Compressive strength estimation of low to normal strength concrete using combined NDT
Düşük ve normal dayanımlı betonlarda tahribatsız muayene yöntemlerinin kombine kullanımı ile basınç dayınımı tahmini
- Tez No: 559461
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ OĞUZ GÜNEŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, İnşaat Mühendisliği, Engineering Sciences, Civil Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yapı Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Depremler yüzyıllardır birçok topluma ağır kayıplar yaşatan doğal afetlerdir. Deperemlerin tahmini ve deprem sonucunda oluşabilecek kayıpların azaltılması konuları, birçok araştırmacı tarafından araştırılan önemli konulardır. Her ne kadar deprem tahmini konusunda ciddi ilerlemeler gerçekleşse de günümüzde depremler hala doğru bir şekilde tahmin edilememektedir. Deprem bölgelerinde yapılan yapılar için sismik aktivite haritaları çizilerek yapı inşaa edilmeden önce tasarım aşamasında olası bir depremde oluşabilecek maddi ve manevi kayıpların önüne geçilmeye çalışılmaktadır. Mevcut yapıların durum değerlendirmesi, özelllikle sismik bölgeler üzerinde konumlanmış ülkeler için olası riskler hakkında bilgi sağladığı ve doğal afetlere karşı önlem alınabilmesi olanağı sunduğu için önemli bir konudur. Özellikle yapı stoğu kalitesiz malzeme ve düşük işçilik kalitesine sahip yapılardan oluşan ülkeler için mevcut yapıların durum değerlendirmesi konusu acil ve kritik bir öneme sahiptir. Deperim ne zaman gerçekleşebileceği doğru bir biçimde tahmin edilemediği için yeterli sismik dayanıma sahip olamayan mevcut yapılar büyük risk altındadır. Beton, basınç dayanımı yüksek, kolayca kalıba yerleşebilen ve göreceli olarak ucuz bir malzeme olduğu için dünyada çok yaygın olarak kullanılan bir yapı malzemesidir. Günümüzde birçok ülkede, yapıların taşıyıcı sistemini, betonarme yapı sistemleri oluşturmaktadır. Betonarme yapıların durum değerlendirmesinde beton basınç dayanımı kritik bir öneme sahiptir. Mevcut yapıların beton basınç dayanımları tahribatlı (DT) veya tahribatsız (NDT) yöntemler ile belirlenebilir. En yaygın olarak kullanılan beton basınç dayanımı tespiti yöntemi, yapıdan alınan beton karot numunelere laboratuvar ortamında silindir bir pres makinesi ile yapılan beton basınç dayanımı deneyi yöntemidir. Bu geleneksel yöntem yüksek güvenirlilikte sonuçlar sağlasa da maliyeti yüksek bir yöntemdir ve çok fazla iş gücü ve zaman gerektirmektedir. Bunun yanında, örneğin sık donatılı betonarme kesitler, bazı kesitlerde karşılaşılabilen erişilebilirlik problemleri vb. gibi sorunlar, yapının her yerinden numune alınamamasına neden olabilmektedir. Alternatif olarak beton basınç dayanımının daha ucuz, hızlı ve pratik olarak tahribatsız muayene yöntemleri belirlenebilir. Beton basınç daynımının tahribatsız muayene yöntemleri ile belirlenmesi konusu, güvenirliliği hala araştırmacılar arasında tartşılan bir konudur. Standartlar tahribatsız muayene yöntemlerini kullanımını yalnızca aynı yapıdan elde edilen beton basınç dayanımı deneyi sonuçları ile ilişkilendirerek