Beton kalitesinin jeofizik yöntemlerle belirlenmesi

Abstract

Bu tez çalışması kapsamında jeofizik yöntemler ile beton dayanımınınbelirlenebilmesi incelenmiştir. Belirli ebatlarda dökülen ve farklı mukavemetözellikleri gösteren beton numunelerine daha önceden yerleştirilmiş değişikçaplardaki donatı demirlerinin beton dayanımına, sismik ultrasonik hızlara veelektrik özdirenç değerlerine olan etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla farklı dayanımlarasahip 13 beton tasarımı hazırlanmıştır. Bu kapsamda, donatısız küp ve silindirnumuneler ile içerisinde 10, 14 veya 20 mm çapında birer adet 200 mm uzunluğundanervürlü donatı demiri bulunduran küp şeklindeki donatılı beton numunelerihazırlanmış ve 90 gün boyunca su, hava ve etüv kürüne tabi tutulmuştur. Yinedonatılı ve donatısız olarak hazırlanan numunelerden bir kısmı ile etüv grubuoluşturularak yoğunlukları, su içerikleri ve buna bağlı olarak değişengözenekliliklerinin hesaplanmasına; aynı zamanda dinamik elastik modüller gibibeton özelliklerinin jeofizik yöntemlerle belirlenmesine çalışılmıştır. Yapılançalışmada numuneler üzerinde ultrasonik sismik, görünür özdirenç ve tek eksenlibasınç dayanımı deneyleri yapılmıştır. Elde edilen basınç dayanımı değerleri ilejeofizik verilerden elde edilen parametrelerin (P ve S dalga hızları, özdirenç) ilişkisiincelenmiştir. Kür durumlarına bağlı olarak P ve S dalga hızlarının ve özdirençölçümlerinin yöne bağımlılık durumları ortaya konulmuştur. Ayrıca numunelerin Pve S dalga kayıtlarına ait güç spektrumları elde edilerek hızlı fourier dönüşümü vezaman-frekans analizleri yapılmıştır. Böylece düşük ve yüksek dayanımlınumunelerin sinyal içeriklerindeki farklılıkların, baskın frekansların sayıları vedeğerleri, numuneler içerisindeki boşluk, gözenek vs. gibi durumlarınbelirlenebilmesine çalışılmıştır. Beton mukavemetlerindeki farklılık, donatı çapı, kürkoşulları, zaman, özdirenç, P ve S dalga hızları gibi parametreler kullanılarak yapaysinir ağları yöntemi ile beton dayanımı tahmin edilmeye çalışılmıştır. Çaprazgeçerlilik tekniği kullanılarak yapılan değerlendirmeler sonucunda elde edilentahmini beton dayanımı %77 doğrulukla hesaplanmıştır. Bu tezin akademik gelişmeimkânının olması yanında mühendislik çalışmalarında da uygulanabilir bir yöntemolabilmesi tasarlanmıştır. Bu araştırma, betonarme yapıların beton dayanımınıntahribatsız jeofizik yöntemlerle belirlenebileceğini göstermektedir.Anahtar Kelimeler: Beton dayanımı, donatı, hasarsız jeofizik test, sismik, özdirenç,kür koşulları, zaman-frekans, yapay sinir ağları

In the content of this thesis, the determination of concrete strength by geophysicalmethods was investigated. The effect of different diameters reinforcement bars ofpreviously placed in the concrete samples that spilled specific sizes and showingdifferent strength properties on the concrete strength, the seismic ultrasonic velocitiesand the electrical resistivity values were investigated. For this purpose, 13 concretedesigns having different strengths were prepared. In this context, unreinforced cubicand cylindrical specimens and reinforced concrete samples cubes that containing onepiece of 10, 14 or 20 mm diameter and 200mm long ribbed reinforcement wereprepared and subjected to water, air and oven cured throughout 90 days. Also, theconcrete characteristics such as density, water content, porosity, dynamic elasticmodules were studied to determine with geophysical methods by forming oven groupwith a portion of the prepared unreinforced and reinforced samples. In the studies,seismic ultrasonic, apparent resistivity and uniaxial compressive strength tests wereperformed on samples. Relationship between obtained strength values andparameters (P and S wave velocities, resistivity) that obtained by geophysical datawas investigated. Direction dependence conditions of P and S wave velocities andresistivity measurements were put forward to depending on curing conditions. Inaddition to, fast fourier transform and time-frequency analysis were made byobtaining the power spectra of P and S wave records of samples. Thus, the differencebetween signal contents, the dominant frequency number and values of the low andhigh strength samples, the case such space, pores etc. in the samples has been tried tobe determined. The concrete strength has been tried to be determined with artificialneural networks method by using parameters such the differences in strengths,diameter of reinforcement, curing conditions, time, resistivity, P and S wavevelocities. At the results of the assessments estimated concrete strength of obtainingby using cross validation technique was determined 77% accuracy. This thesis wasalso designed to be aviable method of applicating in the engineering studies, besideshaving academic prospered. This research was shown to determinable concretestrength of the concrete structures by non-destructive geophysical methods.Keywords: Concrete strength, reinforcement, non-destructive geophysical test,seismic, resistivity, curing conditions, time-frequency, artificial neural networks.