Beton ve betonarme son 150 yılın en önemli yapı malzemesi olmuştur. Tüm dünyada yapı malzemesi olarak öncelikle kullanılmaktadır.
Bir yıl içinde kullanılan beton miktarı yaklaşık 6 milyar tondur. Dünya nüfusu da yaklaşık 6 milyar olduğuna göre kişi başına yılda 1 ton beton üretilmektedir. Türkiye’de kişi başına üretim yaklaşık bunun yarısı, 0.45 ton/yıl dır.
İstenilen her şeklin verilebilmesi
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
Beton: Çimento, agrega (kum-çakıl), 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.
Beton: Çimento, agrega (kum-çakıl), 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. Çelik betona rastgele değil, bilinçli yerleştirilmek zorundadır.
Betonarme yapı: Taşıyıcı elemanları (kolon, kiriş, döşeme) betonarme olarak inşa edilen yapı.
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.
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.
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.
KIVAM: Yaş betonun kuru yada akıcı mı olduğunu belirtir, işlenebilirliğin bir ölçüsüdür.
KIVAM: Yaş betonun kuru yada akıcı mı olduğunu belirtir, işlenebilirliğin bir ölçüsüdür.
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 rağmen en çok kullanılanı ve en basit olanı çökme deneyi (SLUMP test) dir.
PRİZ: Yaş betonun katılaşma sürecidir. 45-75 dakika sonra başlar, 6-10 saat sürer.
KATILAŞMIŞ BETON: Prizi tamamlanmış, üzerinde gezilebilen beton.
SERTLEŞMİŞ BETON: Yük taşıyabilecek kadar dayanım kazanmış beton. Dayanım kazanma sürecine sertleşme denir. Bir yıl kadar sürer.
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.
KIRILMA: Beton liflerinin basınç altında ezilmesidir. Beton ezildiği an kırıldı varsayılır.
KIRILMA BİRİM KISALMASI: Beton ezildiği anda ölçülen en büyük birim kısalmadır.
Su/Çimento oranı.
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.
Projede öngörülen betonun basınç dayanımına karakteristik basınç dayanımı denir. Ancak, üretilen betonun gerçek basınç dayanımının öngörülenden daha düşük olma olasılığı(riski) vardır. Bu olasılık TS500/2000 e göre en fazla %10 olmalıdır.
Projede öngörülen betonun basınç dayanımına karakteristik basınç dayanımı denir. Ancak, üretilen betonun gerçek basınç dayanımının öngörülenden daha düşük olma olasılığı(riski) vardır. Bu olasılık TS500/2000 e göre en fazla %10 olmalıdır.
T500/2000 için daha basit bir anlatım yolu seçelim: Diyelim ki dayanımı 20 N/mm2 olan beton yapmak için karışım hazırladık ve 100 adet numune aldık. 28. gün sonunda yapılan basınç deneyinde en az 90 numunenin dayanımı en az 20 N/mm2 olmalıdır. Dayanımı 20 N/mm2 nin altında olan numune sayısı en fazla 10 olmalıdır.
Betonun çekme dayanımı çok düşük olduğundan çekme bölgelerindeki çekme kuvvetlerini almak ve çatlakları sınırlamak amacıyla bu bölgelere çelik çubuklar konur. Ayrıca, sargı donatısı olarak ve bazen basınç kuvveti almak için de kullanılır. “inşaat çeliği”, “beton çeliği”, “betonarme çeliği” denildiği gibi “donatı” da denir.
Betonun çekme dayanımı çok düşük olduğundan çekme bölgelerindeki çekme kuvvetlerini almak ve çatlakları sınırlamak amacıyla bu bölgelere çelik çubuklar konur. Ayrıca, sargı donatısı olarak ve bazen basınç kuvveti almak için de kullanılır. “inşaat çeliği”, “beton çeliği”, “betonarme çeliği” denildiği gibi “donatı” da denir.
BETONARME
BETONARME
Betonarme, çoğu kez, beton ile çeliğin beraber kullanımı olarak tanımlanır. Bu tanım çok basittir ve betonarme malzemeyi tanımlamaya yetmez. Bir malzemeye betonarme diyebilmek için çeliğin gerektiği kadar, doğru yere, doğru biçimde konulması, özenli işçilik ve bakım gerekir.
Bilindiği gibi; betonun basınç dayanımı yüksek, çekme dayanımı ise çok düşüktür. Çekme kuvvetleri betonu çatlatır.
Betonarme elemanlarda çekme kuvvetlerini karşılamak ve çatlakları sınırlamak için çekme bölgelerine çelik çubuklar (donatı) konur.
