İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ  FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ KÜTLE ELEMANLARDA ERKEN YAŞ ÇATLAK RİSKİNİN BELİRLENMESİ VE UYGULA MA İLE KARŞILAŞTIRMASI YÜKSEK LİSANS TEZİ Can BİLAL İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Yapı Mühendisliği Programı Mayıs, 2013 İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ  FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ KÜTLE ELEMANLARDA ERKEN YAŞ ÇATLAK RİSKİNİN BELİRLENMESİ VE UYGULAMA İLE KARŞILAŞTIRMASI YÜKSEK LİSANS TEZİ Can BİLAL (501091165) İnşaat Mühendisliği Anabilim Dalı Yapı Mühendisliği Programı Tez Danışmanı: Prof. Dr. Yılmaz AKKAYA Mayıs, 2013 İTÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü’nün 501091165 numaralı Yüksek Lisans Öğrencisi Can BİLAL, ilgili yönetmeliklerin belirlediği gerekli tüm şartları yerine getirdikten sonra hazırladığı “KÜTLE ELEMANLARDA ERKEN YAŞ ÇATLAK RİSKİNİN BELİRLENMESİ VE UYGULAMA İLE KARŞILAŞTIRMASI” başlıklı tezini aşağıda imzaları olan jüri önünde başarı ile sunmuştur. Tez Danışmanı : Prof. Dr. Yılmaz AKKAYA .............................. İstanbul Teknik Üniversitesi Eş Danışman : .............................. Jüri Üyeleri : Prof. Dr. Canan TAŞDEMİR İstanbul Teknik Üniversitesi ............................. Prof. Dr. Nabi YÜZER Yıldız Teknik Üniversitesi .............................. Teslim Tarihi : 06 Haziran 2013 Savunma Tarihi : 30 Mayıs 2013 iii iv ÖNSÖZ Bu tezin yönetimini yapan ve çalışmalarım sırasında bana destek çıkan başta hocalarım Prof. Dr. Yılmaz Akkaya ve yorumları ve önerileriyle büyük yardımını gördüğüm Prof. Dr. M. Ali Taşdemir’e, Her aşamada bana destek çıkan, tezin yazımında büyük yardımı olan İnşaat Yük. Mühendisi Utkan Çorbacıoğlu’na, 2 yıl boyunca çalıştığım projede desteğini esirgemeyen başta proje müdürü Nurettin Demir olmak üzere tüm Gama-Nurol A.O çalışanlarına, Sıcaklık takibi ve simülasyonlar hakkında bilgi ve tecrübelerinden faydalandığım sevgili Alattin Ramoğlu’na, İTU de bulunan MARMARAY projesine ait yapı malzemesi laboratuvarında yoğun çalışma temposunda bana zaman ayırarak, tüm laboratuvar testlerimde yardımlarını esirgemeyen teknisyen arkadaşlara, Saha uygulamalarında yardımı olan çalışma arkadaşlarım Abdullah Demir, Ercan Torun ve her zaman tecrübelerinden faydalandığım Fahri Ayar’a Amacım doğrultusunda beni her zaman maddi manevi destekleyen, yetiştiren ve güvenen çok sevdiğim anneme, babama, abime, Teşekkürlerimi sunarım. Tezimi yazım sürecinde hayata gözlerini açan biricik yeğenim Selin’e adıyorum. Saygılarımla, Haziran 2013 Can Bilal İnşaat Mühendisi v vi İÇİNDEKİLER Sayfa ÖNSÖZ ........................................................................................................................ v İÇİNDEKİLER ........................................................................................................ vii KISALTMALAR ...................................................................................................... ix ÇİZELGE LİSTESİ .................................................................................................. xi ŞEKİL LİSTESİ ....................................................................................................... xii ÖZET ........................................................................................................................ xiv SUMMARY ............................................................................................................. xvi 1. GİRİŞ ................................................................................................................... 1 2. LİTERATÜR ÇALIŞMASI ............................................................................... 3 2.1 Çimento ve Hidratasyon Isısı ........................................................................ 3 2.2 Hidratasyon Isısının Beton Özelliklerine Etkisi ............................................ 5 2.2.1 Durabiliteye etkisi .................................................................................. 5 2.2.2 Isıl gerilmelere etkisi .............................................................................. 6 2.2.3 Çatlak etkisi ............................................................................................ 8 2.3 Rötre Mekanizması ........................................................................................ 8 2.3.1 Kısıtlanmış rötre ................................................................................... 