli bir özelliğini, örneğin kıvamını, değiştirmek için kimyasal katkı da katılabilir. DOZAJ: 1 m3 betondaki çimentonun kilogram olarak miktarıdır. Yaygın olarak 300 dozlu beton kullanılır. Temellerde ve kütle betonlarında 250-300 dozlu, kiriş, kolon ve döşemelerde 300-350 dozlu, köprülerde 350-450 dozlu, deniz yapılarında 400-500 dozlu beton kullanılır. Kaynak: Ahmet Topçu Betonarme I Notları Betonarme taşıyıcı elemanlarda dozaj 250 kg dan az olamaz. Gereğinden yüksek dozaj büzülmeyi (rötre) artırır, hızlandırır, dayanım düşer ve betonda çatlaklar oluşur. SU/ÇİMENTO ORANI: 1 m3 betondaki, kilogram cinsinden su miktarının çimento miktarına oranıdır: SÇO=Su/Çimento. Beton dayanımını doğrudan etkileyen en önemli faktördür. Teorik olarak, kimyasal reaksiyon için gerekli su/çimento oranı 0.25 dir, ancak beton kıvamı çok kuru olur, işlenmesi zordur. Betona işlenebilirlik kazandırmak amacıyla uygulamada su/çimento oranı çok daha yüksek, 0.40-0.55 arasında, tutulur. SÇO düşük ise dayanım yüksek, SÇO yüksek ise dayanım düşük olur. Gereğinden fazla konulan her 20 litre (bir teneke) su dayanımı yaklaşık %15-20 düşürür. KIVAM: Yaş betonun kuru yada akıcı mı olduğunu belirtir, işlenebilirliğin bir ölçüsüdür. TS EN 206:2014 de beş farklı kıvam sınıfı tanımlanmıştır. S1 sınıfı kuru, S5 sınıfı akıcı beton anlamındadır. Yüksek dayanım sertleşmiş betonda aranan en önemli özellik olmakla birlikte, yaş betonun kıvamı (işlenebilirliği) de bir o kadar önemlidir. Bu iki özellik birbirini ters düşer. Yüksek dayanım için düşük su/çimento oranı, yani az su, gerekirken işlenebilir bir beton için çok su gerekir. Farklı kıvam ölçme yöntemleri olmasına ragmen en çok kullanılanı ve en basit olanı çökme deneyi dir. PRİZ: Yaş betonun katılaşma sürecidir. 45-75 dakika sonra başlar, 6-10 saat sürer. KATILAŞMIŞ BETON: Prizi tamamlanmış, üzerinde gezilebilen beton. SERTLEŞME: Katılaşmış beton henüz yeterince dayanıma sahip değildir. Dayanım kazanma sürecine sertleşme denir. Bir yıl kadar sürer. SERTLEŞMİŞ BETON: Yük taşıyabilecek kadar dayanım kazanmış beton. BASINÇ DAYANIMI: Sertleşmiş numunenin eksenel basınç altında ulaşabildiği en büyük gerilmedir. STANDART BASINÇ DAYANIMI: Suda saklanmış (laboratuvar şartlarında), 28 günlük standart numunenin eksenel basınç altında ulaşabildiği en büyük gerilmedir. Standart numune silindir (çap: 15 cm, yükseklik: 30 cm) ise silindir basınç dayanımı, küp(15cmx15 cmx15 cm) ise küp basınç dayanımı denir. Dayanım deneyi için ilgili Standardlar: TS EN 12390 serisi. ÇEKME DAYANIMI: Betonu çatlatan çekme gerilmesidir. KIRILMA: Beton liflerinin basınç altında ezilmesidir. Beton ezildiği an kırıldı varsayılır. KIRILMA BİRİM KISALMASI: Beton ezildiği anda ölçülen en büyük birim kısalmadır. DAYANIKLILIK: Betonun donma-çözülme, tuz ve sulfat, aşınma gibi çevre koşullarına dayanıklılığıdır. 