Yüksek Dayanımlı Beton – 1

Yüksek dayanımlı beton ve yüksek performanslı beton kavramları birbirilerine yakın gibi gözüksede aslında farklı durumları tanımlamaktadırlar. Yüksek dayanımlı betonda amaçlanılan performans kriteri basınç dayanımıdır. Ancak, yüksek performanslı betonda hedeflenen performans kriterleri basınç dayanımından çok daha ötedir. Yüksek performanslı betonda;

elastisite modülü,
sünme,
rötre,
yangına karşı direnç,
donma-çözülme direnci,
hacimsel kararlılık,
yüksek erken dayanım,
tokluk,
aşınma direnci vb. birçok performansa göre tasarım yapılmaktadır.

Bu yazıda yüksek dayanımlı betonun standartlar kapsamında tanımına değinilecek ve dünya çapında bazı örnekler verilecektir.

Yüksek dayanımlı betonun yerel kaynaklar kapsamında tarifini yapmak için TS 500, TS EN 206, TS 13515 ve Deprem Yönetmeliği’ne başvurmak gerekmektedir.

TS 500: Standartta net olarak yüksek dayanımlı beton tarifi yapılmamıştır. Ancak, aşağıdaki ifadeden anlaşılacağı gibi C50/60 sınıfından yüksek sınıflardaki beton “yüksek dayanımlı beton” olarak değerlenidirilmektedir. Standart yüksek dayanımlı betonu kapsam dışında tutmaktadır.

0.3 – Kapsam
Bu standard, betonarme yapı elemanları ve yapıların, kullanım amaç ve süresine uygun güvenlikte tasarlanması, hesaplanması, boyutlandırılması ve yapımı ile ilgili kural ve koşulları kapsar. Bu standard, C50 den daha yüksek dayanımlı betonlarla yapılan betonarme yapıların tasarım ve yapım kurallarını kapsamaz. Bu tür betonlar kullanıldığında, yapılan hesaplar literatürden kaynak gösterilerek kanıtlanmalıdır.

TS EN 206: Standartta “yüksek dayanımlı beton” dolaylı olarak tanımlanmıştır. Aşağıda belirtilen ifadeden C60/75 ve üzerindeki dayanım sınıflarına ait betonun “yüksek dayanımlı beton” olarak tarif edildiği anlaşılmaktadır.

8.2.1.1 Genel
(1) C8/10 ilâ C55/67 olan dayanım sınıflarına dahil normal ve ağır beton veya LC8/9 ilâ LC55/60 olan dayanım sınıflarına dahil hafif betonlarda numune alma ve deney işlemleri, aksi kararlaştırılmamışsa her beton bileşim oranı için veya imalâtçı tarafından uygunluğu belirlenen beton ailesi için yapılır. Bet on ailesi kavramı, daha yüksek dayanım sınıflarındaki betonlara uygulanmaz. Hafif beton, normal betonların meydana getirdiği beton ailesi içerisine karıştırılmaz. Benzer özelliklere sahip agregalarla imal edilen hafif betonlar kendilerine ait ailelerine ayrılabilirler.

TS 13515: Standart, “yüksek dayanımlı betonu” aşağıdaki şekilde tanımlamıştır.

3.1.1.23 Yüksek dayanımlı beton
Basınç dayanım sınıfı C50/60’den daha yüksek dayanımlı olan normal veya ağır beton ve basınç dayanım sınıfı LC50/55’den daha yüksek dayanımlı hafif beton.

Deprem Yönetmeliği: Yönetmelikte yüksek dayanımlı beton ifadesi geçmesede C50/60 üstü betonarme binaların kapsam dışı olduğu belirtilmiştir.

3.1. Kapsam
3.1.4 – Beton dayanımının C50’den daha yüksek olduğu betonarme binalar ile taşıyıcı sistem elemanlarında donatı olarak çelik profillerin kullanıldığı binalar bu bölümün kapsamı dışındadır.

İstanbul Yüksek Binalar Deprem Yönetmeliği: Deprem Yönetmeliği’ne benzer olarak aşağıdaki ifade geçmektedir.

