Reinforced concrete
78 theses under this subject heading
Kompozit döşeme sistemlerin jaya algoritması kullanılarak optimizasyonu
Bu tez, metasezgisel bir optimizasyon yaklaşımı olan Jaya algoritmasını kullanarak, çelik-beton kompozit döşemeler üzerinde bir optimizasyon çalışması sunmaktadır. Çalışmada, başlıklı çelik ankrajlar ile birlikte çalışması sağlanmış, çelik I profili ve beton döşemeden oluşan tek açıklıklı (basit mesnetli) kompozit döşemeler incelenmektedir. Çelik-beton kompozit döşemelerin yapısal tasarımı için Çelik Yapıların Tasarım Hesap ve Yapım Esasları (2016) yönetmeliği esas alınmıştır. Bu yönetmeliğe bağlı olarak, optimizasyon probleminin sınırlayıcıları olarak, yapım aşamasında kompozit olmayan döşemenin dayanımı, kompozit döşemenin dayanımı, sistemde meydana gelen bütün sehimlerin değerlendirilmesinin yanı sıra çelik ankrajların dayanım ve yerleşimine ilişkin kriterler dikkate alınmaktadır. Amaç fonksiyonu, kompozit döşemenin maliyeti olarak hesaplanmış olup, bu fonksiyon beton döşeme, çelik kiriş ve çelik ankrajların maliyetini içermektedir. Optimum çözüme ulaşmak için çalışmada tasarım değişkenleri olarak beton dayanımı, beton kalınlığı, çelik kiriş profil kesiti, çelik kiriş ara mesafeleri, çelik ankraj çapı ve bir kirişteki çelik ankraj sayısı olmak üzere altı farklı değişken alınmıştır. Optimizasyon için, Jaya algoritmasını kullanan ve yapısal boyutlandırma aşamalarını içeren bir yazılım kodlanmıştır. Hazırlanan yazılım ile gerçek kompozit döşeme uygulama projelerinden ve akademik literatürden alınan örneklerin optimizasyonu gerçekleştirilerek, elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmaların tam uyum içinde olabilmesi için karşılaştırma yapılan probleme bağlı olarak hazırlanan yazılımdaki sınırlayıcılarda ilgili problemdekilere benzer şekilde uyarlanmıştır. Yapılan karşılaştırmalar sonucunda Jaya algoritması kullanılarak çelik-beton kompozit döşemelerin başarılı bir şekilde optimize edilebildiği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Kompozit Döşeme, Optimizasyon, Metasezgisel Algoritmalar, Jaya Algoritması, Çelik Yapılar
Ultrasonik tomografi ve ultrases geçiş hızı yöntemiyle betonda kusur tespiti
Türkiye dünyanın en aktif fay hatlarından birinin üzerinde yer almaktadır ve eski yapıların veya yeni yapılan bina, köprü, baraj, viyadük ve endüstriyel zemin gibi beton yapıların, belli bir kalite standartına uygun olması gerekmektedir. Bu nedenle, beton yapılar üzerinde yapılan deneylerle beton yapı kalitesinin tahribatlı veya tahribatsız deney yöntemleriyle belirlenmesi günümüzde önemli bir konu haline gelmiştir. Tahribatsız deneylerin tahribatlı deneylere göre daha kolay uygulanıp, sahada hızlıca sonuç alınması ve beton yapılara hasar vermemesi, tahribatsız deney yöntemlerinin ön plana çıkmasına neden olmaktadır. Bu tez kapsamında, son çıkan tahribatsız deney yöntemlerinden biri olan Ultrasonik Tomografi ve yıllardır yapı kusur tespitinde kullanılan ultrases geçiş hızı yöntemiyle özel üretilen numuneler üzerinde yapay kusurlar ve donatı tespitleri yapılıp, bu iki deney yöntemi uygulama açısından ve deney sonuçların açısından karşılaştırılacaktır. Özel olarak üretimi yapılan 3 farklı 60 cm x 60 cm boyutlarındaki beton numuneler üzerinde önce ultrasonik tomografi, daha sonra ultrases geçiş hızı deneyleri yapılmıştır. Ultrasonik tomografi deneyleri sonucunda ulaşılan 3 kesitten alınan 2 boyutlu görüntüler neticesinde, beton numuneler içerisine yerleştirilen yapay çatlaklar, yerleşmemiş beton blok, şekilsiz bazalt taş blok, doğal taşlar, boşluklu yapıya sahip eps köpük ve gazbeton, yapay beton içi boşluk ve korozyonlu/korozyonsuz çelik donatıların boyutları yüksek doğruluk oranıyla (%91) tespit edilmiştir. Ayrıca bu kusurların beton içerisindeki koordinatları doğruya yakın mertebelerde belirlenmiştir. Fakat boyut ve beton içi konumları yüksek doğrulukla belirlenen bu kusurların türleri hakkında bir yorum yapılamamış ve donatı korozyonuyla, çelik donatı çapları tespit edilememiştir. Ultrases geçiş hızlarıyla aynı numuneler üzerinde yapılan deney sonuçlarında, beton numuneler içerisinde bulunan yapay kusurların ve çelik donatıların bulunduğu bölgelerde meydana gelen hız değişimleri sayesinde beton içerisindeki konumları yaklaşık olarak tespit edilmiştir. Diğer yandan, kusur ve donatıların boyutları, çapları ve türleri hakkında ayırt edici verilere ulaşılamamıştır. Yapılan deneyler sonucunda, ultrasonik tomografi tahribatsız deney yöntemiyle kusur ve donatıların boyutlarının, beton içerisindeki konum belirlemelerinin doğruluk oranı yüksek bir şekilde tespit edildiği, ayrıca bu yöntemle 2 boyutlu 3 kesite görsel olarak ulaşılabilmesi, deneylerin hızlı yapılıp, sonuçlara kolay ulaşılmasına olanak sağlamasıyla ultrases geçiş hızı deney yöntemine göre bir çok avantaj sağladığı sonucuna ulaşılmıştır. Ultrasonik tomografi deney yönteminin sağladığı bu avantajlar sayesinde, sahada servis ömrü biten, içerisinde kusur barındıran veya yetersiz donatı bulunan beton yapılar tespit edilebilir, ortaya çıkabilecek sorunlar önceden belirlenip önlemler alınabilir.
