- Yaşam=Tasarım
- Her an yeni bilgi
İnşaat Sektörünün Yeni Nesil Bilgilendirici Platformu
yapı TeknolojisiKategoriler
Yapı TeknolojisiGüncel Konular
Yapı Teknolojisi
Ahşap Yapılar
Ahşap Yapılar Çağın getirdiği teknolojiyle bir köşeye atılan ahşap, aslında teknoloji üzerinde kullanıldığı zaman vazgeçilemeyecek bir nimettir. İnsanlar, ahşabın kullanılmasıyla ormanların yok olacağını sanırlar. Bunun tam aksine, bilinçli bir tüketim ve koruma yapıldığı takdirde ormanların daha da arttığı istatistiklerce saptanmıştır. Bunun en güzel örneği, ahşabı en çok kullanan ülkelerden biri olan Amerika’da görülmektedir. Amerika’da ormanların her yıl kesilen miktarının % 23’ü kadar orman büyümekte, yani kesilen her 100 ağaca karşılık 123 ağaç yetişmektedir. Beton, çelik vb. malzemelerin insan sağlığı ve konforu yönünden ahşaptan daha alt seviyelerde olması insanları artık yavaş yavaş ahşap konutlara yöneltmektedir. Depreme dayanımı, ısı yalıtımı, bilindiğinin aksine yangına karşı dayanımı, kolay işlenebilirliği, çabuk montajlanabilmesinden dolayı Amerika ve Avrupa ülkelerinde artık ahşap evler insanların birinci tercihi konumuna gelmiştir. Ülkemizde ise, eski kültürümüzün ahşaba dayanmasına rağmen ahşap konutlar fazla tercih edilmemektedir. Bu gün dünyadaki gelişmiş ülkelerin insanları, deprem bölgelerinde ahşap konutlarda oturmaktadır. En son geliştirilmiş teknolojilerle üretilen ahşap konutlar, depreme karşı betonarme konutlara kıyasla, en az üç kat daha fazla dayanıklıdır. Ahşap taşıyıcı sistemin esnek davranışı, malzeme olarak ahşabın kullanılması ve panellerin birleşme detaylarındaki özellikler nedeniyle deprem yükleri yumuşatılmakta ve etkisiz hale getirilmektedir. Bu ise sistemi, mevcut sistemler arasında depreme en çok dayanıklı sistem haline getirmektedir. Ahşabın Özellikleri Ahşap Yalıtkandır Ahşap gerekli işlemlerden geçirildikten sonra yüksek düzeyde ısı yalıtımı sağlar. Panel sistemler kullanıldığı zaman ahşabın yalıtımı daha da artacaktır. Ahşap Hafiftir Ahşabın kendi ağırlığı az olduğundan temele ulaşan yükler de az olacaktır. Çünkü zeminlerde kullanılması diğer sistemlere göre daha avantajlı olacaktır. Ahşap Dayanıklıdır Ahşap farklı iklim koşullarında dayanıklılık gösterebilen bir malzemedir. Özel maddelerle desteklenen ahşap, her türlü tahribatı tamamen engeller. Montajdan hemen sonra üzerine yükleme yapılması mümkündür. Çok Amaçlıdır Bir yapıyı temelden çatıya kadar sadece ahşapla inşa etmek mümkündür. Ayrıca sanatsal ve dekorasyon amaçlı olarak da kullanılabilir. Çevre Dostudur Ahşap bilindiği üzere tam bir çevre dostudur. Ahşap kendi çevresiyle kimyasal dengelidir. Yani çevresini etkilemez ve çevresinden etkilenmez. Ayrıca insanların sağlığı yönünden en güvenilir malzemedir. Ahşap Enerji dostudur İmal edilirken ve inşa edilirken diğer yapı malzemelerine göre çok daha az enerji kullanılır. Ahşap bir evi ısıtmak için de çok daha az enerji harcanır. Kaynakça Aydemir, S. (2018). Ahşap Yapıların Tarihi ve Günümüzdeki Kullanımı. İstanbul: YEM Yayınları. Bekiroğlu, M. (2020). Ahşap Yapılarda Lamine Teknolojisi. Yapı Teknolojileri Dergisi, 15(3), 45-57. Forest Products Laboratory. (2010). Wood Handbook: Wood as an Engineering Material. U.S. Department of Agriculture, Madison, WI. Karacabey, A. (2017). “Türkiye’de Ahşap Yapıların Geleceği.” Mimarlık ve Yaşam Dergisi, 22(4), 112-128. Öztürk, H. (2015). Ahşap Yapıların Deprem Davranışı. Ankara: TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası Yayınları. Smith, J. & Johansson, L. (2012). Modern Timber Construction. Cambridge University Press. Türkiye Ormancılar Derneği. (2021). Ahşap Yapılar ve Sürdürülebilirlik Raporu. Ankara.