4.2. Analiz Modellerine İlişkin Kural ve Koşullar

4.2.5 – Sargılı beton ve donatı çeliği için DBYBHY (2007) Bilgilendirme Eki 7 B’de tanımlanan davranış modelleri kullanılabilir. Yüksek binalarda C50’den daha yüksek dayanımı olan betonların kullanılması için Bağımsız Kontrol Kurulu’nun onayı gereklidir.

Türk standartları incelendiğinde “yüksek dayanımlı betonun” tarifi net olarak yapılmamıştır. Sadece bazı standartlar nicel değerler vermek ile yetinmiştir. Yüksek dayanımlı betonun özellikleri ve inşa edilecek yapıların tasarım ve yapım kurallarından bahsedilmemiştir. Genelde belli olmayan bir yere (bağımsız kontrol kurulu gibi) yönlendirme yapılmıştır. Sonuç olarak, Türk standartları yüksek dayanımlı beton için yeterli bilgiyi içermemektedir. Bu nedenle bu konu için ACI (American Concrete Institute) standartlarına başvurmak doğru bir yaklaşım olacaktır.

ACI 363R-10: Report on High-Strength Concrete

Yüksek dayanımlı beton ACI 363R-10’da “55 MPa ve üzerindeki basınç dayanımına” sahip beton olarak tanımlanmaktadır. Aslında bu standardın 1992 yılındaki ilk versiyonunda 41 MPa ve üzeri olarak tanımlanmaktaydı. Zamanla teknolojide meydana gelen ilerlemeler ve yapısal anlamdaki ihtiyaçlar yüksek dayanımlı beton tanımını değiştirmiştir.

ACI 363R-10’da yüksek dayanımlı betonu tanımlamak ve detaylandırmak için 9 bölüm ayrılmıştır. Bunlar:

Giriş (tanım ve geçmiş)
Notasyon, tanımlar ve kısaltmalar
Malzeme seçimi
Beton bileşen oranları
Sipariş, istifleme, karıştırma, taşıma, yerleştirme, kür ve kalite kontrol prosedürü
Yüksek dayanımlı betonun özellikleri
Yapısal tasarım şartları ve değerlendirmesi
Ekonomik değerlendirme
Uygulamalar

Bu bölümlere daha sonraki bir yazıda değinilecektir.

Dünyada Yüksek Dayanımlı Betonun Kullanıldığı Bazı Projeler

Examples of structures of super high-strength concrete in engineering from yasinengin