Betonarmede beton ile çeliğin birbirine kaynaşmış olarak birlikte çalışması şarttır. Buna kenetlenme (aderans) denir. Kenetlenme betonarmenin temel koşuludur. Kenetlenmenin sağlanmadığı durumda, hesap ve çizimler ne kadar özenli yapılırsa yapılsın, sonuç felakettir. Çünkü; çelik betondan sıyrılacak, çekme kuvveti alamayacak, beton çatlayacak ve göçme olacaktır.
BA hesabında varsayım zorunluluğu
BA hesabında varsayım zorunluluğu
Malzeme ve BA davranışı hakkında varsayımlar
Yapılan varsayım yapının gerçek davranışını yansıtmalı
BA tasarımda dikkat edilmesi gereken noktalar:
1. Güvenlik
2. Ekonomi
3. Uygulanabilirlik
BA tasarım yapanın özellikleri :
Ayrıntılarla uğraşmak yerine yapının davranışını kestirebilmeli
Hesap sonucunda çıkan sayıların esiri olmamalı, onları yol gösterici olarak kabul etmeli
Sağlam bir Yapı Mekaniği bilgisine sahip olmalı
1. Taşıyıcı sistemin seçimi
1. Taşıyıcı sistemin seçimi
Yapısal davranış (deprem hesaba katılmalı uygun seçim yapılmalı)
Mimari
Ekonomi
(Yapı mekaniği, davranış bilgisi ve tecrübe çok önemlidir)
Özel yapılarda istatistiksel veriler alınmalı (verici kulesi vs. gibi)
3. Yükler altında kesit zorlamalarının bulunması (Yapısal çözümleme)
3. Yükler altında kesit zorlamalarının bulunması (Yapısal çözümleme)
En elverişsiz yüklemeler dikkate alınmalı (Boş – dolu yükleme)
Yaklaşık yöntemlerle yapılır (Her yöntemin varsayımı vardır ve kesin değildir) (Cross, Biro, Kani, Muto vs.)
Malzeme elastik (doğrusal çözümleme), elasto-plastik (Limit analizi) kabul edilir veya gerçek davranış (Orantısız çözümleme) temel alınır.
4. Elemanların boyutlandırılması, donatı hesabı ve donatı detaylandırılması
4. Elemanların boyutlandırılması, donatı hesabı ve donatı detaylandırılması
Emniyet Gerilmeleri Yöntemi (Elastik yöntem)
Sınır Durumlar Yöntemi
Taşıma Gücü
Kullanılabilirlik sınır durumu
Ön boyutlandırma ve kesin boyutlandırma çelişkisi
5. Yapının tasarlandığı gibi yapımı
5. Yapının tasarlandığı gibi yapımı
En az özen gösterilen aşamadır
Denetimsiz yapı, öngörülenden farklı olur
Eleman boyutlarındaki hata
Donatı yerleştirilmesindeki hata
Beton kalitesinin düşüklüğü (en sık rastlanan, öngörülenin yaklaşık yarısı seviyesinde)
2.2.2 Eğilme veya Bileşik eğilme Altındaki Elemanlarda Moment-Eğrilik İlişkisi
2.2.2 Eğilme veya Bileşik eğilme Altındaki Elemanlarda Moment-Eğrilik İlişkisi
Bu etkilere maruz kesitin davranışı, gerçek davranış temel alınarak hesaplanmış veya deneylerden elde edilmiş Moment-Eğrilik eğrilerinden izlenebilir
Şekil 2.2 nin açıklaması
Yük taşıma kapasitesinde düşme olmadan, kesitin büyük deformasyon yapabilme özelliğine “sünme” denir
K= Eğrilik
Süneklik katsayısı = c = Ku/Ky
Eksenel yük küçük veya sıfır ise süneklik katsayısı büyüktür
M-K eğrisi altında kalan alan, kesitin enerji yutma kapasitesini gösterir ve depremde çok önemlidir
Sabit moment altında eğriliğin hızla arttığı nokta, “Plastik Mafsal” olarak tanımlanır
Plastik mafsal oluştuğunda, o kesit sabit moment altında serbestçe dönebilir
2.2.3 Eğilme ve Bileşik Eğilme Altındaki BA Elemanların Kırılma Türleri
2.2.3 Eğilme ve Bileşik Eğilme Altındaki BA Elemanların Kırılma Türleri
BA elemanlar kırılma konumuna en dış lifteki betonun ezilmesi ile ulaşırlar
Ezilme anında en dıştaki beton lifi cu birim kısalmasına ulaşır
Ezilme anında çeliğin akıp akmadığı çok önemlidir
Çelik akmışsa sünek kırılma, akmamışsa veya dengeli ise gevrek kırılma olur
Şekil 2.3 ün açıklaması
Sünek kırılma tercih edilir (tahliye ve uyum sağlanması için)
Sünek davranış için ;
Donatı oranı azaltılabilir
