Malzeme özelliklerinin yapı hasarlarındaki rolü ve dış duvarda ısı-su etkisinde davranışı
The role of the material properties in the building behaviour of meterials with the effect of heat-water at the external wall
Yazar: NAZLI TEKİN
Danışman: DOÇ. DR. BİLGE IŞIK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mimarlık Ana Bilim Dalı / Yapı Bilgisi Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2003
Konu: Mimarlık = Architecture

Özet:
Yapı üretim sektöründe amaç, en kısa sürede, en az maliyetle ve kaliteli binalar gerçekleştirmektir. Binanın kalitesi, kullanılacak malzemelerin özelliklerine, uygulanma koşullarına ve birarada kullanılacak malzemelerin uygunluğuna bağlıdır. Yapı malzemesi üretiminin endüstrileşmesi ile birlikte malzeme seçimi önem kazanmıştır. Malzeme seçiminde istekler, ihtiyaçlar, toplumsal, çevresel, ekonomik pek çok faktörün yam sıra malzemelerin sahip olduğu özelliklerin önemli bir yeri vardır. Ancak malzeme özellMerinin bilinmesi ve kullanılacağı amaca göre iyi performans göstermesi yeterli değildir. Çünkü malzemenin sahip olduğu özellikler, soyutlanmış malzeme olarak değil, yapıda birarada kullanıldığı diğer malzemelerle etldleşimine göre değerlendirilmelidir. Aksi takdirde, uyumsuz malzemeler kendisinden beklenilen işlevleri karşılayamayarak yapıda hasarlara neden olmaktadır. Hasarlara neden olan faktörleri belirlemek, bunları ortadan kaldırmak ve onarımdan öte kalıcı çözümler bulmak için gereklidir. Bu açıdan hasarların ortaya çıkışında malzeme özellMerinin bilinmemesinin veya dikkate alınmamasının payı büyüktür. Tezin IJBölümü'nde konuya giriş yapılıp amaçlar belirtildikten sonra, 2.Bölüm'de doğru malzeme seçimi için malzeme özeUiklerinin bilinmesinin gerekliliğini göstermek amacıyla bu özellikler açıklanmıştır. Malzeme özellikleri, malzemenin mekanik, fiziksel, kimyasal, çeşitli dış ve iç etkenler karşısındaki davranışını belirler. Buradan yola çıkarak malzeme özellikleri; malzeme iç yapı özellikleri, mekanik özellikleri, ısı, su-nem, ses, elektrik, ışık ile ilgili ve fîziko-kimyasal özellikler olarak gruplandınlarak incelenmiştir. Birarada kullanılan malzemelerin birbirleriyle uyumu malzeme seçimi açısından önemlidir. 3.Bölüm'de, malzemeler bünye esasına göre sınıflandırılıp, özellikleri, 2.Bölüm'de verilen bilgilerden de yararlanarak, mikro ölçekte açıklanmışlar. Malzemelerin ısı ve su ile ilgili performans özellMerinin farklılığının hasar oluşumunda önemli bir yeri vardır. Isısal genleşmeleri farklı olan metal, cam, beton gibi malzemelerde genleşme sonucu meydana gelen iç gerilmelerin oluşturduğu çatlamalar, gözenekli olan doğal ve suni taş malzemenin dış cephede kullanılmasıyla, ısı düşmesi ve gözeneklere dolan suyun donması sonucu hacim genleşmeleri ile meydana gelen parçalanmalar, ısı geçirimliliği saptanmadan detaylandırılan malzemelerin sebep olduğu ısı kayıpları bu tür hasarların en belirgin örnekleridir. 4.Bölüm'de, malzemeler öncelikle ısı-su ile ilgili özellikleri açısından karşılaştırılmış, sonra farklı malzemelerin yan yana gelişlerinde, ısı ve su ile ilgili özelliklerine bağlı olarak sıklıkla karşılaşılan sorunlara ilişkin örnekler verilmiş, daha xıvsonra da birarada kullanılan malzemelerin ısı ve su ile ilgili özelliklerinin farklılığından kaynaklanan hasarlar dış duvar yapı elemanında incelenmiştir. İç ve dış pek çok etki altoda bulunan dış duvarlar, katmanlı bir yapı elemanı olarak hasarların yığılma noktalandır. Birarada kullanılan malzemelerin ısı geçirgenlik ve iletkenliklerindeki farklılıklar; ısı köprüleri ve iç yüzey sıcaklıklarında farklılıklara yol açarak yoğuşma, ısıl gerilmeler ve ısı kayıpları gibi hasar nedenleri ortaya çıkarmaktadır. Sıcaklığın değişmesi halinde, malzemelerin farklı tepkiler göstermesi ısısal genleşme katsayılarının farklı olmasından kaynaklanmakta ve ısısal deformasyon, iç gerilmeler gibi değişimler sonucu yapıda çeşitli hasarlara neden olmaktadır. Farklı su geçirimliliğine sahip malzemelerin yan yana kullanılması, suyun yapı dışına çıkışım engelleyip malzeme bünyesinde kalması, çözünen tuzların suyla taşınması ve kristalizasyonu sonucu hasar oluşumuna yol açmaktadır. Birlikte kullanılan malzemelerin buhar geçirimlilik özellMerinin farklıhğımn göz önünde bulundurulmaması sonucu nem hareketine bağlı deformasyon ve yoğuşma gibi hasar nedenleri görülebilir. Malzemenin nerede ve hangi amaçla kullanılacağı aşamasında donmaya direnci de bilinmelidir. Donma mukavemeti farklı malzemeler, hacim genleşmeleri ve iç gerilmeler sonucu donma hasarlarına neden olur. Bu çalışma sonunda birarada kullanılan malzemelerin farklı özelliklere sahip olması ya da farklı koşullar altında bulunmasının, malzemede fiziksel ve kimyasal değişimler sonucu yapı hasarlarına yol açtığı görülmüştür. XV

