9 Haziran 2009 Salı

ÖLÇME SAVAKLARI DENEYİ


ÖLÇME SAVAKLARI
Amaç: Ölçme savakları yardımıyla sıkışmayan bir akımdaki debi değerini veya savak katsayısını (Cs) bulmak amaçlanmaktadır.

Teori: Deney sırasında gözlenen bulguları aşağıdaki denklemler yardımıyla Q (debi) hesabında kullandık. savak katsayısı, gerçek debi, teorik debi arasında bağıntı elde edilir. 3 farklı yöntem için formüller aşağıda verilmektedir

Deney Düzeni ve Yöntemi: Suyun bir taraftan verilip diğer taraftan tekrar alınması şeklinde çalışan kanal tipi yapıda, mansaptan suyun boşalması sırasında önüne konulan engeller sonucu debi ve su yüksekliği değişimleri kontrol edildi. Gerçek debiyi bulmak için 30x30x10cm boyutlarında bir hacmin ne kadar sürede dolduğu tespit edildi.Q=V/t yardımıyla hesaplandı. Deney başlamadan önce enerji çizgisinin yüksekliği ölçülerek referans yüksekliği belirlendi.

Not: burada önemli olan hacmi hesaplanabilir veya hacmi bilenen bir hazneye kaynağından gelen suyu boşaltarak aynı zamanda kronometre tutulmasıdir. Hacmi bilinen bir hazneyse eğer hazne dolana kadar gelen suyun tamamı hazneye gelecek şekilde dolum yapılır ve suyun hazneye girdiği an ile haznenin dolduğu an kronometre yardımı ile süre hesaplanır ve Q=V/t  bağıntısı ile debi bulunur.
Bu uygulama genellikle içme ve kullanma suyu sağlamak amacıyla açılan kuyu tipi sondaj veya artezyen kaynaklardan çıkan suyun debisini ölçmek için kullanılmaktadır. Bir akarsuyun debisinin bu metodla ölçülmesi için çok daha büyük düzeneklere ihtiyaç vardır. Bir akarsuyun debisini ölçebilmek için tüm debiyi taşıyabilecek parshall savakları ve elktromanyetik debimetreler kullanılması gerekmektedir.

ORİFİS DENEYİ


1-AMAÇ
Bir deponun tabanından sıvı çıkışını sağlayan açıklıklara orifis (sukbe) denir. Bu deneyde ideal akım denklemleri yardımı ile bulunan debi ile gerçek debi arasındaki hız , daralma ve debi katsayılarının elde edilecektir.
Orifismetre,  ani daralan ve genişleyen akış bölgesine sahip olup, boru ve kanallarda akış hızını ölçerek akışın hacimsel debisini belirleyen bir ölçüm cihazıdır. Venturi ile karşılaştırılırsa orifislerin geometrisi daha basit olup imalatları daha kolaydır, daha ucuzdurlar, daha az yer kaplarlar. Buna karşılık venturilere göre daha fazla kalıcı basınç kaybına neden olurlar. Prensip olarak yukarıda venturiler için açıklanan teori orifislerde de geçerlidir. Ancak akış hareketi venturiye göre daha karmaşıktır. Dar kesit çıkışından sonra akış hareketinde biraz daha daralma olmaktadır. Ayrıca dar kesitten önce ve bilhassa sonra girdaplar oluşmaktadır. Bu nedenle basınç düşüşü tekrar geri kazanılamamakta ve önemli miktarda basınç kaybı oluşmaktadır. Debi hesabı için venturimetrede bulunan bağıntı burada da kullanılabilir. Ancak debi katsayısı Cd çok daha küçüktür. 

