İnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESİ -Ikisi.deu.edu.tr/kamile.tosun/10.1._Fiziksel_ozellikler-web.pdf · deneyinde, taş, su ile temasa geçtikten 36 dakika sonra tartılınca

1

Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

10. Malzemelerin Fiziksel ve Kimyasal 10. Malzemelerin Fiziksel ve Kimyasal ÖÖzelliklerizellikleri

10.1.

Fiziksel Özellikler10.1.1. BHA, yoğunluk, özgül ağırlık 10.1.2. Porozite, kompasite10.1.3. Suyun varlığı

ile ilgili özellikler

10.1.4. Termik genleşme10.1.5. Termik iletkenlik 10.1.6. Akustik özellikler

YAPI MALZEMESİ

- I

2

FFİİZZİİKSEL ve KKSEL ve KİİMYASAL MYASAL ÖÖZELLZELLİİKLERKLER

Birim Hacim ABirim Hacim Ağığırlrlıık, Yok, Yoğğunluk, unluk, ÖÖzgzgüül Al Ağığırlrlııkk

Malzemelerin Malzemelerin ççooğğunda gunda göözle gzle göörrüülen ve glen ve göörrüülemeyen bolemeyen boşşluklar luklar vardvardıır. Genellikle seramikler sr. Genellikle seramikler sıınnııffıına giren tana giren taşş yapyapııllıımalzemelerde, kompozit malzemelerde ve hafif yapmalzemelerde, kompozit malzemelerde ve hafif yapıımalzemelerinde demalzemelerinde değğiişşik tik tüür ve br ve büüyyüüklklüükte bokte boşşluklar bulunur.luklar bulunur.

Kapalı

boşluk

Açık boşluk

Kılcal boşluk

GerGerççek cisimlerde bulunan ek cisimlerde bulunan boboşşluk tluk tüürleri rleri şşekilde ekilde şşematik ematik olarak golarak göösterilmisterilmişştir. tir. Bu boBu boşşluklarluklarıın bazn bazıılarlarıı

ddışışa a

aaççıık bazk bazıılarlarıı

ise kapalise kapalııddıır. r.

AAççıık ve kk ve kıılcal bolcal boşşluklar su luklar su emme ve geemme ve geççirimlilik yirimlilik yöönnüünden nden öönemlidir.nemlidir.

3

Vboş

Vdolu

Vtoplam

Kapalı

boşluk

Açık boşluk

Kılcal boşluk

ŞŞekilde gekilde göörrüülen malzeme parlen malzeme parççasasıı

iiççindeki dolu kindeki dolu kııssıımlarmlarıı

bir bir tarafa, botarafa, boşşluklarluklarıı

da bir tarafa toplanmda bir tarafa toplanmışış

varsayarak savarsayarak sağğda da

ggöörrüülen basitlelen basitleşştirilmitirilmişş

model elde edilir. model elde edilir.

ParParççananıın an ağığırlrlığıığı P P

bbüüttüün hacmi n hacmi VVboboşşluk hacmi luk hacmi VbVbdolu kdolu kıısmsmıınnıın hacmi n hacmi Vd Vd

FFİİZZİİKSEL KSEL ÖÖZELLZELLİİKLERKLER

Malzemenin boşluklarını

da içeren birim hacminin

ağırlığına, birim hacim ağırlık

denir.

Bu değerin küçük olması

o cismin gözenekli ve boşluklu

bir yapıda olduğunu gösterir. Örneğin, polistiren köpük gibi ısı

tutucu malzemelerde birim hacim ağırlık en çok

35 kg/m3

gibi bir değere sahip iken, betonarmede bu

değer 2400 kg/m3

gibi bir düzeye ulaşır.

Birim Hacim Ağırlık

= Kuru Ağırlık / Toplam Hacim

db VVPVP //


5


polistiren köpük

6

Malzemenin boşlukları

çıktıktan sonra, cismin

ağırlığının katılar hacmine oranına yoğunluk

denir.

Yoğunluk = Kuru Ağırlık / Dolular Hacmi

bd VVPVP //

Bir cismin kuru ağırlığını

belirlemek için etüvde 105

C’de ağırlığı

sabit kalıncaya kadar, yaklaşık 24-48 saat süre ile kurutulur ve tartılır.


Basit, kusursuz geometrik biçime sahip bir cismin boyutları

ölçülerek V görünen hacmi hesaplanabilir. V

görünen hacmi Vd

dolu hacmi ile Vb

boşluk hacminin toplamına eşittir :


bd VVV

Şekli düzgün olmayan malzeme,

su emmeyen cinsten ise, havada kuru olarak tartılıp P1

, suda tartılıp P2

bulunur ve hesaplanır.

Su emen cisimlerde ise bu deney su emen malzemenin dış yüzünü

bir parafin tabakası

ile yalıtım yapıldıktan sonra suda

tartmak suretiyle de yapılmaktadır.