11 2.3.2 Bünyesel rötre ...................................................................................... 12 2.3.3 Kuruma rötresi ..................................................................................... 12 2.3.4 Rötreyi etkileyen faktörler ................................................................... 14 2.4 Isıl Çatlak Oluşumunun Engellenmesi ........................................................ 14 2.4.1 Kür yönteminin belirlenmesi ............................................................... 15 2.4.2 Betonun soğutulması ............................................................................ 16 2.4.2.1 Betonu üretim-taşınma sırasında soğutma .................................... 16 2.4.2.2 Betonu döküm sonrası soğutma .................................................... 17 3. SİMÜLASYON ÇALIŞMASI .......................................................................... 19 3.1 Simülasyon Amacı ...................................................................................... 19 3.1.1 Yazılım özellikleri ................................................................................ 19 3.1.2 Genel ısıl denklemler ........................................................................... 20 3.1.3 Sıcaklık hesabı ..................................................................................... 21 3.1.4 Gerilme ve şekil değiştirme hesabı ...................................................... 22 3.1.5 Beton olgunluk ve dayanım gelişimi hesabı ........................................ 23 3.2 Simülasyon Verileri ..................................................................................... 25 3.2.1 Malzeme özelliklerinin bulunduğu veri tabanının oluşturulması ......... 27 3.2.2 Kesitler ve soğutma gerekliliği ............................................................ 30 3.2.3 Simülasyon modelleri seçilmesi ........................................................... 32 3.2.4 Çevre ve kür koşullarının tanımlanması, döküm sırası belirlenmesi ... 34 3.2.5 Yük ve mesnet koşullarının belirlenmesi ............................................. 35 3.3 Simülasyon hesaplaması ve sonuçlar .......................................................... 36 3.3.1 Temel kesiti simülasyon sonuçları (t=2,0m) ........................................ 37 3.3.2 Perde 3 kesiti simülasyon sonuçları (t=1,40m) .................................... 38 4. LABORATUVAR ÇALIŞMASI – SAHA UYGULAMA SONUÇLARI .... 41 4.1 Laboratuvar Çalışması – Halka Deneyi ....................................................... 41 vii 4.1.1 Halka deney ölçüm sistemi .................................................................. 41 4.1.2 Halka deney yapılışı ve sonuçlar .......................................................... 43 4.1.2.1 Ölçümlerin yapılması .................................................................... 44 4.1.2.2 Çatlak tespiti ve ölçümü ................................................................ 45 4.1.2.3 Halka deneyinde sıcaklık ölçümleri .............................................. 47 4.1.3 Basınç dayanım, elastisite modulü ve yarmada çekme dayanım sonuçları ............................................................................................... 47 4.1.4 Ölçülen erken yaş rötre sonuçları ......................................................... 48 4.2 Saha Uygulaması – 2 Farklı Kesit için Sıcaklık Gelişimleri ....................... 50 4.2.1 Ölçüm kriterleri .................................................................................... 50 4.2.2 Sıcaklık takibi için cihaz ve ekipmanlar............................................... 51 4.2.3 Ölçümlerin yapılması ve hesaplamalar ................................................ 53 4.2.3.1 Temel kesiti için bahar döneminde uygulama sonuçları ............... 55 4.2.3.2 Temel kesiti için yaz döneminde uygulama sonuçları .................. 57 4.2.3.3 Perde 3 Kesiti için bahar döneminde uygulama sonuçları ............ 60 4.2.3.4 Perde 3 kesiti için yaz döneminde uygulama sonuçları ................ 62 4.2.4 Basınç dayanım sonuçları ..................................................................... 64 5. GENEL SONUÇLAR ....................................................................................... 65 KAYNAKLAR .......................................................................................................... 67 viii