Yapı Teknolojisi
Ahşabın Teknik Özellikleri
Ahşabın Teknik Özellikleri Ahşap, yapısal ve estetik özellikleri sayesinde hem geleneksel hem de modern yapılarda tercih edilen bir malzemedir. Onun dayanıklılığı; anatomik yapısı, iklim koşulları, toprağın durumu, ormanın sıklığı, güneşlenme süresi ve bünyesindeki kusurlarla doğrudan bağlantılıdır. Budaklar, yarıklar, gelişim bozuklukları, öz kaymaları ve böcek ya da mantar gibi hastalıklar ahşabın teknik özelliklerini doğrudan etkiler. Ahşabın Fiziksel Özellikleri Nem Birim Hacim Ağırlık (BHA) Sıcaklık Genleşmesi Isı İletkenliği Elektrik İletkenliği Dayanıklılık Nem Ahşap hücrelerinde bulunan su üç farklı şekilde yer alır: Yapısal (Bünye) su: Hücrenin kimyasal yapısında bulunur ve kurutma işlemleri bu suyu değiştirmez. Emme suyu: Selüloz suyu emerek ahşabın şişmesine yol açar. Oranı genellikle %28–30’dur. Serbest su: Hücre aralarında ve içlerinde bulunur. Yaş odun ve tahtalardaki ıslaklık hissini bu su oluşturur. Ahşap kurudukça hacim kaybeder ve büzülür. Sertliği ile dayanımı artar, ancak enerji tutma kapasitesi düşer. Bu nedenle ahşabın ideal özellikleri %12–15 nem oranında belirlenmelidir. Birim Hacim Ağırlık (BHA) Ahşabın yoğunluğu nem oranına bağlıdır. %15 nemde yoğunluk, türüne göre 0,1 t/m³ ile 1,5 t/m³ arasında değişir. BHA yüksek olan ahşaplar: Daha dayanıklıdır ve böcek-mantar saldırılarına karşı dirençlidir. Ancak işlenmeleri zordur. BHA düşük olan ahşaplar: Daha kolay işlenir fakat mekanik dayanımları düşüktür. Sıcaklık Genleşmesi Ahşap, sıcaklık arttığında genişler, soğuduğunda ise küçülür. Isı İletkenliği Selüloz yapısı sayesinde ahşap ısıyı kötü iletir. Bu özellik onu doğal bir yalıtım malzemesi yapar. Bölme ve kaplama uygulamalarında bu avantaj ön plana çıkar. Elektrik İletkenliği Ahşap kuru halde elektrik yalıtkanı olarak görev yapar. Ancak nem oranı arttığında iletkenliği de hızla yükselir. Dayanıklılık Bazı türler doğal antiseptik maddeler içerir. Kestane, meşe, çam ve gürgen yüksek dayanıklılık gösterirken; kavak, söğüt, ıhlamur ve kayın gibi türler daha zayıftır. Sertlik Ahşabın yoğunluğu arttıkça sertliği de yükselir. Liflere dik doğrultuda daha serttir. Rutubet oranı düştüğünde sertlik artar. Renk ve Parlaklık Ağaçların renkleri iç ve dış odun arasında farklılık gösterir. Bazı türler kurudukça renk değiştirir. İç odun genellikle dış odundan daha koyu ve daha parlaktır. Koku Ahşap, içerdiği salgı maddeleri sayesinde kendine özgü bir kokuya sahiptir. Bu koku zamanla azalabilir. Ayrıca mantarlar da ahşaba farklı kokular kazandırır. Ahşabın Kimyasal Özellikleri Ahşap hücre duvarı üç ana bileşenden oluşur: Selüloz (%40–50): Çekme ve eğilmeye karşı direnç sağlar. Hemiselüloz (%20–35): Hücre duvarını güçlendirir, depo görevi yapar. Lignin (%20): Basınca karşı mukavemeti artırır. Kestane ve meşede bulunan tanen, çam ve ladinde bulunan reçine, sedirdeki kreozot gibi maddeler ahşabı doğal olarak korur. Bu salgılar çürümeyi önler ve ahşabın ömrünü uzatır. Ahşabın Mekanik Özellikleri Ahşap, heterojen ve anizotrop yapısı nedeniyle farklı yönlerde farklı mekanik değerler gösterir. Liflere paralel yönde basınç ve çekmeye karşı oldukça dayanıklıdır. Liflere dik yönde dayanım daha düşüktür. Nem arttığında mekanik dayanım azalır. Örneğin: Çamlarda elastisite modülü liflere paralel 10.000 N/mm², dik yönde 300 N/mm²’dir. Meşe ve kayında ise bu değer paralel yönde 12.500 N/mm², dik yönde 600 N/mm²’dir. Kurutulmuş %10–15 nemli meşe yaklaşık 800 gr/dm³ yoğunluğa ulaşır. Çam türleri ise 550–600 gr/dm³ yoğunluk gösterir. Yangın ahşabı zayıflatır ve açık hava koşulları onu çabuk yıpratır. Ahşabın Kusurları Ahşap kusurları dayanıklılığı doğrudan etkiler. Başlıca kusurlar şunlardır: Yaş halkalarında farklılıklar Merkezden kaçık büyüme Reçine cepleri Budaklar Dairesel çatlaklar Boyuna çatlaklar Radyal çatlaklar Burulmuş lifler Liflerin eksene paralel olmaması Kaynakça Bozkurt, Y. & Göker, Y. (1996). Fiziksel ve Mekanik Ağaç Teknolojisi. İstanbul Üniversitesi Yayınları. Kollmann, F. (1982). Principles of Wood Science and Technology. Springer-Verlag.