)/( 211 PPP

9


Sıra No Poz No İş

Kaleminin Adı

ve Kısa Açıklaması Ölçü

Birimi

2010 Birim Fiyatı

2489 04.612/2E

16 kg/m3 dış

cephe ısı

yalıtım sistemleri için yüzeylere dik çekme dayanımı

>=100 kpa, boyutsal kararlılığa en az ds(n) 2 sınıfı, uzun süreli kısmi daldırmada su emmesi <=0,3kg/m2 olan ekspande (genleştirilmiş) polistren köpük levhalar M³ 90,00

2490 04.612/2F

20 kg/m3 dış

cephe ısı



2491 04.612/2G

30 kg/m3 dış

cephe ısı



2492 04.612/2H

35 kg/m3 dış

cephe ısı



5059 265.502

5,0 cm kalınlıkta 50 kg/m³

yoğunlukta cam yünü

levha bir yüzü

alüminyum folyo kaplı

cam yünü

levha veya şilte, veya taş

yünü

levha ile kanalın dıştan yalıtımı. kanal izolesi M² 28,60

5060 265.503

5,0 cm kalınlıkta 24 kg/m³

yoğunlukta cam yünü

şilte bir yüzü

alüminyum folyo kaplı

cam yünü

levha veya şilte, veya taş

yünü

levha ile kanalın dıştan yalıtımı. kanal izolesi M² 22,70

10

Özgül Ağırlık, bir malzemenin yoğunluğunun, aynı

hacimdeki suyun +4oC’deki yoğunluğuna oranı

olarak tanımlanır ve özgül ağırlık birimsizdir.

Özgül ağırlık şu şekilde bulunur:

ÖA= maddenin yoğunluğu / suyun yoğunluğu

ÖA= havada kuru ağırlık / eşdeğer su hacminin ağırlığı


11

Özgül

ağırlık,

dolu

hacme

göre

hesaplandığı

için daima birim hacim ağırlıktan büyüktür.

Boşluksuz

bir

malzemede

ise

birim

hacim

ağırlık

ve yoğunluk birbirine eşittir.

Metrik

sistemde

yoğunluk

ve

özgül

ağırlık

boyut farkı

dışında aynı

değerdedir.


Porozite (p), malzemede bulunan boşluk hacminin malzemenin tüm hacmine oranıdır.

Kompasite (k)

ise malzemenin dolu kısmının hacminin malzemenin tüm hacmine oranı

olarak

tanımlanır.


1 kp

V malzemenin tüm (boşluk dahil) hacmini, Vd

yalnızca katı

hacmini, Vb

boşluk hacmini simgeliyorsa, porozite (p)

ve kompasite (k)

şu şekilde tanımlanabilir :

VV

VVV

p bd

VVk d /

1 kp


Cismin birim hacim ağırlığı

(∆), yoğunluğu () ve V hacmindeki ağırlığı

(P) ise;

VP

dV

P

VV

VVV

p dd

1

/PV /PVd

//1

PPp

1p


* Su Emme OranıMalzemenin suya doymuş

ağırlığı (P2

) ile kuru ağırlığı (P1

) arasındaki farkın kuru ağırlığına oranının yüzde olarak değeri malzemenin ağırlıkça su emme yüzdesini (Sa):

100(%)1

12

P

PPSa


* GeçirimlilikMalzemenin bir basınç

farkı

etkisiyle suyu bir taraftan

diğer tarafa geçirme yeteneğine geçirimlilik denir.

Bu

özellik,

belirtilen

koşullarda

birim

alandan,

birim zamanda geçen su miktarı

ile tanımlanır ve geçirimlilik

(permeabilite) katsayısı

ile ifade edilir.


Geçirimlilik olayının Darcy yasasına

uygun oluştuğu varsayılır;

malzemeden birim zamanda geçen su miktarı

(q), belli kesitte (F) ve kalınlıktaki (e) malzemeye etkili olan su basıncına (P) ve malzemenin su geçirimlilik katsayısına bağlı

olarak

değişmektedir M

Numune

Manometre

Geçen su

P

F

q

e

Basınçlı

su


q=K(PF/e)

Burada, K = geçirimlilik katsayısı

(cm/s),

P = su basıncı

(cm)

F = cismin kesit alanı

(cm2),

q = saniyede geçen su miktarı

(cm3/s),

e = suyun geçtiği cismin kalınlığı

(cm) dır.

P, F ve e büyüklükleri aynı

kaldıkça bir cisimden geçen su miktarı

K ile orantılıdır.



Kapilarite (Kılcallık)

Malzemenin başka bir su emme şekli de kapiler yolla gelişir.

Cismin bir yüzeyi ile temas eden su, malzeme bünyesinde yukarı

kısımlara doğru çıkar.

Bu olay kılcal (mikron mertebesinde) boşluklu cisimlerde

gelişir. Kılcal boşluklu cisimlerin bir yüzeyi suya değerse, su zamanla cisim içinde yükselmeye başlar.

r yarıçapında kılcal bir boru düşey konumda suya

batırıldığında su yüzey gerilimi etkisiyle boru içinde yükselmeye başlar.

20

Kapilarite (Kılcallık)


http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f9/Capillary_flow_brick.jpg

21

•

Sıvı

yüzeyinin katı

cisim kenarında yaptığı

ψ

açısına

ıslatma açısı

adı

verilir.

2r h

F

Cos r 2 F •

yüzey geriliminin düşey bileşeni

• yüzey gerilimidir

•

sıvının yoğunluğudur.