8. BETONUN DAYANIMINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER (ÖZET) Su/Çimento oranı. Çimentonun cinsi, dozajı, dayanımı. Agreganın dayanımı, granülometresi, temizliği. Suyun temizliği. Katkı maddeleri. Sıkıştırma şekli ve kalitesi. Çevre şartları (sıcaklık, nem, rüzgar). Bakım şekli, süresi ve kalitesi. Kaynak: Ahmet Topçu Betonarme I Notları  9. BETONUN BASINÇ GERİLMESİ-ŞEKİL DEĞİŞTİRME EĞRİSİ Standart byr beton numunenyn (Çap: 150 mm, yükseklyk: 300 mm) basınç deneyy sonucunda elde edylen gerylme-byrym kısalma eğrysy yukarıda verylmyştyr. Betonun ulaşabyldyğy en büyük fc gerylmesyne kadar gerylme arttıkça byrym kısalma da artmaktadır. Sonra gerylme düşmeğe fakat byrym kısalma hızla artmaya devam etmektedyr. Byrym kısalma εcu ya ulaşınca beton ezylmektedyr (kırılma). Kırılma anındaky gerylme fcu en büyük fc gerylmesynden küçüktür. fc ye betonun dayanımı, εcu ya betonun kırılma byrym kısalması denyr. εcu büyükse beton sünek (şekyl değyştyrme büyük), küçükse gevrek (şekyl değyştyrme küçük) anlamındadır. Grafykten görüldüğü gyby, σc-εc eğrysy doğrusal değyldyr. Bu da betonun doğrusal elastyk byr malzeme olmadığı, HOOKE kanununa uymadığı anlamına gelyr. Beton fc yle gösterylen en büyük gerylmeye ulaştığında kırılmaz, εcu yle gösterylen belly byr şekyl değyştyrmeye(kısalmaya) ulaşınca kırılır. Demek ky beton gerylmenyn büyük olması nedenyyle değyl, byrym kısalmanın büyük olması nedenyyle kırılır. Betonun en büyük fc gerylmesy altında kırılmaması şöyle açıklanır: fc max gerylmesyne ulaşıldığında bazı lyfler εco kısalmasına uğrar. Ancak, bu sırada daha az zorlanan lyfler devreye gyrerek gerylme almaya başlarlar. Max gerylmeye ulaşmış lyflerde gerylme düşer fakat kısalma devam eder, yapabyleceğy en büyük εcu byrym kısalmasına ulaşınca ezylyr. Bu davranışa betonda uyum veya gerylme uyumu adı verylyr. Uyum, az zorlanan lyfler çok zorlanan ve gücü tükenmek üzere olan lyfleryn yardımına koşar şeklynde yorumlanabylyr. Tanımlar: fc :beton basınç dayanımı (basınç deneyy sonucu ölçülmüş dayanım) fck :beton karakterystyk basınç dayanımı (Yönetmelyklerde tanımlanmış, projede öngörülmüş, henüz üretylmemyş betonun dayanımı) fctk :beton karakterystyk çekme dayanımı Ec :beton elastysyte modülü Gc :beton kayma modülü µc :poysson oranı fckj :j günlük betonun karakterystyk basınç dayanımı Ecj :j günlük betonun elastysyte modülü Gcj :j günlük betonun kayma modülü 10. BETONDA BÜZÜLME Katılaşma ve sertleşme sürecynde suyun buharlaşması nedenyyle betonda zamanla oluşan kısalmaya büzülme denyr. Hydratasyon yçyn gerekly su/çymento oranı 0.25 dyr. Bu oranda su yçeren betonun kıvamı kurudur. Pompalanması, yerleştyrylmesy, şekyl verylmesy ve sıkıştırılması mümkün değyldyr. Betona yşlenebylyrlyk kazandırmak amacıyla uygulamada gereğynden çok su konur, yany su/çymento oranı çok daha yüksek tutulur. Kaynak: Ahmet Topçu Betonarme I Notları Su fazlası zamanla buharlaşır, suyun yşgal ettyğy kesecykler, dolayısıyla betonun hacmy, küçülür (beton büzülür). Betonda, yük olmamasına rağmen, kısalma oluşur ve henüz yeterynce sertleşmemyş beton çatlar. Bu olaya betonun büzülmesy, oluşan çatlaklara da büzülme çatlağı denyr. Büzülme; ortam sıcaklığına, nemyne, betonun ortama açık yüzeyynyn büyüklüğüne, çymento myktarına bağlıdır. 1-2 yıl kadar sürer, ancak büyük byr kısmı 3-4 ay yçynde tamamlanır. Büzülmüş beton sulandığında şyşer, kısalmanın byr kısmı gery döner. 