Influence of powder and emulsion polymer addition on strength and capillary properties of cement mortars
Mortars are mixtures of sand, cement, and water; the addition of a coarse aggregate converts a mortar into a concrete. The mortars are construction materials that are used for both plastering of buildings and aimed to binding of wall materials such as stone and brick. Mortars can also be used as a protecting layer over the casted concretes. Furthermore, mortars can be considered as a kind of concrete without coarse aggregate; for this reason, the experiments made on the mortars can also be used for prediction of concrete properties. Concrete is one of the most broadly used construction materials and it is the second the most consumed material in the World following the water. Concrete is used both in water constructions such as dams, canals, bridges and also in roads, buildings and other structures. Concrete, by inserting steel bars in it, forms reinforced concrete and it is the main load carrying part of the structures. Due to its good fire resistance, high level of waterproofing and good sound insulation, it is preferred material in the structures. Choosing the proper mixing proportions provides balanced properties such as economy, easy processability, waterproofing, strength, durability and appearance. Good quality concrete can be obtained easily when suitable sand and coarse aggregate (gravel or coarse crushed stone) are found. Studies have been carried out for years to develop the various features of concrete. Just as the basic materials proportions of the mortars, such as water-cement, sand-cement ratio can be changed; also these properties can be improved by emulsion, latex, plasticizer and superplasticizer, polymer-based admixtures, and also by mineral-based admixtures, such as, fly ash, blast furnace slag and silica fume. Polymer concrete, is a mixture of cement, polymer, aggregate and water, in which cement is used as a binder. Polymer modified mortar and plaster systems are product groups that removes the properties such as shrinkage which can be seen in cement based system, water bleeding, slow and quick initial setting on different thermal environments. They separate from conventional materials with some better properties such as water retention, high level adhesion performance, and waterproofing Furthermore; they can be longevity thanks to its high water proofing features. Emulsion or latex type polymer additives in mortars forms a second binding phase in addition to cement. It make possible to reaching the high physical mechanical strength of concrete by film formation in internal structure of mortar. Some polymers can be improve the workability through act as a superplasticizer and improving the flowing rate of mortars. Polymer added mortars are not only used to provide mechanical performance but also used to decrease the maintenance cost during usage and application. These properties of polymers and modification ability of polymer additives in mortars constitutes the basis on the subject of this study. It was studied to observe how the properties of mortars are changed with different mixing parameters and by by using polymer additives in mortars. The polymers were provided by Organik Kimya Inc. and Vinyl acetate-vinyl versatate copolymer was used as the powder polymer, and acrylic emulsion polymer was used as the emulsion polymer. The VA / VeoVa copolymer is an inverse chain polymer having hydrophobic hydrocarbon groups. This provides a low surface tension and a hydrophobic structure to the monomers. This hydrophobic structure makes it possible to use it as construction materials. Furthermore, The VA / VeoVa copolymers are not degrade under UV light. The studies show that VA / VeoVa polymer has good effects on physical and mechanical properties of cement mortars, reduces the shrinkage ratio and improve the hydrophobicity and waterproofing of cement mortar. Acrylic emulsion polymers are generally used in the paint and coating industry. Acrylic esters and methacrylic esters have quite different properties. The amount of these esters in the polymer, indicates the material properties, rigidity, flexibility, chemical resistance and leveling during film formation. Because of these features; these polymers can be used in textiles, adhesives, printing inks, paper coatings and construction sectors. Furthermore, because of water-cement ratio is one of the most important strength parameters for mortars and concrete, the studies were made based on this criteria. There is a need for water to the hydration reaction of cement. Hydration products causes the increasing of the mechanical properties by binding the aggregate particles (sand and coarse aggregates). However, if more water is used than the necessary amount for the hydration of cement, the extra water is get evaporated by the time leaving voids behind. These voids lower the mechanical strength of the concrete. How much porous structure exists in the concrete, it means the less strength and high permeability it has. The water content in the mortar greatly effects the formation of porous structures. Therefore, one of the parameters in this study investigated is the water-cement ratio. In this thesis, productions were made for both polymers at the polymer-cement ratios of %0, 5%, 10%, 15% and at the water-cement ratios of 50%, 55%, 60%, respectively. During the production, reference samples were prepared in the first phase and subjected to water and air curing. For cement-polymer composites curing conditions after production are important. There is needed both water and air curing. Because the cement in the mortar is needed water curing for hydration reaction and also needed to air curing for polymer additive to form a film in the mortar structure. For this reason, the cement-polymer composites were exposed to firstly water cure for 3 days followed by 56 days of air cure. At the end of 56 days, mechanical tests were done on the specimens. During the preparing of fresh mortars, it was subjected to flow (slump) test and test result took into account in productions. Slump test gives an idea about the workability, consistency and viscosity of mortar. Besides, in order to calculate the air content, the unit weights were determined after each production. As the water-cement ratio increases, it was observed that the percentage of flow-slump increases and therefore the workability of the mortar increases. As well as, it was understood that as the polymer-cement ratio increased, the air content decreased and the porous structure was prevented. But; it was seen that the air content percentage decreased moreover as the polymer-cement ratio increased. In this thesis, the tests were made in accordance with ASTM C-1439 and TS EN 196-1 standards. For the hardened state tests 40x40x160 mm³ molds were used. Specimens were removed from the molds 24 hours after the casting and the curing program is applied. It is expected that the rate of water holding property will be high when producing polymer added concrete. To measure this, water retention test was made for both reference samples and polymeric mortars. Water retention is important feature and effects the workability and the adherence between mortar and brick. How much water retention feature of concrete if there is, the less of feature of porous structure in it. DIN 18555 standard was used for water retention test; according to this test result, water retention percentage of polymeric mortars tends to increase as the polymer ratio increases. Also, it has been observed that the emulsion polymer has more water retention feature in comparison with the powder polymer. On the other hand; after the curing program, to measure the mechanical properties, flexural (bending) and compression, for impermeability properties, capillarity and water absorption tests were done on the samples. Firstly, the bending strength tests were done on three specimens for each mixture, and a total of 6 pieces were formed as a result of the flexural strength test. Compression and capillary tests were done on the specimens that were obtained from flexural test. According to flexural strength test; it was observed that both polymer additives (both emulsion and powder polymers) increased the flexural strength. The reason for this increasing in flexural strength is interpreted as, concrete internal structure is strengthened by the polymer film layer. Besides; according to the results of compression strength test; it was observed that the polymer addition into mortars reduced the compressive strength. The reason of this can be due to the soft-tissue polymer additive formed in the mortar that showing similar behavior to the air gaps in the concrete, reducing the compressive strength. Before the capillary tests were done, the specimens were kept in oven at 55°C temperature for 48 hours. After removed from the oven and cooled, only the surface of 40x40 mm part was contact with water and the side surfaces were paraffinized in 10 mm height from the bottom. Capillary test for 64 minutes was performed. After the capillary test, water absorption test for 48 hours was performed on the specimes. From each capillary water absorption test capillary coefficients were calculated from the plots of water absorption through unit area versus time. In order to see the effect of polymer addition on the capillary test; capillary was plotted with respect to P/C ratios. According to these results, polymer admixtures have a positive effect on capillary and water absorption, besides powder polymer has better capillarity properties than emulsion polymer. Although the polymer was added to the mortars, the reason of difference in emulsion and powder polymer result may be the effect of different polymer admixtures on the hydrate morphology and hydration kinetics. On the other hand, it was observed that capillary water absorption and water absorption of mortars which has lower W / C ratio for both powder polymer and emulsion polymer, were found to be lower. The reason for this can be attributed to the increased void contents, which increases the permeability, as the water / cement ratio increases.
Farklı mineral katkı içeren harç numunelerinin dayanım ve dayanıklılık özelliklerinin incelenmesi
Türkiye, yılda 120 milyon metreküpe yaklaşan beton üretimi ile Avrupa'da en çok beton üretimi yapan birinci, dünyada ise üçüncü ülke konumundadır. En önemli yapı malzemelerinin başında gelen betonun servis ömrü boyunca işlevini yerine getirebilmesine durabilite, dayanıklılık veya kalıcılık adı verilmektedir. Ülkemizde özellikle son yıllarda gelişen beton üretim teknolojileri ile birlikte üretilen betonun basınç dayanımının (yük taşıma kapasitesi) yanında durabilitesi (kalıcılık, dayanıklılık) de büyük önem kazanmıştır. Betonun günümüzde yapı elemanı olarak kullanım şekli olan betonarme ise betonun demir donatı ile biraraya gelmesi sonucu oluşan kompozit bir malzemedir ve donatı, betona üstün özellikler kazandırmaktadır. Betonun basınç dayanımındaki artış betonun birçok özelliği gibi durabilitesini de olumu olarak etkilemektedir. Ancak yeterli basınç dayanımını sağlayan betonarme bir eleman, tasarım açısından yeterli durabilite özelliklerine sahip değil ise kısa sürede kullanılamaz hale gelebilir ya da uzun vadede ilk üretim maliyetine varan bakım ve onarım masrafları doğurabilir. Örneğin 1999 yılında gerçekleşen Marmara depreminde yıkılan birçok binada donatı korozyonu nedeniyle donatıların neredeyse sadece izinin kaldığı gözlemlenmiştir. En az bakım ve onarım gerektirecek şekilde dizayn edilen betonarme yapılar, başlangıç gideri nispeten az olan fakat sık sık bakım gerektirecek yapılara göre çok daha ekonomiktir. Betonun bozulmasına yol açan etmenler fiziksel, mekanik ve kimyasal kökenli olabilmektedir. Fiziksel ve mekanik etmenlere donma-çözülme, darbe, aşınma, erozyon ve oyulma örnek olarak gösterilebilir. Kimyasal etmenlere ise alkali-agrega reaksiyonları, donatı korozyonu, karbonatlaşma, sülfat etkisi örnek verilebilir. Doğru tasarlanmış ve geçirimsiz bir beton, içerisinde yer alan donatıyı korozyondan koruyarak yapının dayanıklılığını istenen düzeyde tutar. Ancak betonun yeterli geçirimsizliğe sahip olmamasından dolayı zararlı iyonların betonun içerisine difüzyonu ya da karbonatlaşma ile betonun zamanla alkalinitesini kaybetmesi sonucu donatı korozyonu gerçekleşmektedir. Günümüzde donatı korozyonu betonarme yapılarda servis ömrünü belirleyen en önemli faktörlerin başında kabul edilmektedir. Bu tez çalışmasında, doğal zeolit minerali ve başka sanayi kollarının atık malzemesi konumundaki öğütülmüş yüksek fırın cürufu (YFC) ve borjips atığının tek başına ve belirli karışım oranlarında kombine şekilde harç numuneleri üretiminde kullanılmasının numunelerin basınç dayanım ve durabilite özellikleri üzerindeki etkisi araştırılacaktır. Harç numunelerinin hazırlanması ve basınç dayanımı testleri TS EN 933-1 standardına göre gerçekleştirilecektir. Harç numunelerinin klorür iyon geçirimliliği ve karbonatlaşma direnci üzerine durabilite deneyleri yapılacaktır. Klorür iyon geçirimliliği testleri ASTM C1202-12 ve NT BUILD 492 standardlarına göre, karbonatlaşma direnci testleri ise EN 13295 standardına göre gerçekleştirilecektir. Çalışma sonucunda doğal zeolit mineralinin belirli oranlarda harç numuneleri içerisinde kullanılmasının, özellikle dayanım ve durabilite özelliklerine kayda değer bir olumsuz etkisinin olmadığı söylenebilmektedir. Başka sanayi kollarının atık malzemesi durumundaki yüksek fırın cürufu (YFC) ve borjips atığının ise durabilite özellikleri ile birlikte değerlendirildiğinde üretim amacına yönelik olarak belirli oranlarda harç numuneleri içerisinde kullanılabileceği görülmüştür. Bu çalışmanın deneyleri gerçekleştirilenatık malzemelerin beton üretiminde çimento yerine ikame edilerek kullanılabilmesi yönüyle, çevre duyarlılığının büyük önem kazandığı günümüzde atık malzemelerin bertarafına katkı sağlayacağı ve üretim prosesi sırasında yüksek oranda karbondioksit emisyonuna sebebiyet veren çimentoya olan ihtiyacı azaltacağı düşünülmektedir.
