İnşaat Mühendisliğinde Bazı Yapı Malzemeleri Deneyleri
Dersi Veren:Prof.Dr. Tefaruk Haktanır
Gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde son 50 yıldan beri en çok uygulanan yapı türü: ‘Betonarme karkas’ olarak adlandırılan binalardır. Bu binaların, kendi kütlelerinin ve içinde yaşayan insanların ve onların eşyalarının kütlelerinin oluşturduğu ağırlıkları, kuvvetli rüzgârların oluşturduğu yatay kuvvetleri ve çatıya uyguladıkları emme kuvvetlerini, şiddetli depremlerin oluşturduğu yatay kuvvetleri emniyetli bir biçimde taşıyan betonarme taşıyıcı çerçevesi bulunur. Bu çerçeve, kolonlar, geniş kolonlar, kirişler, ve döşemelerden oluşur. Betonarme, sağlam betonun genelde basınç gerilmelerini karşıladığı, içinde simetrik bir biçimde dağılmış dairesel kesitli çelik çubukların da genelde çekme gerilmelerini karşıladığı bir yapı malzemesidir. İlk uygulamaları Fransa ve Almanya’da başlayan betonarme tekniğinin 100 yıl kadar bir geçmişi vardır.
Bir binanın öncelikle sağlam, sonra ekonomik, sonra kullanışlı, sonra estetik olması gerekir. Bir betonarme binanın sağlam olması için, kullanılan betonun basınç dayanımının ve çelik çubukların çekme dayanımının ilgili standartlarda belirtilen sınır değerlerin üstünde olması gerekir. Kullanılan betonun basınç dayanımı, inşaat esnasında her kattan rastgele olarak taze betondan alınan belirli adette numunelerin sertifikalı bir beton presinde kırılmasıyla belirlenir. Taze beton, uygun karışım reçetesi ile, kum, çakıl, Portland çimentosu, su, ve katkı maddesinin gerekli kütleleri ile oluşturulmuş, yeni karılmış, akıcı haldeki betondur. Numunenin alındığı tarihten 28 gün sonra, beton presinde kırılan her numunenin kırılmadan önce dayandığı en büyük yükün numune kesit alanına bölünmesi ile o numunenin nihai basınç dayanımı ölçülmüş olur. Betonarme binaların taşıyıcı elemanlarının tasarımında beton basınç dayanımı olarak nihai basınç dayanımının yaklaşık % 70’i kadar bir değer alınır.
Çelik çubukların çekme dayanımı da, yine sertifikalı çekme makinesinde ölçülür. Bu derste, beton basınç dayanımı deneylerinden bahsedilecektir. Beton basınç dayanımı testleri üç farklı biçimde yapılır. Bunları aşağıdaki gibi özetleyebiliriz.
Beton Basınç Dayanımı Deneyleri:
1) Taze betonun döşeme, kiriş, kolon elemanlarının inşaat kalıpları içine yerleştirilmeden önce, rastgele olarak, boyutları 15 cm olan küp kalıplar içinde numuneler alıp, bunların basınç dayanımını sertifikalı beton presinde 28 gün sonra kırarak belirlemek. Veya, çapı 15 cm, yüksekliği 30 cm olan silindirik kalıplar içinde numuneler alıp, bunların basınç dayanımını sertifikalı beton presinde 28 gün sonra kırarak belirlemek. İlgili Türk Standartları her iki numuneyi de kabul etmektedir. Bir silindirik numunenin, preste kırılmadan önce, açıktaki yüzeyinin özel bir karışımla başlıklanması gerektiği için ülkemizde çoğu kez küp numuneler kullanılmaktadır. Genelde, aynı betonun küp numune basınç dayanımı silindir numune basınç dayanımından % 15 ile % 20 kadar daha fazla çıkmaktadır. Şimdi, ilgili klasöre giderek oradaki fotoğraflara bakalım.
2) Binanın inşası esnasında taze betondan yeteri kadar numune alınamamış ise, veya inşaatın bitiminden sonra betonun basınç dayanımı hakkında kuşkulu bir durum oluşursa, taşıyıcı elemanlarının rastgele seçilenlerinden, özel kesici makine ile 10 cm çapında 20 cm yüksekliğinde silindirik numuneler çıkarılır. Bunlara ‘karot’ numuneler denmektedir. Bunların her iki yüzeyleri taş kesme makinesinde uygun biçimde düzgünleştirildikten ve her iki yüzeyi özel karışımla başlıklandıktan sonra, sertifikalı beton presinde kırılarak basınç dayanımı testine tabi tutulur. Yine, numunenin dayandığı en büyük kuvvet, silindirik numunenin kesit alanına bölünerek, incelenen betonun yerindeki basınç dayanımı belirlenmiş olur. Buna ‘Tahribatlı Yöntem’ denmektedir. Kolon veya döşemeden kesilen silindirik boşluklar yüksek basınç dayanımına sahip özel tamir betonu ile doldurulup kapatılır. İnşaatı bitmiş bir betonarme binanın betonunun basınç dayanımını belirlemek için en sağlıklı yöntem budur. Şimdi, ilgili klasöre giderek oradaki fotoğraflara bakalım.
3) ‘Beton Çekici’ olarak bilinen cihazı sertleşmiş betonun rastgele seçilen noktalarına uygulayarak basınç dayanımını dolaylı olarak belirlemek.
4) ‘Pundit’ olarak bilinen cihazın sensörlerini bir kolonun veya kirişin karşılıklı iki yüzeyine uygulayarak, beton içinden geçen ultrasonik sesin hızını basınç dayanımına iliştirerek basınç dayanımını dolaylı olarak belirlemek.
3) ve 4) nolu deneyler ‘Tahribatsız Yöntem’ler olarak bilinmektedir. Betonarme kolon veya kiriş, numune almak için tahrip edilmemiş olur; fakat, deney sonuçları yaklaşıktır, kesin değildir. Şimdi, ilgili klasöre giderek bu yaygın deneylerden görüntülere bakalım.
Beton Boru Dayanım Deneyleri:
Kentsel yerleşim yerlerinde yağmur suyu drenajında ve evsel pis su atıkların taşınmasında beton borular yaygınlıkla kullanılmaktadır. Bunlar 20 cm’den 400 cm’ye kadar değişik çaplarda, 1 m ile 4 m kadar uzunluklarda silindirik borulardır. Yeraltında kullanılmadan önce bunlardan rastgele alınan belirli adette numuneler özel boru presinde kırılarak ‘Tepe Yükü Dayanımı’ deneyine tabi tutulurlar. Bir borunun kırılmadan önce dayandığı en büyük kuvvet ilgili standartta belirtilen alt sınır değerinden daha fazla olmalıdır. Şimdi, ilgili klasöre giderek oradaki fotoğraflara bakalım.