kullanılmasını belitmektedir. EN 13791 strandartı bu bağlamda yerinde basınç dayanımının belirlenebilmesi için NDT-Basınç Dayanımı temel korelasyon eğrileri sağlamaktadır. Fakat standartlarda verilmiş olan temel NDT ve DT korelasyon eğrileri, gelişmekte olan ülkelerde sıklıkla rastlanan düşük dayanımlı betonlar hakkında bilgi vermemektedir. Dolayısıyla bahsi geçen temel eğriler, bazı durumlarda sahada uygulanamamaktadır. Bu çalışmada geniş bir dayanım aralığında, düşük ve normal dayanıma sahip betonlar üzerinde tahribatsız ve tahribatlı deneyler yapılmış, elde edilen tahribatsız muayene deney verileri ile tahribatlı muayene verileri arasında çeşitli regresyon analiz yaklaşımları kullanılarak korelasyon eğrileri kurulmuştur. Bu tezde sunulmuş olan çalışmanın temel amacı, NDT yöntemlerinin düşük ve normal beton dayanıma sahip yapıların beton basınç dayanımının belirlenmesinde daha etkin bir şekilde kullanılabilmesine, böylelikle daha hızlı, pratik ve ekonomik bir durum değerlendirmesi yapılabilmesine katkı sağlamaktır. NDT yöntemlerin betonda kullanılan maksimum agrega çapından nasıl etkilendiğinin belirlenebilmesi açısından çalışma kapsamında üretilecek betonlarda farklı maksimum agrega kullanılmıştır. Çalışma kapsamında 3 farklı maksimum aggrega çapına (22 mm, 12 mm, 5 mm) ve 8 farklı basınç dayanımına sahip toplamda 24 farklı beton karışımı laboratuvar ortamında hazırlanmıştır. Beton karışımı, Genelleştirilmiş Abram Kanunu tasarım prensiplerine göre hazırlanmıştır. Buna göre önce referans üretimler gerçekleştirilmiş, elde edilen su/çimento ve basınç dayanımı ilişkisi göz önünde bulundurularak Genelleştirilmiş Abram Kanunu kullanılarak literatürde daha önce belirlenmiş olan su/çimento-Basınç dayanımı eğrileri kullanılarak istenilen basınç dayanım sınıfında betonlar üretilmiştir. Beton üretiminde agrega hacmi sabit tutularak su/çimento oranı üzerinden istenen dayanımlar elde edilmeye çalışılmıştır. Tüm üretimler aynı agrega, çimento ve aynı akışkanlaştırıcı malzemeleri kullanılmıştır. Beton karışımı toplamda 2 seferde aynı kapta ve aynı günde hazırlanmıştır. Her bir karışım için 50 cm x 50 cm x 22 cm boyutlarında 5 adet beton blok ve 15 adet 10 cm x 20 cm boyutlarında silindir ve 15 adet 15 cm x 15 cm x15 cm boyutlarında küp numuneler hazırlanmıştır. Hazırlanan beton numuneler 28 gün kür koşullarında bekletildikten sonra sertleşmiş beton deneyleri yapılana kadar laboratuvar şartlarında bekletilmiştir. Bu tez kapsamında hazırlanan çalışmada 3 beton blok üzerinde NDT deneyleri (Standard Schmidt deneyi, Silver Schmidt deneyi , Ultrases Geçiş Hızı deneyi, Windsor Probe deneyi, ve Pull-Out deneyi) ve 5 silindir numune üzerinde beton basınç dayanımı deneyleri uygulanmıştır. Ayrıca taze beton deneyi olarak Slump deneyi ve birim ağırlık deneyler yapılmıştır. NDT deneyleri sırası ile Direct UPV deneyi, Semi-Direct UPV deneyi, Indirect UPV deneyi , Standard Schmidt deneyi, Silver Schmidt deneyi, Windsor Probe deneyi, Pull-Out olacak şekilde uygulanmıştır. Deneyler uygulanmadan önce beton bloklar uygun şablonlar ile işaretlenmiştir. Direct