Evaluation of a simple method for the preliminary design of low-to-medium rise reinforced concrete structures
A simple method is evaluated in this study for suitability to the preliminary design of low-to-medium rise reinforced concrete building-type structures without significant irregularity problems. The method discussed herein, originally proposed by Ersoy (2013) is based on essential rules and guidelines of earthquake engineering such as member ductility and global ductility. Two main classes of structures are considered: buildings consisting solely of frames and buildings with frames and shear walls (also referred to as dual systems). In frame systems, the seismic loads are resisted entirely by columns, whereas in dual systems it is assumed that the columns take 30% and the shear walls take 100% of the lateral loads. It is also assumed that the locations of the shear walls are well configured on the plan so that the lateral loads are distributed fairly throughout the entire frame and the concentration of forces around a specific region is prevented. In an effort to ensure flexural failure of the members, the dimensions of the vertical members are determined under the action of gravity loads and seismic loads. Simple expressions representing the demand are derived as a function of plan area of the stories, column tributary areas, dead loads and live loads. Once the demands and required capacities are specified, dimensions of the load bearing members are determined by taking into account restrictions regarding certain effects leading to brittle failure such as axial stress, shear stress and interstory drifts. For the flexural and shear reinforcements, certain ratios of minimum reinforcements are adopted for the analysis. The buildings are modeled as per ASCE 41-13 with the aforementioned criteria and nonlinear static pushover analyses are performed to validate the expected performance level.
Açık ocak yolları tasarımında kullanılan püskürtme betonun verimliliğinin belirlenmesi için yeni bir yöntemin geliştirilmesi
Bu tez çalışmasında, püskürtme betonun ve lif içerikli püskürtme betonun açık maden ocağı yolları alt yapısının güçlendirilmesi amacıyla kullanımı şekline yönelik yeni bir yöntem geliştirilmesi amaçlanmıştır. Betonun tasarım parametrelerinin belirlenmesi için püskürtme beton işlemine farklı bir bakış açısı getirilmiştir. Beton malzemesi içerisine katılan lif katkı maddesinin direk olarak karışımın içerisine eklemeden, beton içerisinde katlar şeklinde yerleştirilerek yük taşıma kapasitesi, dayanımı ve kırılma sonrası davranışları incelenmiş ve tasarım parametrelerini belirlemek amacıyla iki farklı deney yapılmıştır. İlk dizi deney sonucunda numuneler içerisine kat şeklinde lif koyulmasıyla birlikte dayanımın arttığı gözlemlenmiştir. Bunun yanında kırılma sonrası yük taşıma kapasitesinin de lif katlarının artmasıyla birlikte çoğaldığı tespit edilmiştir. İlk dizi deney test sonuçlarıyla elde edilen bilgiler ile bu çalışma için belirlenen tasarım parametrelerinden biri olan kat sayısı belirlenmiştir. İkinci dizi deney numuneleri her grupta en az 5 numune hazırlanmak üzere, yedi grup olacak şekilde hazırlanmıştır. Bu gruplar sade beton, yatay 3kg/m3 lifli, yatay 5 kg/m3 lifli, dikey 3kg/m3 lifli, dikey 5 kg/m3 lifli, karma 3 kg/m3 lifli, karma 5 kg/m3 lifli olarak ayrılmıştır. Yatay ve dikey lifli numunelerin dayanımının sade beton numunelerine göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Lif miktarının fazla olduğu yatay ve dikey lifli numunelerde yük taşıma kapasitesinin az lif içeren numunelere göre daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Karma lifli numunelerde düzensiz lif dağılımı yüzünden numunelerin gerilme şekil değiştirme eğrilerinde benzerlik görülmemiştir ama genel anlamda karma lifli numunelerin sade beton numunelerine göre yük taşıma kapasitesi fazla olduğu tespit edilmiştir. Lif miktarının artmasıyla birlikte bu kapasitenin de arttığı gözlenmiştir.
Betonarme çok katlı yapıların deprem performansının statik itme ve zaman tanım alanında doğrusal olmayan yöntemlerle incelenmesi
Depremsellik açısından aktif bir bölgede bulunan ülkemizde deprem etkilerinin oluşturduğu hasar ve can kayıplarını en düşük seviyede tutabilmek için, depremin yapılar üzerinde oluşturduğu etkileri göz önünde bulundurmak gerekmektedir. Bu gerekliliğe yapısal anlamda artan ihtiyaçların eklenmesi ile daha kapsamlı ve hassas sonuçlar veren yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır.Depreme dayanıklı yapı tasarımının gerekliliği sebebi ile ülkemizde etkin olarak Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (DBYBHY) 2007 kullanılmaktadır. Yapılan çalışmalar ile edinilen bilgiler doğrultusunda mevcut yönetmeliği geliştirmek adına Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY) 2016 taslak olarak yayınlanmıştır.Bu taslak yönetmelik deprem yüklerine ve diğer dış yüklere dayanıklı yapı tasarımında; doğrusal davranış kabulü ile dayanıma göre tasarım (DGT) ve doğrusal olmayan davranışları göz önünde bulunduran şekildeğiştirmeye göre değerlendirme ve tasarım (ŞDGT) olarak iki ana yaklaşımdan oluşmaktadır. Bu tez kapsamında TBDY 2016 taslağına uygun olarak betonarme çok katlı bir yapının sabit modlu statik itme ve zaman tanım alanında, doğrusal elastik olmayan yöntemlerle çözümlemesi yapılmıştır. Çalışmanın birinci bölümünde amaç ve kapsamdan bahsedilmiştir. İkinci bölümde depreme dayanıklı yapı tasarımında kapasite tasarımına ve doğrusal elastik olmayan davranışa değinilmiştir. Üçüncü bölümde TBDY 2016 taslağının performans kavramına yaklaşımı konusunda; bilgi düzeyleri, hasar sınırları, performans düzeyleri verilmiştir. Dördüncü bölümde incelenen yapıya ait genel bilgiler, matematiksel modelinin hazırlanması, statik itme ve zaman tanım alanında doğrusal elastik olmayan çözümlemelerin oluşturulması ve uygulanması konuları anlatılmıştır.Ayrıca deprem kayıtlarının ölçeklenme ve benzeştirilme yöntemlerine değinilmiştir. Son bölüm olan beşinci bölümde sonuçlar ve öneriler verilmiştir.
Betonarme bir yapıda değişen zemin sınıfının deprem kuvvetleri üzerindeki etkisinin doğrusal analiz yöntemleri ile karşılaştırılması
Yapıların güvenli tarafta olması ve tehlike arz etmemesi, yapının üzerine gelen tüm kuvvetleri karşılaması ile açıklanabilir. Yapıya etki eden bu yükler hareketli, zati, rüzgâr, deprem, su, toprak yükü gibi başlıklarda toplanabilir. Deprem yükü hariç diğer tüm yüklerin tek bir değeri varken deprem yükü çözümde uygulanan analiz yöntemine göre farklılıklar gösterebilmektedir. Ayrıca deprem yükünü, binanın inşa edileceği koordinatlar, bina yüksekliği, yerel zemin sınıfı, bina önem katsayısı, taşıyıcı sistem katsayısı da etkilemektedir. Binaların değerlendirme ve tasarımında kullanılacak yöntemler, TBDY 2018'de iki başlıkta verilmiştir. Bunlar doğrusal analiz yöntemleri ve doğrusal olmayan analiz yöntemleridir. Doğrusal analiz yöntemleri kendi içinde eşdeğer deprem yükü yöntemi ve modal hesap yöntemleri olarak ikiye ayrılırken, doğrusal olmayan analiz yöntemleri, zaman tanım alanında ve itme hesap yöntemleri olarak iki başlığa ayrılmıştır. Bu çalışmada bina yüksekliği ve değişen zemin sınıflarının taban kesme kuvvetine etkisini incelemek hedeflenmiştir. Bu amaçla aynı taşıyıcı sisteme sahip 5 katlı ve 10 katlı iki ayrı yapı modellenmiştir. Modellenen yapıların tabanına etkiyen taban kesme kuvvetinin hesabında eşdeğer deprem yükü analizi ve mod birleştirme analizi kullanılmıştır. Yapı analizleri SAP2000 analiz programı ile yapılmış, analiz sonucunda ZA, ZB, ZC, ZD ve ZE zemin sınıflarında yapıya etkiyen taban kesme kuvvetinin değişimi raporlanmıştır. Analizler sonucunda 5 katlı yapıda ZA, ZB, ZC zemin sınıflarında eşdeğer taban kesme kuvvetlerinin, mod birleştirme kuvvetlerinden %10- %20 oranında daha büyük olduğu gözlemlenirken ZD ve ZE zemin sınıflarında bu değer yaklaşık %20-%25 oranına ulaşmıştır. 10 katlı yapıda ise eşdeğer taban kesme kuvvetleri her zemin sınıfında, mod birleştirme kuvvetlerinden %25 oranında daha büyük sonuçlar vermiştir.