11. ÇELİK (TS 708:2016) Betonda oluşan çekme kuvvetleryny beton karşılayamaz, çatlar. Çekme kuvvetleryny karşılamak ve çatlakları sınırlamak amacıyla çekme bölgeleryne çelyk çubuklar konur. Ayrıca, sargı donatısı olarak ve bazen basınç kuvvety almak yçyn de kullanılır. “ynşaat çelyğy”, “beton çelyğy”, “betonarme çelyğy”, “donatı çelyğy” denyldyğy gyby kısaca “donatı” da denyr. Betonu “donatmak” fykry 1849 yılında doğmuştur. İlk uygulamaları demyr teller yle donatılmış beton kayık, saksı ve borulardır. Demyr tel yeryny zamanla demyr profyllere ve daha sonra demyr çubuklara bıraktı. 1900 yıllarına kadar çelyk değyl demyr çubuklar kullanıldı. Günümüzde sadece çelyk kullanılmasına rağmen, uygulamada“demyr” ve “Demyrcy” kelymesy hala yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüzeyy “düz” veya gyryntyly-çıkıntılı üretylyrler. Yüzeyy çıkıntılı olana “nervürlü” gyryntyly olana “Profylly” çelyk denyr. Yüzeyyn gyryntyly çıkıntılı olmasına bakılmaksızın çelyk çubuk kesyty dayresel kabul edylyr. Düz yüzeyly çelyğyn dayanımı düşüktür ve beton yle kenetlenmesy yyy değyldyr, kolayca sıyrılır. Uygulamada artık kullanılmamaktadır. Nervürlü çelyğyn dayanımı yüksektyr ve beton yle daha yyy kenetlenyr. Nervürler byr olta gyby davranır, çelyğyn beton yçynden sıyrılması zorlaşır. Günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Profylly çelyk sadece hasır çelyk üretylmesynde kullanılır. Çubukların ağ şeklynde fabrykada byrbyryne kaynaklanmasıyla üretylen çelyklere “çelyk hasır” denyr. Döşeme, tünel kaplaması, kanalet, beton yol gyby büyük yüzeyly elemanlarda kullanılır, yşçylyk azdır. 12. ÇELİKLERİN SINIFLANDIRILMASI Karbon myktarına göre: Düşük karbonlu çelykler: Sünektyr Yüksek karbonlu çelykler: Gevrektyr. En küçük akma dayanımına göre: En küçük akma dayanımı 220 N/mm2 olan çelyk: S220 En küçük akma dayanımı 420 N/mm2 olan çelykler: S420, B420B, B420C En küçük akma dayanımı 500 N/mm2 olan çelykler: B500A, B500B, B500C Yüzey özellyğyne göre: Düz yüzeyly çelyk: S220 Nervürlü çelykler: S420, B420B, B420C, B500B, B500C Profilli çelik: B500A 13. BETONARME ÇELİĞİ DAVRANIŞI, GERİLME-ŞEKİL DEĞİŞTİRME (SS- ES ) EĞRİSİ Kaynak: Ahmet Topçu Betonarme I Notları Byr çelyğyn çekme deneyy sonucunda çyzylen gerylmesy-byrym uzama eğrysy a ve b yle gösteryldyğy gyby olur. a eğrysy düşük karbonlu çelyklerde görülür, akıncaya kadar doğrusal yükselyr; aktıktan sonra, gerylme artmaksızın, uzama hızla artar, eğryde yatay byr byr bölge gözlenyr. Bu bölgeye akma eşyğy yada akma sahanlığı denyr. Çelyğyn aktığı anda ölçülen gerylmesyne ‘akma gerylmesy’ veya‘akma dayanımı’ denyr, fy yle gösterylyr. Sonra, pekleşme nedenyyle eğry byraz yükselerek byr tepe notası oluşur. Tepe noktasına karşılık gelen gerylmeye ‘çekme gerylmesy’ veya ‘çekme dayanımı’ denyr fsu yle gösterylyr. Çelyk çekme dayanımına ulaştıktan sonra hızla uzayarak kopar. Koptuğu andaky byrym uzamaya ‘kopma byrym uzaması’ denyr ve esu yle gösterylyr. b eğrysy yüksek karbonlu çelyklerde görülür, akıncaya kadar doğrusal yükselyr, fakat aktığını gösteren belyrgyn byr akma sahanlığı oluşmaz. Tanımlar: Düşük karbonlu çelyk düşük dayanımlı(kötü) fakat sünektyr(yyy). Yüksek karbonlu çelyk yüksek dayanımlı(yyy) fakat gevrektyr(kötü). Sünek çelyğyn akma eşyğy belyrgyndyr. Gevrek çelykte yse akma sınırı gözlenemez. Her yky tür çelyk akma dayanımına kadar