2-TEORİ
 Haznedeki suyun teorik hızı ve debisi,  Bernoulli denklemi yazılarak, gerçek debi ve hızı ise deneyle bulunup bu iki değer kullanılarak debi ve daralma katsayıları elde edilecektir. Bu işlemlerde kullanılacak formüller aşağıdadır:
Şekildeki orifise Bernoulli eşitliği uygulanırsa (2) ve (5) noktalarındaki teorik akış hızı;

 Burada; 
V2t: Orifis çıkışındaki akışkan hızı, teorik (m/s)
h: Orifisin orta noktasının sıvı yüzeyine uzaklığı (m) 
V5t: Orifisin dışında akışkan hızı, teorik (m/s) 
H: Orifis dışındaki noktanın orifis orta noktasına uzaklığı (m)


3- DENEYİN YAPILIŞI
Orifismetre akış ölçümü yapmak için kullanılan akışı engelleme mantığı ile çalışan bir düzenektir.
deney düzeneğinde memba kontrol vanası yardımıyla debiyi maksimuma ayarlayarak tanktaki su seviyesinin tankın üst seviyelerinde olması sağlanır. Debi maksimum seviyedeyken h, h’, Q ve 2 noktasındaki akımın çapı ölçülür.

Daha sonra vana istenilen h seviyesinde kısılarak düzeneğe su dolması sağlanır ve kronometre ile suyun hazneye dolma süresi kaydedilir. Her debi için h ve Q’ lar okunur.

STANDART BASINÇ DENEYİ


STANDART BASINÇ DENEYİ 

Amaç:

Bu deneyde amaç betonun basınç dayanımının ve gerilme deformasyon ilişkisinin belirlenmesidir. Malzemenin yük-şekil değiştirme ilişkisi tespit edilmek istendiğinde yükleme sırasında mekanik komperatör veya dijital deformasyon ölçerler kullanılır.

Teori:

Beton diğer birçok yapı malzemesi gibi basınç dayanımı yüksek, çekme dayanımı düşük bir malzemedir. Betonun çok düşük olan çekme dayanımı genellikle dikkate alınmadığından, üzerinde durulan en önemli özelliği, basınç dayanımıdır. Betonun standart basınç dayanımı, suda saklanmış 28 günlük, çapı 15 cm, boyu 30 cm olan silindir numunelerin eksenel basınç altındaki dayanımı olarak tanımlanır. Gerilme cinsinden ifade edilen dayanım, kırılma yükünün, silindirin alanına bölünmesiyle elde edilir.


Küp ve Silindirin Basınç Dayanımları ve Çatlama şekilleri:

Ülkemizde ve diğer bazı ülkelerde silindir yerine zaman zaman küp numuneleri de kullanılmaktadır. Küp ve silindir dayanımları arasındaki ilişkiyi saptayabilmek için çok sayıda deney yapılmıştır. Bu araştırmalar sonunda, silindir dayanımının küp dayanımına oranının, ortalama 0.80 – 0.85 olduğu bulunmuşsa da bir çok numunede bu oranın, 0.7’ ye kadar düştüğü veya 1.1’ e kadar yükseldiği gözlenmiştir.
Küpün keskin köşelerinde rötre nedeni ile gerilme yığılmaları olabilir. Küp deneyinde kırılma şekilde gösterildiği gibi eğik çatlakların oluşması ile başlar ve giderek bu çatlaklar numunenin bir piramit biçiminde kırılmasına neden olur. Eksenel basınç altındaki bir numunenin bu tür kırılışının nedeni, pres tablası ile numune arasındaki sürtünmeden oluşan yük eksenine dik kesme kuvvetleridir. Pres tablası ile numune yüzeyleri arasında sürtünme nedeni ile oluşan kesme kuvvetlerinin etkisi, yükün uygulandığı yüzeyden uzaklaşıldıkça azalmaktadır. Bunun doğal bir sonucu olarak numune yüksekliğinin kesit boyutuna oranı büyüdükçe, sürtünme etkisi kırılmayı daha az etkilemektedir. Bu nedenle yüksekliğinin kesit boyutuna oranı 2 olan silindir, oranın 1 olduğu küpe kıyasla daha güvenilir bir numune olmaktadır.

