Türkiye Prefabrik Birliği | Sayı: 158

MAKALE BETON PREFABRİKASYON NİSAN 2026 ◆ SAYI : 158 11 İnşaat mühendisliği eserlerinin yan- gına karşı dirençli tasarımları, yapının türüne ve yangın esnasında ve sonra- sında devreye girebilecek sistemlerin varlığı ile ilgili bir konudur. Yangının çıktığı an devreye girebilen, yangını baskılayan veya söndüren unsurlar ile birlikte tasarlanmış bir yapının ve/veya yangının çıktığı anı takip eden plan- lı bir süre içerisinde itfaiyenin verimli müdahalesine sahip olabilen bir yapı ile bu gibi önlemlere ve kurtarıcı etki- lere sahip olmayan bir yapının yangın direnimi için tasarım gereksinimleri birbirlerinden oldukça farklı olacaktır. Yangın, çıkış nedeni, yayılımı ve süresi bağlamlarında, yapının kullanıcılarına ve yapıya büyük zarar verebilen bir tahrip unsurudur. Yangın, etkin (aktif) ve edilgen (pasif) yöntemler ile engel- lenip, denetlenebilen bir tehdittir. Etkin yöntemler, yangın ile oluşan ve duman ve ısının algılanması ile devreye giren yangın söndürücü ve yangın tutucu (containment) unsurlar içerir. Edilgen yöntemler ise yapıyı, yangının etkile- rine karşı, itfaiye müdahalesine kadar belirli süreler boyunca korumak üzere yapısal unsurlar üzerine uygulanan özel maddelerden oluşan katmanlar içerir (7). Genel kanının aksine, beton, yangın etkilerine karşı dayanımlı bir malzeme olmayıp, yangından zarar görebilen bir malzemedir. Yangın ile açığa çıkan ısı enerjisi ile beton içerisindeki serbest su ve sonrasında kimyasal olarak bağlı su buharlaşarak betonun kimyasına ve mekanik bütünlüğüne zarar vere- bilmektedir. Açığa çıkan ısı ile beton bünyesinde yer alan hava ısınarak içerisinde yer aldığı boşluk içerisindeki basıncı yükseltmekte ve betonu içten kırabilmektedir. Kabuklanma (spalling) adı verilen bu etki altında betonun, yan- gına maruz kalan yüzeyinden 10 – 50 mm derinliğe kadar uzanan katmanları beton bünyesinde yer alan boşluklarda yer alan havanın basıncının artması ile artan içsel gerilmeler altında patlamak- tadır (8). Artan beton mukavemeti ile azalan boşluk oranına bağlı olarak ısı etkisi ile oluşan basınç artışı da art- makta ve kabuklanma etkisi, yüksek mukavemetli betonlarda daha şiddetli olabilmekte ve beton yüzeyinden daha derine sirayet edebilmektedir. Şekil 8’de, yüksek sıcaklığa maruz kalarak kabuklanmış bir tünel segmenti görül- mektedir (9). Betonarmenin yangına maruz kalması- nın üç yapı bozucu etkisi vardır. Birinci bozucu etki, 100°C'de dehidratas- yonun başlaması ve 300°C'de beton mukavemetinin kaybıdır. İkinci bozucu etki betonun kabuklanarak patlaması ve üçüncüsü çelik donatı sıcaklığının artmasıdır. Dökülme sadece kesit ka- lınlığını azaltmakla kalmayıp, donatıları yangına doğrudan maruz bırakmakta- dır. Bu durum donatı sıcaklığını hızla artırmakta ve elastisite modülünü hızla azaltmaktadır. Isıya maruz kalma so- nucu meydana gelen kabuklanmanın, 200°C’ den 500°C’ye kadar geniş bir sıcaklık aralığında meydana geldiği gözlemlenmiştir (10). 200 o C’de bağ- lanmış su buharlaşmaya ve 300 o C’den başlayarak agrega ve agrega-bağlayıcı yapısında kimyasal dönüşümlerden dolayı mukavemet kayıpları başla- maktadır. 300 o C’ de çeliği dayanım değerleri yaklaşık olarak %20 azalır- ken, 600 o C’ de çeliğin dayanım de- ğerleri, oda sıcaklığındaki değerlerinin %50’sine gerilemektedir. Kabuklanma, betonun doğrudan çek- me dayanımını aşan iç gerilimlerin gelişmesi nedeniyle meydana gelir. Gerilim gelişiminin iki ana bileşeni, kısıtlanmış beton içinde ısıl meyillerin (gradient) oluşması ve betonun göze- nekli boşluğunda buhar basıncının hız- la gelişmesidir. Öte yandan, yangına maruz kalan yapısal unsur tarafından taşınan yükler altında oluşan basınç gerilimi, kabuklanmanın kapsamını ve derinliğini etkiler. Yüksek mukavemetli betonarme veya öngerilmeli unsurlar normal mukavemetli betondan oluşan yapılara kıyasla daha yüksek basınç gerilmeleri taşımaktadırlar. Yüksek mukavemetli beton ayrıca normal mu- kavemetli betona göre daha yüksek bir elastisite modülüne sahiptir. Üzerine etki eden kuvvetler ve kuvvet etkileri atlında sehim yapmış betonarme veya öngerilmeli yapısal unsur içerisinde depolanan potansiyel enerji mikta- rı, yangına maruz kalınmasını takip eden süreçte oluşabilen kabuklanma- nın şiddetini etkileyebilmektedir (11). Elastisite modülü ve bir beton elema- nın sehim değeri, yapısal unsur içeri- sinde depolanabilen potansiyel enerjiyi belirler. Bu nedenle, yüksek mukave- metli bir betonarme veya öngerilmeli yapısal unsur tarafından taşınabilen daha yüksek gerilme değerleri ile de- polanan daha yüksek miktarda potan- siyel enerji, kabuklanmanın derinliğini ve şiddetini artırabilir. Şekil 8. Kabuklanma ile parçalanmış ve donatısı açığa çıkmış tünel segmenti (9)