Modeling of reinforced concrete membrane behavior considering shear stress transfer across cracks
In this study, a previously developed reinforced concrete panel (membrane) model formulation is improved by incorporating simple yet effective constitutive relationships that simulate shear transfer mechanisms across cracks. First, a friction-based shear aggregate interlock mechanism with cyclic degradation parameters is incorporated. Second improvement is the implementation of an origin-oriented dowel action model on reinforcing bars with cyclic degradation parameters. These mechanical enhancements are aimed to achieve better simulation of test results with consideration of physical phenomenon's (e.g. friction along cracks, dowel action, degradation) that are neglected (in full or partially) in the formulations of other panel models available in the literature. Improved model is further validated against test results from two different experimental programs. Sensitivity of the improved model to the coefficient of friction is evaluated through computational analyses carried out on five different panel specimens that are identified as sensitive to the applied shear transfer mechanisms due to their design or loading characteristics (e.g. asymmetric or inclined reinforcement, complicated loading conditions). Thereafter, using optimal friction coefficients obtained by the parametric sensitivity analysis results, global and local response predictions of the model for ten different panel specimens (including specimens used for sensitivity analyses) are compared with test results from two different experimental programs for validation of the improved model. Finally, it was observed that the improved panel model provides good correlation with test results as majority of the results are indeed satisfactory.
The effects of post fire re-curing on mechanical properties and recovery of fiber reinforced concrete
High temperatures or fire may cause significant damage in concrete. Moreover, further deterioration continues at the post heating stage. Although, there are few studies on the post fire rehabilitation of concrete in the literature, most of them focused only on the re-strengthening of concrete. On the other hand, the post fire activities in concrete have a significant impact on both mechanical and microstructural properties of concrete. Therefore, in this study new solution based re-curing techniques were utilized on the concrete specimens at the post heating stage. 7 days of post fire re-curing was applied in order to be more effective, practical and cost effective compared to the longer re-curing periods. At every stage of heating, cooling and re-curing; destructive and non-destructive tests were performed on cubic and prismatic specimens in order to determine the residual mechanical properties and to monitor the extent of recovery. Some of these specimens were also subjected to TGA analyses to better understand the microstructural changes of concrete following heating and the effect of re-curing methods. The results showed further deterioration in air re-cured concrete but recovery in water and solution based re-cured concrete.
Kazıklı temellerin analitik yöntemlerle statik ve betonarme çözümleri
Kazıklı temeller, elverişsiz zemin koşulları altında üst yapı yükünün zemine güvenli bir şekilde iletilmesini sağlamak amacı ile günümüzde oldukça fazla kullanım alanına sahiptir. Yatay ve düşey yükler altında kazıklı temellerin davranışlarının tespiti için bir çok yöntem geliştirilmiştir. Kazıklı temellerin dizaynı; bu çözüm yöntemlerindeki kabullere, mühendislik muhakemesindeki doğru yaklaşımlara ve karmaşık hesapların rahatlıkla yapılmasını sağlayan bilgisayar programı sonuçlarına bağlı olarak yapılmaktadır. Bu çalışmada, literatür kısmında yatay ve düşey yüklü kazık ve kazık gruplarının davranışları incelenmiştir. Çalışmanın uygulama kısmında SAP 2000 Yapı Analiz programı kullanılarak tek kazık çözümleri yapılmıştır. Son kısımda ise çözülen örneklerin neticesinde ulaşılan sonuçlar irdelenerek verilmiştir. Anahtar Kelimeler: Düşey ve Yatay Yüklü Tek ve Grup Kazıklar, Yatak Katsayısı, Kazıklı Temellerin Tasarım Esasları
Betonda kullanılan korozyon inhibitörlerinin farklı kimyasal katkılarla etkileşimi
Bu tez çalışmasında, kimyasal katkı ve korozyon inhibitörü kullanımının betonun fiziksel, mekanik ve durabilite özelliklerine ayrıca beton içerisindeki donatının korozyonuna etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Bu kapsamda, korozyonu engellemek için kullanılan inhibitörlerin etkileri araştırılmış ayrıca yerli ve milli bor inhibitörünün korozyonu engellemedeki etkisi ilk defa ortaya konmuştur. Çalışmada, dört farklı kimyasal katkı ve üç farklı korozyon inhibitörü ile hazırlanmış beton karışımları ile, donatılı ve donatısız beton numuneleri üretilmiştir. Kullanılan kimyasal katkılar priz hızlandırıcı, priz geciktirici, süper akışkanlaştırıcı, hiper akışkanlaştırıcıdır ve her bir katkı %1,5 oranında kullanılmıştır. Korozyon inhibitörleri, kalsiyum nitrit bazlı korozyon inhibitörü ve doğal bordan elde edilmiş inhibitördür, inhibitörler karışımlarda 20 lt/m3 miktarında kullanılmıştır. Tez kapsamında oluşturulan beton serileri dört farklı gruba ayrılmıştır. Bunlar, yalnızca inhibitör içeren seriler, yalnızca kimyasal katkı içeren seriler, kimyasal katkı ve bor inhibitörü içeren seriler, kimyasal katkı ve kalsiyum nitrit içeren serilerdir. Donatılı ve donatısız olarak iki farklı şekilde üretilen silindir ve küp numunelere, 28 ve 90 gün boyunca kür havuzunda standart kür ortamına maruz bırakılmıştır. Üretilen numunelerin fiziksel özeliklerini belirlemek amacıyla birim ağırlık ve ultrases geçiş süresi deneyleri, mekanik özeliklerini belirlemek amacıyla ise basınç ve yüzey sertliği deneyleri yapılmıştır. Üretilen numunelerin dayanıklılık özeliklerini görmek için hızlı klorür geçirimliliği, elektriksel direnç, kılcal su emme, yarı hücre potansiyeli, hızlandırılmış korozyon deneyleri yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda bor inhibitörü ve kimyasal katkıların birlikte kullanıldıklarında geçirimliliği azaltarak dayanıklılık özeliklerini önemli ölçüne arttırdığı görülmüştür. BORHAK90 numunesi ilk çatlak oluşumunu 10 kat arttırarak 361 saate ulaştırmıştır. Aynı numune serisi betonların elektriksel özdirenç değerlerini kontrol numunesine göre %77,91 arttırmıştır. Bor ve süper akışkanlaştırıcı katkı içeren beton numunelerin hızlı klorürü geçirimliliği değeri %96,02 azalmıştır. Yüzey uygulamalı inhibitör kullanımı sonucunda yarı hücre potansiyel değerlerinde, çapı 100 mm ve 150 mm olan numunelerde korozyon olasılığı kontrol numunesine oranla %25,7 ve %38,4 azalmıştır
Betonarme çerçeveli ve çerçeveli perdeli taşıyıcı sistemli hastane binalarında deprem ve düşey yüklerden meydana gelen kolon eksenel kuvvet oranlarının tespiti
Depremler tüm dünyada insanların maddi, ruhi, psikolojik olarak etkileniyorlar. Türkiye coğrafi olarak aktif fay hatların üstüne olduğundan dolayı depremler meydana geldi, bu hasarların azatltması için bazı kurallar oluşturdular ve bu amacıyla deprem yönetmeliği yazılmıştır. Yapılarda taşıyıcı sistemin doğru düzenlenmesi, taşıyıcı elemanların boyutlandırılması ve yerleşimi, yapının deprem davranışını önemli derecede etkilemektedir. Bu tezde amaç deprem kuvveti etkisi altında betonarme çerçeveli, çerçeveli perdeli ve perdelerlerin konum değiştirmesiyle taşıyıcı sistemli hastane binalarında deprem ve düşey yüklerden meydana gelen eksenel kuvvetleri incelenmiştir. Bu amaç için betonarme çerçeveden oluşan bir hastane binasının izmir, İstanbul,ankara illerinde, çeşitli zemin sınıflarda ve 6, 9, 12 katlı olduğu kabulü yapılarak, ve tek tek durumlar için ayrı ayrı ele alınarak hesaplamaları yapılmıştır.