Betonun Gerilme – Deformasyon Özellikleri:

Betonun çekme dayanımı çok düşük olduğundan genellikle hesaplarda dikkate alınmaz. Beton için önemli olan, basınç altındaki gerilme –birim deformasyon ilişkisidir. Betonun basınç altındaki davranışını belirleyen σ-ε eğrileri, 150x300 mm’lik standart silindirlerin eksenel basınç çaltında denenmesinden elde edilir. Bu deneylerde uygulanan yük, silindirin kesit alanına bölünerek gerilme hesaplanır. Uygulanan yük kademeleri altında betonun birim deformasyonu da ölçülerek kaydedilir ve bu şekilde gerilme – deformasyon eğrisi elde edilir.

Gerilme Uyumu:

Gösterilen eğrinin diğer bir ilginç özelliği de, maksimum gerilme dayanıma karşılık olan birim kısalma εco aşıldığında, artan deformasyon altında gerilmelerin azalmasıdır. Kırılma anındaki birim kısalmada oluşan gerilme, maksimum gerilmeden düşüktür. Betonun σ-ε eğrisinin bu kuyruk kısmı ihmal edilemeyecek kadar önemlidir. Bu davranış sayesinde betonarme bir elemanda maksimum gerilmeye ulaşan bir lif, artan birim kısalma ile gerilmeleri başka liflere aktarabilir. Bu durumda en fazla zorlanan dış liflerdeki ezilme, maksimum gerilmeye karşı olan εco birim kısalmasında değil, εcu’ da oluşacaktır. Beton σ-ε eğrisinin kuyruk bölümünün var olması nedeni ile fazla zorlanan liflerin daha az zorlanan liflere gerilme aktarabilme özelliği “gerilme uyumu” olarak adlandırılır.


KONSOL KİRİŞ EĞİLME DENEYİ

Amaç: Eğilmeye maruz bir kiriş elemanın, farklı noktalarında meydana gelen birim deformasyon değerlerinin deneysel ve teorik olarak karşılaştırılması.


Teori: Bu deneyde “wheatson köprüsü” adı verilen elektriksel bir alet kullanılır. Deney malzemesi üzerine etkiyen kuvvetin yönüne paralel veya dik yönde yerleştirilen strain-gauge aleti bir rezistanstan ibarettir. Malzemenin boy değişimi ile rezistansın da boyu değişecektir. Bu değişim rezistansın direncinin değişmesine neden olur. Uçları wheatson köprüsüne bağlı olduğu için wheatson köprüsünde bir potansiyel farkı oluşur ve bu fark galvonometreden okunarak tespit edilir. Böylece malzeme bünyesinde meydana gelen deplasmanlar doğrudan okunabilir.

ÇELİK ÇUBUK ÇEKME DENEYİ


ÇELİK ÇUBUK ÇEKME DENEYİ


Amaç: Çelik çubukların çekme dayanımını, gerilme deformasyon ilişkisinin ve elastisite modülünün belirlenmesidir.. yani inşaat demirlerinin çekme dayanımlarının bulunması içindir.

Teori: Çelik, çekme ve basınç altında özelikler gösteren bir yapı malzemesidir. Çelikler imalat şekline göre iki gruba ayrılırlar:
• Sıcakta haddelenmiş çelik (doğal sertlikte): Bu tür çeliklerde istenilen kalitenin elde edilmesi için kimyasal bileşimlerindeki karbon, nikel, silisyum, manganez, krom ve vanadyum oranları ile oynanır. Bu oranlar ayarlanarak istenilen kalite elde edilmiş olur.
• Soğukta haddelenmiş çelik: Soğukta işlem görmüş çelikler, diğer tip çeliklere göre düşük ısılarda çekilip veya burularak imal edilir. Bu işlem sırasında moleküler yapı değişir. Bu nedenle çeliğin özellikleri değişir. Genellikle soğukta işlem gören çeliğin dayanımı artarken, deformasyon kapasitesi azalır.

