Betonların Elastik Modül Hesabında Poisson Oranının Önemi

Yıl 2020, Cilt: 6 Sayı: 2, 239 - 252, 29.12.2020

Nevbahar Ekin

Öz

Betonarme yapıların tasarımında elastik parametreler hesaplanırken betonun esneme direnci ve sağlamlığını göstermesi açısından elastisite modülünün; makaslama direncine karşı betonun gösterdiği mukavemet açısından kayma modülünün ve özellikle betonun suya doygunluk derecesinin belirlenmesi açısından ise Poisson oranının doğru bir şekilde tanımlanması oldukça önemlidir. Betonun elastik parametrelerinin hesaplamaları ulusal veya uluslararası standartlarda bazı kabullere göre yapılırken, dinamik yöntemlerle tahribatsız bir şekilde belirlenen P ve S dalga hızlarından da bu elastik parametreler hesaplanabilmektedir. Bu kapsamda, dinamik yöntemle belirlenen Poisson oran değerleri değişkenlik gösterirken, standartlardaki gibi Poisson oranının 0.20 şeklinde sabit bir değer alınmasının elastik parametre hesaplamalarındaki avantaj ve dezavantajlarının ortaya konulması hedeflenmiştir. Bu amaçla, dayanımları farklı 12 beton tasarımına ait 108 adet 150x150x150 mm3 ebatlarındaki küp numuneler hazırlanarak P ve S dalga hızları ile Tek eksenli basınç dayanımları belirlenmiştir. Daha sonra, dinamik yöntemler-den elde edilen parametreler kullanılarak hesaplanan elastik parametreler Poisson oranının sabit alınması ile elde edilen parametreler ile karşılaştırılmıştır. Belirli zaman aralıklarında yapılan ölçümlerden elde edilen sonuçlar, beton dayanımı ve zamana bağlı olarak elastik parametrelerin değişimini ortaya koymuştur. Ayrıca, Poisson oranının sabit ya da dinamik yöntemle belirlendiği şekilde değişken olması arasındaki değişimin elastisite ve kay-ma modülüne etkisi incelenmiştir. Buna göre, Poisson oranının hesaplamalarda sabit bir değer olarak alınması doğru değildir.

Anahtar Kelimeler

Poisson oranı, Beton, Elastisite modülü, Kayma modülü, P ve S dalga hızları

Teşekkür

Bu çalışmaya yaptığı değerli katkılarından dolayı Sayın Doç. Dr. Osman UYANIK’ a teşekkür ederim.

