Şantiye şefinin daha önce ki yazılarımda hukuki sorumluluğundan bahsetmiştim. Şantiyeler bir işletmedir;Bu işletmenin teknik süreci tamamen şantiye şefi ile sağlanmaktadır. Şantiye şefi teknik bir komplike donanıma sahip olmalıdır. Yapı ruhsatı ile bu süreç başlar ,kesin kabül yada iskan görevinin tamamlanmasıyla biter. Bu süreçde şantiye şefi; Statik, betonarme, planlama, mevzuat, şartname, sözleşmeler, ikna-müzakere, organizasyon ,kalite ,İSG hatta insan kaynaklarına kadar tüm konularına hakim olmak zorundadır. Şantiye şefi, şantiyesini bu süreçte sorunsuz sonuçlandırmak zorundadır. Şantiyede sorunların karşısında , matematik bilgisiyle analitik düşünerek doğru kararlarla sonuçlandırmalıdır. Yan gruplarında ,alt yapı birikimi donanımına sahip olmalıdır ki, yaptığı iş planlamasını da aynı paralelik de takip etmelidir.. Çoğu zaman karşılaştığı yada karşılaşacağı sorunları tahmin ederek Ar-Ge çalışmalarını yaparak tedbirler almalıdır.
Hemen hemen her şantiyede karşılaşacak olan ve şantiye şeflerinin istemedikleri ,taze beton çatlaklarını şöyle kısaca bir tanımladıktan sonra ,nedenleri ve alınması gereken tedbirleri birlikte inceleyelim.
Betonarme Yapılarda Çatlak Tipleri;
A) Yapısal Çatlaklar;
Bu tip çatlaklar, yapının işlevi gereği taşıması zorunlu gerilmelerden kaynaklanır. Bunlar, projesi olmayan, zemin problemi çözülmemiş yapılarda meydana gelirler ve çok tehlikelidirler; beton dökümü ve döküm koşulları ile ilgileri yoktur. Bu durumlarda mutlaka yetkili mercilere (mühendislik bürosu, üniversite vb) başvurulmalıdır. Yapı doğru projelendirildiği ve aşırı yükleme olmadığı durumlarda böyle bir sorun yaşanmaz. Bu tip çatlaklar, betonarme eleman içinde çekme gerilmelerine dik yönde oluşur. Basit bir kirişin açıklık ortasında oluşan veya bir konsol mesnetin üstünde görülebilen çatlaklar bu tiptendir. Bu konu makalemizin içeriği değildir. Fakat karışmaması için yüzeysel olarak beraber inceledik.
B) Uygulama Kökenli Çatlaklar ;
Bu tip çatlaklar taze veya yaşlanmış betonlarda görülür.
B.1)Taze Beton Çatlakları;
Taze beton çatlakları, betonun kalıba yerleştirilmesini izleyen ilk 30 dakika ile 5 saat arasında, genelde döşeme gibi geniş yüzeye uygulanan betonlarda görülür. Bu çatlaklar, 10 cm ‘ye erişen derinlikte ve birkaç cm ‘den başlayarak, 2 m’ye varan uzunluklar olabilir. Derin ve uzun çatlaklar betonun mukavemeti ve dayanıklılığı açısından son derece zararlı olabilir. Taze beton çatlaklarının en önemli iki nedeni olarak oturma farklılıkları ve plastik rötre (büzülme) sayılabilir.
B.2.)Oturma Çatlakları ;
Bu çatlaklar, yeni dökülmüş, pas payı bırakılmamış, kürü uygulanmamış, gereğinden fazla su ile karılmış betonlarda, boşluklu betonarme elemanlarda, donatının fazla olduğu bölgelerde ve betonun uygun yerleştirilmediği durumlarda, üst yüzeye yakın donatıların hemen üzerinde oluşurlar. Taze betonda iri agrega taneleri dibe doğru çökerken, çimento partiküllerini içeren su yüzeye çıkar. Yüzeye yakın kiriş ve döşeme donatıları bu yer değişimine karşı koyar ve taze beton bu bölgelerde tam olarak oturamaz. Oturmasını yapamayan beton demir boyunca çatlar. Döşemeler ince olduğu için oturma azdır, pek çatlama görülmez. Kirişler daha derin olduğu için
oturma çok olabilir ve demirlerin haritası beton yüzeyine çıkar, çatlaklar donatıların yerini belli eder.
