Öncelikle bu terimlerin ne olduğunu iyice kavrayabilmeniz için; “Elastisite Modülü(Young Modülü) ve Hooke Kanunu“, “Poisson Oranı“, “Kesme Kuvveti – Kayma Gerilmesi”, “Kayma Modülü(Rijitlik Modülü)” ve “Isıl Genleşme Katsayısı” isimli yazılarımızı incelemenizi önemle tavsiye ediyoruz.
TS500′de bu konu şu şekilde yer almaktadır:
TS500 – Betonun Elastisite Modülü, Poisson Oranı, Kayma Modülü ve Isıl Genleşme Katsayısı
TS500‘de yer alan bilgiler doğrultusunda “Beton Sınıfları ve Betonun Basınç Dayanımı” ve “Beton Karakteristik Basınç Dayanımı” isimli yazılarımızı da incelemenizi önemle tavsiye ediyoruz.
Konu bütünlüğü bakımından bahsi geçen Çizelge 3.2 aşağıda verilmiştir.
TS500 – Çizelge 3.2 (Beton Sınıfları ve Dayanımları)
Betonun, konumuzla ilgili mekanik özelliklerinin yer aldığı aşağıdaki tabloyu inceleyelim ve sonrasında örnek olarak C30 betonu için tabloda yer alan değerleri hesaplayalım.
Tablo – Beton Mekanik Özellikleri
C30 Betonu için hesap yapmak istersek;
Betonun elastisite modülü sıcaklık arttıkça azalır.
Elastisite modülünün, zamanla, betonun deformasyonu ile önemli oranda azaldığı tespit edilmiştir.
Kayma Modülü, betonun kesme kuvvetine karşı direncini gösterir. Eğer kayma modülü yeterli değilse, yapı elemanlarında kesme gerilmelerinden dolayı oluşan çapraz çatlamalar, kırılmalar veya kolon – kiriş birleşimlerinde hasarlar görülebilir.
Beton ve çeliğin ısıl genleşme katsayısı eşit olarak kabul edilir. Ancak elastisite modülü birçok etkenden dolayı, bu iki malzemede belirli oranlarda farklılıklar gösterebilirler. Bu nedenle betonda farklı gerilmeler meydana gelebilir. Ancak bu iki malzemenin ısıl genleşme katsayılarının birbirlerine yakınlık göstermesi avantaj sağlayan bir durumdur. Çünkü sıcaklık değişimlerinde meydana gelen boyut değişimleri birbirine benzer olacaktır. Betonun ve çeliğin ısıl genleşme katsayıları birbirlerinden çok farklı olsaydı, bu iki malzeme çok farklı şekil değişimlerine uğrayacağı için dezavantajlı bir durum meydana getirirdi.
Yangına dayanıklı betonarme bir yapı isteniyorsa betonda kullanılan agrega tipleri önem taşır. Örneğin; kuvars vb. agrega kullanılmaması gerekir. Benzer durumlarda betonda portland çimentosu yerine alüminli çimento kullanılabilir. (“Isıl Genleşme Katsayısı” isimli yazımızı inceleyiniz.)
Örnek olarak, yazın çatı teraslarının yüzey sıcaklığı neredeyse 100°C leri bulabilmekte ve kışın ise “-” derecelere kadar düşebilmektedir. Mevsimsel veya gün içerisinde oluşan sıcaklık farklarından dolayı betonarme elemanlarında genleşmeler ve büzülmeler meydana gelecektir. Örneğin; 10m. boyunda bir beton elemanın 100°C gibi bir sıcaklık farkında yaklaşık 1cm. genişlemesi ve büzüşmesi meydana gelir. Bu gibi yerlerde sıcaklık farklarından dolayı 100 – 150 ton/m²’ye kadar basınç veya çekme gerilmesi meydana gelebilir. Burada ısınma basınç, soğuma ise çekme gerilmesi meydana getirir. İlgili yazımızda sıcaklık farklarından dolayı meydana gelecek şekil değişimlerinin öneminden bahsetmiştik. Okumanızı tavsiye ederiz. (Aşağıda yer alan “Yapılarda Sıcak Etkisinin Getirdiği Problemlerin Isı Yalıtım Ürünleri ile Çözümü” isimli kaynağı incelemeniz faydalı olacaktır.)
Örneğin; betonarme yapıların kolonları, bilindiği üzere, boyuna donatıların etriye, fret ve/veya çirozlar ile sargılanmaktadır. Bunun amacı, poisson etkisiyle genişlemek isteyen betonun, boyuna donatıların kesit dışına itilmesini engellemektir. Böylece kolonun şişmesi etriye vb. uygulamalar ile engellenmiş olur.
Beton kalitesi arttıkça; genelde elastisite modülü artar, poisson oranı düşer, kayma modülü artar, ısıl genleşme katsayısı ise düşer.
Konumuzla ilgili, betonun bu bahsettiğimiz özellikleri ile ilgili daha çok ayrıntılı bilgi sahibi olmak isteyenler aşağıdaki kaynakları da inceleyebilir.
Not: 2019’da yürürlüğe girecek olan deprem yönetmeliğinde “C50’den daha yüksek beton sınıflarının kullanıldığı durumlarda kesitlerin eğilme momenti ve eksenel yük altındaki taşıma gücü hesaplarında betonda oluşan gerilme dağılımı ve elastisite modulü TS EN 1992-1’de verilen şekilde kullanılacaktır.” ifadesi yer almaktadır.
Not: 1 N/mm² = 1MPa =~ 100 ton/m²
Bazı ek kaynaklar:
Dokuz Eylül İnşaat Mühendisliği Bölümü dokümanlarından gayet faydalı bir kaynak.
Siz de fikrinizi belirtin