•

En büyük yükseklikte denge durumu şöyle ifade edilebilir:

ghrr max2cos2

22

•

Bu sonuç

Jurin yasasının

ifadesi olup, bu yasaya göre düşey durumdaki bir kılcal boru içinde sıvının erişebileceği yükseklik kılcal borunun yarıçapı

ile ters

orantılıdır. Suyun yüzey gerilimi sabit olduğuna göre borunun çapı

küçüldükçe su daha yükseğe çıkar.

•

Bu nedenle, binalarda zemin betonlarının altına büyük boşluklu taşlarla blokaj yapılır veya kırmataş

serilir.

Ayrıca cüruf gibi gözenekli malzemeler de kullanılabilir.

grh

cos2

max

23


24

Kılcallık olayına maruz homojen bir cisimde sıvının hareketinin Poiseuille rejimine

uyduğu kabul edilebilir.

Bu rejimde sıvının cisim içinde yükselme hızı, sıvının yüksekliği ile ters orantılıdır. Bu ilkeden yararlanarak

tFcm 100

Burada F cismin su ile temas eden cm2

cinsinden yüzey

alanını,

m emilen su miktarını

g

cinsinden,

t ise zamanı

dakika cinsinden

göstermektedir.

c, kılcallık katsayısı

(g/cm2dak)

Bir taş

yapılı

malzemenin kılcallık özelliğini saptamak için

prizma şeklindeki numunenin önce kuru ağırlığı

tartılır, sonra suyun yüzüne değecek şekilde kaba yerleştirilir. Belirli zaman aralıklarında yapılan ağırlık ölçümleri ile emilen su miktarı

bulunur.


26


27


28

İnşaat öncesi temel ve duvar bohçalanmalı.


Soil type Capillary rise

Gravel Less than a few inches

Sand 1 to 8 feet

Silt 12 to 16 feet

Clay 12 to 20 feet

29

-Temel ve Perde duvarları -Çatılar

-Islak hacimler -Viyadükler

-Aç-Kapa tüneller -Havuzlar

-Kanaletler


30


31


32


Yırtılma ve çizilmeye karşı

keçe koruyucular

33


34


YASS yüksek ise drenaj yoluyla alçaltılmalı.


Buhar Geçirimliliği

Belirli bir sıcaklıktaki doymuş

havanın basıncına doymuş

buhar basıncı

adı

verilir. Değişik koşullarda iki farklı hacim arasındaki buhar basıncı

da farklı

değerler verir.

Sıcaklık derecelerine bağlı

olarak farklı

değerler gösteren

buhar basıncı, yüksek basınçtan alçak basınca doğru bir akım oluşturur. Bu buhar basıncı

sonucu malzemelerin,

bünyelerinden buhar akımı

geçirmelerine difüzyon

denir.

36

Malzemede oluşan yoğuşma (buharın su haline dönüşmesi) malzeme yüzeyinde terleme ve bünyesinde gizli yoğuşma

(kondansasyon)

şeklinde kendini gösterir. Yapı

fiziği açısından bu olay sıcaklık ve nemin yoğun olduğu bölgelerde gerekli önlemler alınmadığı

takdirde

önemli sorunlar yaratabilir.


Buhar Geçirimliliği ve yoğuşma

37



38

WARM AIR HOLDS MORE WATER VAPOR THAN COLD AIR.



39



http://www.inspectapedia.com/interiors/Condensation_Indoors019-DJFs.jpg

40

•

Depolar,

endüstriyel binalarda•

Ofisler ve binalar,

•

Fuar ve müzayede alanları,•

Müzeler ve kütüphaneler,

•

Okullar, oteller, hastaneler,•

Meskenler…



41

ÖRNEK-1:10x20x20 cm. ayrıtlı

homojen olduğu varsayılan bir doğal taş

örneği üzerinde yapılan değişik deneylerde şu sonuçlar elde edilmiştir.1-

Doğal taşın havada kuru ağırlığı

9225 g’dır

2-

10x20 cm’

lik yüzeyi suya değecek şekilde yapılan kılcallık deneyinde, taş, su ile temasa geçtikten 36 dakika sonra tartılınca 9311 g

olmakta ve su taş

içinde 5 cm yükselmektedir.

3-

Kılcallık deneyine su, taşın üst yüzüne gelene kadar devam edilmektedir. Bu duruma gelen taş

suya batırılıp 48 saat su

içinde tutulup tartılınca ağırlığı

9647 g

olmuştur. Aynı

su emmiş taş

su içinde tartılınca 6166 g

gelmektedir.

KILCALLIK, SU EMME, POROZİTE

42

A-) Taşın kılcallık katsayısını

bulunuz.

B-) Kılcal boşlukların homojen dağıldığı

varsayımıyla suyun, taşın üst yüzeyine ne kadar zamanda ulaştığını

bulunuz.

C-) Taşın açık boşluk oranını

D-) Taşın porozitesini

E-) Taşın kapalı

boşluk oranını

bulunuz.

43

ÖRNEK-2: Aşağıda özellikleri yazılı

olan A ve B taşlarının açık ve kapalı

boşluk miktarlarını, kılcal boşluk oranını

bulunuz. Hangi taşın daha geçirimli olduğunu saptayınız.