Betonarme kirişlerde donatı oranının ve genişlik/yükseklik oranının kiriş davranışına etkileri
Bu tez çalışması kapsamında, betonarme kirişlerin analizinde ve tasarımında bir kısmı yönetmeliklerde verilen şartlara bağlanmış bazı parametrelerin kirişlerin davranışına nasıl etki ettiğini iki aşamalı bir çalışma ile deneysel olarak gözlemlemek, deney sonuçlarını analitik sonuçlarla kıyaslayarak irdelenmiştir. Birinci aşamada yönetmelikte verilen minimum ve maksimum donatı oranları sınırlarına uyularak ve uyulmayarak üretilen kirişlerin davranışları incelenmiştir. İkinci aşamada ise betonarme kirişlerde farklı a/b (genişlik/yükseklik) oranının kiriş davranışına etkisi incelenmiştir. Birinci aşamada Kirişlerde minimum ve maksimum donatı yerleştirilmiş ve yönetmenlikte tanımlanan maksimum donatı oranı 0.85pb'ye karşı gelen dengeli donatı oranının yanı sıra dengeli donatı oranından daha fazla donatı (over reinforcement) uygulanarak toplam altı tane kiriş üretilmiş olup ve tüm kirişler için yük-deplasman ve moment eğrilik ilişkilerine bakılmıştır. Bu üretilen kirişler 4 noktalı eğilme düzeneğinde test edilmiştir. İkinci aşamada farklı a/d donatı oranlarına sahip olan ve değişik üç tane genişlik / yükseklik oranı olmak üzere toplam 6 tane betonarme kiriş deneye tabi tutulmuştur. Bunlar (2/1, 1/1, 1/2) ebadında olup 2/1 genişliğe yüksekliğin iki katı, 1/1 genişliğe yüksekliğin eşit kare kiriş, 1/2 genişliğe yüksekliğin yarısı şeklinde üç farklı kiriş üretilmiştir. Kiriş boyutları olarak 75x150,105x105,150x75 mm birimindedir. Genişliği 75 mm yüksekliği 150 mm değer türlüsü genişliği 150 mm yüksekliği 75 mm ve 105x105 mm genişliği ve yüksekliği aynı olan kare kiriş olarak tanımlanmıştır. Bunların donatı oranları aynı olup maksimuma minimum arasında bir donatı oranı seçilmiştir. Araştırma sorularında yer alan parametrelerin kiriş davranışına olan etkileri imal edilmiş kiriş numuneleri test edilerek araştırılmıştır. Davranışları kıyaslamak için yük-deplasman grafiklerinden faydalanılmıştır.
Çelik kirişli köprülerin ve öngermeli kirişli betonarme köprülerin maliyet ve deprem performansının karşılaştırılması
Bu tez kapsamında, çelik kirişli köprülerin ve öngermeli kirişli betonarme köprülerin inşaat maliyetleri ve deprem performansları karşılaştırılmalı olarak irdelenmektedir. Gerçekleştirilen bu irdelemelere göre sözkonusu köprülerin maliyet ve yapısal güvenlik kıstaslarına göre parametrik çalışmalar yapmak ve tasarımlarına ilişkin önerilerde bulunmak amaçlanmıştır. Bu amaçla, iki ana grup olarak çelik kirişli ve öngermeli kirişli köprüler den oluşan toplam 288 köprünün tasarımları gerçekleştirilmiştir. Bu köprülerin analizinde parametre olarak, farklı açıklık uzunlukları, kolon yükseklikleri, zemin tipleri ve sismik bölgeleri dikkate alınarak karşılaştırılmalar gerçekleştirilmiştir.Tasarımda ve inşaat maliyetleri ile sismik performanslarının belirlenmesinde sonlu elemanlar programından ve geliştirilen MS EXCEL yazılımından yararlanılmıştır. Gerçekleştirilen çalışmalara göre, köprülerin başlangıç maliyet hesabında öngermeli kirişli köprülerin çelik kirişli köprülerden daha ekonomik olduğu ve tasarımın minimum sınırları göz önüne alındığında, sismik yükler altında öngermeli kirişli köprülerin çelik kirişli köprülere göre daha iyi bir performans gösterdikleri sonuçlarına ulaşılmıştır. Bununla birlikte, sismik performans analizlerinde öngermeli ve çelik kirişli köprüler için aynı boyutlara sahip bir alt yapı kullanıldığında, çelik kirişli köprülerin daha iyi bir sismik performans sergilediği sonucuna da ulaşılmıştır.
Depremde betonarme bina performansının doğrusal elastik ve elastik olmayan yöntemler ile belirlenmesi ve yöntemlerin sonuçlarının karşılaştırılması
Betonarme yapıların dinamik yükler altındaki davranışlarının önceden belirlenmesi amacı ile performansa dayalı analiz yöntemi kullanılmaktadır. Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (DBYBHY)'de, mevcut betonarme binaların deprem performansının belirlenmesinde doğrusal elastik ve doğrusal elastik olmayan hesap yöntemlerin kullanılmasına izin verilmiştir. Bu çalışmada, burulma düzensizlikleri 1.10 ve 1.21 olan 5 katlı ve 7 katlı çerçeveli betonarme binaların deprem performansı belirlenerek yöntemlerin sonuçları karşılaştırılmıştır. Binanın deprem performansının belirlenmesinde doğrusal elastik yöntemlerden ?Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi (EDYY)?, doğrusal elastik olmayan hesap yöntemlerden ?Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi (AEDYY)? ve ?Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi (ZTAHY) kullanılmıştır. Her iki doğrultu için yapılan analizlerden, EDYY ve ZTAHY ile binaların performans değerlendirmesi sonucunda, kiriş ve kolon kesitlerindeki hasar durumları DBYBHY`de tanımlanan ?Can Güvenliği? (CG) performans düzeyi için belirlenen koşulları sağlamaktadır. AEDYY ile analizde ise, 7 katlı 1.10 ve 1.21 burulma düzensizliğine sahip binalarda yalnızca bir katta ileri hasar bölgesine (İHB) geçen kirişlerin oranı CG performans düzeyi için verilen koşulu sağlamadığından, DBYBHY'de tanımlanan CG performans düzeyi için belirlenen koşulları sağlamamaktadır.
Literatürde önerilen betonarme kiriş kesme mukavemeti bağıntılarının güvenilirliğinin olasılıksal yöntemlerle irdelenmesi
Yapısal sistemlerde güvenilirlik, yapısal sistemin ve sistemi oluşturan elemanların kapasitelerinin (R), yapı ömrü süresince oluşabilecek maksimum yük etkilerini (S) karşılamada yeterli olduğunun gösterilmesi ile sağlanabilir. Kapasitenin istemden büyük olması durumu (R>S) güvenilirliği, tersi olarak (RS) olayını gerçekleştirecek koşulların yerine getirilmesini sağlamak veya bunu güvence altına almaktır. Bu gibi durumlarda, yapısal güvenilirlik; yaklaşık olasılıksal yöntemler olarak nitelendirilebilen ikinci moment yaklaşımları ile tahmin edilebilir. Bu çalışmada, enine donatılı betonarme kiriş kesme mukavemeti bağıntılarının güvenilirliğine ilişkin performans fonksiyonlarının tanımlanmasında, literatürden alınan betonarme kiriş kesme mukavemeti bağıntıları kullanılmıştır. Performans fonksiyonu rastgele değişkenlerinin istatistiksel bağımsız olduğu kabülüne göre, kiriş toplumuna ilişkin kesme kırılması olasılığı ve kesme güvenilirliği değerlendirilmiştir. Değerlendirmede, deneysel sonuçları literatürden alınan, geometrik ve malzeme özellikleri değişken kirişler seçilmiştir.
