çelik tel donatılı yol betonları
çelik tel donatılı yol betonları
çelik tel donatılı yol betonları
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
ÇELİK TEL DONATILI YOL BETONLARI<br />
Mehmet Yerlikaya / İnşaat Mühendisi<br />
Özet : Çelik liflerle donatılmış beton,onun zayıf olan özeliklerini<br />
güçlendirerek,tokluk,darbe, kavitasyon ve ilk çatlak dayanımlarında<br />
önemli artışlar sağlamaktadır. Ekonomik oluşu,kolay işlenebilirliği ve<br />
teknik avantajlarından dolayı,günümüzde,<strong>yol</strong> ve köprü<br />
kaplamalarında da uygulama alanı bulmuştur. Bu yazıda,<strong>çelik</strong> <strong>tel</strong><br />
<strong>donatılı</strong> <strong>betonları</strong>n (ÇTDB) özelikleri,uygulama alanları ve dizayn<br />
kriterleri anlatılmaktadır.<br />
Giriş : Çelik liflerle homojen olarak donatılmış beton,yükler altında<br />
gösterdiği davranış açısından,geleneksel betondan farklı özelikler<br />
gösterir.Beton içinde ortaya çıkan gerilmeler,malzeme içindeki mikro<br />
çatlaklar nedeni ile düzensizdir.Betona ilave edilen <strong>çelik</strong> <strong>tel</strong>ler,harç<br />
fazı matrisini takviye ederek,üzerinden gerilmelerin aktarıldığı küçük<br />
köprüler olarak rol oynarlar.Aşırı yükler altında <strong>çelik</strong> <strong>tel</strong>ler,matris<br />
içindeki çatlağın yayılmasına <strong>yol</strong> açan gerilmeleri alırlar ve<br />
çatlamamış bölgelere yayarlar.Çatlak sonrası betonun kazanmış<br />
olduğu bu davranış,elastik zemine oturan beton <strong>yol</strong> döşemelerinde<br />
çatlak oluşumunu azaltmaktadır.<br />
Betonların statik hesaplamalarında <strong>çelik</strong> <strong>tel</strong>ler,sadece eğilme<br />
momentini karşılayan donatı olarak görülmemelidir.Tellerin en önemli<br />
özelliği,betona sağladığı süneklik,diğer bir değişle,enerji yutma<br />
kapasitesindeki büyük artıştır.<br />
Araç trafiğine açık <strong>yol</strong> <strong>betonları</strong>nda ve köprü kaplamalarında,betonun<br />
darbe tesirlerine,tekrarlı yüklere ve çevre koşullarına karşı yeterli<br />
dayanıma sahip olması istenir.Çelik <strong>tel</strong> <strong>donatılı</strong> betonun darbe<br />
mukavemeti ,normal betona oranla 15-20 kat artmaktadır.Betonun<br />
deformasyon yapma özeliği arttığından,ani kırılmalar meydana<br />
gelmemektedir.<br />
Sıcaklık farklarının yüksek olduğu yerlerde,betonun yüzeyi ve tabanı<br />
arasındaki sıcaklık farklarından dolayı,kısa sürede çatlaması ve<br />
tozuması önlenmektedir.
Eğer döşemenin alt ve üstü arasında sıcaklık farkı varsa,döşeme<br />
köşe ve kenarları şekil değişikliğine maruz kalır.Bu şekil<br />
değişikliklerinden dolayı,döşeme içinde gerilmeler ortaya çıkar.Bu<br />
gerilmeler,yükleme ve rötreden dolayı oluşan gerilmelere<br />
eklenir.Hava sıcaklıklarındaki farklılık ,beton içinde alt- üst<br />
yüzeylerdeki sıcaklık farklılıklarına aynı zamanda yansımaz.Beton<br />
içindeki ısınma ve soğuma,hava sıcaklıklarındaki değişimden daha<br />
yavaş gerçekleşir.Sıcaklık farklılıklarından kaynaklanan gerilmeleri<br />
hesaplamak için aşağıdaki fomülü kullanabiliriz.<br />
σ=E 10 -5 ∆T / 3<br />
∆T= Beton üst ve alt yüz sıcaklık farkı<br />
E = Elastisite modülü<br />
Tablo-1 Beton yüzeyinde ve tabanında oluşan sıcaklık değişimleri .
Çelik <strong>tel</strong>lerin betona ilavesiyle, beton yüzeyin hemen altında<br />
metrelerce uzunlukta ,3 boyutlu <strong>çelik</strong> bir donatı ağı oluşur.Bu<br />
donatı,ısı farklılıklarından oluşan gerilmeleri tüm beton kesitine yayar<br />
ve çatlak oluşumuna izin vermez.Yukarıda gördüğünüz beton <strong>yol</strong>lar,<br />
15 yıl önce aynı zamanda yapılmalarına rağmen, sol seritte <strong>çelik</strong> <strong>tel</strong><br />
kullanılmasından dolayı, geçen süre içinde gözle görülür bir fark<br />
ortaya çıkmıştır.
Çelik Tellerin Betona Karıştırılması<br />
Çelik <strong>tel</strong>ler,beton santralında beton hazırlanırken veya transmikserde<br />
hazır betona ilave edilebilir.Santralda beton hazırlanırken dikkat<br />
edilmesi gereken husus,karışıma ilk olarak <strong>tel</strong>leri ilave<br />
etmeyip,agrega veya agrega+çimento karışımına<br />
katılmasıdır.Transmikserde ilave etmek istersek ,dakikada 12-18<br />
devir hızla dönen miksere, dakikada 40-60 kg <strong>çelik</strong> <strong>tel</strong> karıştırabiliriz.<br />
Tutkal ile birleştirilmiş olan <strong>tel</strong> demetleri,karışım sırasında açılır ve<br />
betonda homojen bir <strong>tel</strong> dağılımı sağlanır.Betonun her tarafına eşit<br />
olarak dağılan <strong>tel</strong>lerin homojenlik testi, TS 10513 uyarınca,taze<br />
betondan numune alıp,her numunedeki <strong>tel</strong> miktarını tartarak yapılır<br />
Çelik <strong>tel</strong>lerin beton santralında karışıma ilave edilmesi
İstanbul otobus terminali İSOT /Asfalt üzerine beton kaplama<br />
Elastik Zemine Oturan Çelik Tel Donatılı Beton Plakların Hesap<br />
Esasları<br />
Elastisite teorisi baz alınarak yapılan hesaplamalar,bu plakların<br />
taşıma ve deformasyon özelliklerini tam olarak
göstermemektedir.Daha sağlıklı bir yaklaşım,kırılma çizgileri (Akma<br />
çizgileri) teorisini uygulamakla elde edilebilir.(Yield line theory)<br />
Altyapı reaksiyon modülünü (k) ve <strong>çelik</strong> <strong>tel</strong> <strong>donatılı</strong> betonun eşdeğer<br />
eğilme çekme dayanımını,ortam sıcaklıklarındaki değişmeleri dikkate<br />
alarak ,elastik zemine oturan <strong>yol</strong> plaklarının deformasyon ve taşıma<br />
davranışını daha gerçekçi bir yaklaşımla hesaplayabiliriz.<br />
Yapılan deneysel çalışmalar da göstermiştir ki,ÇTD <strong>yol</strong> plaklarının<br />
taşıma gücü,donatısız plaklardan %50 fazla olmakta,deformasyon<br />
kapasitesi artmaktadır.<br />
Ülkemizde 1992 yılında yayınlanan TS 10515 standardında ,<strong>çelik</strong> <strong>tel</strong><br />
<strong>donatılı</strong> betonlarda ,eşdeğer eğilme dayanımının hesap yöntemleri<br />
gösterilmektedir.<br />
Çelik Tel Donatılı Beton Uygulamaları<br />
1- Beton Yollar<br />
ÇTD Betonların yüksek yorulma ve darbe dayanımına sahip<br />
olmaları,araç tekerleklerinden doğan tekrarlı yüklerin ve darbelerin<br />
kolayca karşılanmasını sağlar.Dizayn kriterleri belirlenirken,bölgedeki<br />
sıcaklık değişimleri,zemin oturmalarından meydana gelebilecek<br />
deformasyonlar,derz açıklakları ve rötre tesirleri göz önüne alınır<br />
Ülkemizde ağır dingil yüklerinden ve yoğun ağır vasıta trafiğinden<br />
kaynaklanan asfalt <strong>yol</strong> hasarları ciddi boyutlardadır.Sık aralarla<br />
yapılan onarım ve bakım giderleri,yüksek bir maliyet yaratmaktadır.<br />
Bakım giderleri çok az olan ve daha uzun süre hizmet veren beton<br />
<strong>yol</strong>lar ,günümüzde asfalt <strong>yol</strong>lara oranla daha ekonomik bir çözüm<br />
getirmektedir.<br />
.<br />
2-Beton Kaplamalar<br />
Asfalt üzerine uygulanan ÇTD ince koruma kaplama ,asfalt ile uyumlu<br />
olarak çalışır.Asfalt ve beton arasında, homojen bir yapışma
vardır.(1.4 Mpa) 10-12 cm kalınlığında yapılan kaplamaların içinde<br />
bulunan <strong>çelik</strong> <strong>tel</strong>ler,yansıma çatlaklarının oluşmasını engeller.<br />
30-40 kg/m3 dozajında betona karıştırılan <strong>tel</strong>ler,her bir beton<br />
m2’sinde 3-4 km uzunluğunda <strong>çelik</strong> bir ağ oluştururlar.<br />
Bugüne kadar, asfalt kaplamalar,<strong>yol</strong> kaplaması yapmanın tek çözümü<br />
olarak görüldü.1990’lı yıllarda ABD ve İskandinav ülkelerinde, ÇTDB<br />
kaplamalar uygulanmaya başlandı.Uygulamadan önce,başlıca<br />
problemleri,hızlı aşınma ve donma-çözülme olayının yarattığı<br />
yıpranma idi.Uygulamalar sonunda,aşınmanın asfalt tabakasına<br />
göre,%50 azaldığı ve beton kaplamaların servis ömrünün 10 kat<br />
arttığı görüldü.<br />
ÇTD köprü kaplamaları da ,yaygın uygulama alanlarından biridir.Bu<br />
<strong>betonları</strong>n üstün eğilme,durabilite ve çatlak kontrol özellikleri<br />
dolayısıyla,tuzun,prekast beton içerisine ve alt yapıya tesir etmesi,en<br />
aza indirilir.Ayrıca, daha ince kaplama kalınlığından dolayı,ölü yükler<br />
azaltılır.Beton dökme işlemi,transmikserden yapılarak,beton<br />
pompasına gerek kalmaz.<br />
3-Köprü Derzleri<br />
Köprü derz <strong>betonları</strong>nın kırılması ve yıpranması,köprü üzerindeki<br />
trafiği olumsuz etkilemekte ve oldukça pahalı bir tamir<br />
gerektirmektedir.Tamir sırasında bu betonlara ilave edilen <strong>çelik</strong><br />
<strong>tel</strong>ler,beton darbe dayanımını ve betonun enerji yutma kapasitesini<br />
arttırmakta,böylelikle,yıllarca bakım istemeyen,çatlaksız köprü<br />
derzleri elde edilmektedir.
Beton <strong>yol</strong> yapımı /Yunanistan<br />
Sonuç<br />
Bugün,<strong>çelik</strong> <strong>tel</strong> <strong>donatılı</strong> betonlar,özellikle ağır trafiğin büyük sorunlara<br />
<strong>yol</strong> açtığı oto<strong>yol</strong>larda, geleneksel asfalt <strong>yol</strong>lara gerçek bir alternatif<br />
kabul edilmektedir<br />
Ülkemizde ÇTDB ile tamir edilen köprü derzlerinden mükemmel<br />
sonuç alındı.Uygulamalar yaparak,beton <strong>yol</strong> ve kaplamalarda da<br />
benzer sonuçları alabiliriz.<br />
Bakım masraflarını,araçlarda oluşan hasarları,ve trafik güvenliğini<br />
göz önünde bulundurduğumuzda,ÇTD <strong>betonları</strong>n daha ekonomik<br />
olduğunu görmekteyiz.<br />
Yazışma adresi : mehmet.yerlikaya@bekaert.com
Referanslar:<br />
1- 1- TS 10515 ÇELİK TEL TAKVİYELİ BETONLAR<br />
2- ROADS AND TRAFFİC 2000 / INT. ROAD AND TRAFFIC CONFERENCE<br />
3- FİBER REİNFORCED CONCRETE AND SHOTCRETE FOR REPAİR AND<br />
RESTORATION OF HIGHWAY BRIDGES IN ALBERTA / C. JOHNSTON<br />
,P.CARTER . TRANSPORTATION RESEARCH RECORD 1226<br />
4- ÇELİK LİFLERLE GÜÇLENDİRİLMİŞ BETON . DSİ<br />
5- USE OF CONVENTIONAL AND HIGH-PERFORMANCE STEEL-FİBER<br />
REINFORCED CONCRETE FOR BRIDGE DECK OVERLAY. ACI 92-M69<br />
6- PAVEMENT IN SWEDEN AND NORWAY CEMENTA bygg produkter<br />
1988.03.23
Change language