Sıcakta haddelenmiş çelikte belirli bir akma sınırı vardır. Bu sınıra kadar gerilme-deformasyon ilişkisi doğrusaldır. Çelik akma sınırına gelmeden önce yükleme kaldırılırsa, çubuk ilk haline geri döner yani kalıcı bir deformasyon olmaz. Akma sınırına ulaşıldıktan sonra gerilme sabit kalırken deformasyonda hızlı bir artış olur. Bu bölgeyi gerilmenin arttığı pekleşme bölgesi izler. Gerilmedeki artış kopma noktasına kadar devam eder. Bu özellik bize çeliğin elastoplastik bir malzeme olduğunu gösterir. Doğal sertlikteki çeliğin gerilme-deformasyon eğrisinin doğru olan başlangıç kısmından yararlanılarak çeliğe ait elastisite modülü belirlenir.

Soğukta haddelenmiş çelikte belirli bir gerilmeye kadar doğrusal olan eğri bu noktadan sonra doğrusallığını kaybeder. Bu noktadan sonra malzeme elastik olma özelliğin kaybeder. Eğri yataya paralel bir duruma gelir ve çubuk zayıf olan bir noktadan kopar. Bu tür çelikte 0,002 birim uzamasında eğrinin doğrusal olan bölümüne paralel çizilerek, eğriyi kestiği yerdeki gerilme, akma dayanımı olarak kabul edilir.


Çekme deneyi standartlara göre hazırlanmış deney numunesinin tek eksende, belirli bir hızla ve sabit sıcaklıkta koparılıncaya kadar çekilmesidir. Deney sırasında, standart numuneye devamlı olarak artan bir çekme kuvveti uygulandığında, aynı esnada da numunenin uzaması kaydedilir.


Çekme deneyinin en büyük özelliği, deney sonucu bulunan malzeme özellikleri mühendislik hesaplamalarında doğrudan kullanılmasıdır. Çekme deneyi sonucunda numunenin temsil ettiği malzemeye ait aşağıdaki mekanik özellikler bulunabilir. - Elastisite modülü - Elastiklik sınırı - Rezilyans Akma gerilmesi - Çekme dayanımı - Tokluk - % uzama - % kesit daralması 2.Çekme Numuneleri Çekme deneyinde kullanılacak numunelerin biraz önce bahsettiğimiz özellikleri tam olarak hatasız bir şekilde çıkarabilmesi için, alındığı malzemeyi net bir şekilde temsil edebilmeleri şarttır.

2 Haziran 2009 Salı

BETON ASFALT KAPLAMA İLE BETON YOL KARŞILAŞTIRILMASI


BETON ASFALT KAPLAMA İLE BETON YOL KARŞILAŞTIRILMASI

Yeni Karayolu yapımında, yenileme çalışmalarında üstyapı seçimi büyük önem taşımaktadır. Seçim yapılırken üstyapı tiplerini teknik ve ekonomik yönden karşılaştırmak ve ülke koşullarını da dikkate almak gerekir. Yeni Karayolu yapmaktan çok mevcut üst yapılarının, gelecekte yoğun ve ağır trafiği yanıt verebilecek şekilde yenilenmesi üzerinde yoğunlaşmaktadır. Birbirinden tamamen farklı yapıda olan esnek ve rijit üstyapılar, çeşitli seçim ölçütleri çerçevesinde karşılaştırılacaktır.