Beton yapılarda donatı korozyonunun önlenmesine yönelik tedbirlerin araştırılması
Korozyona karşı daha dayanımlı betonarme ürünler geliştirmek amacı ile yaptığımız bu çalışmada, çeşitli katkı malzemeleri içeren betonarme numuneler üretilerek, kullanılan katkı malzemelerinin betonarme numunelerde donatı korozyonunu engellemedeki etkinlikleri değerlendirilmiştir ve eski yapılardan çıkarılmış kısmen korozyonlu çelik donatılar kullanılarak betonarme numuneler üretilip bu numunelere dış akım kaynaklı ve galvanik anotlu katodik koruma prosesleri uygulanarak katodik koruma proseslerinin yapılardaki korozyonu engellemedeki etkinlikleri değerlendirilmiştir.Katkı malzemelerinin etkinliklerini değerlendirmede kullanılan betonarme numuneler, beton içine çelik donatılar dikilerek, silindir lolipop şeklinde 70x140 mm ölçülerinde dökülmüştür. Her bir korozyon önlem katkı malzemesi için toplam yedi farklı numune grubu ve bunlara ait kontrol numune grupları her bir gruptan üçer tane olacak şekilde üretilmiştir. Birinci grup numunelerde Tecno Silica ticari isimli silis dumanı, beton harç karışımına katılmıştır. İkinci grup numunelerde Sika Ferrogard-901 ticari isimli nitrojen içeren organik ve inorganik esaslı karışım inhibitörü beton harç karışımına katılmıştır.Üçüncü grup numunelerde Sika Gard -703 W ticari isimli silan ve siloksan bileşimli emülsiyon betonun dış yüzeyine sürülmüştür.Dördüncü grup numunelerde Sika Ferro Gard -903 ticari isimli özel amino alkol esaslı organik ve inorganik karışım inhibitörü betonun dış yüzeyine sürülmüştür.Beşinci grup numunelerde Tecno bond 650 ticari isimli epoksi reçine esaslı, iki bileşenli solventli epoksi kaplama malzemesi çelik donatının dış yüzeyine sürülmüştür.Altıncı grup numunelerde çelik donatılar sıcak daldırma galvaniz yöntemi ile çinko kaplanmıştır.Yedinci grup numunelerde Sika Monotop 610 ticari isimli çimento esaslı, silis dumanı ve korozyon inhibitörü içeren, polimer modifiyeli kaplama malzemesi çelik donatının dış yüzeyine sürülmüştür.Geri kalan gruplar ise önlemsiz yani katkı malzemesi içermeyen kontrol numuneleri olarak üretilmişlerdir.Numuneler 50 gr Cl- / litre konsantrasyondaki tuzlu su çözeltisi içinde üç ay süre ile bekletilerek hızlandırılmış korozyona uğratılmıştır. Üç ay süresince düzenli olarak yarı hücre potansiyel ölçümleri, korozyon akım yoğunluğu ölçümleri yapılmıştır. Korozyon akım yoğunluğu ölçümlerinde Gecor 8 cihazı kullanılmıştır. Üç aylık hızlandırılmış korozyona tabi tutulan lolipop numuneler, deneyin sonunda kırılarak, donatıları çıkarılmış ve yüzeyleri temizlendikten sonra Olympus optik mikroskobunda 200 büyütmede mikro yapıları incelenmiştir.Katkı malzemelerinden beton harç karışımı içine katılanların betonun basma dayanımlarına ve yarmada çekme dayanımlarına olan etkileri 28 günlük kür süresi sonunda değerlendirilmiştir. Çelik donatıların yüzeyine yapılan kaplamaların betonarme numunelerin aderans dayanımlarına olan etkileri 28 günlük kür sonunda ve 90 günlük hızlandırılmış korozyon deneyleri sonunda belirlenmiştir.Sika Ferro Gard-901 ve Tecno Silica silis dumanı katkılı numunelerin basınç dayanımları sırası ile 33,5 Mpa ve olarak 30,6 Mpa tespit edilmiştir. Bu numunelere ait kontrol numunelerinin basınç dayanımları sırası ile 28,5 Mpa ve 27 Mpa olarak tespit edilmiştir. Sika Ferro Gard-901 ve Tecno Silica silis dumanı katkılı numunelerin yarmada çekme dayanımları sırası ile 3,85 Mpa ve 4 Mpa olarak tespit edilmiştir. Bu numunelere ait kontrol numunelerinin yarmada çekme dayanımları sırası ile 2,9 Mpa ve 2,9 Mpa olarak tespit edilmiştir. Basınç dayanımı ve yarmada çekme dayanımı deneyleri sonucunda, Sika Ferro Gard-901 ve Tecno Silica beton katkısının kontrol numuneleri ile karşılaştırma yapıldığı zaman, betonun basma dayanımını ve yarmada çekme dayanımını arttırdığı tespit edilmiştir.Kür süresi tamamlandıktan sonra yapılan aderans dayanımı deneyleri sonucunda, Sika Ferro Gard-901'in, çinko kaplamanın, Tecno Silica silis dumanının, betonarme numunelerin aderans dayanımını arttırdığı, Tecno Bond 650 epoksi esaslı kaplamanın ve Sika Monotop 610 kaplamanın betonarme numunelerin aderans dayanımını düşürdüğü, Sika Ferro Gard-903 inhibitörünün ve Sika Gard -703 W emülsiyonunun betonarme numunelerin aderans dayanımını pek değiştirmediği tespit edilmiştir. Hızlandırılmış korozyon süresi sonunda, Sika Ferro Gard-901, çinko kaplama, Tecno Silica silis dumanı, Tecno Bond 650 epoksi kaplama, Sika Monotop 610 kaplama, Sika Ferro Gard-903 ve Sika Gard -703 W içeren numunelerin aderans dayanımları sırası ile 5,27 Mpa; 5,44 Mpa; 4,88 Mpa; 4,16 Mpa; 4,18 Mpa; 5,22 Mpa; 5,29 Mpa olarak tespit edilmiştir. Bu numunelere ait kontrol numunelerinin aderans dayanımları sırası ile 3,88 Mpa; 3,8 Mpa; 4,17 Mpa; 3,83 Mpa; 3,74 Mpa; 3,91 Mpa; 4,03 Mpa olarak tespit edilmiştir.Hızlandırılmış korozyon süresi sonunda, Sika Monotop 610,çinko kaplama, Tecno Bond 650 epoksi kaplama, Sika Ferro Gard-901, Sika Ferro Gard-903, Sika Gard -703 W, Tecno Silica silis dumanı içeren numunelerin korozyon akım yoğunlukları sırası ile 0,14 µA/cm2; 0,36 µA/cm2; 0,19 µA/cm2; 0,29 µA/cm2; 0,42 µA/cm2; 0,20 µA/cm2; 0,31 µA/cm2 olarak tespit edilmiştir. Bu numunelere ait kontrol numunelerinin korozyon akım yoğunlukları sırası ile 0,56 µA/cm2; 0,57 µA/cm2; 0,60 µA/cm2; 0,56 µA/cm2; 0,76 µA/cm2; 0,52 µA/cm2; 0,68 µA/cm2 olarak tespit edilmiştir. Ayrıca hızlandırılmış korozyon süresi sonunda, Sika Monotop 610,çinko kaplama, Tecno Bond 650 epoksi kaplama, Sika Ferro Gard-901, Sika Ferro Gard-903, Sika Gard -703 W, Tecno Silica silis dumanı içeren numunelerin yarı hücre potansiyel değerleri sırası ile- 411 mV,-666 mV,-192 mV,-542 mV,-575 mV,-315 mV,-433 mV olarak tespit edilmiştir. Bu numunelere ait kontrol numunelerinin yarı hücre potansiyel değerleri sırası ile -619 mV, -502 mV,-543 mV,-611 mV,-605 mV, -631 mV, -543 mV olarak tespit edilmiştir.Elde edilen verilere göre, çelik donatıları, Sika Monotop 610 kaplamalı, sıcak daldırma çinko kaplamalı ve Tecno Bond 650 ticari isimli epoksi kaplamalı betonarme numunelerde korozyon tespit edilmemiştir. Sika Ferro Gard 901 inhibitörü katkılı betonarme numunelerde çok ince (0 - 4 µm arası) oksit tabakasına rastlanmıştır ancak ölçülen korozyon akım değerlerinin betonun dayanıklılığı açısından risk oluşturmayan bölgede kaldığı tespit edildiğinden, Sika Ferro Gard 901 katkının betonarme yapıları uzun süre yüksek klorür içerikli çevre koşullarına maruz kalındığında bile oldukça etkili bir şekilde koruyabildiği ve betonarmenin dayanıklılığı açısından bir tehlike oluşmasına engel olabildiği görülmüştür. Tecno Silica silis dumanı katkılı ve Sika Ferro Gard 903 inhibitör katkılı, betonarme numunelerde ince (sırasıyla, 5 - 10 µm arası ve 5-15 µm arası) oksit tabakasına rastlanmıştır. Fakat kontrol numuneleri için yapılan mikro yapı incelemelerinde bu numuneler üzerinde 20-30 µm arası korozyon tabakasına rastlanması Tecno Silica silis dumanı ve Sika Ferro Gard 903 katkılarının betonarme numuneleri beton yapının dış çevresinden gelebilecek agresif klor iyonlarına ve oksijene karşı kontrol numunelerine göre oldukça etkin bir şekilde koruduğunu göstermiştir. Sikagard-703 W ile kaplamalı betonarme numunelerde genel olarak korozyona rastlanmamıştır. Sadece ufak bir bölgede lokal olarak ve çok ince (0-3 µm arası) oksit tabakasına rastlanmıştır. Ayrıca Sikagard-703 W içeren betonarme numunelerde ölçülen korozyon akım değerlerinin betonun dayanıklılığı açısından risk oluşturmayan bölgede kaldığı tespit edilmiştir. Kontrol numunelerinde ise 20-30 mikron aralığında oksit tabakasına rastlanmış ve donatıların bazı bölgelerinde lokal korozyon oluşumu görülmüştür.Katodik koruma prosesleri için eski betonarme yapıları temsilen kullanılmış durumda olan Ø14'lük nervürlü donatı çelikleri kullanılarak 200x200x200 mm ölçülerinde küp şeklinde betonarme numuneler üretilmiştir. Dış akım kaynaklı katodik koruma için üretilen betonarme numunenin henüz akım verilmeden önce Cu-CuSO4 referans elektrodu ile ölçülen yarı hücre potansiyel değeri -475 mV olarak tespit edilmiştir. Bu değer numunede kullanılan çelik donatıların kullanılmış olması sebebi ile korozyona uğradığını göstermektedir. Numuneye dış akım verildikten sonra betonarme numunenin yarı hücre potansiyel değeri -851 mV olarak ölçülmüştür. Elde edilen değer, betonarme demirleri için potansiyel kriteri olarak kabul edilen -770 mV potansiyelinden daha negatif ve aşırı koruma başlangıç sınırı olan -950 mV potansiyelinden pozitif olduğu için katodik korumanın tam olarak gerçekleştiğini ve korozyonun tamamen durdurulduğunu da doğrulamıştır. Galvanik anotlu betonarme numunedeki çelik donatıların çinko anot ile metalik bağlantıları henüz yapılmadan önce Cu-CuSO4 referans elektrodu ile ölçülen yarı hücre potansiyel değeri -235 mV olarak tespit edilmiştir. Bu değer numunelerde kullanılan çelik donatıların kullanılmış olması sebebi ile korozyonla ilgili belirsizlik bölgesinde olduğunu göstermektedir. Numuneye galvanik anotlu katodik koruma uygulandıktan sonra betonarme numunenin yarı hücre potansiyel değeri -363 mV olarak ölçülmüştür. Elde edilen değerin, numuneye galvanik anotlu katodik koruma yapılmadan önce ölçülen -235 mV'luk yarı hücre potansiyelinden daha negatif olması, çinkonun galvanik anot olarak çözündüğünü ve çelik donatıları katodik olarak koruyabilmek için donatılara elektron sağladığını göstermiştir. Ancak kullanılan çinko anodun gücünün kullanılan donatı sayısına karşı tam yeterli gelmemesi sebebi ile elde edilen değer -770 mV' un altına inememiştir. Fakat yapılan çalışma çelik donatılar için yeterli büyüklük ve güçte çinko anot kullanılması durumunda katodik korumanın tam olarak gerçekleşeceğini ve her ne kadar çelik donatılar korozyona uğramış ve uğramaya devam ediyor olursa olsun galvanik anotlu katodik koruma uygulanarak betonarme demirlerinin devam eden korozyonunun tam olarak önlenebileceğini göstermektedir.Betonarme numunelerde kullanılan korozyon önleyici malzemelerin ve uygulanan katodik koruma proseslerinin ekonomik değerlendirmeleri yapılmıştır. Betonarme yapıları korozyona karşı koruma amacı ile çelik donatı kaplama malzemelerinin kullanılması %0,06 (70 TL) ? %0,33 (367 TL) aralığında çok az bir ek maliyet getirirken kullanım ömrü boyunca yıllık maliyette %33 (747 TL) - %41 (920 TL) aralığında tasarruf sağlanabileceği öngörülmüştür. Yine betonarme yapıları korozyona karşı koruma amacı ile beton harç katkı malzemelerinin kullanılması %0,1 (123 TL) ? %0,6 (671 TL) aralığında çok az bir ek maliyet getirirken kullanım ömrü boyunca yıllık maliyette % 33 (747 TL) - %37 (834 TL) aralığında tasarruf sağlanabileceği ve sürme esaslı kaplama malzemelerinin kullanılması %0,019 (21 TL) ? %0,022 (24 TL) aralığında çok az bir ek maliyet getirirken kullanım ömrü boyunca yıllık maliyette %33 (747 TL) - %37 (834 TL) aralığında bir tasarruf sağlanabileceği öngörülmüştür. Betonarme yapıları korozyona karşı koruma amacı ile katodik koruma proseslerinin uygulanması %0,6 (625 TL) ? %0,6 (653 TL) aralığında çok az bir ek maliyet getirirken kullanım ömrü boyunca yıllık maliyette %36,7 (834 TL) - %36,9 (834 TL) aralığında oldukça iyi bir tasarruf sağlanabileceği öngörülmüştür. Gerek ekonomiklik gerekse uygulanma şartları bakımından dış akım kaynaklı katodik koruma sisteminin yeni yapılacak yapılarda ve galvanik anotlu katodik koruma sisteminin ise eski yapılarda kurulması uygun görülmüştür.Beton içine katkı olarak ilave edilen Tecno Silica silis dumanının diğer katkı malzemesi ile yapılan karşılaştırmasına göre yapılarda kullanımının daha uygun olduğu görülmüştür. Donatı kaplamaları arasında yapılan karşılaştırmada yapının kullanım ömrü süresince ekonomiklik açısından epoksi kaplama ile sıcak daldırma galvaniz kaplama ön plana çıkmıştır. Diğer değerler birbirine yakın olmakla birlikte aderans dayanımı olarak sıcak daldırma galvaniz kaplama üstünlük göstermiştir.Bu nedenle aderansın çok önemli olduğu uygulamalarda çinko kaplamanın daha uygun olduğu düşünülmektedir. Betonarmenin dış yüzeyinde kullanılan kaplamalar arasında karşılaştırma yapıldığında ise Sika Gard 703 W kaplamasının kullanımının korozyondan korunma ve maliyet açısından daha uygun olduğu görülmüştür.411,6 metrekarelik temel alanına sahip 20 katlı ve 80 daireli yeni yapılacak betonarme bir binada korozyon hasarlarından korunma amacı ile gerekli önlem malzeme ve prosesleri bir paket halinde uygulandığında ortalama 112.322 TL olan dairenin maliyeti 1164 TL yani sadece %1 değerinde artmakta fakat binanın kullanım ömrünün artmasına bağlı olarak bir dairenin yıllık maliyeti yüksek oranda düşebileceği öngörülebilir. Dolayısı ile binalarımızda korozyona karşı önlem paketi uygulandığı taktirde daire başına yapılan harcama birkaç yıl içerisinde geri kazanılabilecektir.Anahtar Kelimeler: Betonarme, korozyon, yarı hücre potansiyel ölçümleri, basma dayanımı, korozyon akım yoğunluğu ölçümleri, mikro yapı, inhibitör, silis dumanı, aderans, sıcak daldırma çinko kaplama, epoksi reçine
Eğilme ile güç tükenmesi oluşan betonarme kirişlerin doğrusal olmayan sonlu eleman çözümlemeleri
Mevcut yönetmeliklere göre, betonarme elemanlarda göçmenin eğilme ile oluşması için eleman kesme mukavemeti eğilme mukavemetinden büyük olacak şekilde tasarlanır. Kirişlerde eğilme göçmesi eğilme donatısının akması ile başlar ve eğilme şekil değiştirmelerine bağlı hasar sebebiyle kesme mukavemetinde azalma oluşur. Kesme mukavemeti azalmasındaki karmaşıklık dolayısıyla, Deprem Yönetmelikleri aşırı muhafazakar eğilim sergiler ve belirli durumlarda kesme mukavemetine beton kesitin katkısını dikkate almaz. Bu çalışmada yapılan sonlu eleman çözümlemelerinde, betonarme kirişlerin kesme mukavemeti azalmasında eğilme mukavemetinin ve yerdeğiştirme sünekliğinin etkisi araştırılmıştır. Kesme kuvveti taşıma kapasitesinin eğilme momenti taşıma kapasitesinden bulunan kesme kuvvetine oranında artış ile kesme mukavemetine beton kesitin katkısında azalma gözlenmiştir. Ayrıca, yerdeğiştirme sünekliği artışına bağlı olarak kesme mukavemeti ve kesme mukavemetine beton kesitin katkısında azalma görülmüş, bu azalmalar dikkate alınarak kiriş kesme mukavemeti tahmin edilmiştir.
Betonarme korozyonunu önlemek amacıyla uygulanabilir yöntemlerin geliştirilmesi
Beton ve betonarme demirinin klorürlü ve sülfatlı ortamlarda korozyon davranışına atmosfere açık koşullarda LAS (lineer alkilbenzen sülfonat) ve LAB 'm (lineer alkilbenzen) etkileri potansiyokinetik deneylerle incelenmiştir. Hazırlanan beton örneklerinde su/çimento oranı 0,45 seçilmiş, polarizasyon dirençleri, akım- potansiyel eğrileri elde edilmiştir. Aynı koşullarda basınç testleri yapılmıştır. Yapı analizlerini belirlemek için beton örneklerin X-ışını Difraktometresi ile difraktogramları çekilmiş ve yapıları belirlenmeye çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, LAS ve LAB betonarme demirinin korozyonunu zayıf bir inhibisyon etkisiyle azaltıcı etki yapmakta ve basınç dayanımına da olumlu katkı yapmaktadır.Anahtar kelimeler:Beton,Korozyon,Beton Çeliği,Korozyon Potansiyeli,Difüzyon
Betonarme demirinin korozyonuna karşı katodik yönetiminin geliştirilmesi
IX ÖZ Bu çalışmada, çevresel etkilerle veya beton karma suyu yoluyla beton yapısına giren CI- iyonlarının betonarme demirine etkileri araştırılmıştır. Değişik derişimlerde klorür iyonu içeren elektrolitlerin karma suyu ya/ya da temas suyu olarak kullanıldığı koşullarda hazırlanan betonarme örneklerinin akım- potansiyel değişimleri, katodik (-700 mV) ve anodik (+700 mV) potansiyel uygulandığında 5 saat içerisindeki [CI"], pH ve elektriksel iletkenlikleri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre; klorür iyonlarının betonarme demirine korozif etki yaptığı, artan klorür iyonları derişimine bağlı olarak anodik alanda (+700 mV) betonarme demirinin daha hızlı çözünerek çözeltiye geçtiği belirlenmiştir. -700 mV ve +700 mV'da beton içerisine ve temas suyuna CI" iyonlarının difüzlenmesinde belirli bir düzenlilik saptanmamıştır. Anahtar Kelimeler: beton, korozyon, katodik koruma, difüzyon, klorür etkisi.
Geç Osmanlı - Erken Cumhuriyet dönemi mimarlık pratiğinde bilgi ve yapım teknolojileri değişimi erken betonarme İstanbul örnekleri: 1906-1930
Betonarme yapım teknolojisinin Osmanlı mimarlığına girişinin eğitim, mimarlık ortamı ve yapı uygulamaları konusundaki erken kullanımının yeterince araştırılmamış oluşu,bu tezin çıkış noktası olmuştur. Betonarmenin erken kullanımına ilişkin belgelerin 1906'da başlaması ve 1930'dan sonra sivil mimari'de yoğunlaşması nedeniyle tez, 1906-1930 aralığı ile sınırlandırılmıştır. Bu döneme ilişkin betonarme yapılar, kronolojik sırayla incelenmiş ve İstanbul örnekleriyle ele alınmıştır. Betonarme'nin İstanbul'da resmi ve sivil yapılardaki kullanımı bu tezin içeriğini şekillendirmiştir. Tezin kurgusu, döneme ilişkin yapıların Mimarlık tarihi açısından özgün belgelerle irdelenmesini içerir. Bu yapıların her biri mimari ve statik projeleriyle veya strüktüre ait diğer belge ve fotoğraflarla desteklenen bilgilerle tezde yer alırlar. Betonarmenin yapıya giriş öncesi, yapım teknolojileri, mimarlık ortamı ve değerlendirilen diğer koşullar ise tezde alt başlıklarda yer almıştır.19.yy sonu ve 20.yy başı mimarlık ortamı genel çerçeveleri ile Yapım Teknolojileri, Eğitim ve Betonarmenin Kuramsal Arka Planı alt başlıkları altında değerlendirilmiştir. Osmanlı ve Cumhuriyet mimarlığında erken betonarme örnekler, Gümrük binaları, rıhtım antrepoları ve depoların inşatına ilişkin belgeler, Seyr-ü Sefain binası , İstanbul'daki iskele inşaatlarında ve Evkaf İdaresi tarafından inşa edilen IV.Vakıf Handaki betonarme teknolojisinin varlığı, özgün belge ve kaynaklarla bu bölümde ortaya konmuştur. Cumhuriyet Dönemi betonarme yapıların bildik örnekleri dışında kalan seçilmiş birkaç örnek, yine özgün belgeleriyle tezde yer almıştır. Çeşitli araştırmacılar tarafından tezler ve makalelerde ele alınmış yapılara ilişkin, yapım yılı, inşa eden firma gibi çelişkili bilgiler, birincil kaynaklardan araştırılarak yeniden kategorize edilmiştir. Sonuç bölümünde elde edilen belgelerin genel bir değerlendirmesi yapılmıştır. Geç Osmanlı döneminde başlayan ve Erken Cumhuriyet döneminde yoğunlaşan betonarme yapı stoğunun, hükümet politikaları ile şekillenen bir gelişim gösterdiği ortaya konmuştur. Betonarme yapım teknolojisinin mimarimize sanıldığı gibi 1920'ler değil daha erken bir tarihte II.Meşrutiyet'in hemen öncesinde 1906'da giriş yaparak, yayılmaya başladığı ve bu tarihlerin Avrupa ile eş zamanlı olduğu özgün belgeleriyle bu tezde yer almıştır.Anahtar Sözcükler: Betonarme,simenarme, mimarlık, mimarlık tarihi, betonarme teknolojisi, Osmanlı Mimarlığı, Cumhuriyet Mimarlığı, iskeleler, Gümrük, Vakıf Hanları,Vakıf Apartmanları, Mimar Kemalettin
Betonarmede çelik korozyonu
ÖZET Betondaki metallerin korozyo nu inşaatı, taşımayı, ve diğer bir çok sanayii etkileyen milyonlarca dolarlık bir problemdir. Bu problem hakkında çok şeyler yazılmış ve korozyonun nasıl kontrol altında tutulabileceğini inceleyen bir çok rapor üretilmiş olduğu halde, korozyonun nasıl meydana geldiğine, oluşum mekanizmasına dair çok az şey yazılmıştır. Bilindiği gibi, karayollarının yapısı daha ziyade buzlanmayı önleyeci tuzların ve denize yakın olmanın etkisiyle korozyona uğrar. Binalarda ve karayolu dışındaki tesislerde meydana gelen ve bunun kadar ciddi olan korozyon problemleri hakkında ise daha az bilgi üretilmiştir. Bu gibi tesis ve yapılatın çoğu karayoları gibi tuz temasında olmadığı halde korozyona uğramaktadır. Son yirmi yılda betonarme yapıların önemli bir kısmında çok ciddi hasarların meydana geldiği izleniyor. Bu hasarların öncelikli sebebinin klor kapmış betonarme çeliği olduğu anlaşılmaktadır. Betonarme çeliğinin paslanabilmesi ancak betonun doğal koruma kabiliyetinin azalması (karbonasyon) veya koruyucu tabakanın klor iyonu tarafından "delinmesi" ile gerçekleşir. Bu gelişmenin çabukluğu, betonun mukavemetinin, dayanıklılığının önünde görülüp tutulması ile yapılan inşaatlarda daha da artmaktadır. Yapının, üzerine gelen yükleri taşıyabilme özelliği olan sağlamlıktan (dayanımdan) önce, yapının ömrünü (servis verme müddetini) dikkate alarak, yük dışındaki etkilere karşı "dayanıklılığını" sağlamalıyız. Bu çalışmada, her türlü beton ve benzeri çimentolu çevrenin içteki metalleri nasıl koruduğu incelenmektedir.Ayrıca, donma önleyici tuz, deniz atmosferi, ve başka tuz kaynakları olmadığı halde, bu yapılarda neden korozyon oluştuğuna dair deliller sunulmaktadır. Betonarme çeliklerinin korozyona uğrama nedenleri, korozyondan korunma ve çeliği korozyona uğramış betonarme elemanların onarımına ait çözüm önerileri verilmiştir. Anahtar Kelimeler : Betonarme, Çelik, Donatı Korozyonu, Servis Ömrü, Güçlendirme
Çelik tel narinliği ve içeriğinin beton plakların kırılma enerjisine etkisi
Bu tez çalışması çelik tel içeren beton plakların davranışının araştırılmasını içermektedir. Bu amaçla 65 ve 80 narinliğe sahip çelik teller 15 kg/m3, 20 kg/m3 ve 25 kg/m3 miktarlarda kullanılarak çelik tel donatılı beton (ÇTDB) numuneler üretilmiştir. Araştırmada 15 cm çökme değerine sahip C30/37 beton sınıfı referans alınmıştır. Taze beton deneyi olarak işlenebilirlik ve taze birim ağırlık deneyleri yapılmıştır. Sertleşmiş çelik tel donatılı beton numuneler üzerinde sırasıyla basınç ve yarmada çekme dayanımı deneyleri yapılmıştır. Basınç dayanımı tayini deneyi için standart 150mmx150mmx150mm küp ve yarma dayanımı tayini deneyi için ise standart 100mmx200mm silindir numuneler kullanılmıştır. Ayrıca üretilen 600mmx600mmx100mm boyutlarındaki plak numuneler üzerinde ise çelik tel donatılı betonların kırılma enerjileri belirlenmiştir. Deney sonuçlarına bağlı olarak çelik tel içeriğinin artmasıyla basınç ve yarma dayanımlarında artışlar elde edilmiştir. Yarma dayanımında iyileşme basınç dayanımına kıyasla daha yüksek elde edilmiştir. Çelik tel narinliği ve içeriğine bağlı olarak ÇTDB plakların kırılma enerjilerinde belirgin artışlar elde edilmiştir.