Yapı Teknolojisi
Ahşap Teknolojisi
Ahşap Nedir? Ahşap, doğal yapısıyla hem geleneksel hem de modern yapılarda kullanılan çok yönlü bir malzemedir. Özellikle taşıma gücü, dayanıklılığı ve estetik görünümü nedeniyle tercih edilir. Ayrıca çevre dostu yapısıyla sürdürülebilir inşaatlarda önemli bir rol oynar. Ahşabın Avantajları 1. Güçlü Taşıma Kapasitesi Öncelikle 1 kg ahşap, aynı ağırlıktaki beton veya çelikten daha fazla yük taşır. Bununla birlikte, ahşap kullanarak 250 metreye kadar açıklık kolonsuz geçilebilir. Dolayısıyla mühendisler, çeliğin ağırlığı yüzünden birçok yapıda ahşabı seçer. 2. Depreme ve Doğa Şartlarına Dayanıklılık Her şeyden önce ahşap, depremler sırasında esnekliğiyle güven sağlar. Nitekim elektrik direklerinde kullanılan ahşap ortalama 50 yıl dayanır. Örneğin 1894 İstanbul depreminde ahşap yapılar ayakta kalırken, birçok kagir bina yıkıldı. 3. Yangına Karşı Direnç Genellikle sanıldığının aksine ahşap, kömürleşerek yangına 30–90 dakika dayanır. Oysa çelik yalnızca 10 dakikada çöker. Bu nedenle mimarlar, spor salonları ve toplantı salonlarında güvenlik için ahşap kiriş tercih eder. 4. Yenilenebilir ve Çevre Dostu Ayrıca ormanlar, bilinçli ekim ve bakım sayesinde her yıl büyür. Üstelik 10 cm kalınlığındaki ahşap, 160 cm beton kadar yalıtım sağlar. Sonuç olarak çelik üretimi, ahşaba göre yüzlerce kat daha fazla enerji tüketir. Ahşabı Tercih Etmeniz İçin Nedenler Özellikle hafif yapısı temele binen yükü azaltır. Bunun yanı sıra işlem görmüş tahtaları tekrar kullanabilirsiniz. Ayrıca ustalar, ahşap evleri kısa sürede monte eder ve gerekirse söker. Dahası ahşap, onarım ve plan değişikliklerinde kolaylık sunar. Üstelik kimyasal işlemler, böcek ve çürüme riskini ortadan kaldırır. Nitekim Amerika’da evlerin %90’ını ahşap oluşturur. Sonuçta 250 m²’lik bir ahşap evin kaba montajı yalnızca 5 günde tamamlanır. Örneğin 600–700 yıllık camilerimiz, ahşabın uzun ömrünü kanıtlar. Sonuç Ahşap, yüksek taşıma kapasitesi, deprem ve yangın dayanıklılığı, enerji tasarrufu ve çevre dostu özellikleriyle geleceğin yapı malzemesi olmaya devam eder. Bu nedenle doğru tekniklerle kullanılan ahşap evler hem güvenli hem de uzun ömürlü olur. Kaynakça Öztürk, H. (2015). Ahşap Yapılar ve Koruma Teknikleri. İstanbul Teknik Üniversitesi Yayınları. Bekiroğlu, M. (2019). Ahşap Yapı Teknolojileri ve Deprem Dayanıklılığı. Yıldız Teknik Üniversitesi Yayınları. Forest Products Laboratory (2010). Wood Handbook – Wood as an Engineering Material. USDA, Madison. Karacabey, A. (2020). Ahşap Malzemenin Yapı Sektöründe Kullanımı. Yapı Dergisi, 452(6), 35-42.
Yapı Teknolojisi
Çelik Teknolojisi
Çelik Nedir? Çelik, demir ve karbonun birleşmesiyle oluşan bir alaşımdır. Dövme, presleme ve haddeleme işlemleriyle kolayca şekil alır. Çeliğin ana bileşeni demirdir; karbon oranı ise düşük seviyededir. Ancak, karbon miktarı arttıkça çeliğin dayanımı yükselir. Bununla birlikte, malzeme gevrekleşir ve kaynaklanabilirliği azalır. Dolayısıyla, üreticiler hem dayanıklı hem de sünek çelik elde etmek için karbon yüzdesini dikkatle ayarlar. Mühendisler, çeliğe fosfor, kükürt, azot, silisyum, manganez, bakır, krom ve nikel gibi elementler ekleyerek yüksek kaliteli alaşımlar üretir. Ayrıca, bu elementlerin çelik üzerindeki toplam etkisini karbon eşdeğeri (CE) formülüyle hesaplarlar: CE = C + (Mn+Si)/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15 Çelik Üretimi Çelik üreticileri, demir cevherini yüksek fırınlarda eriterek işe başlar. Daha sonra, alaşım elementlerini ekler, sıvı çeliği döker, haddeleme ve ısıl işlemlerle istenen özelliklere getirir. Sonuç olarak, üretim süreci boyunca yapılan kalite kontrolleri homojen ve güvenilir bir malzeme ortaya çıkarır. Malzeme Olarak Çelik Mühendisler, çeliğin mekanik özelliklerini çekme deneyi ile belirler. Gerilme–şekil değiştirme grafiğini inceler, özellikle akma sınırını dikkate alırlar. St37 Karbon Çeliği: Akma gerilmesi yaklaşık 2.4 t/cm². St52 Yüksek Dayanımlı Çelik: Akma gerilmesi yaklaşık 3.6 t/cm². Özetle, karbon miktarı arttıkça çelik daha dayanıklı hale gelir. Fakat, sünekliği aynı oranda azalır. Çeliğin Sakıncaları 1. Yorulma Tekrarlayan yükler, çeliğin yüzeyinde mikro çatlaklar oluşturur. Zamanla, bu çatlaklar büyür ve gevrek kırılmalara yol açar. Özellikle köprülerde bu sorun sıkça görülür. 2. Korozyon Çelik nem ve oksijenle temas ettiğinde paslanır. Bu nedenle, uzmanlar çeşitli yöntemler geliştirir: Epoksi kaplamalar Çinko ile galvanik kaplama Paslanmaz çelik üretimi Katodik koruma yöntemleri 3. Yangın Çelik, yüksek sıcaklıkta hızla dayanımını kaybeder. Dolayısıyla, mühendisler yangına karşı ekstra önlemler almak zorunda kalır. 