UPV deneyi, üretilen 5 bloktan 3 ü üzerinde, her bir bloktan 5 farklı bölgede uygulanmıştır. Semi-Direct UPV deneyi, üretilen 5 bloktan 3 ü üzerinde, her bir bloktan 3 farklı bölgede uygulanmıştır. Elde edilen değerlerin ortalamaları silindir beton basınç dayanımı deneyi ortalamaları ile korele edilmiştir. Indirect UPV deneyi, üretilen 5 bloktan 3 ü üzerinde, her bir bloktan 2 farklı bölgede uygulanmıştır. Elde edilen değerlerin ortalamaları silindir beton basınç dayanımı deneyi ortalamaları ile korele edilmiştir. Standard Schmidt deneyi beton bloklar üzerinde işaretlenen 3 adet kare bölgeden her kare bölgeden 12 okuma olmak üzere her blok için toplamda 36 kez uygulanmıştır. Silver Schmidt deneyi beton bloklar üzerinde işaretlenen 3 adet kare bölgeden her kare bölgeden 12 okuma olmak üzere her blok için toplamda 36 kez uygulanmıştır. Windsor Probe ve Pull-Out deneyleri her karışım için 2 beton blok üzerinde her blok için 2 şer kez uygulanmıştır. Tüm NDt deneyleri sonucu elde edilen veriler ortalama alınarak silindir numunelerden elde edilen beton basınç dayanımı verilerinin ortalamaları ile korele edilmiştir. Tüm NDT deneyleri beton döküm yönüne dik olarak, düz olan kalıp yüzeyine uygulanmıştır. Deneylerin tamamı laboratuvar koşullarında hava kurusu numuneler üzerinde uygulanmıştır. NDT ve DT deneylerin tamamı kalibrasyonları güncel olan deney ekipmanları ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen NDT verileri ile beton basınç dayanımı verileri tekil ve kombine bir biçimde çeşitli regresyon analizi yaklaşımları ile korele edilerek güvenilirlikleri analiz edilmiştir. Regresyon analizi sonucu bulunan R kare değeri üzerinden NDT yöntemlerinin beton basnınç dayanımı tahmini güvenirlilikleri her bir regresyon yaklaşımı için kıyas edilmiştir. Ayrıca NDT-Basınç Dayanımı ilişkisi her üç farklı maksimum agrega çapı için ayrı ayrı irdelenmiş, maksimum agrega çapının NDT yöntemlerinin güvenirlikleri üzerine etkisi analiz edilmiştir. NDT yöntemlerinin tekil ve kombine bir biçimde beton basınç dayanımı ile ilişkisi analiz edilmiş, kombine korelasyonların NDT yöntemlerinin güvenirlilikleri üzerine etkisi belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre beton basınç dayanımının NDT yöntemleri ile belirlenmesinde en güvenilir olan yöntem Silver Schmidt deney yöntemi olarak belirlenmiştir. Kullanılan NDT yöntemleri yüksek güvenirlilikten düşük güvenirliliğe doğru Silver Schmidt, Standard Schmidt, Direct UPV, Semi-Direct UPV, Windsor Probe ve Indirect UPV olarak sıralanabilir. NDT yöntemlerin kombine olarak beton basınç dayanımı ile korele edilmesinin, beton basınç dayanımı tahmin olasılığını arttırdığı gözlemlenmiştir. Ayrıca maksimum aggrega çapının hem elde edilen sonuçları hem de beton basınç dayanımı tahmin olasılığını etkilediği analiz edilmiştir. Bu tezde sunulan NDT-Basınç Dayanımı korelasyon eğrilerinin, EN 13971'de verilen korelasyon eğrilerine maksimum agrega çapı etkisi de göz önünde bulundurularak düşük dayanımlı betonları da kapsayacak biçimde alternatif olarak katkıda bulunması amaçlanmaktadır.
Özet (Çeviri)
The condition assessment of existing structures is an important issue specifically for countries located on seismic zones since it gives information about potential risks and provides the opportunity to take precaution against natural disasters. Many countries' building infrastructures consist of primarily reinforced concrete structures. The compressive strength determination of concrete is an important component of the condition assessment. Compressive strength of concrete can be determined through destructive testing (DT) and non-destructive testing (NDT) methods. The most commonly used method for concrete compressive strength determination is the concrete compressive strength testing of core samples extracted from the structure in the laboratory. This conventional method provides highly reliable results, however, it is costly and requires excessive labor and time. In addition, it is not always possible to take cores from reinforced concrete sections due to accessibility problems. Alternatively, non-destructive testing methods can provide information about the compressive strength of concrete in a more inexpensive, rapid and practical fashion. Reliability of concrete compressive strength determination using non-destructive testing methods is often a reason for skepticism among researchers. Relevant standards indicate that NDT methods can only be used in conjunction with destructive testing. EN 13791 standard provides NDT-Compressive Strength basic correlation curves to determine the in-situ concrete compressive strength. However, basic NDT-DT correlation curves provided in the standards do not provide information regarding low strength concretes which are frequently encountered in developing countries. Therefore, the basic curves provided in the standard are sometimes not applicable in the field. In this study, non-destructive and destructive tests have been performed on concrete samples in very low to normal compressive strength range. Correlation curves were established using various regression analysis approaches between NDT data and DT data. The main purpose of this study is to make a contribution to wider range use of NDT methods in an effort to achieve rapid, practical and more economical determination of concrete strength in the very low to normal concrete strength range. In order to assess how NDT methods are affected by the maximum aggregate size used in concrete, different maximum aggregates were used in the concrete production. A total of 24 different concrete mixes with 3 different maximum aggregate sizes (22 mm, 12 mm, 5 mm) and 8 different compressive strength classes were cast in the laboratory. The concrete mixture design was made in consideration of the Generalized Abram Law concrete design principles. In concrete production, the aggregate volume was kept constant and the desired strengths were obtained through changing the water/cement ratio. The same aggregate, cement, plasticizer materials were used in all concrete mixtures. For each mixture, 5 samples of 50 cm x 50 cm x 22 cm concrete blocks, 15 samples of 10 cm x 20cm cylinders and 15 samples of 15 cm x 15 cm x 15 cm cube samples were produced. The concrete specimens were subjected to moist curing for 28 days and then they were kept in laboratory conditions until hardened concrete tests were performed. NDT tests (Standard Schmidt test, Silver Schmidt test, UPV test, Windsor Probe test, and Pull-Out test) on 3 concrete blocks and concrete compressive strength tests were performed on 5 cylinders samples. The data obtained from the NDT and concrete compressive strength tests were correlated in a single and combined mode with various regression analysis approaches and their reliability was analyzed. The NDT-Compressive Strength correlation curves presented in this thesis provide alternatives to the correlation curves provided in EN 13971 that also consider low strength concretes as affected by the maximum aggregate size, which constitutes the main contribution of this thesis.
Benzer Tezler
- Pompa betonlarında işlenebilirliğin harç fazının reolijisine dayanarak belirlenmesi
Estimation of the pumpability of concretes from the mortar phase rheology
KEMAL TUŞAT YÜCEL
Doktora
Türkçe
1997
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiYapı Malzemesi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. SÜHEYL AKMAN
- Kaya dolgu yapılar ve kaya dolgulardaki son gelişmeler
Advances in rockfill structures
EKREM GENCO GÜNAY
- Çelik ve alüminyum alaşımlı çekirdekli burkulması önlenmiş çaprazların (BÖÇ) tasarımı, üretimi ve yön değiştiren tekrarlı yükler etkisindeki davranışı
Design, fabrication, and cyclic behavior of steel and aluminum alloy core buckling restrained braces (BRBs)
ÇİGDEM KARATAŞ
Doktora
Türkçe
2012
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ CEM ÇELİK
- Kayseri civarındaki turba zeminlerin jeomekanik karakteristiklerinin ve dinamik davranışlarının arazi, laboratuvar ve sayısal modelleme teknikleriyle araştırılması
Investigation of the geomechanical characteristics and the dynamic behaviors of peaty soils in the vicinity of Kayseri̇ using field, laboratory and numerical modelling techniques
NAZLI TUNAR ÖZCAN
Doktora
Türkçe
2015
Jeoloji MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REŞAT ULUSAY
DOÇ. DR. NİHAT SİNAN IŞIK
- Kazık taşıma kapasitesinin statik formüllerle bulunması
The Calculation of the pile bearing capacity with statical formulas
TANER HERGÜNER