AÇIK BOŞLUK -

GEÇİRİMLİLİK İLİŞKİSİ

KURU AĞIRLIK

(g)

KILCAL YOL İLE EMİLEN SU (g)

TOPLAM SU EMME

(g)

B.H.A.(g/cm3)

YOĞUNLUK(g/cm3)

875 12 41 2,5 2,90

800 10 35 2,3 2,85

AB

44

ÖRNEK-3: Aynı

taştan yapılmış

biri 7 cm diğeri 10 cm ayrıtlı

küp şeklindeki

iki örnek hazırlanıyor. İlk örnek su emme deneyi sonucunda 5 gr. , ikinci örnek ise 13 gr. su emmektedir. Bu taşın açık boşluk oranını

bulunuz.

- Taş

homojendir.- Su taş

içine sabit bir “e”

kalınlığında girebilmektedir.

AÇIK BOŞLUK ORANI

d

d

e

e

45

Termik Genleşme

Malzeme molekülleri ufak genlikli titreşim hareketi yaparlar.

Sıcaklık derecesinin artmasıyla, malzemedeki atomlar denge konumları

etrafında daha hızlı

titreşimler yaptıkları

için atomlar arası

uzaklık artmaktadır.

Bu durum, cismin boyutlarının daha büyük değerler almasına yol açar. Soğuma ile tersi gerçekleşir.


46

Termik Genleşme


Genel olarak metallerin termik genleşme katsayısı

seramiklere göre yüksektir. Ancak çelik

ve betonun katsayıları

yakındır.

47

Sıcaklığın 1oC artması

ile cismin birim boyutunda oluşan artış, termik genleşme katsayısıdır. Termik genleşme katsayısı

olan, L1

boyunda bir cisim t1

oC 'den t2

oC' ye kadar ısıtılırsa, bulunacak uzama :

121 ttLL

Termik Genleşme


48

CİSİM α

x 10-6

DOĞAL TAŞ

:MermerSert GreGranit

4 -

165 -

116 -

9BETON :C 18C 14Sıva (Kireç

+ Çimento)

1410

8 -

10Tuğla,Kiremit 9Cam 9.1METALLER :ÇelikAlüminyumKurşunBakırÇinko

1223.86

291640

ORGANİK MALZEME:Ahşap (Liflere paralel)

(Liflere dik)4 -

930 -

50


49

Isı

artışı

yapılarda iç

gerilme oluşturabilir:

EttELL )( 121


Termik genleşme

50


Termik genleşme

51


Termik genleşme

52


Termik genleşme

53


Termik genleşme

54


Termik genleşme

55http://www.aktifhaber.com/sicaktan-tren-raylari-genlesti-311456h.htm

Kahramanmaraş'ın Pazarcık ilçesinde sıcaklar nedeniyle raylar genleşti. Genleşen raylar kazaya da neden oldu.


Termik genleşme

Ağustos 2010

56


Termik genleşme

57


Termik genleşme

58


Termik genleşme

Gün içindeki sıcaklık değişimi ile Eyfel Kulesinde yaklaşık 20 cm'lik uzama kısalma meydana gelmektedir.

59


Parking_Deck_Expansion_Joint_Installation--SJS_(Seismic_Joint_System)_from_EMSEAL

60


Modular_Expansion_Joint_-__English_language

61

62 121 ttLL

63

64

65

66

67

ÖRNEKLER

ÖRNEK:

2

4

5 cm

Çelik

Alüminyum

2 6

6

Ç Ç

2Ç

F 2 5 10 cm 12 10

E 2,1 10

,

kg / cm

A A

A

2 6

6 2

F 4 5 20 cm 23,3,

kg / cm

6 10

E 0,7 10

Şekilde görülen yapı

elemanı

600

C ’lik sıcaklık farkına dayanabilir

mi? (TA

=1400 kg/cm2, RB

=700 kg/cm2)

68

İki malzeme arasındaki sıcaklık farkı

nedeniyle, sıcaklığı

yüksek olan taraftan soğuk bölgeye bir ısı

akımı

oluşturur.

Malzemeler arasındaki ısısal geçirimlilik, malzemelerin bulunduğu ortamlara göre; kondüksiyon, konveksiyon ve

ışınım

(radyasyon) olmak üzere üç

farklı

şekilde oluşur.


Termik iletkenlik

69

Kondüksiyon

(ısı

iletimi), bir malzemenin bünyesinde veya temas ettiği farklı

sıcaklıktaki

bir malzeme ile moleküler yapıdaki kinetik enerji iletişimidir. Özellikle katı

cisimlerde veya

hareketsiz sıvı

veya gaz akışkanlarda görülür.


Termik iletkenlik

70

Konveksiyon

(ısı

taşınımı), ısı

enerjisinin sıvı

ve gaz gibi akışkanlardaki geçiş şeklidir. Bu olay sonucunda, yüksek seviyeden düşük seviyeye enerji taşınacağından yüksek enerji seviyeli cismin enerjisi azalacak ve soğuyacaktır.


Termik iletkenlik

71

Işınım

(radyasyon), ısı

enerjisinin, radyasyon yolu ile, herhangi bir ara taşıyıcıya gerek olmaksızın, elektromanyetik dalgalar şeklinde oluşan ve malzemeye geçiş

sağlayan bir ısısal

iletim şeklidir.


Termik iletkenlik

UV (morötesi)Görünür IşıkIR (kızılötesi)

72

Birim zamanda birim alandan geçen ısı

miktarı

direkt

olarak malzemenin termik iletkenlik katsayısı

ile orantılıdır.

Bir metre kalınlığındaki cismin iki tarafındaki sıcaklık farkı

1oC iken, 1 m2

alandan 1 saatte kilokalori cinsinden

geçen ısı

miktarı, cismin yapıldığı

malzemenin ısı iletkenlik katsayısıdır (veya termik iletkenlik katsayısı).

Bu tanım aşağıdaki şekilde formüle edilebilir:


Termik iletkenlik

Ftte

Q )( 12

1m1m2

XoC (X+1)oC

Q (1saat)

73

Burada -

Q ısı

akım miktarı

(kilokalori/saat),

-

e cismin kalınlığı

(m), - (t2

- t1

) sıcaklık farkı

(oC), -

F malzeme alanı

(m2) olup;

-

λ

termik iletkenlik katsayısı (kilokalori / m.saat.derece)

Ftte

Q )( 12

k.kalori/saat

k.kalori/m.saat.oC

moC

m2


Termik iletkenlik

ti td

İç yüzey Dış yüzey

t1 t2 t3 t4

e1 e2 e3 e4

tiç

tdış

Kaplama

İç sıva Tuğla duvarDış

sıva


İçerideki havada 1oC’lik sıcaklık farkında, 1 m2 alandan 1 saatte geçen ısı

miktarı

8 k.kalori ve

cisimdeki ısının dış

havaya akması

halinde ise bu ısı

miktarı

15 k.kalori olarak saptanmıştır.


Termik iletkenlik

76

Farklı

tabakalardan oluşan bir sistemde (Şekil 10.5) sıcaklıklar içten dışa doğru ti

, t1

, t2

, t3

ve td olsun. Isı

akımı

bakımından bir rejim oluştuktan

sonra her tabakanın 1 m2’lik alanından geçen ısı miktarlarının birbirine eşit olması

gerekir.


Termik iletkenlik

di tttte

tte

tte

tt 4433

332

2

221

1

11 158

15/1///8/1

4

33

43

22

32

11

211 di tte

tte

tte

tttt

Bu eşitlik şu şekilde yazılabilir :

Bu denklemleri toplamakla elde edilen değer 1 m2 alandan geçen toplam ısı

miktarıdır.

151

81

2

21

4211

ee

ttttttQ

i

di


Paydadaki toplam, termik mukavemet

r olarak adlandırılır, ve toplam ısı

miktarı

için

r

ttQ di

bağıntısı

yazılabilir. Termik mukavemet r, ne kadar büyükse duvarın ısı

kaybı

o kadar az olur.

Tersi (1/r) ise duvarın toplam termik iletkenlik katsayısı

olur.


Termik iletkenlik

CİSİM λ

(k.kalori/m.saat.oC)

DOĞAL TAŞ

:MermerSert GreGranitArduvaz

1.7 - 31.671.902.40

BETON :C 18C 14Hafif BetonSıva (Kireç

+ Çimento)

1.61.2

0.3 -

0.70.6 -

1.0

Tuğla,Kiremit 0.74 -

0.86

Cam 1.05

METALLER :ÇelikAlüminyumKurşunBakırÇinko

5019030

11095

ORGANİK MALZEME:Ahşap (Liflere paralel)

(Liflere dik)MantarXPS EPS

0.12 -

0.180.12 -

0.180.04 -

0.060.02 -

0.05


80


81


82

ÖRNEK:Bir bölgenin kış

aylarında ortalama sıcaklığı

-5oC ‘dir. Dış

duvar,

aralarında 5 cm hava boşluğu ile 2 sıra tuğladan yapılacaktır. Tuğla duvarların iç

ve dış

yüzeylerinde 2’

şer cm sıva tabakası

vardır. Tuğla duvar kalınlığı

hangi değerden büyük olmalıdır ki söz konusu duvarın 1 m2

sinden 1 saatte kaybolan ısı

miktarı

32,5 cal’

yi aşmasın? (Oda sıcaklığının 20oC olması

istenmektedir.)

ÖRNEKLER

tuğla sıva

e( 0,80, 1,00 , Hava(5 cm)= 0,20)

83


Termik iletkenlik

Yapılarda ısı

farklılıkları

termal kameralarla görüntülenebilir.

84

Yoğun beton kolon kiriş

ve döşeme bölgelerinden ısı

kaybı(ısı

köprüsü)


Termik iletkenlik

85


Termik iletkenlik

86Isı

köprüsü

iç

mekanda yoğuşma riskini de arttırır.


Termik iletkenlik

http://www.kornicki.com/antherm/EN/

87

TS 825'te verilen termik iletkenlik katsayıları

dikkate alındığında

eşdeğer termik mukavemet için kalınlık kıyaslaması


Termik iletkenlik

88

Çatı

ve pencere yalıtımı

ayrı

bölümlerdedir.


89


TS825'in amacı

ve kapsamı

Esas ve yeter şartı, bir yapıda bir yıl içinde harcanan ısıtma enerjisinin (Q yıl) standardın sınırladığı değerleri asmamasıdır.

Ülkemizdeki binaların ısıtılmasında kullanılan enerji miktarlarını

sınırlayarak enerji tasarrufu

sağlamak

90

TS 825'de yıllık ısıtma enerjisi miktarı, yapının ısı

kaybeden alanları

toplamı

(Atop

), ısıtılan brüt hacmi (Vbrüt

) ve bulunduğu derece-gün bölgesine göre hesaplanır.

Aşağıda derece-gün bölgeleri için TS 825' te yer alan ısı

geçirgenlik katsayıları

(U) verilmiştir.


TS825'in amacı

ve kapsamı

91


Derece-gün Bölgesi : İl ve ilçelerin coğrafi konumuna ve iklim şartlarına göre 4 farklı

derece-gün bölgesi sınıflandırılmıştır. Her

derece gün bölgesinde hesaplamalarda kullanılan aylık sıcaklık ortalamaları

ve güneş

enerjisi ısıtma şiddetleri için değerler verilmiştir.

92

Isı Kaybı Hesap Metodu

1. Isıtılacak hacmi dış

ortamdan ayıran sınırlar belirlenir, bunlar;

•

Duvar•

Tavan•

Taban•

Pencere ve kapılar

93


TS 825 ile binada ısı

köprüsü olabilecek kolon, kiris, hatıl,

lento gibi elemanların mutlaka yalıtılması

şartı

getirilmiştir.

94


2. Bu sınırları

oluşturan yapı

bileşenlerinin alanları, kalınlıkları

ve bu yapı

bileşenlerinde kullanılan

malzeme tabakalarının kalınlıkları

ve ısı

iletim katsayıları

belirlenir.

3. Binanın ısı

kaybeden yüzeylerinin toplam alanı hesaplanır.

4. Isı

kaybeden yüzeylerinin oluşturduğu brüt hacim hesaplanır.

95


5. Yapı

bileşenlerinin ısı

geçiş

katsayıları hesaplanır ve iç

sıcaklık 19oC

olmak üzere dış

sıcaklıklar ise aylara göre TS 825’den alınarak, binadan iletim yoluyla kaybolan ısı

miktarı

hesaplanır.

6. Havalandırma yoluyla kaybolan ısı

miktarı hesaplanır.

7. İç

ısı

kazançları

hesaplanır.

96

8. Pencerelerden olan güneş

enerjisi kazançları hesaplanır.

9. Toplam kayıplardan toplam kazanclar cıkarılarak binanın bir yılda harcayacağı ısı miktarı (Qyıl) hesaplanır.

10. Hesaplanan birim ısı

kaybının (Q), binanın Atop/Vbrut oranına gore TS 825 de belirlenen sınır değerinin altında olup olunmadığına bakılır.


97


Bina bir bodrum katı, bir zemin kat 3 tane de normal kat olmak üzere 5 katlıdır. Binada her katta 4 tane olmak üzere toplam 16 daire vardır. Binanın bulunduğu yer İstanbul'dur.

20 cm’lik gazbeton üzerine dış

yüzeyde 4 cm ısı

yalıtım malzemesi uygulanmıştır. Beton

yüzeylerde (perde duvarlar) dıştan 4 cm kalınlığında ısı

yalıtım malzem

esi

uygulanmıştır.

Tabanda 6 cm ve çatıda 12 cm kalınlığında ısı yalıtım tabakası

uygulanmıştır. Pencereler; 12

mm aralıklı

çift camlı

PVC penceredir. Bina konut amaçlı

olarak kullanılmaktadır, binada

mekanik havalandırma tesisatı

yoktur. Binanın taban alanı

ve çatı

alanı

312,2 m2

olarak hesaplanmıştır. Her dairenin brüt alanı

78 m2

dir

98

Yükseklik = 11,16 mToplam Taban Alanı

= 312,2 m2

Toplam Çatı

Alanı

= 312,2 m2

Binanın her yöndeki toplam pencere alanları:Doğu = 33 m2

Batı

= 33 m2

Kuzey = 28,62 m2

Güney = 28,21 m2

Kat yüksekliği = 2,8 mBinadaki toplam pencere alanı

= 122,835 m2

Binanın toplam dış

duvar alanı

(kolon ve kirişler dahil) = 1005 m2

Betonarme kolon ve kiriş

alanları

= 574 m2

Dolgu duvarların toplam alanı

= 420,05 m2

Binanın brüt hacmi (Binanın ısı

kaybeden yüzeylerinin oluşturduğu hacim) = 3531 m3


99


100


101


102

ENERJİ

KİMLİK BELGESİ,

Asgari olarak binanın enerji

ihtiyacı

ve enerji tüketim sınıflandırması, yalıtım özellikleri ve ısıtma ve/veya soğutma sistemlerinin verimi ile ilgili bilgileri içeren belgedir.

Ocak 2011'den itibaren, yapılacak yeni binalar için

Enerji

Kimlik Belgesi hazırlanması

zorunlu hale gelecektir.

Mevcut binalar ise 2017 yılına kadar Enerji Kimlik Belgesi almak zorundadır.


103

Akustik Özellikler

İnsanların yaşadığı

yapılarda akustik yönünden konfor sağlamak için malzeme ve yapı

düzeni ile ilgili iki önemli etken

vardır; bunlardan birisi sesin yansıması veya yankı, diğeri de ses iletimi

veya

bunun tersi ses yalıtımıdır.