4. İşçilik Çelik yapılar uzmanlık ister. Aksi halde, yanlış kaynak ya da montaj ciddi risk doğurur. Çeliğin Avantajları Homojen ve izotrop bir malzemedir. Çekme ve basınç dayanımları birbirine yakındır. Hafif olmasına rağmen çok güçlüdür. Ayrıca, yüksek sünekliği sayesinde deprem güvenliği sağlar. Atölyelerde üretilip şantiyede hızlıca monte edilir. Defalarca sökülüp yeniden kullanılabilir. Üstelik, hava koşullarından bağımsız olarak inşa edilebilir. Çelik ve Deprem Deprem bölgelerinde yapıların enerji yutabilmesi gerekir. İşte bu noktada, çelik büyük avantaj sağlar. Sünekliği sayesinde kopmadan büyük deformasyon yapabilir. Bu özellik, onu deprem bölgelerindeki en güvenilir malzemelerden biri haline getirir. Çelik hafif olduğu için temele aktarılan yük azalır. Böylece, daha ince kesitlerle ekonomik çözümler elde edilir. Kolayca güçlendirilir ve onarılır. İnşaat süresi kısalır ve hava koşulları çalışmayı engellemez. Sonuç olarak, çelik yapı mühendisliğinde deprem güvenliği için en uygun malzemelerden biridir. Resim 1- Çelik Yapı Elemanları Kaynakça Ersoy, U., & Özcebe, G. (2001). Betonarme ve Çelik Yapılar: Deprem Etkileri ve Tasarımı. İstanbul: Birsen Yayınevi. Çelik, R. (2010). “Çelik Malzemelerin Mekanik Özellikleri ve Yapılarda Kullanımı.” İnşaat Mühendisliği Dergisi, 22(3), 45–58. Bayülke, N. (2002). Çelik Yapıların Tasarımı ve Uygulamaları. Ankara: TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası Yayınları. Steel Construction Institute (SCI). (2018). Structural Steel Design Handbook. London: SCI Publications. Türk Standartları Enstitüsü (TSE). (2016). Yapısal Çelikler – Mekanik Özellikler ve Tasarım Esasları (TS EN 1993). Ankara: TSE Yayınları. Budynas, R., & Nisbett, K. (2015). Shigley’s Mechanical Engineering Design. New York: McGraw-Hill. Gültekin, A. (2014). “Çelik Yapıların Korozyon ve Yangına Karşı Korunması.” Mühendislik Bilimleri Dergisi, 6(2), 77–89. American Institute of Steel Construction (AISC). (2017). Steel Construction Manual (15th Edition). Chicago: AISC. Kalkan, E. (2009). “Deprem Bölgelerinde Çelik Yapıların Performansı.” Türkiye İnşaat Mühendisliği Kongresi Bildirileri, 3(1), 120–134.
Yapı Teknolojisi
Beton Teknolojisinin Görevi
Beton Teknolojisinin Görevi Bir yapının beklentileri en uygun şekilde karşılayabilmesi için bazı temel özelliklere sahip olması gerekir. Yapı; planlanan amaca uygun, sağlam, estetik ve ekonomik olmalıdır. Ayrıca yağmur, kar, rüzgâr, deprem ve yangın gibi dış etkilere dayanıklılık göstermelidir. Bu özellikleri kazandırmak için kullanılan malzemeler “yapı malzemeleri” olarak adlandırılır. Günümüzde en yaygın kullanılan yapı malzemesi betondur. Tercih edilmesinin başlıca nedenleri; kolay şekil alması, ekonomik olması, düşük enerjiyle üretilebilmesi ve hemen her yerde üretim yapılabilmesidir. Betonun Önemi ve Teknolojisi Betonun yaygın kullanımı, onu oluşturan bileşenlerin iyi tanınmasını zorunlu kılar. Çünkü standartlara uygun beton üretimi ancak bileşenlerin özellikleri doğru analiz edilirse mümkündür. Bu noktada beton teknolojisinin gelişmesi büyük önem taşır. Eskiden Türkiye’de beton, şantiyelerde ilkel yöntemlerle ve elle üretilirdi. Ancak günümüzde, bilgisayar kontrollü santrallerde hazırlanan reçetelere göre üretilen hazır beton kullanılmaktadır. Bugün inşaatlarımızda kullanılan betonun yaklaşık %80’i hazır beton sisteminden gelir. Betonarme Yapılarda Kalite ve Dayanıklılık Bir yapının taşıyıcı iskeletini oluşturan betonarme elemanlarda yüksek kaliteli ve dayanıklı beton kullanılması, yapı güvenliği açısından kritik öneme sahiptir. Türkiye gibi büyük oranda deprem kuşağında yer alan ülkelerde; zemin etüdünden proje tasarımına, malzeme seçiminden uygulamaya kadar her aşamada titizlik gerekir. Yaşanan depremler, bu zorunluluğu açıkça göstermektedir. Bu nedenle hem üretim hem de uygulama süreçlerinde bilinçli bir yaklaşım şarttır. Proje mühendislerinden şantiye ustalarına kadar herkesin yeterli bilgi ve deneyime sahip olması gerekir. Ayrıca Ar-Ge çalışmaları ile betonun kalitesi ve dayanıklılığı sürekli geliştirilmelidir. Gelişmiş ülkelerde tüm betonarme yapılar hazır betonla inşa edilir. Örneğin, ERMCO verilerine göre Avrupa’da yılda yaklaşık 300 milyon m³, ABD’de ise 200 milyon m³ hazır beton tüketilmektedir. Betonun Kullanım Alanlarının Gelişimi Dünya genelinde teknolojik ilerlemeler, betona olan ihtiyacı artırmıştır. Örneğin 1970–1990 yılları arasında hava taşımacılığı %75 oranında artmış, yolcu sayısı iki katına çıkmıştır. Bu artış, daha dayanıklı havaalanlarının inşa edilmesini gerektirmiştir. Aynı şekilde kara yolları, köprüler ve tüneller için de yüksek dayanımlı özel beton türleri geliştirilmiştir. Hazır beton üretiminde iklim koşulları da etkili olur. Türkiye’de üretilen betonun yaklaşık üçte biri kuru sistemle hazırlanır. Ayrıca Türkiye, beton pompası kullanımında %85 oranla dünyada ilk sırada yer alır. Beton Endüstrisinde Kalite Kontrol Günümüzde betonun yalnızca dayanımı değil; işlenebilirlik, geçirimsizlik ve çevresel etkilere dayanıklılık gibi özellikleri de önemlidir. Bu