Betonun suyu arttıkça oturma artar. Beton iyi yerleştirilmez, sıkılanmaz, vibrasyon uygulanmazsa oturma yine artar. Dolayısıyla çatlama da. Bu çatlakları önlemenin yolu normal kıvamda (-12 cm çökme) beton kullanıp, yüksek kıvamlı aşırı sulu betonlardan kaçınmak ve betona iyi vibrasyon uygulamaktır.
B.3.)Plastik Rötre (Büzülme) Çatlakları ;
Bu tip çatlaklar, özellikle sıcak, kuru, rüzgarlı günlerde dökümü yapılan betonlarda (döşeme, yer, yol, pist,.betonları) görülen, rastgele dağılmış, çeşitli boylarda ve genişliklerdeki çatlaklardır. Genelde çatlak genişliği 1 mm’ den azdır ve yüzeyseldir, derine gitmez, yapı güvenliği açısından tehlikesi yoktur.
Döşeme betonu dökülünce üst yüzeyindeki su buharlaşmaya başlar, betonu terk ederek havaya karışır, bu suyun yerine betonun bünyesindeki su yukarı, üst yüze doğru gelir (kusulan su). Buharlaşma hızı, su kusma hızından yüksekse betonun yüzeyi kurumaya, dolayısıyla büzülmeye ve çatlamaya başlar. Aynı çatlaklar, yeni dökülen betonun altındaki eski, ıslatılmamış betonun veya asmolen tabliyelerindeki briket gibi diğer malzemelerin beton suyunu emmesi sonucu da oluşabilir.
Buharlaşma hızını artıran faktörler bellidir :
Hava Sıcaklığı: Hava sıcaklığı arttıkça buharlaşma artar. Sıcaklığın 10 °C artması buharlaşmayı yaklaşık 2 kat artırır. Beton havadan daha sıcaksa buharlaşma daha da hızlanır.
Havanın Rutubeti: Havadaki rutubet azaldıkça (hava kurudukça) buharlaşma kolaylaşır ve hızlanır. Nispi rutubet %90’dan %5′ e indiğinde buharlaşma beş kat artmaktadır.
Rüzgarın Hızı: Rüzgar arttıkça buharlaşma hızı artar. Rüzgarın hızı sıfırdan saatte 20 km ‘ye çıktığında buharlaşma 4 kat artar.
Güneş Işınları: Beton yüzeyi güneş ışınlarına açıksa betonun yüzey sıcaklığı artar ve buharlaşma hızlanır.
Beton sıcaklığı düşürmek için beton bileşenlerine bağlı olarak beton sıcaklığı aşağıdaki grafik ve formülle belirlenmiştir.
Betonun su kusma hızını etkileyen iki temel faktör, Betonun Doluluğu ve Agrega Granülometrisi’dir. Agreganın granülometrisi ne kadar az boşluklu ise betonun mukavemeti o kadar yüksek olur, ama boşluk olmadığından kusma suyunun yukarı çıkması zorlaşır, gecikir; su kusma hızı azalır. Buharlaşma suyunun yerine kusma suyu gelemeyince betonun yüzeyi kurur ve çatlar. Hazır betonda granülometri iyi ayarlandığından su kusma zorlaşır, plastik rotre çatlakları artacaktır.
Betonun çekme dayanımı düşük olması nedeniyle ,betonarmede çatlama kaçınılmazdır. Kesit hesabında betonun çekme dayanımı da bu sebep den ihmal edilir. Betonarme elamanlarda genelikle kullanma durumuna karşı gelen yüklemelerin çok altında bulundukları için çatlağa rastlanmaz. Kullanma yüklerinin öngörülen seviyeye çıkması ve donatı gerilmesinin artması çatlağa sebep olabilir. Bu durum yapının görünüşünü bozmamalı ve donatıda korozyona sebep olmamalıdır.