doğrusal-elastyk davranır. Bu bölgede HOOKE kanunu geçerlydyr: Çelyk aktıktan sonra, HOOKE geçersyzdyr, gerylme yle byrym şekyl değyştyrme arasında hyçbyr bağıntı yoktur. Kaynak: Ahmet Topçu Betonarme I Notları  14. BETONARME Betonarme, çoğu kez, beton yle çelyğyn beraber kullanımı olarak tanımlanır. Bu tanım çok basyttyr ve betonarme malzemeyy tanımlamaya yetmez. Betonarme mühendyslyk bylgysy gerektyryr. Byr malzemeye betonarme dyyebylmek yçyn çelyğyn gerektyğy kadar, doğru yere, doğru byçymde konulması, özenly yşçylyk ve bakım gerekyr. Bylyndyğy gyby; betonun basınç dayanımı yüksek, çekme dayanımı yse çok düşüktür. Çekme kuvvetlery betonu çatlatır. Betonarme elemanlarda çekme kuvvetleryny karşılamak ve çatlakları sınırlamak yçyn çekme bölgeleryne çelyk çubuklar (donatı) konur. Betonarmede beton yle çelyğyn byrbyryne kaynaşmış olarak byrlykte çalışması şarttır. Buna kenetlenme (aderans) denyr. Kenetlenme betonarmenyn temel koşuludur. Kenetlenmenyn sağlanmadığı durumda, hesap ve çyzymler ne kadar özenly yapılırsa yapılsın, sonuç felakettyr. Çünkü; çelyk betondan sıyrılacak, çekme kuvvety alamayacak, beton çatlayacak ve göçme olacaktır. 15. BETON VE BETONARMENİN KULLANILDIĞI YERLER Çok katlı yapı Her tür yapı yçyn temel Köprü Baraj İstynat duvarı Tünel Vyyadük Beton yol, hava pyst kaplaması Bordür ve parke taşı Dekoratyf kaldırım Elektryk dyreğy Kazık, keson temel Bacalar, soğutma kulelery (fabryka, termyk santral) Çyt Travers Temyz ve atık su borusu (büz) Su deposu Arıtma tesysy Su kanalı, kanalet Bot, gemy Sylo Nükleer reaktör zırhı Nükleer atık depoları Sanat eserlery (heykel) 16. BETONARMENİN AVANTAJLARI Kolay yşlenyp şekyllendyrylebylyr. Ekonomyktyr. Ana malzemesy (agrega, su) yerel olarak bulunur. Az enerjy gerektyryr. İnşasında dyğer yapılara nazaran (ahşap, çelyk) büyük özen gerekmez. Kalyfyye eleman gerektyrmez. Basınç dayanımı yığma yapı elemanlarına (ahşap, tuğla, gazbeton) nazaran yüksektyr. Çelyk ve ahşaba nazaran, yangına daha dayanıklıdır. Kaynak: Ahmet Topçu Betonarme I Notları  Çelyk yapıya nazaran daha ryjyt olduğundan büyük yer değyştyrmeler olmaz. Korozyon tehlykesy azdır. Bakımı kolay ve yok denecek kadar azdır. Kullanım ömrü uzundur. Any göçme olmaz, göçme olacağını haber veryr. 17. BETONARMENİN DEZAVANTAJLARI Betonun çekme dayanımı düşüktür, çelyk kullanılması gerekyr. Çelyğyn zayıf tarafları (yangına, pasa dayanıksız) betonarmeye yansır. Kalıp ve yskele pahalıdır, kalıp yapımı özen yster. Ağır yapılar oluşur (depremde sakıncalı). Taşıyıcı system faydalı yükten çok, kendy ağırlığını taşımak zorundadır. Yeterly dayanım kazanıncaya kadar özenly bakım (kür) gerekyr (ylk 7-14 gün). Gökdelen gyby çok yüksek yapılar ynşa edylemez. Prefabryk ynşa ymkanları kısıtlıdır. Hazır beton temyn edylemeyen şantyyede beton ymalatı zor ve rysklydyr, büyük özen gerektyryr. Her tür hava şartında beton dökülemez, ynşaat mevsymy kısadır. Yapının kullanıma açılması uzun zaman gerektyryr. Betonun çatlama rysky vardır. Hasar onarımı zor, pahalı ve çoğu kez ymkansızdır. Mevcut yapının projesyne uygunluğu, donatı myktarı, beton dayanımı tam olarak belyrlenemez. Ekonomyk ömrünü tamamlayan yapının yıkılması tehlykely ve pahalıdır, çıkan malzeme tekrar değerlendyrylemez, çevre kyrlylyğy yaratır. 