Abstract:
The aim of building construction sector is to build economic and high-quality buildings in a short time. The quality of building depends on properties of materials, construction conditions and compatibility of materials in contact. The selection of material began to get importance with industrialization of building materials production. The properties of materials have an important role while choosing material together with user requirements and wishes, social, environmental and economic factors. But it is not enough to know the properties of materials and that the material has suitable properties for using aim. Because, properties of materials must be taken into account together with compatibility of different materials in contact not as an abstracted material. Otherwise, incompatible materials can't response to functions expected from and cause building damages. It is necessary to find out factors causing damages for diagnosing and remeding also to get permanent solutions not only repair. The insufficient information or consideration on the performance of materials have a big share of building damages. In the 1. Section of the thesis, there is introduction to subject and the main purpose of the study. The properties of materials were explained to indicate that it is necessary to have information about the properties for choice of suitable materials, in the 2.Section. The properties state the behaivour of materials against mechanical, physical, chemical, other external and internal factors. According to this, the material properties (internal structure, properties concerned with mechanic, thermal, water- moisture, sound, electric, light, physic-chemical) were examined with separate headings. In the 3. Section, materials were classified according to basic structure and properties of all this material groups were explained at microscale, using informations given in the 2.Section. The different properties concerned with heat and water of materials has an effective share in building damages. Cracks at materials which have different thermal expansion coefficients as metal, glass, concrete, because of internal stress; using porous materials as natural and artificial stone on the external facade, cracking because of volume expansion as a result of low heat and freezing of water in the pores; heat loss causing materials used without detennining the transfer of heat; are the most known examples of these problems. In the 4.Section, the material groups were compared according to properties concerned with heat and water, some examples of commonly found problems, about xviproperties of different materials in contact, related with heat and water were given and damages which their source is the different properties of materials in contact, related with heat and water, were examined at the external walls. External walls, which are under tile effects of internal and external factors, are the multi-layer components that damages are seen frequently. The differences of thermal properties between materials in contact, cause thermal bridges and difference at internal surface temprature, so these are the reasons of damages as like condensation, thermal stress and heat loss. The dimensional changes of different materials is different when temprature changes, because they've different thermal expansion coefficients and these cause damages as a result of changes like thermal deformation and internal stress. The using materials having different water transmission, close to eachother, prevents the water to go out of building and building damages are appeared as a result of entrapped water in the material, transfer of dissolved salts with water and crystallization of the salts. If we don't pay attention to properties related with vapour transmission of materials in contact, condensation and deformation due to the vapour movement are seen. The frost resistance of materials have to been known at the period of when we decide using material where and which purpose. Materials having different frost resistance, cause frost damage due to the volume expansion and internal stress. At the end of the thesis, it was seen that materials in contact having different properties or being under different conditions, cause building damages as a result of physical and chemical changes at material. xvn