ÜÇ NOKTA SİLİNDİR DENEYİ

ÜÇ NOKTA YÜKLEME DENEYİ

Deneyin Amacı: Betonun çekme dayanımının belirlenmesi.

Teori: Betonun çekme dayanımı, basınç dayanımına oranla çok düşüktür. (Çekme dayanımı, basınç dayanımının yaklaşık olarak %10’ u kadardır.) betonun çekme dayanımının, doğru olarak eksenel çekme altında denenen bir elemandan elde edilmesi gerekir. Geçmiş yıllarda bu konuda yapılan deneyler başarısızlıkla sonuçlanmıştır. Önce, uzunluğu boyunca kesiti sabit olan prizma veya silindirler, şekil 1’ de gösterildiği gibi denenmek istenmiş, ancak pres çenelerinin neden olduğu yerel gerilmeler nedeni ile elemanlar çenenin numuneyi kavradığı yerden kırılmıştır. Bu tür numunelerin gerçekçi sonuçları veremeyeceği anlaşılınca, şekil 2’de gösterilen briket şeklindeki numunelere gidilmiştir. Ancak, bu tür numunelerden de, şekilde gösterilen gerilme yığılmaları nedeni ile iyi sonuçlar alınamamıştır

Altmışlı yıllarda Prof. H. Rüsch, betonda eksenel çekme deneyleri yapmayı başarmıştır. Rüsch tarafından bu amaçla kullanılan deney elemanı şekil 3’de gösterilmiştir. Prizma biçimindeki bu deney elemanlarında pres çenesinin numuneyi kavradığı yerdeki yerel kırılmayı önlemek için iki uçta kesit büyütülmüştür. Yük, beton deney elemanına yüksek dayanımlı yapıştırıcılarla (epoxy) tutturulan çelik plakalardan yararlanarak uygulanmıştır.
Basınç dayanımına etki eden tüm değişkenler çekme dayanımını da etkilemektedir. Çekme deneylerinde kullanılan numunelerin herhangi bir noktasındaki yerel zayıflık elemanın o kesitten kırılmasına sebep olur. Bu durumda kırılma yükü normalden düşük olur. Bir numunede yerel zayıflık yaratan kusurların sayısı rasgele bir olay olduğundan çekme dayanımını az sayıda deneyle saptamaya çalışmak yanıltıcı sonuçlar verir. Gerçekçi sonuçlar almak için çok sayıda deney yapmak ve bunların istatistiksel ortalamasını almak gerekir.

Yukarıda sıralanan çeşitli çekme deneyi türleri arasında, gerçek çekme dayanımını veren basit çekme deneyi şekil 3, ideale en yakın olanıdır. Ancak, bu tür bir deneyin laboratuarlarda standart deney olarak uygulanması pratik değildir. Bu nedenle, hazırlanmaları ve yüklenmeleri daha kolay olan kiriş veya yarma silindir deneyi, standart çekme deneyleri olarak kullanılmaktadır.
Kırılma anındaki çekme dayanımının saptanabilmesi için de Hooke kanununun kullanılması önerilmiştir. Hooke kanununun geçerliliği varsayıldığına göre, kesitteki gerilme dağılımı, şekil 4’de kesik çizgilerle gösterildiği gibi doğrusal olacak ve tarafsız eksen kesitin ağırlık merkeziyle çakışacaktır
Münih Teknik Üniversitesinde Prof. H. Rüsch tarafından eksenel çekme altında denenen numunelerden elde edilen σ-ε eğrilerinin de basınç altındakilere benzer bir biçimde doğrusal olmadığı ve maksimum gerilmeye (dayanım) ulaştıktan sonra artan birim uzama altında gerilmelerin azalarak negatif eğimli bir kuyruk oluşturduğu gözlenmiştir. Bu durumda bir elemanda, örneğin kirişte, çekmeye çalışan en dış lifte maksimum çekme gerilmesine ulaşıldığında ve basınçtakine benzer bir biçimde gerilme uyumu oluşarak, gerilmeler fazla yüklü liflerden daha az yüklü olanlara aktarılmaktadır. Kırılma durumuna en dış lifin maksimum gerilmeye ulaşması ile değil, kırılma birim kısalmasına ulaşması ile gelinmektedir. Yukarıda anlatılan gerçek gerilme dağılımı, şekil 4’ de sürekli çizgi ile gösterilmiştir. Bu durumda tarafsız eksen, ağırlık merkezinden yukarı kaymakta ve dayanım, Hooke kanunu kullanılarak hesaplanan dayanıma göre iki katına varan artışlar göstermektedir.

Genellikle kesitleri 100x100 mm veya 150x150 mm olan donatısız kirişlerin tek veya simetrik iki noktasal yük altında denenmeleri öngörülmüştür. Kırılma anındaki çekme dayanımının saptanabilmesi için Hooke Kanunu kullanılır.