18. ÇATLAK GENİŞLİĞİ SINIRLARI (TS 500:2000, MADDE 13.3) Beton, donatılı da olsa, çatlayacaktır. Çatlamayı tümüyle önlemek imkânsızdır, çatlaksız betonarme bina yoktur. Önemli olan çatlak sayısı ve genişliğinin sınırlı kalmasıdır. Çatlak nedenleri: Betonun çatlamasının çok sayıda nedeni vardır. En önemli nedenler aşağıda sıralanmıştır. Yapı yüklerinden oluşan öngörülmemiş aşırı iç kuvvetler (moment, kesme, burulma) Plastik çökme (iyi sıkıştırılmayan taze betonun kendi ağırlığı ile çökmesi sonucu boyuna ve enine donatı boyunca uzanan çatlaklar) Büzülme, sünme etkileri Sıcaklık (uzama-kısalma) etkisi Erken kalıp sökülmesi, kalıp veya donatının sarsılması İş derzlerinde eski beton-yeni beton ek yeri çatlakları Temelde farklı oturmalar Kaynak: Ahmet Topçu Betonarme I Notları  Donma-çözülme etkisi Ağaçlar (zemin seviyesinde kökleri yapı duvarlarına basınç uygular, bodrum tabanını yukarı kaldırır) Uzun zaman içinde paslanan donatının işlevini yitirmesi ve şişerek betonu patlatması Betonun çatlamasının gerçekte tek bir nedeni vardır: Çekme kuvveti. Yukarıda sayılanlar neticede çekme kuvveti oluşturmaktadır. Çatlak genişliğini elden geldiğince sınırlı tutmak için: Kenetlenme (aderans) sağlanmalı Nervürlü donatı kullanılmalı Yeterli donatı doğru yerleştirilmeli Kalın az sayıda donatı yerine ince çok sayıda çubuk tercih edilmeli Kaliteli beton kullanılmalı, özenle sıkıştırılmalı ve kür yapılmalı Döşeme ve perdelerde donatı aralıkları 15-20 cm yi geçmemeli Yönetmeliklerin öngördüğü minimum donatı kurallarına uyulmalı. Sargı donatısı özenli ve yönetmeliklere uygun düzenlenmeli Zararlı çevre koşullarından betonarme elemanlar korunmalı 19. YAPI GÜVENLİĞİ KAVRAMI Yapılar kullanım ömrü boyunca farklı yüklerin etkisindedir. Bu yük etkilerine karşı yapıyı olabildiğince güvenli kılmak gerekmektedir. Neden“tam” değil de“olabildiğince”? Çünkü bir takım belirsizlikler ve maliyet yapının “tam” güvenli kılınmasını önler. Az da olsa belli bir risk üstlenilerek güvenlik sağlanmaya çalışılır. Kullanım ömrü boyunca kullanım amacını yerine getirebilen, az yada çok hasar alabilme olasılığı olan fakat toptan göçmeyen yapı güvenli kabul edilir. Güvenli yapı oluşturmak için: Taşıyıcı sistem özenle seçilir. Uygun malzeme(beton/çelik) ve malzeme katsayısı seçilir. Yapıya etkiyecek yükler özenle belirlenir. Karakteristik yük etkileri yerine yük katsayıları ile artırılmış ve yük senaryolarına göre birleştirilmiş tasarım etkileri kullanılır. Karakteristik malzeme dayanımları yerine malzeme katsayıları ile azaltılmış tasarım dayanımları kullanılır. Yönetmeliklere uyulur. Neticede yönetmelikler yapının güvenli olması için hazırlanmışlardır. Hesaplar (statik-dinamik-betonarme) yazılımlar ile bilgisayarda yapılır. Yazılım sonuçları irdelenir, gerekli düzeltmeler yapılır, hesap tekrarlanır. Her bir taşıyıcı elemandaki tasarım etkilerinin(moment, kesme, normal kuvvet) elemanın taşıma gücünü aşmaması sağlanır. Çizim detayları özenle hazırlanır. İnşaatın çizimlere uygun yapılmasına özen gösterilir. İnşaatın her aşaması sıkı denetime tabi tutulur. Kaynak: Ahmet Topçu Betonarme I Notları Kaynak: Ahmet Topçu Betonarme I Notları