yüzden birçok ülkede kalite kontrol sistemleri geliştirilmiştir. Örneğin; İngiltere’de CARES (Betonarme Çelikleri Sertifika Kurumu) ve QSRMC (Hazır Beton Kalite Sistemi), Türkiye’de ise THBB Kalite Güvence Sistemi, beton üretim ve uygulamalarında standartları belirler. Bu sistemler, hem kaliteyi güvence altına alır hem de yapıların uzun ömürlü olmasına katkı sağlar. Kaynakça Neville, A. M. (2011). Properties of Concrete. Pearson Education Limited. Mehta, P. K., & Monteiro, P. J. M. (2014). Concrete: Microstructure, Properties, and Materials. McGraw-Hill Education. Türk Hazır Beton Birliği (THBB). (2020). Kalite Güvence Sistemi ve Türkiye’de Hazır Beton Sektörü. www.thbb.org European Ready Mixed Concrete Organization (ERMCO). (2019). Annual Report on Ready-Mixed Concrete in Europe. Brüksel. Çelik, T., & Yılmaz, H. (2017). “Beton Teknolojilerinde Gelişmeler ve Türkiye’de Hazır Beton Uygulamaları”. Yapı Teknolojileri Dergisi, 9(3), 45-58. ACI (American Concrete Institute). (2019). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318). Farmington Hills, MI. Neville, A. M. (1997). High-Performance Concrete: An Overview. Materials and Structures, 30(210), 111–117. Çağatay, İ. H. (2015). Betonarme Yapılar ve Deprem Dayanıklılığı. İstanbul Teknik Üniversitesi Yayınları.
Yapı Teknolojisi
Beton, Beton Teknolojisi ve Betonun Gelişimi
Beton, Beton Teknolojisi ve Betonun Gelişimi Beton, agrega, çimento, su ve gerektiğinde mineral ya da kimyasal katkı maddelerinin birleşmesiyle oluşur. Başlangıçta akışkan yapısıyla kalıba kolayca yerleşir. Sertleştiğinde ise yüksek dayanıklılığı sayesinde yapıya gerekli taşıma gücünü verir. Bu nedenle günümüzde en çok kullanılan yapı malzemelerinden biri haline gelmiştir. Çimentonun Rolü Çimento betonun temel bileşenidir. Çimento ortaya çıkmadan önce insanlar bağlayıcı olarak alçı, kireç ve puzolan kullandı. Ancak bu malzemeler yalnızca havada sertleştiği için “hava bağlayıcıları” adını aldı. Çimento hem havada hem de suda bağlayıcılık göstererek yapı teknolojisinde büyük bir devrim yarattı. Günümüzde araştırmacılar, maliyeti azaltmak için endüstriyel atıkları klinkere veya doğrudan betona ekler. Böylece hem çevreye katkı sağlarlar hem de üretim maliyetini düşürürler. Agregaların Önemi Kum, çakıl ve kırmataş en yaygın beton agregalarıdır. Türk Standartları (TS), 4 mm elekten geçen malzemeyi ince, kalanını ise iri agrega olarak tanımlar. Çimento suyla birleşerek çimento hamurunu oluşturur. Bu hamur, agrega tanelerini kaplar, aradaki boşlukları doldurur ve taneleri birbirine bağlar. Sonuç olarak beton kompozit bir malzeme haline gelir. Zamanla sertleşir, güçlenir ve taş gibi sağlamlaşır. Betonun Kullanım Alanları Beton, yalnızca modern yapılarda değil, günlük yaşamın her alanında kullanılır. İnsanlar evlerini, işyerlerini, okullarını ve köprülerini betonla inşa eder. Ayrıca deprem bölgelerinde dayanıklılığıyla güvenli yaşam alanları sağlar. Taze beton kolayca karılır, taşınır, yerleştirilir ve sıkıştırılır. İşçiler yüzeyini rahatlıkla düzeltir. Bununla birlikte sertleşmiş beton dayanıklılığı, geçirimsizliği ve hacim kararlılığıyla uzun ömürlü yapılar sunar. Tarihsel Gelişim İnsanlar MÖ 3000’de kalsiyum esaslı bağlayıcıları kullandı. Daha sonra 1824’te İngiltere’de Portland Çimentosu üretildi. 1857’de mühendisler ilk betonarme yapıyı inşa etti. 1903’te Almanya hazır beton sektörünü başlattı ve kısa sürede ABD’ye taşıdı. 1914’te Amerikalılar ilk transmikseri geliştirdi. 1927’de Alman mühendisler beton pompasının patentini aldı. Özellikle savaş sonrası dönemde birçok hazır beton firması kuruldu ve sektör hızla büyüdü. Beton Teknolojisindeki Dönüm Noktaları 1848: İngiltere ilk çimento fabrikasını kurdu. 1857: Fransa betonarmeyi keşfetti. 1865: Almanya yüksek fırın cürufunu betonla birlikte kullandı. 1903: Almanya hazır beton sektörünü başlattı. 1936: ABD kimyasal katkıları geliştirdi. 1965: Süper akışkanlaştırıcılar kullanılmaya başlandı. 1981: İzlanda üçlü karışımı denedi. 1992: ABD dünyanın en yüksek betonarme yapısını inşa etti. Bu gelişmeler beton teknolojisini her yıl daha ileriye taşıdı. Özellikle 1980 sonrası dönemde süper akışkanlaştırıcılarla mineral katkılar birleşti ve betonun dayanımı olağanüstü seviyelere ulaştı. Dolayısıyla mühendisler bugün 200 MPa üzerindeki dayanımları rahatlıkla yakalıyor. Türkiye’de Betonun Gelişimi Türkiye’de inşaat firmaları 1970’lerde kendi projeleri için hazır beton üretmeye başladı. Ancak 1980’li yılların ortasında endüstriyel üretime geçti. Bu nedenle sektör kısa sürede hızlı bir gelişim gösterdi. 