GAZBETON BLOKLARLA ÖRÜLMÜŞ
DUVARLARIN MEKANİK DAVRANIŞI
MECHANICAL BEHAVIOR OF MASONRY WALLS CONSTRUCTED
WITH GAS CONCRETE BLOCKS
Ziyafeddin Babayev
Erciyes Üniversitesi, Yozgat Mühendislik Mimarlık Fakültesi
İnşaat Mühendisliği Bölümü - Yozgat
İbrahim Murat
Erciyes Üniversitesi, Yozgat Mühendislik Mimarlık Fakültesi
İnşaat Mühendisliği Bölümü - Yozgat
Özet
Deprem süresince binaları etkileyen sismik yükler yapı ağırlığı ile doğrudan bağlantılıdır. Bina ağırlığının azaltılması depreme dayanıklı yapı tasarımında önemli bir sorundur. Deprem bölgelerinde, kullanım açısından özgül ağırlığı düşük olan en iyi malzeme gazbetondur. Yapılan bilimsel araştırmalarda değişik gazbeton türleri kullanılmıştır. Bunlardan biri de fogizoldur [1,2]. Deneysel çalışmada, özgül ağırlıkları farklı iki tip fogizol ve gazsilikat kullanılmıştır. Fogizolun üretiminde alçı, termo santral atığı (külü), kireç, kuvars kumu ve aliminyum tozu hammadde olarak kullanılmıştır. Gazsilikat ise kireç, kuvars kumu ve aliminyum tozu kullanılarak elde edilmiştir. Özgül ağırlığı 8000-8500 N/m3 olan birinci tip fogizolun (F1) blok boyutları 58 x 25 x 30 cm’dir. Özgül ağırlığı 9000 N/m3 olan ikinci tip fogizolun (F2) ise blok boyutları 58 x 20 x 30 cm’dir. Gazsilikatın (GS) özgül ağırlığı 7500-8000 N/m3 olup, blok boyutları 58 x 20 x 30 cm’dir. Fogizol ve gazsilikatla ilgili araştırmalar Moskova Merkezi İnşaat Konstruksiyonları Bilimsel Araştırma Enstititüsünde yapılmıştır. Bu bildiride, gazbeton bloklarla örülmüş duvar numunelerinin mekanik davranışı ve dayanım karakteristiklerinin deneysel sonuçları sunulmaktadır.
Abstract
Seismic loads, which affect buildings, during earthquake are directly related with the structural weight of building. Reduction of structural weight is an important issue on earthquake resistant construction design. The best material, which can be used in regions subject to earthquake, is gas concrete that has a low density. Different types of gas concrete have been used in scientific researches until now. One of them is fogizol. Two types fogizol, which have different specific gravities and gassilicate were used in this experimental study. Fogizol was produced from lime, fly ash, quartz sand and aluminum powder. Lime, quartz sand and aluminum powder were used to produce gassilicate. Specific gravity of the first type of fogizol (F1) is about 8000-8500 N/m3.
Dimensions of this type are 58x25x30 cm. Specific gravity of second type of fogizol (F2) is 9000 N/m3 and dimensions are also 58x25x30 cm. Specific gravity of gassilicate is about 7500 to 8000 N/m3, with dimensions of 58x20x30. Studies associated with fogizol and gassilicate were conducted in the Scientific Research Institute of Moscow Central Building Construction. In this article, mechanical behavior and strength characteristics of masonry walls, which were constructed with gas concrete blocks, were investigated.
1. GAZBETON ÖRGÜNÜN EKSENEL BASINÇ ALTINDA
DENEYSEL ARAŞTIRMA YÖNTEMİ
Gazbeton örgünün dayanım karakteristiklerinin belirlenmesi için örgü numuneleri deneyi, 500 tonluk preste yapılmıştır (Şekil 1). Düşey statik yükler, numunelerin beklenen göçme dayanımının % 10’u kadar aşamalı olarak uygulanmıştır. Her yükleme aşamasında 3 dakika beklenmiş ve deformasyonlar ölçülmüştür. Deformasyonlar, numunenin dört yüzüne de bağlanmış saat tipli indikatörlerle ölçülmüştür.
Şekil - 1
Örgünün yapıldığı harçtan kenarları 7,07 cm olan küpler hazırlanmış ve bu küpler tuğla ve gazbeton yüzeyinde, duvar numunelerinin bulunduğu ortamda saklanmıştır. Bu küp numunelerinin duvar numuneleriyle aynı günde deneyleri yapılmıştır.
Örgüde kullanılan gazbeton bloklarından boyutları 10 x 10 x 10 cm olan küpler ve 10 x 10 x 40 cm olan prizmalar kesilerek dayanımları, elastisite modulü ve poisson oranı deneysel olarak belirlenmiştir [3]. Bu değerler Tablo 1’de verilmiştir.