Ses bir dalga hareketi

ile yayılır ve yayılma sırasında

birim alana gelen ses enerjisinin değerine ses şiddeti

(L) denir ve desibel (dβ) büyüklüğü

ile gösterilir. Saniyedeki

tekrar sayısı

da ses tonunu ve frekansını

oluşturur. Aşağıdaki bağıntı

ile ses şiddeti hesaplanabilir.

0log10 EEL L = ses şiddeti (dβ)E = birim alana gelen ses enerjisiEo = işitilebilen en zayıf ses enerjisi = 10-16

WATT/cm2‘dir.

Akustik Özellikler


105

Ses şiddeti ve frekansı


Hava kompresörü gürültüsü

106

Ses şiddeti ve frekansı

Aynı

şiddette farklı

frekansta (ortalama) sesler çok farklı

duyulabilir.


107


Bu aralıkta kulak 1,000

ile

5,000 Hz

aralığındaki sese,

özellikle 4,000 Hz

civarına duyarlıdır.

İnsan kulağının algılayabileceği ses 20 Hz ile

20,000 Hz

arasındadır.

Yaşla ve geçmişte maruz kalınan yüksek ses ile bu aralık daralır.

108

Bir mekanda ses konforu açısından, ses kaynağı kesilince sesin iç

yüzeylerce yutulup çabuk

sönmesi gerekir. Aksi takdirde bina içinde yankı oluşur ve işitme şartlarını

bozar. Tersine ses

tamamen yüzeylerce emilirse bu sefer de ses duyulmaz.

Ses kaynağı

kesildikten sonra, ses şiddetinin başlangıçtaki değerinin milyonda birine inmesi için geçen süreye reverberasyon süresi

denir.

Akustik Özellikler


109

Eğer bir odada iç

yüzeylerin ses emme kabiliyeti çok

fazla ise, reverberasyon süresi çok küçüktür. Bu takdirde gücü

belirli bir kaynak, mesela bir sözcü

tarafından

çıkartılmış

sesin şiddeti çok çabuk söneceğinden odadakilerin sesi duymaları

çok zor olur.

Bunun tersine eğer bir odada iç

yüzlerin ses emme

kabiliyeti çok az ise, reverberasyon süresi uzundur, ve sözcünün çıkardığı

seslerden daha biri sönmeden, diğeri

yetişeceği için, sözler karışarak anlaşılmaz bir hal alır.

Sesin yansıması

ile ilgili önlemler


110

Konferans salonları

Scene Bar (Crystal)Best FM

Sesin yansıması



Kutu şekilli bir odanın, doğal seslerin elde edilebildiği bir kayıt stüdyosuna dönüştürülebilmesi oda akustiğinin kontrol altına alınabilmesi ile mümkündür. Stüdyo içinde köşelere yerleştirilen bas tutucular ortamdaki bas seslerin kontrol edilebilmesini, duvarlar üzerine uygulanan akustik düzenleyiciler yansıma ve uğultuların engellenmesini sağlar ve daha doğal bir kayıt ortamı

elde edilir.

111

Akustik Sünger 35 mm

(Profil kesitli) Akustik Sünger 60 mm

(Piramit kesitli)

Akustik Yanmaz Sünger 25 mm

(Düz kesitli)

Sesin yansıması



112

Sesin yansıması



Ses ölçüm odaları

Herhangi bir E şiddetindeki ses dalgası

havada

ilerleyip malzeme yüzeyine çarpınca, bu sesin α

kadar

bir kısmı

malzeme tarafından yutulur. Bir kısmı

mekan

içine yansır, diğer bir kısmı

ise

malzemenin diğer yüzeyine geçer.

MALZEME : α

BetonSıvaCamTuğlaÇelikAhşapHalıCam YünüMantarHava Boşluğu (çift cam arası)

İnsan

0.020.01 -

0.22

0.02 -

0.040.020.010.100.300.700.701.00

0.20 -

0.30


Akustik düzenleme: Sesin yutulması


Sesin Malzeme İçinde İletilmesi (diğer tarafa iletilmezse ses yalıtımı

sağlanmış

olur.)

Ses dalgası

havada ilerlerken bir malzeme yüzeyine çarptığı

zaman, bir miktarı

emilir, bir miktarı

yansır, bir

miktarı

da malzemenin öbür yüzündeki havaya iletilir. İletilen ses enerjisi, girene kıyasla daha az olacağı için

sesin bir kısmı

malzeme tarafından söndürülmüş

olur. Gelen ses enerjisinin, iletilme oranına malzemenin ses yalıtım katsayısı

(D) denir.

iletilengiren EED log10


115


Ses yalıtımı

iki tür kaynak için ayrı

ayrı

tasarlanmalıdır:-

1. Havada oluşan seslerin yalıtımı

(odada çalan

müzik, konuşma, motor sesi…)

116


Ses yalıtımı

iki tür kaynak için ayrı

ayrı

tasarlanmalıdır:-

2. Darbe kaynaklı

titreşim nedeniyle oluşan ses

(yürüme, koşma sesi, delme, kesme, mobilya taşıma, yüzeye ankre makine titreşimi…)

117


Sesin söndürülmesi yapı

malzemelerinin ağırlığına bağlıdır. Ağır malzemeler

Tablo ’da görülebileceği gibi

daha fazla ses yalıtımı

yaparlar.