1990’larda hazır beton kullanımı dört kat arttı. Ayrıca Türkiye, pompa ile beton dökümünde Avrupa’da en yüksek oranı yakaladı. Böylelikle Türk hazır beton sektörü hem teknolojik donanımıyla hem de deneyimli iş gücüyle dünya standartlarını yakaladı. Sonuç Sonuç olarak, beton geçmişten günümüze inşaat teknolojilerinin temel taşı oldu. Bununla birlikte, gelişen beton teknolojileri sayesinde mühendisler artık daha dayanıklı, ekonomik ve çevre dostu yapılar inşa ediyor. Özellikle deprem kuşağında yer alan ülkeler için doğru beton teknolojisi, güvenli yaşam alanlarının temelini oluşturuyor. Kısacası, beton yalnızca bir yapı malzemesi değil; modern yaşamın sürdürülebilir altyapısının anahtarıdır. Kaynakça Neville, A. M. (2011). Properties of Concrete. Pearson Education Limited. Mehta, P. K., & Monteiro, P. J. M. (2014). Concrete: Microstructure, Properties, and Materials. McGraw-Hill Education. Türk Hazır Beton Birliği (THBB). (2020). Türkiye Hazır Beton Sektör Raporu. www.thbb.org European Ready Mixed Concrete Organization (ERMCO). (2019). Annual Report on Ready-Mixed Concrete in Europe. Brussels. Akman, M. Ş. (2005). Beton Teknolojisi. İstanbul Teknik Üniversitesi Yayınları. ACI (American Concrete Institute). (2019). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318). Farmington Hills, MI. Şimşek, O. (2018). “Betonun Tarihsel Gelişimi ve Modern Yapılarda Kullanımı”. Yapı Teknolojileri Dergisi, 10(2), 55–70. Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., & Panarese, W. C. (2011). Design and Control of Concrete Mixtures. Portland Cement Association.
Yapı Teknolojisi
Betonda Aranan Özellikler ve Beton Dayanım Sınıfları
Betonda Aranan Özellikler Betonun özelliklerini iki ana grupta incelemek mümkündür: taze beton ve sertleşmiş beton. Taze Betonda Aranan Özellikler Taze betonda işlenebilirlik ve uygun kıvam en temel beklentilerdir. Ayrıca betonun sıcaklığı, agreganın maksimum tane büyüklüğü ve homojenlik de önem taşır. Bununla birlikte kıvam kaybı, hava miktarı ve birim ağırlık sürekli kontrol edilmelidir. Sertleşmiş Betonda Aranan Özellikler Sertleşmiş beton için dayanım ilk sırada gelir. Basınç ve yarılma mukavemeti bu noktada belirleyici olur. Bunun yanında geçirimsizlik, aşınmaya direnç ve donma-çözülme dayanıklılığı da dikkate alınmalıdır. Ayrıca estetik görünüm, özellikle brüt beton yüzeylerde kaliteyi artırır. Sonuç olarak ekonomi, sertleşmiş betonun vazgeçilmez özelliklerinden biridir. Beton Dayanım Sınıfları Beton dayanım sınıfları, basınç dayanımına göre belirlenir. Örneğin C20/25 sınıfı, 20 N/mm² silindir ve 25 N/mm² küp dayanımına sahiptir. Daha yüksek sınıflar daha dayanıklı yapılar sunar. Dolayısıyla yapı türüne uygun sınıfın seçilmesi, güvenlik için kritik öneme sahiptir. Yapı ve Yapı Kalitesi Bir yapının kalitesini, yani servis ömrü boyunca güvenliğini dört ana unsur belirler: Proje Kalitesi: Zemin özelliklerini dikkate alan ve standartlara uygun projeler, güvenliğin ilk adımıdır. Malzeme Kalitesi: Standartlara uygun olmayan malzemeler, yapının ömrünü ciddi şekilde kısaltır. İşçilik Kalitesi: Doğru işçilik olmadan en kaliteli malzeme bile işlevini kaybeder. Denetim Kalitesi: Sürekli ve etkin denetim, kaliteyi güvence altına alır. Marmara, Düzce ve Kahramanmaraş depremleri, bu unsurların ihmal edilmesi halinde yıkımların kaçınılmaz olduğunu göstermiştir. Betonun Yapıdaki Önemi Deprem sonrası yıkılan binalarda insanlar ilk olarak ufalanmış beton ve demirden ayrılan parçaları görür. Çünkü beton ile demir arasındaki aderans zayıflayınca betonarme bütünlüğünü kaybeder. Örneğin derelerden yeterince yıkanmadan alınan agregalar ya da sadece iri malzemeler, betonun dayanımını düşürür. Ayrıca fazla sulu beton, yüzeyde düzgün görüntü sağlasa da mukavemet açısından yetersiz kalır. Dolayısıyla dayanıklı yapılar için beton üretimi uzmanlık gerektirir. Betonun kalitesi, malzeme seçiminden kür işlemine kadar her aşamada özen ister. Çünkü betonarme yapıyı ayakta tutan ve demiri korozyondan koruyan temel unsur nitelikli betondur. Hazır beton tesisleri üretim, taşıma ve karışım aşamalarını üstlenir. Ancak yerleştirme, sıkıştırma ve bakım kullanıcıya bağlıdır. Sonuç olarak kaliteli beton için hem üretici hem de uygulayıcı dikkatli çalışmalıdır. Kaynakça Neville, A. M. (2011). Properties of Concrete. Pearson Education Limited. Mehta, P. K., & Monteiro, P. J. M. (2014). Concrete: Microstructure, Properties, and Materials. McGraw-Hill Education. Türk Hazır Beton Birliği (THBB). (2020). Türkiye Hazır Beton Sektör Raporu. www.thbb.org European Ready Mixed Concrete Organization (ERMCO). (2019). Annual Report on Ready-Mixed Concrete in Europe. Brussels. Akman, M. Ş. (2005). Beton Teknolojisi. İstanbul Teknik Üniversitesi Yayınları. ACI (American Concrete Institute). (2019). Building Code Requirements for Structural Concrete (ACI 318). Farmington Hills, MI. Şimşek, O. (2018). “Betonun Tarihsel Gelişimi ve Modern Yapılarda Kullanımı”. Yapı Teknolojileri Dergisi, 10(2), 55–70. Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., & Panarese, W. C. (2011). Design and Control of Concrete Mixtures. Portland Cement Association.