Yapının görünüşü bozmayacak en büyük çatlak genişliği vermek oldukça zordur. Bu durum elemanın nerede bulunduğuna, yüzeyinin şekline ,ışık durumuna ve kullanma amacına bağlıdır. Ançak yapıyı kullananlara bir güvensizlik hissi vermeyen çatlak genişliği 0,25-0,40 mm. arası verilebilirse de bazı durumlarda daha geniş çatlaklara da müsaade edilebilir. Donatıda korozyonu önleyebilecek en önemli husus beton geçirgenliğinin düşük olmasıdır. Çatlama ile betonda donatıyı kadar olan geçirgenlik düşülebileceğinden donatıda korozyon başlayabilir. Özelikle korozyona sebep olacak ortamda bulunan betonarme elemanlarda çatlak kontrolü önemlidir.
Betonda çatlamanın oldukça çok sebebi vardır. Çatlama bu sebeplerin bir veya bir kaçının beraber bulunmasından meydana gelir. Plastik halde yerleştirilen betonun tamamen yerleşmesi ancak belirli bir zamanda tamamlanır. Bu zaman içinde donatı çubuklarının yerleri sabit olduğu için beton donatıdan sıyrılarak yerleşmesine devam eder. Bu durumda yüzeyde donatıyı izleyen çatlakların oluşmasına neden olur. Bu tür çatlaklara kirişlerde etriyeye ve üst donatıyı izler biçimde sık sık rastlanır. Beton karışımının düzenlenmesiyle ve yerleşiminde vibratör kullanılmasıyla bu tür çatlakları önlemek mümkündür.
Betonda büzülme ve sıcaklık etkilerinden meydana gelen hacim değişikliklere, şekil değiştirmesi sınırlandırılan elemanda çekme gerilmeleri meydana getirir. Ayrıca düzgün oluşmayan şekil değiştirmeler de çekme gerilmeleri meydana getirilebilinir.. Ayrıca düzgün oluşmayan şekil değiştirmeler de çekme gerilmelerine ve çatlaklara sebep olur. Örneğin beton elemanın yüzeyi iç kısma göre daha çok büzülür. Bu farklılık iç kısmın yüzeyin şekil değiştirmesine sınırlandırmasına ve yüzeye yakın çekme gerilmeleri, dolayısıyla çatlakların meydana gelmesine sebep olur. Bunun gibi donatı da betonun serbestçe büzülmesini önlediği için çekme gerilmelerine, dolaysıyla çatlamaya neden olabilir. Bu çatlaklar da beton karışımının kontrol edilmesi ile örneğin su miktarını ve ince malzeme oranını azaltarak kontrol oluşması yerine çok sayıda inçe çatlakların meydana gelmesi sağlanabilir. Ayrıca elemanlarda oluşturulacak derzlerde büzülmenin etkisi azaltılabilir. Betonarme elemanlarda farklı zamanda beton dökümü de çekme gerilmelerine ve çatlamaya sebep olabilir.
Betonarme elemanlarda meydana gelen çekme gerilmelerinden gerilme eksenine dik doğrultuda çatlama oluşur. Çekme gerilmeleri eksenel çekme kuvvetinden, eğilme momentinden, kesme kuvvetinden ve burulma momentinden de oluşabilir. Beton gerilmesinin çekme dayanımına erişmesiyle çatlama meydana gelir ve çatlama kesitinde çekme gerilmesi sıfıra düşecek şekilde σ˛ beton gerilmelerinde yeniden bir dağılım ortaya çıkar. Dengenin sağlanması gerektiğinden σˢ donatı gerilmesinde de artma meydana gelir. Çatlak yüzeyinin iki tarafındaki gerilmeler arasında ki geçiş de ʈь aderans gerilmeleri ile sağlanır. Çatlak yüzeyinde sıfıra inen beton gerilmeleri, bu sebep den dolayı uzaklaştıkça aderans gerilmelerine bağlı olarak betondaki gerilme belirli mesafede artarak tekrar kararlı bir değere erişir. Aderansın yüksek olması beton gerilmesinin kısa mesafede meydan gelir. Eğer aderans gerilmeleri yüksek değilse, geçiş uzun mesefade oluşur. Yükün artmasıyla oluşacak çatlaklar da ayrık olarak meydana gelir. Ançak aynı yük seviyesinde boyuna uzama yaklaşık olarak sabit olacağı için ,çatlakların sık meydana gelmesi genişliklerinin küçük ve daha seyrek meydana gelmesi de genişliklerinin daha büyük olacağına işaret eder.Nevrürlü demirlerde düz demire göre plastik çatlaklık daha fazla olacaktır.
Donatı üzerindeki beton örtüsü kalınsa çatlak genişliği artarak beton yüzeyinde görülür. Bunun gibi, üzerinde kalın sıva bulunan betonarme elemanda çatlaklar daha geniş olarak belirir. Donatıdaki gerilmenin artması donatıdaki uzamayı arttıracağı için çatlağın da genişlemesine neden olur.
Çekme kuvveti etkisi altındaki çekme çubuğunda, düşük kuvvet değerlerinde beton çatlamadığı için kesitin uzama rijitliği yüksektir. Betondaki çekme gerilmesinin artmasıyla çatlaklar meydana gelmeye başlar ve rijitlik düşer. Çatlak sayısı artıkça betonun katkısıda sürekli azalır. Ançak çatlak aralıklarının bir sınır değeri bulunduğu için çatlak sayısının da bir sınır değeri mevcuttur. Bu sınır değere eriştikten sonra, kuvvetin artması ile çatlak kalınlıklarının büyümesine sebep olur. İki çatlak arasındaki betonun küçük de olsa rijitliğe katkıda bulunacağı için ,belirli bir kuvvet değerindeki toplam uzama ,sadece çelik çubuk bulunması durumundaki uzamadan bir az daha küçük kalır. Bu fark çekmede betonun katkısıdır.
B ve a kesitleri birbirine en yakın çatlak arası orta kesirlerdir. Ara mesafe s çatlak aralığı olarak kabul edilebilir. Çatlama olayında pek çok parametre etkili olduğu için s çatlak aralıkları ve W çatlak kalınlıklarını belirlemek oldukça güçtür. Bu sebep den dolayı deney sonuçlarına dayanan ifadeler geliştirilmiştir.
Bir kirişe eğilme donatısı, beton alanının %2 sinden daha küçük bir bölümünü teşkil eder. Kullanma yükleri altında veya bunlardan da daha küçük yükler altında kesit çatlamamışsa,
donatının kesit özeliklerine etkisi ihmal edilebilir mertebededir. Bu nedenle çatlamamış bir kesitte gerilme hesabında brüt beton kesit özeliklerinin kullanılması yeterlidir. Buna göre kesitte gerilme hesabı σ˛=My/Ig olmalıdır. Burada Ig ve y kesitin ağırlık merkezinden geçen eksene göre brüt kesit atalet momenti ve gözönüne alınan noktanın bu eksenden olan uzaklığını göstermektedir. Buna göre kesitin çatlama momenti (Mcr=2.5 fctkIg/Ymax.) olarak hesaplanır Burada basit eğilmede çekme dayanımının basit çekmedeki dayanımdan daha büyük ve ortalama çekme dayanımının karekterist dayanımdan daha büyük olduğu için beton çatlama gerilmesi 2.5 fctk olarak gözönüne alınmıştır.
Betonarme elemanlarda çatlağı tamamen önlemek mümkün değildir. Ancak , birkaç geniş çatlak yerine ,çok sayıda ince çatlakların bulunması tercih edilir. Bu nedenle çatlak sınırlandırmasından ,çatlağın tamamen ortadan kaldırılması değil, çatlakların yayılışının ve genişliğinin kontrol edilmesi anlaşılmalıdır. Kontrol amacıyla kalın donatı çubuklarının kullanılması yerine , daha ince donatının ölçülü olarak kullanılması tavsiye edilir. Bu suretle beton ile donatı arasındaki etkileşim alanı büyür ve donatı ile beton arasındaki gerilme iletimine katkıda bulunan beton hacmi arttırılmış olur. Çatlak genişliği donatı gerilme ile orantılı olduğu için, iyi kalitede beton kullanılması durumunda ,çatlak genişliği azalır.