SEÇİM ÖLÇÜTLERİ
1. Mevcut üstyapılar, beton asfalt kaplamalı olup da bunlarda sadece kaplamanın değişmesi şeklinde bir onarım gerekiyorsa, bu takviye çalışması için yine beton asfalt kaplama uygulaması daha uygundur.
2. Beton asfalt kaplamaları serilip sıkıştırıldıktan birkaç saat sonra trafiğe açılabilmektedir.7gün beklemesi ve betonun belli bir direnc ulaşım süresinin geçmesi gerekmektedir.
3. Beton yollar demir donatı kabul edebilen yegane kaplama tipidir.
4. Beton asfalt kaplamalı yollarda her türlü onarım, kolay bir şekilde hatta trafik altında bile yapılabilmektedir.
5. Gerek beton asfalt kaplamalarda, gerekse beton yollarda, yüzeydeki kayma sürtünme sayıları hemen hemen aynıdır ve 0,60~0,90 arasında değişmektedir.
6. Beton asfalt kaplamalar, üzerlerine gelen yükleri bir alt tabakaya yayarak iletirler.
7. Yapım ilerleme hızları yönünde beton asfalt kaplamalarda bu husus, plent kapasitesine, plent ile döküm yeri arasındaki uzaklığa, döküm ve sıkıştırmadaki çabukluğa bağlıdır.
8. Petrol üreten veya petrol gereksinmelerinde herhangi bir sorunları bulunmayan ülkelerde beton asfalt kaplamalı yollar ekonomik olmakta; buna karşılık çimento üretimi yönünden ileri düzeyde bulunan ülkelerde, beton yol yapımının daha rantabl olduğu görülmektedir.
9. Her iki kaplamanın sıkıştırılmasında büyük farklılıklar bulunmaktadır. Beton asfalt kaplamalarının belirli bir ısıda iken dökülmesi ve silindirle sıkıştırılması gerekir.
10. Bir alt temel, temel ve beton asfalt kaplamadan oluşan esnek üstyapının toplam kalınlığı, beton plak ve altında kumlu yastık tabakasından oluşan rijit üstyapının toplam kalınlığa kıyasla çok daha fazladır. Bütün tabakalar ana malzeme agregadan oluşmaktadır.
11. Sürekli betonarme yolların dışındaki beton yollarda belirli aralıklarla derz yapılması zorunludur.
12. Her iki kaplama türü de iyi bir şekilde uygulanma koşulu ile hemen hemen aynı konfora sahiptir.Fakat açık rengi sebebiyle beton yollar gece karanlığında da görülebilmektedir.
13. Beton asfalt kaplamalarda bağlayıcı olarak kullanılan asfalt malzemesi, bünyesinde çeşitli uçucu maddelerin zamanla kaybolması sonunda da kaplamada yaşlanma adı verilen bir tür gevrekleşme ve eskime görülmektedir.
14. Üst yüzeyi atmosfere açık olan beton plağın alt yüzeyi ise taban zeminine oturmaktadır. Belirli bir kalınlığa sahip olan beton plağın alt ve üst yüzeyleri arasındaki ısı farkında dolayı ,plakta farklı gerilmelerin oluşturacağı genleşmeler görülür.Bu da çekme direnci fazla olmayan beton plağın çatlamasına yol açar.
15. Beton asfalt kaplamaların yapım ve uygulama aşamalarında ısıtma ve kurutma işlemlerinin bulunması nedeniyle çevre kirliliğinin ortaya çıktığı görülmüştür.
16. Beton asfalt üretimi daha pahalı santraller (plentler) gerektirmektedir. Ayrıca beton asfalt kaplamalar beton yollara kıyasla daha fazla enerji harcanması sonunda yapılır.
17. Petrol damıtan rafinelerin sayısının az olduğu ülkelerde, beton asfalt kaplamaların bağlayıcı malzemesi olan asfaltın, çeşitli plent ve santrallere taşınması veya nakledilmesi, yüksek bir ulaşım maliyetini de beraberinde getirmektedir.
18. Beton asfalt kaplamalarda taban zeminindeki nem oranının %2 olması istenir.Bunun üzerinde nem oranındaki zeminlerde üstyapının özellikle de kaplamanın ömrünü büyük ölçüde azaltır.
19. Malzeme olarak beton asfalt kaplamalar, sıcaklıkla çok yakın ilişki içindedir.Plentte veya santralde yapımının belirli bir ısı değerinin üzerinde gerçekleşmesi zorunluluğu, sonra da yine yüksek ısıda korunup döküm yerine iletilme, dökülme ve ısı kaybı olmadan da sıkıştırma zorunluluğu, aynı zamanda iyi ve uygun iklim koşullarına gereksinin gösterir.
20. Beton yol uygulamasından, beton asfalt kaplama uygulamasına kıyasla daha fazla sayıda kalifiye elemana gereksinim duyulur. Bu nedenle Beton yol seçimi bir kalite seçimi olduğu unutulmamalıdır.