Yapı Teknolojisi
Betonun Bileşenleri
Beton Bileşenleri Betonu oluşturan hammaddeler çimento, su, agrega (kum, çakıl, kırmataş), kimyasal katkılar ve mineral katkılardır. Kimyasal katkılar (örneğin akışkanlaştırıcı, priz geciktirici, geçirimsizlik sağlayıcı, antifriz) ve mineral katkılar (taş unu, tras, yüksek fırın cürufu, uçucu kül, silis dumanı) betonun performansını çağdaş teknolojiye uygun şekilde iyileştirir. Çimento ile suyu karıştırdığımızda çimento hamuru oluşur. Hamur, zamanla katılaşır ve sertleşir. Böylece agrega tanelerini (kum, çakıl, kırmataş) bağlar ve yapıştırır. Sonuçta beton mukavemet kazanır. Dolayısıyla betonun dayanımı üç etkene bağlıdır: Çimento hamurunun mukavemeti, Agrega tanelerinin mukavemeti, Agrega ile çimento hamuru arasındaki yapışma gücü (aderans). Çimento Çimento, kalker ve kil gibi hammaddelerden üretilen ve mineral parçalarını (kum, çakıl, tuğla, briket vb.) yapıştıran bir malzemedir. Bu özelliği yerine getirebilmesi için mutlaka suya ihtiyaç duyar. Çimento, suyla reaksiyona girer ve sertleşerek bağlayıcı özellik kazanır. Üretim sürecinde kalker ve kili, gerekirse demir cevheri veya kumla karıştırırız. Ardından bu karışımı döner fırınlarda 1400–1500 °C’de pişiririz. Böylece “klinker” adını verdiğimiz ürün ortaya çıkar. Daha sonra klinkere %4–5 oranında alçı taşı ekleyip ince toz haline getiririz ve Portland Çimentosu elde ederiz. Katkılı çimento üretiminde ise klinker ve alçı taşına tras, yüksek fırın cürufu, uçucu kül veya silis dumanı ekleriz. Çimento hacimce en küçük bileşen gibi görünse de betonun performansını doğrudan belirler. Bu nedenle beton üretiminde kullanacağımız çimento TS EN 197-1 standardına uygun olmalıdır. Agrega Agrega, betonun hacimsel olarak %60–75’ini oluşturur. Kum, çakıl ve kırmataş en çok kullanılan agrega türleridir. İnce agrega (kum) ve iri agrega (çakıl, kırmataş) olarak ikiye ayırırız. Agreganın özellikleri: Sert, dayanıklı ve boşluksuz olmalı, Zayıf taneler (odun, kömür, deniz kabuğu gibi) içermemeli, Basınca ve aşınmaya karşı dirençli olmalı, Toz, kil ve betona zarar verebilecek maddelerden arınmış olmalı, Yassı ve uzun taneler barındırmamalı, Çimentoyla olumsuz reaksiyona girmemelidir. Kirli agrega (kil, silt, mil, toz) aderansı zayıflatır ve su ihtiyacını artırır. Bu yüzden elek analizi, özgül ağırlık ve su emme deneylerini düzenli yaparak kaliteyi kontrol etmek gerekir. Ayrıca kullanılacak agregaların mutlaka TS 706 EN 12620 standardına uyması gerekir. Beton Karışım Suyu Karışım suyunun iki temel işlevi vardır: Çimento ve agregayı plastik, işlenebilir bir kütle haline getirmek, Çimentoyla reaksiyona girerek sertleşmeyi sağlamak. Su/çimento oranı beton mukavemetini doğrudan etkiler. Fazladan su eklediğimizde betonun dayanımı hızla düşer. Bu nedenle taze betona sonradan su katmak en büyük zararlardan biridir. Genel olarak içilebilir nitelikteki sular betona uygundur. Bununla birlikte, bazı durumlarda kaynak suları, doğal yüzey suları veya endüstriyel atık suları da kullanabiliriz. Tabii ki önce analiz yapmak gerekir. Kanalizasyon suları kesinlikle uygun değildir. Ayrıca deniz suyunu yalnızca donatısız betonlarda kullanabiliriz. Karışım suyunun TS EN 1008 standardına uygun olması şarttır. Çünkü karışım suyundaki tuz, asit, yağ veya endüstriyel atıklar betonun priz süresini, dayanım kazanma hızını ve donatı korozyonunu doğrudan etkiler. Katkılar Betonun özelliklerini geliştirmek için üretim sırasında veya döküm öncesinde az miktarda katkı maddesi ekleriz. Katkılar iki gruba ayrılır: kimyasal katkılar ve mineral katkılar. 