Kullanma yükleri altında donatı gerilmesinin büyümesi, çatlağın genişliğinin artmasına sebep olur. Örneğin Taşıma gücü hesap yöntemi ile boyutlandırılan bir kesitteki donatının kullanma yükleri altında gerilmesi aşağıdaki gibi olacaktır.
(G+Q)/(1.4G+1.6Q)01/1.45=0.70
Kesit tasarımında hesaplanan donatının aynen konulması durumunda kullanma yükleri altında ki donatı gerilmesi σˢ=0.7.fyd kabul edilebilir . Ancak konstrüktif sebeplerden çoğu zaman biraz daha büyük donatı kullanıldığından donatı gerilmesi σˢ=0.7.fyd(As gerekli/As mevcut) olarak hesaplanabilir. Elastik hesap kabulleri kullanarak G+Q yüklemesi kesit etkileri için donatı gerilmesi daha ayrıntılı bir hesapla da elde edilebilir.
Çatlak kalınlığı W, donatı ve betondaki uzamaların farkı olarak da yazılabilir.
Çatlak genişliğinin kontrolünün ana sebepleri, görünüşe ve geçirimsizliğe olan olumsuz etkisi ve donatı korozyonuna sebep olması olarak sayılabilir. Sıvı haznelerinde geçirimsizlik önemli olduğu için çatlak kontrolü önem kazanır. bazı deneysel çalışmalar korozyonun oluşumunun doğrudan çatlak yanında ,betonun içeriğinin daha etkili olduğunu göstermiştir. Ancak korozyonun başlama süresinin çatlak genişliği ile ilgili olduğu bildirilmiştir. Beton ile sarılmış donatının korozyonu için bir elektrolitik pil oluşması gerekir. Bu ise ,beton yüzeyinin karbonatlaşmanın donatıya erişmesi ile veya klorür tuzlarının beton içinden donatıya erişmesi ile başlar. Bu olayının ortaya çıkma süresi betonun çatlamış olup olmamasına ,ortama donatının beton örtüsüne ve betonun geçirgenliğine bağlıdır. Eğer çatlamışsa korozyon için gerekli süre çatlak genişliği ile doğrudan ilgili olacaktır.
Genel olarak korozyonun ortaya çıkmasına ;
a.)Ortamda klorür tuzlarının veya diğer korozif maddelerin bulunması,
b.)Relatif nemin %60’ı geçmesi
c.)Ortam sıcaklığının kimyasal tepkimeler artacak kadar yüksek olması.
d.)Islanma ve kuruma çevriminin bulunması etkili olur. Eğer donatı sürekli su içinde ise, su donatının oksijenle temasını engellediği için korozyon ortaya çıkmaz.
Çatlak genişliği ;İki çatlak arasında donatı ve beton uzamalarının farkı olarak ortaya çıkar. Yaklaşık olarak aynı çaplı ve donatı sayısı n kabul edilirse As=nز/4 ile betonun ihmal edilirse, en büyük çatlak genişliği Wmax.= σˢ/Es olarak hesaplanır.
Çatlak genişliğinin At çubuk etkili beton alanı , σˢ donatı gerilmesi ve c en alt donatının beton dış yüzüne olan mesafesi ile arttığı ve ʈь aderans gerilmesi ile azaldığı görülür. Bu nedenle W ortalama çatlak genişliği için TS500 de deney sonuçları ile desteklenen W=13×10⁻⁶(At.C)¹/ᶟ σˢ olmalıdır. Nevrürlü donatılar için verilen bu ifadenin ,düz donatı için 1.7 ile çarpılarak arttırılması olacaktır. Adrens gerilmesi azaldıkça,çatlak genişliğinin artması karşı gelmektedir. Kesitte donatı çaplarının farklı çaplarının olduğu durumda n donatı sayısı toplam donatı alanı en büyük çaplı donatı alanının bölünerek bulunur. Elemandaki çekme donatısı alanı gerekli olandan %20 fazla ise ile hesap edilen çatlak genişliği bu oranda azaltılabilir. Çatlak değerleri en büyük değerleri TS 500 de açıkça belirtilmiştir.
Peki taze beton çatlaklarını nasıl çözebiliriz;
Plastik rötreyi ve buna bağlı çatlakları azaltmak için alınacak önlemler şunlardır:
- Beton döküleceği kalıbı ve donatı demirlerini nemlendirerek, kalıp elemanlarının, betonun suyunu emerek kurumasını hızlandırmalarına engel olmaktır.
- Betonu güneşten (gölgelik yaparak veya akşam dökerek), sıcaktan (akşam dökerek) ve rüzgardan (rüzgarlık yaparak) mutlaka korunmalıdır.
- Suyun buharlaşmasını önlemek için (ıslak çuval, naylon örtü örterek veya kür maddesi sürerek veya püskürterek yada talaş yaparak) (Foy spraying) yapmaya özen gösterilmelidir.
- Yeterli sayıda ve beceride işçi kullanarak betonu hızlı döküm yaparak , mastarlanmalıdır.
- Plastik rötre çatlakları yarım saat , kırk beş dakika içinde, yani daha betonlama işi tamamlanmadan çok önce başlayabilir. O nedenle betonlama işi devam ederken bitirilen bölümlerde koruma önlemlerinin alınması gerekebilir. Mastarlanılan bölgelere naylon örtülerek, nemli örtü örtülerek, kür maddesi sürülerek bu önlemler peyderpey alınmış olur. Önlem alınmadığı takdirde, beton sıcaklık, rutubet ve rüzgar durumuna göre az veya çok çatlar. Bu çatlakları azaltarak asgariye indirmek sizin elinizdedir.
- Nevrürlü donatının sık kullanılması da taze beton çatlaklığını artıracaktır.
- Elemanların çekme bölgelerinde TS 500 de verilen minimüm donatı koşullarının sağlanması gerekir.
- Zararlı çevre koşularının bulunmaması
- Donatı aralıklarının 200 mm’yi geçmemesini sağlanmalıdır.
- Aşırı sıcaklarda çimento siloları beyaza boyanarak, straforla, alüminyum fulya, cam yünü ile kapatarak aşırı ısınması önlenmelidir.
- Çok ince taneli kumun fazla miktarda kullanmayı terlemeyi artırmasına ve betonun ayrışmasınave çatlamasına neden olacaktır. Oysa plastik çatlaklar, terlemenin buharlaşmadan az olması durumunda ortaya çıkar.
- TS EN 13 515 şartnamesine göre betonun en yüksek sıcaklıkla en düşük sıcaklık arası 20 derece olmalıdır.
Özelikle son 10 yıldır, şantiye şeflik makamının hukukda ki ve teknik mevzuatları sürekli değişmektedir. Kimi zaman Şantiye şefleri İSG sorumlusu oluyor , kimi zamanda hukuki görev ve sorumluluklarında değişimlere uğramaktadır.. Farklı mühendislik dallarının da pürsantaj derecelerine bakmadan Şantiye şefi görev ve yetkileri verildiğini görmekteyiz. Örneğin ;Basından duyduğumuza göre üst yapı inşaat projelerde jeo-fizik mühendislerin şantiye şefi olarak görev aldıklarını duyuyoruz. Büyük kompleks projelerde tecrübesiz genç arkadaşların saha mühendis görevi verilmeden direkt olarak şantiye şefi gömleğini giydirilmektedir.. Sadece ülkemizde betonla ilgili şartname , yönetmelik 200 adete yakın olduğu ve bu yönetmeliklerin dahi kendi içinde çeliştiğini bir çoğumuz bilmekteyiz.
Yapılması gereken ; STK lar , Bakanlıklar-Belediye ve üniversiteler ortak çalışmalar sonucu nitelikli olarak şantiye şefi ‘nin görevi, hukuki süreçlerini tekrar gözden geçirerek sağlıklı şekilde düzenlenmesini umutla beklemekteyiz.
Kaynaklar…………………;
- TS EN 500
- TS EN 13 515
- TS EN 206-1
- ASTM
- Betonarme Yapılar(Prof.Dr.Zekai Celep-Nahit Kumbasar İTÜ)
- Beton ve Beton teknolojisi(Yrd.Doç.Dr.Osman Şimşek)