Bina Adı	Şehir	Yapım Yılı*	Toplam Kat	Beton Basınç Dayanımı (MPa)
Trump Tower	New York		68	55
Collins Place	Melbourne		44	55
Helmsley Palace Hotel	New York	1978	53	55
Larimer Place Condominiums	Denver	1980	31	55
City Center Project	Minneapolis	1981	52	55
NCNB Corporate Center	Charlotte	1990	60	55
499 Park Avenue	New York		27	59
The Seine Johuku	Nagoya		45	60
Rialto Tower	Melbourne	1985	60	60
Bank of China Tower	Hong Kong	1989	70	60(a)
New Century Hotel	Beijing	1990	31	60(a)
Central Plaza	Hong Kong	1992	78	60(a)
Jin Mao	Shanghai	1997	88	60(a)
SEG Plaza	Shenzhen	1998	75	60(a)
Royal Bank Plaza	Toronto	1975	43	61
Richmond-Adelaide Center	Toronto	1978	33	61
Midcontinental Plaza	Chicago	1972	50	62
Frontier Towers	Chicago	1973	55	62
Water Tower Place	Chicago	1975	79	62
River Plaza	Chicago	1976	56	62(b)
Chicago Mercantile Exchange	Chicago	1982	40	62(c)
Grande Arche de la Defense	Paris	1988		65
Columbia Center	Seattle	1983	76	66
Interfirst Plaza	Dallas	1983	72	69
Scotia Plaza	Toronto	1988	68	69
Platinum Tower	Panama	1993	56	70
Governor Phillip Tower	Sydney	1993	54	70
Eugene Terrace	Chicago	1987	44	76
Telecom Corporate	Melbourne	1992	47	80
Building D 3	Brussels		24	80(a)
Petronas Twin Towers	Kuala Lumpur	1995	85	80(a)
Baiyoke Tower	Bangkok	1996	90	80
e-Tower	Sao Paulo	2002	42	80
311 S. Wacker Drive	Chicago	1988	70	83(d)
One Peachtree Center	Atlanta	1990	62	83
Society Tower	Cleveland	1990	63	83
Trump World Tower	New York	2000	90	83
505 5th Avenue	New York	2004	30	83
BfG Building	Frankfurt	1990	47	85(a)
Bay Adelaide Center	Toronto	1991	57	85
Dain Bosworth/ Nieman Marcus	Minneapolis		39	97
900 N. Michigan Ave.	Chicago	1986	15	97
Pacific First Center	Seattle	1987	45	97(e)
Two Union Square	Seattle	1987	62	97(e)
225 W. Wacker Drive	Chicago	1988	30	97
111 George Street	Brisbane	1993	27	100
De Geno Leasing House	Eschborn	1995		105(a)
Herriot’s	Frankfurt	2002	18	125
Brillia Tower	Tokyo	2004	45	130
* = Year in which high-strength concrete was cast. (a) = Cube strength. (b) = Two experimental columns of 11,000 psi (76 MPa) were included. (c) = Two experimental columns of 14,000 psi (97 MPa) were included. (d) = Nine-thousand psi (62 MPa) concrete used in floor slabs at lower levels. (e) = Nineteen-thousand psi (131 MPa) concrete indirectly specified to achieve a high modulus of elasticity.

Türkiye’de Öne Çıkan Bazı Projeler

Ülkemizde yüksek dayanımlı betonun kullanımı çok düşük orandadır. Biline en yüksek dayanımlı beton olan C80 sınıfı 56 katlı Spine Towers Binası’nda düşük bir hacimde kullanılmıştır.

Proje	Başlama Tarihi	Bitiş Tarihi	Beton dayanım sınıfı	Beton hacmi (m3)
Marmaray	2004	2013	C40/50	1.000.000
Avrasya Tüneli	2011	2016	C40/50	450.000
Yavuz Sultan Selim Köprüsü	2013	2015	C50/60	150.000
Haliç Metro Köprüsü	2009	2014	C40/50	36.000
İzmit Körfez Geçişi Köprüsü	2012	2016	C45/55	200.000
Çamlıca Camii	2013	2016	C50/60	150.000
BJK Vodafone Arena	2013	2015	C35/45	150.000
Kuzey Marmara Otoyolu	2013	2015	C30/37	2.500.000
Ordu-Giresun Havalimanı	2011	2015	C30/37	36.000

Çeşitli Ülkelerde Kullanılan Beton Sınıfları

ÜLKE	< C16/20	C16/20-C20/25	C25/30-C30/37	≥ C35/45
ABD	40,0	25,0	25,0	10,0
Almanya	8,4	18,6	54,6	18,4
Avusturya	8,6	18,8	67,0	5,6
Belçika	2,0	10,0	54,0	34,0
Birleşik Krallık	11,0	25,0	54,0	10,0
Çek Cum.	17,0	28,0	34,0	21,0
Danimarka	6,0	35,0	35,0	24,0
Finlandiya	3,0	20,0	67,0	10,0
Fransa	1,0	24,0	63,0	12,0
Hollanda	1,0	48,0	36,0	15,0
İrlanda	8,0	20,0	38,0	34,0
İspanya	8,0	5,0	81,0	6,0
İtalya	7,0	19,0	70,0	4,0
Japonya	0,0	34,0	50,0	16,0
Norveç	0,0	1,0	52,0	47,0
Polonya	10,0	20,0	60,0	10,0
Portekiz	5,0	40,0	50,0	5,0
Rusya	5,0	40,0	40,0	15,0
Slovakya	19,0	22,0	49,0	10,0
Türkiye	1,0	10,0	73,0	16,0
ORTALAMA	8,1	23,2	52,6	16,2