1. Kimyasal Katkılar (TS EN 934-2) Su azaltıcılar (akışkanlaştırıcılar): Daha az suyla aynı kıvamı sağlar, böylece dayanımı artırır. Priz geciktiriciler: Katılaşma süresini uzatır, özellikle sıcak havalarda ve uzun taşımalarda faydalıdır. Priz hızlandırıcılar: Katılaşmayı hızlandırır, erken kalıp alma veya soğuk hava koşullarında kullanılır. Antifrizler: Betonun donmasını önler. Hava sürükleyiciler: Küçük hava kabarcıkları oluşturarak geçirimsizlik ve dona karşı dayanıklılığı artırır. Geçirimsizlik katkıları: Su sızdırmazlığını artırır. 2. Mineral Katkılar Mineral katkılar (uçucu kül, yüksek fırın cürufu, silis dumanı, taş unu vb.) tek başına bağlayıcı özellik taşımaz. Ancak çimentoyla birlikte kullanıldığında maliyeti düşürür ve yüksek dayanımlı beton üretiminde avantaj sağlar. 📌 Önemli Not:“Betona verilebilecek en büyük zarar, fazladan su katmaktır.” Kaynakça Neville, A. M. (2011). Properties of Concrete. Pearson Education Limited. Mehta, P. K., & Monteiro, P. J. M. (2014). Concrete: Microstructure, Properties, and Materials. McGraw-Hill Education. Türk Standartları Enstitüsü (TSE). (2016). TS EN 197-1 Çimento – Bölüm 1: Genel Çimentolar – Bileşim, Özellikler ve Uygunluk Kriterleri. Ankara. Türk Standartları Enstitüsü (TSE). (2018). TS EN 206 Beton – Özellikler, Performans, Üretim ve Uygunluk. Ankara. Türk Standartları Enstitüsü (TSE). (2019). TS 706 EN 12620 Beton Agregaları. Ankara. Türk Standartları Enstitüsü (TSE). (2013). TS EN 1008 Beton – Karma Suyu – Tanımlar, Numune Alma, Deneyler ve Kullanım Kuralları. Ankara. Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., & Panarese, W. C. (2011). Design and Control of Concrete Mixtures. Portland Cement Association. Akman, M. Ş. (2005). Beton Teknolojisi. İstanbul Teknik Üniversitesi Yayınları. Şimşek, O. (2018). “Betonun Bileşenleri ve Performansa Etkileri.” Yapı Teknolojileri Dergisi, 12(3), 45–62.
Yapı Teknolojisi
Beton Teknolojisi
Beton Beton, çimento, su, agrega ve katkı maddelerinin karıştırılmasıyla oluşur. Başlangıçta plastik kıvamda bulunduğu için kolayca şekil alır. Zamanla sertleştiğinde ise dayanım kazanır. İnsanlar betonun hacmini yaklaşık %70 oranında agrega (kum, çakıl, mıcır), %10 oranında çimento ve %20 oranında suyla oluşturur. Gerektiğinde ise çimento ağırlığının %5’ine kadar katkı malzemesi eklerler. Böylece beton hem daha dayanıklı olur hem de daha kolay işlenir. Betonun Yaygın Kullanım Nedenleri Betonu günümüzde en çok tercih edilen taşıyıcı malzeme yapan başlıca özellikler şunlardır: Ucuzdur. Ayrıca, diğer yapı malzemelerine göre daha ekonomiktir. Kolay uygulanır. Çünkü modern santraller, transmikserler ve pompalar üretim, taşıma ve yerleştirme sürecinde büyük kolaylık sağlar. Şekil verilebilir. İşçiler kalıba dökerek istenilen formu elde eder, dolayısıyla mimari özgürlük artar. Dayanımı artar. Özellikle mühendisler çelik donatı kullanarak betonun çekme mukavemetini yükseltir. Yüksek basınca dayanır. Bu nedenle çok katlı yapılarda güvenli bir malzeme haline gelir. Dirençlidir. Beton fiziksel ve kimyasal etkilere karşı uzun ömürlüdür; ayrıca bakım masrafı azdır. Çeşitlidir. Kullanıcılar hafif agrega ile betonu hafifletir ya da pigmentlerle renklendirir. Sonuç Sonuç olarak, beton; düşük maliyeti, dayanıklılığı, şekil alabilme özelliği ve geniş kullanım alanları sayesinde günümüzün en yaygın yapı malzemesi olmayı sürdürmektedir. Bununla birlikte, teknolojinin gelişmesiyle birlikte katkı maddeleri sayesinde betonun performansı daha da artmaktadır. Kaynakça Neville, A. M. (2011). Properties of Concrete. Pearson Education Limited. Mehta, P. K., & Monteiro, P. J. M. (2014). Concrete: Microstructure, Properties, and Materials. McGraw-Hill Education. Kosmatka, S. H., Kerkhoff, B., & Panarese, W. C. (2011). Design and Control of Concrete Mixtures. Portland Cement Association. Akman, M. Ş. (2005). Beton Teknolojisi. İstanbul Teknik Üniversitesi Yayınları. Türk Hazır Beton Birliği (THBB). (2020). Türkiye Hazır Beton Sektör Raporu. www.thbb.org