Beton Numunesi Standartlarının Açıklaması

TS 500/Şubat 2000 “Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları”
Standardına Göre Beton Basınç Dayanımı ve Nitelik Denetimi

Prof.Dr. Erbil ÖZTEKİN



STANDARDIN ÖZETİ

1-Tasarım (Hesap) Dayanımı fcd
Yapının projelendirilmesinde, kesit hesabında kullanılan dayanım değeri (fcd), bir emniyet payı bırakmak amacıyla, karakteristik dayanımın (fck) birden büyük bir emniyet katsayısına bölünmesiyle bulunur.

fcd = fck / gmc

gmc, malzeme (emniyet) katsayısıdır, beton basınç dayanımı için 1.4 ilâ 1.7 arasındadır, genellikle 1.5 alınır.
Yapıda beton fck’ya kadar yüklenmez, gerilme üçte ikisini geçmez. Örneğin C 30 betonu için fck 30 MPa ama fcd 20 MPa’dır, arada 10 MPa fark vardır.

2-Karakteristik Dayanım (fck)



Karakteristik basınç dayanımı istatistik bir değerdir, dayanımın bu değerin altına düşme olasılığı %10 ile sınırlıdır. Basınç dayanımı değerleri “Normal Dağılım”a uygun kabul
edilirse proje betonunun ortalama dayanımı (fcm), karakteristik dayanımdan daha büyük olmak zorundadır.

fcm=fck+1,28 S

Fark, basınç dayanımı değerlerinin standart sapmasının (S) 1.28 katıdır. Standart sapma 3 MPa ise C 30 betonu için projede hedef ortalama dayanım;

fcm=30+1.28x3 = 33.84 » 34 MPa olur.


3-Nitelik Denetimi

3.1- Şantiyede betonun basınç dayanımı standart numuneler üzerinde yapılan nitelik deneyleri
ile belirlenir

3.2- Değerlendirmede herbiri 3 numuneden (silindir veya küp) oluşan gruplar esas alınır.

3.3- Her üretim biriminden en az bir grup numune alınır.

3.4- Üretim birimi aynı gün dökülen ve 100 m3’ü veya 450 m2 alanı aşmayan beton miktarıdır.

3.5- Bir işte en az 3 grup numune alınır.

3.6- Numunelerin her biri ayrı transmikserden alınır.

(Burada numune sayıları yalnızca 28 gün yaşı için denenecek numune sayılarıdır. 3, 7, 90
gün .....gibi yaşlar için alınacak numuneler bu sayılara dahil değildir.)



4-Değerlendirme

4.1- Üçer numunelik grupların (G1,G2,..........Gn) ortalama dayanımları belirlenir (Tekil numune
dayanımları dikkate alınmaz).

4.2- Ardışık her üç grup bir parti oluşturur: P1(G1,G2,G3); P2(G2,G3,G4).......; Pn-2(Gn-2,Gn-1,Gn)

4.3- Her parti için ortalama basınç dayanımının (3 grubun, yani 9 numunenin ortalaması)

fcm ³ fck+1.0 MPa ,

Her parti içinde en küçük grup ortalama dayanımının (grubun 3 numunesinin ortalaması)

fcmin ³ fck-3.0 MPa

koşullarını birlikte sağlaması gerekir.

4.4- Sağlanmadığı takdirde yapının veya söz konusu yapı elemanlarının taşıma güçleri
yukarıdaki koşullardan elde edilmiş en düşük beton dayanımına göre yeniden
değerlendirilir.


YORUM

1. Standart, adının gösterdiği gibi, betonarme yapıların tasarım ve yapım kuralları standardıdır. Bir yapının, yapı ekinin, yapı takviyesinin projesi söz konusudur. Güvenliği sağlanacak, betonları denetlenecek olan “iş” söz konusu projenin tamamıdır: gökdelense gökdelen, köprüyse köprü, villaysa villa.....

2. Hedef, projenin bütününde, betonun karakteristik basınç dayanımının, projenin öngördüğü sınıf dayanımını sağlamasıdır.

fcm-1.28xS ³ fck

C 30 örneğinde, fcm=35 MPa, S=3 MPa ise

35-1.28x3 = 31.2 > 30 MPa koşul sağlanmakta,

fcm=34 MPa, S=5 MPa ise

34-1.28 x 5 = 27.6 < 30 MPa koşul sağlanmamaktadır.

3. Ancak beton kalitesinin tutup tutmadığını değerlendirmek için projenin bitmesini, tüm betonların dökülmüş olmasını beklemek akılcı değildir. Bu denetimi ve değerlendirmeyi projenin ilerlemesine paralel olarak peyderpey yapmak, aksaklık varsa yol yakınken önlem alabilmek için gerçekçi yaklaşım olur.