Yol Kaplamalarının Özellikleri


Seyyar cetvel: yapım sırası kontrollerde kullanılır. 3m uzunlukta şasi, 2 ucunda yarıçapı küçük 2 şer tekerlek bulunur. Ortada yüksekliği değişebilen üzerinde yol durumunu kaydetmeye yarayan düzenek olan tekerlek bulunur.

Profilograf: 7.56 m uzunlukta bir şasi ve ortasında bir şaryo bulunur. Bu şasi aralarında 22.5 cm mesafe olan 2 tekere bağlıdır. 15 cm arayla belli uzunlukları ölçer eğim değerlerini hesaplar. (AASHTO profilometresi)

Viagraf: 9 metrelik şasinin uçlarında 4 er tekerlek bulunur. 4-5 km/sa hızla çekilir. Tekerin çizdiği yörünge ile çizilen ortalama yörünge arasındaki alanla orantılı olarak belirlenen katsayı düzgünlük kriteri olarak alınır. Eğer 3 ten küçükse çok düzgün, 20 den büyükse kötüdür.

Konfor ölçme aleti: doğrudan çabuk sonuç verir. Yüklü bir şasi bulunur. Lastik tekerler amortisör ile şasiye bağlıdır. 32 km/sa hızla çekilir. Girinti ve çıkıntı nedeniyle oluşan yer değiştirme otomatik saati 1 birim oynatır. Tekerin 50 dönüşü için kaydedilen sayı konfor katsayısı olarak kullanılır. Bu sayı 3 ten küçük ise yol çok iyidir.

Pürüzlülük: yolların pürüzlülüğü için kullanılan aletler:
1) leroux aleti
2) RRL portatif kayma direnci ölçme aleti
3) LPC nin hafif römorku
4) Stradograf

Geçirimsizlik: yol yüzeyinin yağış sularına karşı geçirimsiz olması durumudur. Permeabilite katsayısının yolda elde edilmesi için permeametreler bulunur.


Rijit üst yapı: oldukça yüksek eğilme dayanımına sahip portland çimentosundan yapılmış tek tabakalı plak yardımıyla yükleri taban zeminine aktaran üst yapı tipidir.

Esnek üst yapı: tesviye yüzeyi ile sıkı bir temas sağlayan yükleri taban zeminine dağıtan bir üst yapı şeklidir.stabilitesi agrega kenetlenmesine, dane sürtünmesine ve kohezyona bağlıdır.

Taban zemini: tesviye yüzeyi altında kalan yarma ve dolgularda üst yapının taşıma gücüne etkiyebilecek derinliğe kadar devam eden malzemedir.

Asfalt betonu: düzgün granülometrili kaba agrega, inca agrega, filler agrega ve asfalt çimentosunun uygun bir oranda karıştırılıp sıkıştırılmasından elde edilen kaplamalardır.

Aşınma tabakası: asfalt betonunda kaplamanın en üst kısmıdır.

Yatak katsayısı (yay katsayısı): wesstergard yatak katsayısı taban zemininin veya alt temelin birim alanına gelen yükün taban zemininde veya alt temelde oluşan deformasyona bölünmesiyle elde edilir. Plaka yükleme deneyi ile bulunur.

California taşıma oranı (CBR): temel, alt temel ve taban zemininin taşıma gücünü belirleyen deney olup sonuçta hesaplanan % cinsinden bir değerdir.

Zemin emin taşıma gücü: esnek üst yapı aracılığıyla aktarılan trafik yüklerini taşıyarak taban zemininin taşıma kapasitesini belirten ve deney sonucu bulunan taşıma değerlerinin güvenlik katsayısına bölünmesi ile elde edilir.

KARAYOLLARI TANIMLARI