Eksenel yükün azaltılması gerekebilir (kolon sayısı artırılabilir ama ekonomik olmayabilir)
Boyut büyütülerek eksenel yük düzeyi düşürülebilir, sargı donatısı sıklaştırılabilir
2.2.4 BA de Uyum (Yeniden Dağılım)
2.2.4 BA de Uyum (Yeniden Dağılım)
Şekil 2.4 ün açıklaması (gerilme uyumu)
Betonun ezilmesi en büyük gerilmeye değil, en büyük birim (cu) kısalmaya ulaştığında oluşur
co dan cu ya kadar kısalma artışı sırasında, gerilmede azalma olur
Bu özellik liften life gerilme aktarılmasını sağlar
Gerilme uyumu veya aktarımı deformasyon dağılımının eğimine göre değişir. (Eğim azaldıkça aktarım da azalır)
Şekil 2.5 in açıklaması (kuvvet uyumu)
Şekil 2.5 in açıklaması (kuvvet uyumu)
Basınç bölgesinde donatı olduğunda, bir malzemeden diğerine kuvvet aktarımı olur (Buna “Kuvvet Uyumu” denir)
Sünme etkisi ile betondaki gerilme azalırken donatıdaki gerilme artmıştır (dolayısıyla taşıdıkları yük oranları değişmiştir)
Kırılma durumuna erişebilmesi için, iki malzemenin de gücünün tükenmesi gerekir
Şekil 2.6 nın açıklaması (moment uyumu)
Şekil 2.6 nın açıklaması (moment uyumu)
Momentin en yüksek olduğu kesit taşıma gücüne ulaştığında, o noktada plastik mafsal oluşur
O kesit sabit moment altında serbestçe dönebildiğinden, taşıma gücüne ulaşmayan diğer kesitlere moment aktarılır
Şekil 2.6 b de mesnet momentinin açıklık momentine oranı 4 tür
Mesnet taşıma gücüne ulaştığında, açıklığa moment aktarır (plastik mafsal oluşur) (Şek. 2.6 c)
Açıklıktaki deformasyon artar (Şek. 2.6 d)
Tasarımcı, kırılma anındaki moment dağılımını belirleyebilir
Şek. 2.6 a daki durum için, mesnet momentini azaltıp, aynı oranda açıklık momentini artırarak ekonomik çözüm sağlayabilir
“UYUM”, hatalardan dolayı meydana gelebilecek büyük felaketleri önlemiştir. Bu dumdan çoğu kez hesabı yapan ve yapımı gerçekleştirenlerin de haberi yoktur. “UYUM” iyi bilindiği takdirde, daha ekonomik ve daha sağlıklı yapılar oluşturulabilir.
“UYUM”, hatalardan dolayı meydana gelebilecek büyük felaketleri önlemiştir. Bu dumdan çoğu kez hesabı yapan ve yapımı gerçekleştirenlerin de haberi yoktur. “UYUM” iyi bilindiği takdirde, daha ekonomik ve daha sağlıklı yapılar oluşturulabilir.
2.5 BA Hesabı ve Yönetmelikler
2.5 BA Hesabı ve Yönetmelikler
Yönetmeliğin ;
Amacı, tasarım ve yapım sırasında yapı güvenliğini etkileyecek yanlışların önlenmesidir
Tecrübe ve deneylere dayanarak hazırlanır
ACI ve CEB den yararlanılır
Yeni bulgularla değişmektedir
Yol gösterici olmalıdır
Her zaman en doğruyu değil, en yaygın kabul gören orta yol tercih edilir
Körü körüne bağlı kalınmamalı, ancak yasal durumlar nedeniyle dışına çıkılmamalı
BA hesabı yapanlar yeni yayınları yakından takip etmelidir
2.6 Donatı Detayları ve Yapım
2.6 Donatı Detayları ve Yapım
Depremde hasar gören yapıların büyük çoğunluğunda şu nedenler vardır ;
Yanlış sistem seçimi
Yanlış veya yetersiz detaylandırma
yapımın kalitesizliği
Hesaplara önem verilirken, detaylandırma ve yapıma gereken önem verilmiyor
Donatı olabildiğince kesintisiz yerleştirilmeli (zorunlu hallerde gereken önlem alınmalı)
Yapı sırasında gerekli titizlik gösterilmiyor ;
Yapıların çoğunda, beton dayanımı öngörülenin yarısı veya daha azıdır
Bu işi takip edenler, kendi başına beton döküp deneme olanağı bulmalıdır
Bu sorun eğitimle aşılabilir
2.7 Hesaplarda Doğruluk Derecesi
2.7 Hesaplarda Doğruluk Derecesi
Beton iyi yapılsa bile istenenden %10-20 değişik olabilir
İmal edilen BA boyutları, projedekinden ±%5 farklı olabilir
Çelik çubukların çapı hesaplardakinden farklı olabilir
Bu nedenlerle fazla kesinliğe gidilmesi gereksizdir
