Betonda Kılcal Çatlaklar

Betondan yapılmış bir elemanda artan yükler altında kılcal çatlaklar oluşur. Beton elemanın yapısını değiştiren bu kılcal çatlaklar, taşıma gücü yöntemine göre hesaplanış elemanlarda daha fazla önem kazanır.

Betondaki çatlama olayını açıklamak için, eksenel basınç yükleri altında yapılan deneysel çalışmalardaki gözlemlere göre, aşağıdaki bulgular saptanmıştır;

Yükün göçme yükünün yaklaşık (% 30)u civarında olduğu durumlarda, betonda agrega ile serttleşmiş harç arasındaki yüzeylerde oluşan “aderans çatlakları” önemli şekilde artmaya başlar ve genişler. (Aderans Nedir? Aderans Nasıl Artırılır?)

Yükün % 80’i civarında olması durumunda, çatlaklar çimento harcında da oluşmaya başlar ve bu çatlaklar aderans çatlakları ile birleşerek (sürekli çatlakları) oluşurlar. Giderek hızını arttıran deformasyonlar sonunda da artık sistem göçer.

Betonun σ-ε gerilme-deformasyon diyagramına bakıldığında, betonun plastik bir davranış göstermesi, betonda oluşan bölgesel çatlakların bir sonucudur. Bu çatlakların sistemdeki etkiside kalıcıdır.

Çok eksenli basınç durumunda ise betondaki aderans çatlakları azalır ve bunun sonucu olarak σ-ε eğrisi, tek eksenli duruma oranla daha lineer bir şekil alır. Betonun çekme dayanımının basınç dayanımı yanında çok küçük kalışının, kılcal çatlaklarla ilgisi vardır. Bu durum çekme gerilmelerinin çatlak oluşumunu hızlandırmasıyla açıklanabilir.

Betonarme bir yapıda, donatının fonksiyonu bilindiği gibi betonda oluşan çekme gerilmelerini almaktır. Ancak, betonun kopma uzamasının çeliğin kopma uzamasının yanında çok küçük kalışı, betonda donatı civarında çatlamaların oluşmasına neden olur. Genellikle, bu tür çatlaklar betonarme yapının doğal davranışının bir sonucudur ve zararsız kılcal çatlaklardır. Bununla birlikte çeşitli nedenlerle yapıda stabilite bozuklukları varsa, bunun nedenlerinden biri zararsız gibi görülen bu çatlaklardır.

Yürürlükteki yönetmelikler, betondaki çatlak genişliklerini çeşitli ortam ve yapı cinslerine göre:

• Zararlı dış etkenlere açık elemanlarda (0.1 mm)
• Dış etkilere karşı korunmamış normal yapı elemanlarında (0.2 mm)
• Dış etkilerden korunmuş normal yapı elemanlarında (0.4 mm) olarak sınırlandırılmıştır.

Betondaki çatlak genişliği ve uzaklığını etkiyen önemli faktörler olarak;

• Çelik gerilmesi,
• Çubuk tipi,
• Çubuk çapı,
• Beton örtüsü,
• Betonun dayanımı (özellikle çekme dayanımı),
• Donatı oranı,
• Etriyeler,
• Rötre ve aderans dayanımı sayılabilir.

Çekme çatlakları betondaki etkilere dik olarak oluşur ve doğrultuları bellidir. Donatısız bir elemanda, ilk çatlağın oluşması elemanın kırılması ile sonuçlanır. Birbirlerine az veya çok yakın çatlakların ard arda ortaya çıkmaları, çatlayan kesitte bütün çekme kuvvetini donatı alabileceği için, ancak donatılı elemanlarda karşılaşılan bir olaydır. Çatlakların birbirinden uzaklığı ve açılmaları, hem beton dayanımını aşacak ölçüdeki etkilerinden, hem de betondaki etkileri donatıya ileten beton ve çelik arasındaki iç aderansın değerlerinden etkilenir.

Bu etkenlerden iç aderans özellikle çelik çubuğun kesitine bağlıdır. Çubuğun betona dişleri aracılığı ile tutunması kaymayı azalttığından, betonun çeliğin uzaması ile, uyum sağlayamaması nedeni ile oluşan çatlakların sayısı artar. Böylece çeliğin toplam uzaması ile betonun toplam uzaması arasındaki fark, az açılmış çok sayıdaki çatlağa bölünmüş olur. Dolayısıyla aynı bir gerilme altında, dişlerle aderansı geliştirilmiş çubuklarla donatılmış elemanlardaki çatlaklar daha küçük değerlerde kalır.