Örgü numuneleri normal ısı – nem ortamında saklanılmış ve 28-30 günlük bir beklemeden sonra test edilmiştir.
Tablo 1
Blok Tipi
Özgül Ağırlığı N/m3
Küp Dayanımları, MPa
Ortalama Küp Dayanımı, MPa
Prizmatik Dayanımlar, MPa
Ortalama Prizmatik Dayanım, MPa
Elastisite Modülleri, MPa
Ortalama Başlangıç Elastisite Modülü, MPa
Poisson Oranları
Ortalama Poisson Oranı
2. NUMUNELERİN HAZIRLANMASI
Örgü numuneleri dört gruba ayrılarak hazırlanmıştır. Numunelerin hazırlanmasında kıvamlılığı 10 cm olan çimento – kireç harcı ve fogizol malzemeli harç kullanılmıştır. Örgüden önce bloklar suda 30 saniye saklanarak nemlendirilmiştir.
1. grup örgü numunelerinin plandaki boyutları 117 x 30 cm ve yüksekliği 131 cm olarak 2 cm kalınlıklı çelik levha üzerinde hazırlanmıştır. Örgü üstüne de 2 cm kalınlıklı çelik levha konulmuştur. I. grup numuneler üç adet olarak GS’den yapılmıştır.
2. ve 3. grup örgü numunelerinin boyutları 117 x 30 x 156,5 cm olarak F2 bloklarından hazırlanmıştır. Bu numuneler 13 cm kalınlıklı BS20 betonarme taban üzerinde yapılmış ve örgü üstüne de bu taban elemanı konulmuştur. 2. grup örgüler iki adet olarak yapılmıştır. 3. grup numuneler ise iki adet olarak fogizol malzemeli harçla (alçı: santral atığı: kireç = 3,5: 4,8: 1,7) yapılmıştır.
4. grup örgü numuneleri planda boyutları 88 x 30 cm ve yüksekliği 135 cm olarak 2 cm kalınlıklı çelik levha üzerinde iki adet olarak yapılmıştır. 1. , 2. ve 4. grup numunelerinin örgü harcı; çimento : kireç : kum oranı 1:1:8 olarak hazırlanmıştır.
Örgü harcının 1:1:8 oranında kabul olunması harç dayanımının yaklaşık 5 MPa olması anlamına gelmektedir. Bu dayanım, blokların dayanımlarına yakın ve biraz ondan büyük olması amacıyla kabul edilmiştir.
3. DENEY SONUÇLARININ ANALİZİ
Taş ve tuğla örgülerin dayanımını belirlemek için ampirik formül kullanılır [4]:
γ⋅
+−⋅=121.21RRbaRAR (1)
burada, - Örgü dayanımı R
- Taş veya tuğla dayanımı 1R
- Harcın küp dayanımı 2R
- Konstruktif katsayıdır A
11100100RnmRA⋅++= (2)
a= 0,15 ; m= 1,1 ; b= 0,3 ; n= 2,5 değerleri [4]’den alınır.
1204,0RR> olduğundan alınır. 1=γ
Hafif beton blok örgüler için kabul edilmektedir [5]. Denklem (2) kullanılarak yapılan deneylerde gazbeton bloklardan yapılmış örgüler için bulunmuştur. A’nın bu değeri denklem (1)’de kullanılırsa deney sonuçlarıyla % 13’e varan bir fark ortaya çıkar. kabul edildiğinde bu fark % 7’ye inebilmektedir. Deney sonuçları Tablo 2’de verilmiştir. kabul edilerek gazbeton örgülerin dayanım karakteristikleri amprik olarak bulunabilir. 8,0=A=A657,0=A75,0=A75,0
1. grup numunelerde düşey statik yük etkisinde ilk çatlaklar göçme yükünün %30 - %70’inde meydana gelmektedir. 1. grup örgülerin deney sonucu göçme karakteri Şekil 2’de gösterilmiştir.
2 ve 3. grup örgü numunelerinde ilk çatlaklar göçme yükünün %20 - %30’unda, 4. grup numunelerde ise %20 - %70’inde meydana gelmektedir. 2., 3. ve 4. grup numunelerin göçme karakteri Şekil 3, Şekil 4 ve Şekil 5’de gösterilmiştir.
Polyakov [5]’e göre oranı, bir başka deyimle gevreklik katsayısı, örgü harcının dayanımı ile bağlantılıdır ve tuğla örgü için 0,6’ya eşittir. Yapılan deneylerde gevreklik katsayısı 0,2 ile 0,7 arasında değişmektedir. kçNN/
Gazbeton örgülerin göçmesi örgünün orta kısmından başlamış, düşey yüklerin artmasıyla çatlaklar da büyümeye başlamıştır. Numunelerde çatlaklar önce örgü dikişlerinde (derzlerde) meydana gelmiş ve daha sonra bloklara geçmiştir. Çatlaklar genelde düşey ve eğimli şekilde oluşmuştur. Derzlerdeki harç göçme yükünün %30 - %40’ı seviyesinde dökülmeye başlamıştır.