Kaynakça

• Ahmed, L. (2018) Dynamic measurements for determining poisson’s ratio of young concrete, Nordic Concrete Research – Publ. No. NCR 58 – ISSUE 1, Article 6, pp. 95-106.
• Akkaya, İ., Özvan, A., Tapan, M., Bor, M., Özvan, E.E. (2017) Farklı kayalarda ultrasonik yöntem ile belirlenen poisson oranının kimyasal, fiziksel ve mekanik özelliklerle ilişkisinin belirlenmesi, MÜHJEO’2017: Ulusal Mühendislik Jeolojisi ve Jeoteknik Sempozyumu, 208-215, 12-14 Ekim 2017, ÇÜ, Adana
• Anson M. ve Newman K. (1966) The effect of mix proportions and method of testing on poisson’s ratio for mortars and concretes, Magazine of Concrete Research, 18(56), 115-130.
• Atıcı, Ü. ve Yünsel, T.Y. (2011) Granitlerde kuru ve suya doygun numuneler için dinamik ve statik elastisite modülünün değerlendirilmesi, Çukurova Üniversitesi, Müh. Mim. Fak. Dergisi, 26(1), 1-10.
• Brooks, J.J. (2015) Elasticity of concrete, Concrete and Masonry Movements, Chapter 4, Elseiver, 61-93.
• BS EN 1992-1-1, (2004) General rules and rules for buildings, Eurocode 2: Design of concrete structures, (incorporating corrigendum January 2008, November 2010 and February 2014).
• Chao, H.C. (2002) An experimental model for non-destructive evaluation on pile foundations using guided wave approach, Ph.D. Dissertation, Northwestern University, Evanston, Illinois, U.S.A.,
• Eissa, E.A. ve Kazi, A. (1988) Relation between static and dynamic Young’s moduli of rocks, Int. Journal of Rock Mech. Min., 25, 479-482,
• Elsadig, A.D.Y., Elfaki, H.O.A., Ali, H.O.M., Idress, K.E.H. (2014) Calibration of wire-line mechanical properties using core measurements results for heglig oilfield - case study, Sudan University of Science and Technology Department of Petroleum Engineering, Bsc. thesis, 37p.
• Fei, W., Huiyuan, B., Jun, Y., Yonghao, Z. (2016) Correlation of dynamic and static elastic parameters of rock, Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 21, 04, 1551-1560.
• Gerçek, H. (2004) Kayaçların poisson oranına göre sınıflanması, Kayamek’2004-VII Bölgesel Kaya Mekaniği Sempozyumu, Sivas.
• Green, A.E. ve Zerna, W. (2012) Theoretical elasticity, Second edition, Dover, Newyork.
• Hongkui, G., Yingsong, L., Shanzhou, M., Lili, S. (2001) Difference of rock elastic parameters under static and dynamic loading, Frontiers of Rock Mechanics and Sustainable Development in the 21st Century, Proceeding of the 2001 ISRM International Symposium, 11-14 September, Beijing, China.
• Kee, S.H., Kang, J.W., Choi, B.J., Kwon, J., Candelaria, M.D. (2019) Evaluation of static and dynamic residual mechanical properties of heat-damaged concrete for nuclear reactor auxiliary buildings in korea using elastic wave velocity measurements, Materials, 12, 2695; doi:10.3390/ma12172695.
• Klink, S.A. (1985) Actual Poisson ratio of concrete, J. Am. Concr. Inst. 82(6), 813-817.
• Kodur, V. (2014) Properties of concrete at elevated temperatures. ISRN Civ. Eng., 468510.
• Krech, W.W. Henderson, F.A. and Hjelmstad, K.E. (1974) A Standard rock suite for rapid excavation research, USBM Report of Investigations, RI 7865.
• Lydon F.D. ve Balendran R.V. (1986) Some observations on elastic properties of plain concrete, Cement and Concrete Research, 16(3), 314-324.
• Leslie J.R. ve Cheesman, W.J. (1949) An ultrasonic method of studying deterioration and cracking in concrete structures, American Concrete Institute Proceedings, 46( 9), 17-36.
• Naus, D.J. (2006) The effect of elevated temperatures on concrete materials and structures, A Literature Review at ORNL; Oak Ridge National Laboratory: Oak Ridge, TN, USA,
• Özçelik, E., ve Gelişli, K. (2018) Betonarme Yapılarda Jeofizik Yöntemlerle Beton Kalitesi ve Yapı Donatı Durumunun Araştırılması. Uygulamalı Yerbilimleri Dergisi, 17 (1), 1-11.
• Sabbağ, N. ve Uyanık, O. (2016) Time-dependent change of seismic velocities on low-strength concrete, The Online Journal of Science and Technology (TOJSAT), 6, (4), October.
• Sabbağ N. ve Uyanık O. (2017) Prediction of reinforced concrete strength by ultrasonic velocities. Journal of Applied Geophysics, 141, 13-23
• Sabbağ, N. ve Uyanık, O. (2018) Doygun betonların statik ve dinamik elastik parametrelerinin karşılaştırılması, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Fen ve Mühendislik Dergisi 18, 1181-1189.
• Teller, L.W. (1956) Elastic properties, in significance of tests and properties of concrete and concrete aggregates, ASTM Special Technical Publication, 169, 94-103.
• Timoshenko, S.P. (1970) Theory of elasticity. 3rd ed. New York: McGraw-Hill.
• TS 3502 (1981) Betonda E-modülü ve Poisson oranı tayini, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
• Uyanık, O., Sabbağ, N., Uyanık, N.A., Öncü, Z. (2019) Prediction of mechanical and physical properties of some sedimentary rocks from ultrasonic velocities. Bulletin of Engineering Geology and the Environment (DOI: 10.1007/s10064-019-01501-6)
• Uyanık, O. Şenli G., Çatlıoğlu B. (2013) Binaların beton kalitesinin tahribatsız jeofizik yöntemlerle belirlenmesi, SDÜ Uluslararası Teknoloji Bilimler Dergisi 5(2):156-165
• Uyanık, O., Gülay, FG., Tezcan, S. (2012) Beton dayanımının tahribatsız ultrasonik yöntemle tayini. Hazır Beton, s.82-85.
• Uyanık, O. ve Tezcan, S. (2012) Beton dayanımının ultrasonik yöntemle tayini. Jeofizik Bülteni, 23(70): 41-45.
• Uyanık, O. (2012) Sismik hızlardan beton dayanımının belirlenmesi. Jeofizik Bülteni, 23(70): 25-30.
• Uyanık, O., Kaptan, K., Gülay, F.G., Tezcan, S. (2011) Beton dayanımının tahribatsız ultrasonik yöntemle tayini. Yapı Dünyası, 184, 55-58.
• Wang, H. (2004) Theoretical evaluations of embedded plate-like and solid cylindrical concrete structures with guided waves, Ph.D. Dissertation, Northwestern University, Evanston, Illinois, U.S.A.