4. Bu çerçevede standart, şantiyede beton dökülen ilk günden başlayarak her döküm gününde betondan bir grup numune alınmasını (o gün dökülen beton 100 m3’ü veya 450 m2 alanı geçiyorsa her 100 m3 veya 450 m2 alan için ayrı grup) kurala bağlamıştır. Grup içindeki 3 numunenin her birini de ayrı transmikserden alarak numunelerin o betonu daha iyi temsil etmesini öngörmüştür. Örneğin 70 m3 beton 8 transmikserle teslim ediliyorsa 3 numune aynı transmikserden alınmayacak, rastgele 3 transmiksere dağıtılacaktır: 1., 4., ve 7. gibi.

5. Grubu oluşturan 3 numunenin ortalama dayanımının, dolayısı ile o üretim biriminin basınç dayanımının

fcmin ³ fck-3.0 MPa

sınırının altına inmesine izin yoktur. C30 örneği için hiçbir üretim birimi betonun dayanımı 27 MPa altına düşemez, dolayısı ile projenin genelinde 27 MPa’dan düşük dayanımlı beton olmaz. Bu durumun güvenlik açısından sakıncası yoktur, zira hesap dayanımı zaten 20 MPa dır; malzeme (emniyet) katsayısı gmc=30/20=1.5 yerine artık gmc=27/20=1.35 olmuştur.

6. Ancak böyle bir alt sınıra ihtiyaç da vardır. Ortalama dayanımı 33.84 MPa, standart sapması 3 MPa olan C 30 betonlu proje örneğine dönecek olursak

fck = 33.84-1.28x3 = 30.0 MPa

ile sınıf dayanımı tam tutulmaktadır, 30 MPa’nın altına düşme olasılığı tam %10 dur. Ancak 27 MPa’nın altına düşme olasılığı %1.1 dir, 20 MPa’nın altına düşme olasılığı %0,01 dir, tam sıfır değildir. Çok düşük de olsa bu olasılıkları dikkate almak bu sınırın altında dayanıma rastlandığı zaman o betonu büyüteç altına alarak yapı güvenliğini irdelemek, önlem gerekip gerekmediğini görmek için standart (fck-3) MPa alt sınırını getirmiştir. Bu sınır TS EN 206-1 de (fck-4) MPa’dır.

7. Partiyi oluşturan ardışık 3 grubun ortalama dayanımının fcm ³ fck + 1.0 MPa
sınırının altına inmesine izin yoktur. Bir grubun dayanımı fck’nın altına düşerse o partideki diğer iki grubun fck’nın bayağı üstünde olması gerekir ki üçünün ortalaması (fck+1)’i tutsun.

Örneğin G3 grubunun basınç dayanımı 27 MPa olsun. Bu grup hem P1 partisinde (G1,G2,G3),hem P2 partisinde (G2,G3,G4), hem de P3 partisinde (G3,G4,G5) yer almaktadır. P1 partisinin koşulu sağlaması için;

(fc1+fc2+27)/3 ³ 30+1 fc1+fc2 ³ 66 MPa

P2 partisinin koşulu sağlaması için ;

(fc2+27+fc4)/3 ³ 30+1 fc2+fc4 ³ 66 MPa

P3 partisinin koşulu sağlaması için;

(27+fc4+fc5)/3 ³ 30+1 fc4+fc5 ³ 66 MPa

koşullarının yerine gelmesi, yani G3 grubunun ardışık komşu grupları G1,G2,G4,G5’in basınç dayanımlarının 66/2=33 MPa’yı yakalaması ve geçmesi gerekmektedir. Bu da oldukça zorlayıcı, istatistik olarak C30 sınıfını tam tutan betonun bile bazı partilerinin red edilmesine neden olabilecek katı bir kuraldır.

Üreticinin, %10 izni bile olsa, fck’nın altına düşmesi veya fck sınırlarında dolaşması red riski yaratmaktadır. Örneğin (30-30-31 MPa) partisinde 3 grup da 30 MPa sınırını tutmasına rağmen parti ortalaması 31 MPa’yı tutmadığı için, (28-31-32 MPa) partisi de aynı nedenle kabul edilmeyecektir. Halbuki yapı güvenliği açısından bu betonların hiçbir riski yoktur.

Zaten bu zorlamayı istatistik olarak hesaplamak da mümkündür. Standart sapması 3 MPa olan C30 betonunda parti ortalamalarının (fck+1) sınırının altına %1 bile düşmesine izin verilse (aslında standart izin vermiyor), gerekli ortalama dayanım;



olmakta, aslında %90 güvenlik derecesini sağlamak için yeterli olan 33.84 MPa değerinin de yaklaşık 1.2 MPa üstüne çıkmaktadır.
Standart, doğru yorumlandığında bile, oldukça katı, yapı güvenliğini koruyucu bir yaklaşım sergilerken, bazı yanlış yorumlar sonucu sorunlar yaşanabilmektedir.