Derzlerde çatlakların erken meydana gelmesi harcın plastikliğinin büyük olması ve harcın derzlerde düzgün yayılı olmaması ile izah edilebilir. Derzlerde meydana gelen çatlaklar daha sonra blokların da çatlamasına neden olmuştur. Kullanılan harcın dayanımı blokların dayanımına yakın kabul edilmiştir. Daha yüksek dayanımlı harç kullanılsaydı sonuçlar farklı olabilirdi. Nitekim [6]’da belirtildiği gibi yüksek dayanımlı harcın kullanılması ilk çatlağın oluşumunu örgünün kopması anına yaklaştırmaktadır.
GS ve F1’den yapılmış örgülerin dayanımları birbirine yakındır (Tablo 2). Çünkü bu blokların ortalama dayanımı da birbirine yakındır. F2’den yapılmış 2. ve 3. grup örgülerin dayanımında çok büyük fark izlenmese de kullanılan harç dayanımları 1,8 defa farklıdır. 3. grup numunelerin fogizol malzemeli harcının dayanımı 2. grup numunelerin çimentolu harç dayanımından 1,8 defa büyük olsa da örgülerin ortalama dayanımında 2. grubun daha büyük olduğu görülür. Çimentolu harçta aderans gerilmesi yüksek olduğu gibi [2] örgü dayanımı da yüksek bulunmuştur.
Deney sonuçları incelendiğinde gazbeton örgülerin düşey statik yük etkisindeki davranışı kireç taş örgülere çok benzemektedir. Ancak örgü dayanımının gazbeton blok dayanımına oranı (blok dayanımından yararlanma katsayısı) 0,55 – 0,60 bulunmuş olup, kireç taş örgü için belirlenen 0,25 – 0,30 değerlerinden yaklaşık iki kat yüksektir [7].
Tablo 2
Blok Dayanımı
Harç Dayanımı
Çatlak Yükü
Göçme Yükü
Deneysel Örgü Dayanımı,
Ortalama Örgü Dayanımı,
(1) formülü ile,
Grup
İşareti
R1
R2, MPa
Nç, kN
NK, kN
Nç / Nk
R′, MPa
R′, MPa
R
R / R′
R′ / R1
4. SONUÇLAR
Gazbeton bloklardan yapılmış duvarların dayanımı denklem (1) ile hesaplanabilir. A katsayısını 0,75 kabul ederek denklem (1)’i kullanmak mümkündür. Çimentolu harçla
yapılmış örgülerde dayanım fogizol harçla yapılmış örgülere göre daha yüksek olduğundan gazbeton örgüler için çimentolu harç tavsiye edilir. Sismik bölgelerde kullanılabilmeleri açısından harç dayanımının blokların dayanımına yakın seçilmesi bir üstünlük olabilir. Örgü yapılırken blokların nemlendirilmesi harçla blok arasında aderans gerilmesini yükseltir.
Kaynaklar
1. Babayev, Z., Minakov, S. A., “Fogizol Bloklardan Yapılmış Yığma Duvarlarda Aderans Gerilmesi”, Moskova Merkezi İnşaat Konstruksiyonları Bilimsel Araştırma Enstitüsü Yayın Kitabı, Yapıların Deneysel ve Teorik Araştırmaları, Moskova, 1990. (Rusça)
2. Babayev, Z., Murat, İ., Aydın, G., “Gazbeton Bloklarla Yapılmış Örgülerde Aderans Gerilmelerinin Araştırılması”, Küçükçekmece ve Yakın Çevresi Teknik Kongresi, İstanbul, 2003
3. Babayev, Z., “Gazbeton Örgülerin Düşey Statik Yük Etkisi Altında Davranışları” Taşkent, 1992. (Rusça)
4. SNİP-II-22-81. Taş ve Armetaş Konstrukiyonların Tasarım Esasları”, Moskova, 1983. (Rusça)
5. İzmaylov, Y. V., Mitin, A. R., “Hafif Beton Blok Örgülerde Aderans Gerilmesi”, Kişinev, 1971. (Rusça)
6. Polyakov, S. V., İsmaylov, Y.V., Konovotçenko, B.İ., Orucov, F.M., Polyakov, N., “Kireç Taşlarından Yapılan Örgü Konstrüksiyonları”, Kişinev, 1973. (Rusça)
7. Eyyübov, C., Babayev, Z., Murat, İ., Askerov, C., “Kireç Taşıyla Yapılmış Duvarların Düşey ve Yatay Yüklerin Etkisi Altındaki Davranışının Araştırılması”, İnşaat Mühendisliğinde Gelişmeler (ACE), İstanbul, 2002.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder