Ankraj Teknikleri Đle Đlgili Bazı Seçilmiş Kaynaklar

Arda (1973) , yaptığı deneysel araştırmada, ikiz ve üçüz konumdaki bitişik donatı çubuklarının dış aderans ve iç aderans özelliklerini, ayrık konumda bulunan ve aynı en kesitli ancak daha büyük çaplı çubuklarınkilerle karşılaştırmış, bu çalışmasıyla bitişik çubukların kullanılmalarının yerinde olup olmadığını ve kullanılma avantajlarını belirlemiştir. BÇI ve BÇIII sınıfı donatılarda ayrı ayrı beton basınç ve beton çekme bölgelerindeki ankraj özelliklerini incelemiştir. Araştırmasının sonunda, aderansı incelenen bitişik donatı çubuklarının, betonarme yapı elemanlarında güvenle ve elverişli bir şekilde daha geniş ölçüde kullanılabileceği sonucuna ulaşmıştır.

Eligehausan ve ark. (1984), ankrajların beton konisi oluşumuyla göçme mekanizmasına ulaşması durumunu incelemiş ve oldukça gevrek bir davranış ortaya çıkardığını belirlemiştir. Ayrıca bu göçme şeklinde kapasitenin, doğrudan ankrajın ekildiği betonun çekme dayanımına ve ankraj derinliğine bağlı olduğunu ortaya koymuşlardır. Sonuç olarak konik göçme gözlenen ankrajların kapasitelerinin “ Pu = 0,92 . hef2 . f ” formülüyle hesaplanabileceğini belirtmişlerdir. Burada f_c c beton dayanımı, hef ise ankraj derinliğidir.

Eligehausan ve ark. çalışmalarında ayrıca konik göçmede oluşan koninin geometrik özelliklerini tanımlamışlardır. Oluşan koninin yüksekliği ankraj derinliğinin % 60’ı ile %70’i arasında değişmektedir. Birbirine yakın ankrajların göçme yüklerinin incelendiği kısımda ise, ankrajlar arasında yeterli mesafenin bulunmadığı durumlarda konilerin üst üste düşeceği ve farklı konilerin kesişmesi sonucu tek bir koninin oluşacağı belirtilmiştir. Dolayısıyla konilerin üst üste düşmemesi yani ara mesafenin ankraj kapasitesini etkilememesi için, ankraj derinliği kadar ara mesafe bırakılması önerilmiştir.

Doerr ve ark. (1989), virtüel iş teoremini kullanarak geliştirdiği ve kendi deney sonuçları ile karşılaştırdığı “ Elastik bağ modeli” ile kısmi bağlı ankrajlarda ve konik beton kopmasının etkisinin göreceli olarak azaldığı derin bağlı ankrajlarda

göçme yükünü hesaplamıştır. Doerr, elastik bağ modeli için öngörülen yapışma dayanımının derinlikle değişiminin, ankraj derinliği azaldıkça doğrusal bir eğilime yaklaştığını göz önünde bulundurarak, τmax değerini 2 inç değerindeki ankrajlardan elde edilen düzgün yayılı yapışma dayanımına eşit kabul etmiştir.

ACI (1991) ve Cook (1993), ankrajların eksenel çekme etkisindeki davranışlarını incelemişler ve 5 farklı göçme modu gözlemlemişlerdir. Bunlar ankraj çubuğunun sıyrılması, çubuğun akması veya kopması, betonun konik kopması, koni ile sıyrılmanın birlikte olması ve betonun yarılmasıdır.

Fuchs (1995) ve ark. yaptıkları çalışmada, kimyasal ankrajların kapasitelerinin belirlenmesi için kullanılan koni modeli ve CCD (beton kapasite dizayn metodu)’nin karşılaştırmasını yapmışlardır. Bu amaçla Amerika ve Avrupa’dan toplanan 1200 adet çekip çıkarma deney sonucu derlenmiş ve değerlendirilmiştir. CCD metodunda oluşan göçme yüzeyi, koni yerine taban açısı 35o olan kare piramit olarak idealleştirilmiştir. Sonuçta CCD metodunun deney sonuçlarına daha yakın değerler verdiği tespit edilmiştir.

Mcvay ve ark. (1996), tam bağlı kimyasal ankrajların çekme davranışını modellediği çalışmasında, yaptığı deneylerde çekme konisinin tabanları çakışık, iç içe girmiş iki koniden oluştuğunu gözlemlemiş, daha geniş açılarla daha sığ oluşan ikincil konilerin, ankraj yüzeyinde yapışma dayanımının aşılması ile başlayan, yapıştırıcı kimyasalının rijit hareketi sonucu oluştuğunu varsaymıştır.

Cook ve ark. (1998) yaptığı çalışmada, basınç dayanımı 20 MPa olan betona uygulanan ankrajlarla, basınç dayanımı 40 MPa olan betona uygulanan ankrajlardaki bağ kuvvetlerini karşılaştırmış ve beton dayanımındaki artışın oluşan bağ kuvvetlerini de artırdığını gözlemlemiştir. Fakat beton dayanımı 60 MPa seviyesinin üzerine çıktığında bağ kuvvetlerinde bir miktar düşüş meydana gelmiştir.

Unterweger ve ark. (1998) çalışmalarında ankraj dayanımını etkileyen faktörleri incelemişler ve kimyasal ankrajlarda, etkili gömülme boyunun ankraj donatısının veya bulon çapının 10 katı olduğunu belirtmişlerdir.

Cook ve ark. (2001) kimyasal ankrajlarda, bağ dayanımını etkileyen parametreler üzerine ayrıntılı bir çalışma yapmıştır. Çalışma kapsamında yapılan çekip çıkarma deneylerinde 12 farklı üreticiden 20 farklı kimyasal yapıştırıcı kullanılmıştır. Yapışma dayanımının üzerinde etkileri araştırılan çevresel etkenler, ankrajın uygulanması sırasında oluşan etkiler ( ankraj deliği koşulları, toz ve nem, beton dayanımı) ve ankraj ekimi sonrasında oluşan etkiler ( sıcaklık, kür etkisi) olarak iki gruba ayrılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda nemli yüzeylere yapılan ankrajlarda oluşan yapışma dayanımı kuru ve temiz yüzeylerde bulunan referans dayanımının % 77 si, ıslak yüzeylerdeki yapışma dayanımı ise referans dayanımının % 43’ü kadar olmuştur. Tozlu deliklerde ise kimyasal yapıştırıcı-beton ara yüzünde yapışmanın sürekli olmaması referans dayanıma göre %29 oranında bir azalmaya neden olmuştur.

Özkul ve ark. (2001), yaptıkları çalışmada, sertleşmiş betona bir bağlayıcı madde kullanılarak ekilen ankraj elemanlarının bitmiş yapılarda değişiklik yapmak için inşaat mühendisi-mimara yeni olanaklar hazırladığını ve aynı zamanda hasar görmüş yapıların onarım ve güçlendirilmesinde bu elemanlardan yararlanılabildiğini göstermişlerdir. 3 farklı nervürlü çelik donatıyı (Ø14, Ø18 ve Ø22mm) 3 farklı dayanımdaki betona ekerek çalışmalarını yapmışlar, bağlayıcı olarak iki farklı epoksi reçinesi ve bir döküm harcı kullanmışlardır. Ankrajları ekildiği beton blokları 20, 30 ve 40 cm boyutlu küpler olarak seçmişler ve donatıyı betondan sökmek için uygulanan kuvveti bir veren yardımı ile belirlemişlerdir. Çalışmalarında ankraj taşıma kuvvetinin ve ankraj dayanımının donatı cinsine, bağlayıcı cinsine ve beton dayanımına bağlı olarak değişimini incelemişlerdir.

Burtz (2003) yaptığı tez çalışmasında, tekil ve grup ankraj kapasitelerini ve ankrajların kenara olan mesafelerinin kapasite üzerindeki etkisini araştırmıştır. Bu çalışmada göçme modu olarak bağlayıcı – beton arasındaki dayanımın aşılması sonucu oluşan kırılma türü seçilmiştir. Çalışmada iki ayrı deney serisi

gerçekleştirilmiştir. Tekli ankrajların incelendiği birinci deney serisi üç gruba ayrılmıştır. Deneylerdeki amaç ankraj deliği delme tekniğinin ve ankrajın bir kenara daha yakın olmasının davranış üzerindeki etkisini incelemektir. Birinci grup numunede, numunelere beton dökülürken bırakılan çekirdek kısımlarına ankrajlar yerleştirilmiş ve deneye tabi tutulmuştur. Đkinci grupta ise numunelere delik açılarak ankrajlar yerleştirilmiştir. Bu iki gruptaki numunelerde kenar etkisini yok etmek için ankrajın kenarlara mesafesi yaklaşık 38 cm bırakılmıştır. Son grupta ise ankrajlar bir kenara 19 cm, 15 cm ve 11 cm mesafede yapılmıştır. Böylece kenar etkisinin nihai dayanım üzerindeki etkisi incelenmiştir. Ankraj donatısının çapı 16 mm olarak seçilmiştir. Ankraj derinliği ise 13 cm dir. Grup deneyleri ise ikiye ayrılmıştır. Birinci grupta 4 adet Ø16’lık ankrajdan oluşan seride, ankrajlar arası mesafe 12 cm seçilmiştir. Đkinci grupta ise 4 adet Ø19 luk ankrajdan oluşan seride, ankrajlar arası mesafe 22 cm seçilmiştir. Sonuç olarak; beton dökülürken bırakılan çekirdek kısmına yerleştirilen ankrajların çekme dayanımı, numuneler delinerek yerleştirilen ankrajların çekme dayanımına göre ortalama %8 daha fazla elde edilmiştir. Kenar mesafenin 19 cm den, 11 cm e inmesi kırılma yükünün az miktarda azalmasına neden olmuş ancak beklendiği gibi bir düşüş olmamıştır. En büyük davranış farkı grup ankrajlarında görülmüştür. 16 mm çapında ve ara mesafesi 12 cm olan 4 ankraj ortalama 28 ton yük taşırken, ankraj çapının 19 mm ye ara mesafenin de 22 cm’e çıkmasıyla ortalama kırılma yükü 45 tona çıkmıştır.

Gesoğlu ve ark. (2005) yaptıkları çalışmada, betona sonradan yerleştirilen ankrajlarda statik çekme, tekrarlı çekme ve statik kesme yüklemesi altındaki yük- deplasman davranışları ile yük taşıma kapasitelerini ve göçme modlarını incelemişlerdir. Bu konuyla ilgili, sade ve lif katkılı, normal ve yüksek dayanımlı betonlar üzerine yerleştirilen, kimyasal, harçlı ve genişleyen tip mekanik ankrajlar üzerinde toplam 130 deney yapmışlardır. Deney sonuçlarına göre ankraj donatısı çapının ve ekilme boyunun artışı ile ankraj göçme yükünün arttığını, betondaki çelik lif katkısının ankrajın daha sünek bir davranış göstermesine neden olduğunu, beton basınç dayanımındaki artışın ankraj yük taşıma kapasitesini arttırdığını, tekrarlı yükleme altında ankraj rijitliğinde azalma görüldüğünü ortaya koymuşlardır.

Bayülke (2006) çalışmasında, betonarme yapıların perde duvar eklenerek güçlendirilmesinde karşılaşılan çeşitli uygulama sorunlarını incelemiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde ise düşük beton dayanımlı yapıların güçlendirilmesi üzerinde durulmuş ve bu konudaki en temel sorunlardan biri olan, düşük basınç dayanımlı beton içinde ankrajların ne kadar dayanımı olabileceğini konusu irdelenmiştir. ACI 318-02’ye göre ankraj hesapları detaylı biçimde anlatılmış ve örneklerle yönetmelikteki koşulların anlaşılması sağlanmıştır.

Seyhan (2006), silindir basınç dayanımı 16.7 MPa olan beton elemanlarda Ø16, Ø20 nervürlü donatılarla, 6 Ø, 8 Ø, 10 Ø, 12 Ø ankraj derinliklerinde değişik yüzey hazırlıkları için, farklı yapı kimyasalları ile hazırlanan ankrajlarda eksenel çekme deneyleri gerçekleştirmiştir. Çalışmada kullanılan betonun özellikleri için, potansiyel beton koni yüksekliğinin 12 cm olduğu görülmüştür. Beton elemanının homojen olmaması sebebiyle kimi derin ankrajlarda bu potansiyel yükseklikten daha sığ koniler oluşmuşsa da, bu örnekler davranışın eğilimini etkilememiştir.

Ersoy (2007) çalışmasında, yapılacak ankrajlamada delik derinliğinin, betonarme donatı çapının 15 katı kadar olmasının yeterli olduğunu belirtmiştir. Ancak betonun çok kötü olması durumunda bu derinliğin arttırılabileceğini de vurgulamıştır.

Gürbüz (2007) yaptığı tez çalışmasında, beş farklı kimyasal yapıştırıcı kullanılarak farklı ankraj çaplarında, farklı derinliklerde, farklı donatı çaplarında ve farklı yüzey hazırlığında seksen adet ankraj imalatı yapılmış ve bu ankrajların eksenel çekme yükleri altındaki davranışlarını incelemiştir. Ankrajların yapıldığı beton plakların dökümünde mevcut yapı stokunu temsil edebilmek amacıyla 16 MPa karakteristik basınç dayanımına sahip beton kullanılmıştır. Elde edilen deney sonuçları şu şekilde özetlenebilir;

a) Ankraj deliği çapındaki değişim diğer değişkenlere de bağlı olarak ankraj davranışını farklı yönlerde etkilemektedir. Beton ile yapıştırıcı arasında yapışmanın kaybolduğu ve sıyrılma seklinde

göçen ankrajlarda ankraj deliği çapının artması ankraj dayanımın da artmasına neden olmaktadır.

b) Ankraj derinliğindeki değişim ankraj davranışını doğrudan etkilemektedir. Farklı değişkenlere bağlı olarak ankraj derinliğinin etkisi de farklılaşmaktadır. Beton yüzeyle yeterli yapışma dayanımına sahip olmayan malzemelerle yapılan ankrajlarda ankraj derinliğinin artması ankraj dayanımını artırmaktadır. Ankraj dayanımındaki değişime karsın ankrajlarda göçme tipinde herhangi bir farklılaşma olmamaktadır. Beton yüzeyle yeterli yapışma dayanımına sahip olan yapıştırıcıların kullanıldığı ankrajlarda ise ankraj derinliğinin artması ankraj dayanımını ve beraberinde göçme tipini etkilemektedir.

c) Ankraj imalatında kullanılan yapıştırıcı malzeme ankraj davranışını doğrudan etkileyen en önemli etkenlerden biridir. Yapıştırıcıların beton ve çelik yüzeylerde sağlamış oldukları yapışma dayanımı reçine ve sertleştirici tiplerine, polimer yapılarına ve fiziksel kıvamlarına göre değişmektedir.

Kaya (2007) yaptığı tez çalışmasında, yapıların güçlendirilmesinde kullanılan tam ve kısmi bağlı ankrajların eksenel çekme davranışlarını incelemiştir. Çalışma kapsamında, deprem güçlendirmelerinde karşılaşılan uygulama boyları esas alınarak, referans yapışma dayanımı numuneleri, tam bağlı ankrajlar ve kısmi bağlı ankrajlar olmak üzere üç grup eksenel çekme deneyi yapılmıştır. Bütün ankraj donatıları 16 mm nervürlü donatı olup, aynı mekanik ve kimyasal özelliklere sahiptir. Referans yapışma deneylerinin tamamı kısmi bağlı ankraj detayı ile gerçekleştirilmiştir. 6Ø serbest derinlik bütün numunelerde sabit olmak üzere 4Ø, 6Ø, 8Ø ve 10Ø derinliklerde temiz yüzeylerde (önce basınçlı hava ile temizlenmiş, ardından fırça ile temizlenerek tekrar basınçlı hava uygulanmış yüzey) ; 4Ø ve 8Ø derinliklerde, tozu atılmış (sadece basınçlı hava ile temizlenmiş yüzey) ve temizlenmemiş yüzeylerde olmak üzere üç farklı yüzey temizliği koşullarına göre deneyler gerçekleştirilmiştir. Tam bağlı ankrajlara ait deney grubunda ise, hâlihazırda deprem güçlendirmelerinde

uygulanan, ankraj donatısının ankraj deliği boyunca yapıştırıldığı ankraj detayı incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda, aşağıdaki sonuçlara ulaşılmıştır ;

a) Kısmi bağlı ankrajlar, uygulamalarda kullanılan tam bağlı ankrajlara göre oldukça yüksek göçme dayanımları sergilemişlerdir. Bir kısmi bağlı ankrajın, aynı derinlikteki tam bağlı bir ankraja göre iki kat mertebesinde daha güçlü olduğu deneylerden elde edilen önemli bir sonuçtur. Aynı tasarım yükleri için tam bağlı yerine kısmi bağlı üretilecek ankrajlar, ankraj yapısının en pahalı elemanı olan kimyasal yapıştırıcının sarfiyatında önemli tasarruf sağlayacaktır. Ancak kısmi bağlı ankrajların, yapı kimyasalı ile ankre edilmemiş serbest derinlikleri boyunca korozyon ve çevresel etkilere karşı özel önlemler alınması gerektiği unutulmamalıdır.