YANLIŞ YORUM-1

Bir beton dökümü sırasında alınan bir grup (3 silindir veya küp) numune için her numunenin tekil değerinin (fck-3) MPa’yı, grup ortalamasının da (fck+1) MPa’yı tutması istenebilmektedir. Halbuki standart, tekil numune dayanımı ile hiç ilgilenmemekte, grup ortalaması için de (fck-3) değeriyle yetinmektedir. Bu yoruma göre betonların genelde

(fck+1)-(fck-3) = 4 MPa

daha yüksek dayanıma sahip olması, C25 yerine C30, C30 yerine C35 kullanılması gerekmektedir! Standartta bu yorumu çağrıştırabilecek hiçbir hüküm bulunmadığı gibi, doğru yorumu sağlayan unsurlar da açık biçimde yer almaktadır. Eski TS 500’de böyle bir hüküm vardı, her numunenin (fck-3)’ü, 3 numune ortalamasının da (fck+3)’ü sağlaması isteniyordu. Belki de yanlış yorumlar, TS 500’ün 1984 versiyonun hatırlanmasından kaynaklanıyordur.




YANLIŞ YORUM-2

Bazıları, bir beton üretim biriminden bir grup numune yerine üç grup numune alarak o üretim birimine parti muamelesi yapmakta, (fck-3) sınırı yerine (fck+1) sınırını aramaktadır. Bu durumda da dayanımların 4 MPa daha yüksek olması, C25 yerine C30, C30 yerine C35 kullanılması gerekmektedir!
Bu yanlış yaklaşımda standardın “Bir işte en az 3 grup numune alınır” hükmünün yanlış anlaşılmasının da payı bulunmaktadır. Her beton dökümü ayrı iş gibi algılanırsa , 3 grup numune alınıp ortalamasının (fck+1)’i tutması istenebilir. Ancak standardın iş tanımı “bir beton dökümü” değil, bir projedir. Standart, 70 m3 beton kullanan bir küçük villa bile yapılsa, beton kalitesini sağlıklı biçimde belirleyebilmek için en az 3 grup (9 sil.veya küp) numune alınmasını öngörmektedir, 3 gruptan az veriyle beton dayanımını değerlendirmekten kaçınmaktadır.
Standart için üretim birimi, en az 3 transmikser (zira her numunenin ayrı transmikserden alınmasını öngörüyor), en çok 100 m3 dür. Bu miktarı homojen nitelikte bir beton kabul etmekte dayanımını 3 numunenin ortalaması ile ölçmekte ve (fck-3) sınırını sağlamasını yeterli görmektedir. Standart, aynı gün dökülen 60 m3 betonun istenirse 3’e bölünüp 3 grup numune alınmasını, dolayısı ile söz konusu 60 m3 betonun 3 gruptan oluşan bir parti olarak değerlendirilmesini ve (fck+1) sınırının sağlanmasını öngörmemektedir. Bir an için bu yaklaşımın uygun olduğu, üretim biriminin istenildiği kadar küçültülebileceği düşünülürse, her transmikser betonun başından, ortasından ve sonundan üçer numune alınıp transmikser betonuna parti muamelesi yapılabilir ve transmikser betonunun (fck+1) sınırını sağlaması istenebilir. Bu takdirde muhtemelen C25 yerine C30, C30 yerine C35 kullanılması bile her transmikser betonda (fck+1) düzeyini yakalamaya izin vermeyecektir.


SONUÇ

TS 500 ün amacı, özü beton kalitesinin tutulmasını sağlamaktır. Öngördüğü kalite %90 güvenlik derecesine göre karakteristik dayanımdır. Her 10 betondan en çok biri fck’nın altına düşüyor ama (fck-3)’ün altına düşmüyorsa kalite tutulmuş, yapı güvenliği sağlanmış demektir. TS500’ün 2 kabul kriteri bu kaliteyi tutmaya fazlasıyla yeterlidir. Standart, (fck-3)’ün altında dayanıma sahip tüm betonları incelemeye almakta, projeyi tahkik etmekte, hatta parti ortalamasının (fck+1) düzeyini tutma koşulundan dolayı (fck–3) ile (fck+1) arasında dayanıma sahip betonları bile incelemeye alabilmekte projeyi tahkik edebilmektedir. Farklı yorumlarla koşulları çarpıtmaya, saptırmaya, daha da zorlaştırmaya hiç gerek yoktur.


Prof.Dr. Erbil ÖZTEKİN