Ses yalıtım KatsayılarıMalzeme Ağırlığı

(kg/m2) 3 12 100 500

D (dβ) 20 28 40 50

Diğer açılardan gerek olmasa bile ses izolasyonu açısından dolu duvarlar 19 cm (1 tuğla), betonarme döşemeler 10 cm’den az kalınlıkta yapılmamalıdır.

İİyi bir ses yalyi bir ses yalııttıımmıı

iiççin (1)in (1)

119


iiççin (2)in (2)

Tabakalı

malzeme kullan:

120


iiççin (3)in (3)

Tabakayı

monolitik uygula (ses yalıtımında küçük bir delik 50 dB'lik yalıtım potansiyelini 20 dB'e kadar düşürür. )

121

TitreTitreşşim kaynaklim kaynaklıı

ses yalses yalııttıımmıı

(a) Yumuşak zemin kaplaması

kullanmak (halı, vinil veya kauçuk kaplamalar)

(b) Asma tavan kullanımı

(c) Elastik anti-titreşim malzemeleri ile titreşim elemanını

zeminden izole etmek

(d) Yüzdürme döşeme kullanmak

Dokuz Eylül Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü

10. Malzemelerin Fiziksel ve Kimyasal 10. Malzemelerin Fiziksel ve Kimyasal ÖÖzelliklerizellikleri

10.2.Kimyasal Özellikler

YAPI MALZEMESİ

- I

Yapı

malzemelerinin kimyasal olarak birbirlerinden etkilenmeleri, bulundukları

ortamda su bulunması

durumunda daha kolay bir şekilde gerçekleşir.

Su, bünyesinde içerdiği ve çözerek bünyesine aldığı maddelerin etkisiyle asit, baz ya da nötr

şekillerde

bulunabilir.

10.2. Kimyasal 10.2. Kimyasal ÖÖzelliklerzellikler

Suyun yıpratıcı

etkileri


Suyun yıpratıcı

etkileri

Örneğin su, atmosferdeki CO2

’i çözerek asit özelliği kazanmaya başlar. Çoğu yapı

malzemesi bazik

karakterdedir. Bu nedenle CO2

ile yüklenmiş

sular ile bu maddeler arasında kimyasal reaksiyonlar oluşur. Bunun sonucunda tuzları

çözmüş

ve bünyesine almış

olan su,

yüzeyden buharlaştığı

zaman, çözdüğü

tuzlar ince kristaller halinde yüzeyde pamukçuk gibi birikir. Bu duruma çiçeklenme

denir.


Suyun yıpratıcı

etkileri

•

Çiçeklenmeye neden olan suda çözünebilen nitelikteki tuzların başlıcaları

arasında, Na2

SO4

, CaSO4

gibi sülfatlar, NaCl2

, CaCl2

, MgCl2

gibi klorürler, CaCO3

, ve MgCO3

gibi karbonatlar, KNO3

gibi nitratlar ile vanadyum, manganez, demir, molibden ve krom tuzları

sayılabilir.

Malzemenin kimyasal bileşimi ile mekanik özellikleri arasında önemli bir etkileşim vardır. Bazı

durumlarda,

kimyasal bileşim mekanik dayanıma etki eden en önemli faktörlerin başında

gelmektedir.

Örneğin, çeliklerde karbon miktarının artması

mekanik özelliklerinde son derece önemli değişikliklerin meydana gelmesine neden olur. Çekme dayanımı

karbon miktarı

ile artarken, çeliğin deformasyon yapma kabiliyeti azalır ve malzeme gittikçe sertleşir.


Kimyasal bileşim -

mekanik özellik ilişkisi

Kimyasal etkileşimin yol açtığı

önemli bir sorun betonarme yapılarda görülür. Beton ve donatının bir arada bulunduğu betonarme sistemlerde çimentonun hidratasyonu

sırasında açığa çıkan serbest kireç,

beton içinde ortamın pH

değerini uygun tutarak donatının paslanmasının önler.


Elektrokimyasal etkileşim ve bozulma

Uzun süreli yapılan gözlem ve incelemeler sonucunda; teknolojisine uygun üretilmeyen betonarme elemanların pas payı

bölgesindeki betonun havadaki

CO2

ile karbonatlar haline dönüşmesi ve ortamın pH değerinin düşmesi sonucu demirin paslanmaya

başladığı

saptanmıştır.



Benzer şekilde diğer bir kimyasal olay alçı

ile temasta bulunan donatının paslanmasıdır. Korunmamış, yani galvanize edilmemiş

demir, alçı

katmanları

arasında

bulunduğu zaman ortamın asit karakteri ve alçının nem tutabilmesi demirin paslanmasına, sarı

renkli pas

lekelerinin alçının yüzeyine çıkmasına neden olur.



Documents

İnşaat Mühendisliği Bölümü YAPI MALZEMESİ -Ikisi.deu.edu.tr/kamile.tosun/10.1._Fiziksel_ozellikler-web.pdf · deneyinde, taş, su ile temasa geçtikten 36 dakika sonra tartılınca