b) Kısmi bağlı tasarlanmış ankrajların tamamında, aynı özelliklere sahip referans yapışma dayanımının %90’ına ulaşıldığı görülmüştür. c) Tozu atılmış yüzeylerde yapışma dayanımları, temiz

yüzeylerdekilere çok yakın mertebededir. Tozu atılmış numunelere ilişkin hesaplanan enerji yutma büyüklüklerine ilişkin değerler ise diğer tüm tiplerden çok daha büyük çıkmıştır.

d) Temizlenmemiş yüzeylerde hazırlanan numunelerde göçme yükleri çeşitlilik göstermiş, kimi numunelerde temiz ya da tozu atılmış numuneler mertebesinde yüklere ulaşılırken genel eğilimde bu değerlerin altında kalmıştır.

Mazılıgüney (2007) yaptığı tez çalışmasında, sonradan yapılan kimyasal ankrajların düşük dayanımlı betonlardaki çekme davranışlarını incelemiştir. Ülkemizde deprem dayanımı için takviyeye ihtiyacı olan binaların, mevcut beton basınç dayanımlarının 5 MPa ile 16 MPa arasında değiştiği göz önünde bulundurularak, deneylerin gerçeği yansıtması amacıyla, incelemesi yapılan ve düşük beton kalitesinin de etkisiyle yıkım kararı verilen bir binada çekip çıkarma deneyleri gerçekleştirilmiştir. Çalışmada dikkate alınan parametreler ankraj çapı, ankraj derinliği, beton dayanımı ve delik temizliğidir. Ankraj çapı olarak 16 mm ve 20 mm çaplı S420 donatıları kullanılmıştır. Her bir donatı çapı için, 10Ø, 15Ø ve 20Ø ankraj derinliklerine sahip 15’er adet çekip çıkarma deneyi yapılmıştır. Deneyler, beton

dayanımlarına göre sınıflanan 12 kolonda yapılmıştır. Kolonların 6 sı 10 MPa ‘dan düşük dayanımlı, 6’sı ise 10 MPa’dan yüksek dayanıma sahiptir.Yukarıda sözü edilen deneyler 2 grup kolonda tekrarlanmış yani toplam 60 adet deney yapılmıştır. Deneylerde ankrajlar arası mesafe gömülme boyu kadar bırakılmıştır. Bağlayıcı olarak Sikadur 31 epoksi kullanılmıştır. Deneylerden elde edilen sonuçlar, ACI 349- 85’ de önerilen beton kapasite dizayn metodu yöntemine göre elde edilen çekme dayanımları ile kıyaslanmıştır. Sonuçlar şu şekilde özetlenebilir ;

a) Düşük dayanımlı betonlarda ankraj derinliğinin vakum yapılmadan sadece tel fırça ile temizlenmesi kırılma yükü açısından ihmal edilebilir bir etkidir.

b) Beton dayanımının belirgin bir biçimde etkisi gözlenmemiştir. c) Ankraj derinliği, kırılma yükü üzerinde beton dayanımından daha

büyük bir etkiye sahiptir.

d) Ankraj çapı düşük dayanımlı betonlarda çekme kapasitesi açısından en önemli etkiye sahiptir.

e) Beton kapasite dizayn metodu deney sonuçlarına göre daha büyük kırılma yükü vermektedir.

Demir ve ark. (2009), ankraj malzemesi olarak uygulamada yaygın biçimde kullanılan BÇI ve BÇIII sınıfı donatılar seçmiş ve donatıların betona ekilmesinde reçine bazlı epoksi kullanarak numuneler üretmişlerdir. Numunelere çekip- çıkarma (pull-out) testi uygulanmış, ankraj delik çapı ve ankraj gömme derinliğinin test sonuçlarına etkisi araştırılmıştır. Test sonuçlarına göre; delik çapının donatı çapına yakınlığının sıyrılma direncini arttırdığı, nervürsüz (BÇI) donatılarda aderans tükenmesinin epoksi ile donatı arasındaki sıyrılma sonucu oluştuğu, nervürlü (BÇIII) donatılı ankrajlarda ise aderans tükenmesinin epoksi ile beton arasındaki yetersizlik sonucu oluştuğu ve betonda konik çatlakların meydana geldiği gözlenmiştir.