Son yazımda süneklik, gevreklik ve rijitlik gibi terimlerin tanımlarını yapmış ve mühendisler tarafından yanlış bilinenleri düzeltmiştim. Bu yazımda da o yazıya ek olarak sünek tasarım yaparken dikkat edilmesi gerekenlere değineyim.
Bir yapı tasarlarken tasarlayan mühendisin göz önüne alması gereken üç farklı süneklik çeşidi bulunur:
- Malzeme Sünekliği
- Kesit/Eleman Sünekliği
- Taşıyıcı Sistem Sünekliği
Malzeme Sünekliği
Burada mühendisin değiştirebileceği pek bir şey yok. Tasarım yaparken sünek malzemeler kullanması gerekiyor.
Kesit Sünekliği
Mühendis sünek malzemeler kullansa dahi kesitleri düzgün tasarlayamazsa bu kesitler istenen düzeyde sünek davranmaz. Betonarme kesit tasarımında sünekliği artıran parametreler olarak basınç bölgesi yüksekliği, boyuna donatı oranı, sargı donatısı ve birleşim bölgesi detaylarını sayabilirim. Bunlara biraz daha detaylıca değinecek olursam:
Basınç Bölgesi Yüksekliği
Yönetmelikler zaten mühendislere tasarladıkları kesitlerin basınç bölgelerini verilen değer ile sınırlamasını söyler. Bunun nedeni de kesidin sünekliğini artırmaktır. Basınç bölgesinin yüksekliği azalınca boyuna donatıların yapabileceği maksimum şekil değiştirme miktarı da artıyor. Bunun sonucu olarak da kesidin sünekliği artıyor. Basınç bölgesinin yüksekliğini azaltmak için ise bu bölgeye basınç donatısı yerleştirilebilir. Türkiye’de kesidin basınç bölgesinin iki tarafına yerleştirilen iki donatıya montaj donatısı deniyor. Bu donatılar sargı donatısının montajını kolaylaştırıyor ama bunların tek amacı o değil. O bölgedeki donatı oranını artırarak kesidin basınç bölgesinin boyunu azaltabilirsiniz, bunun sonucu da kesidin süneklik kapasitesi artar. Yine bu basınç bölgesinin boyunu azaltmak için daha yüksek dayanıma sahip beton kullanılabilir. Burada dikkat edilmesi gereken ise kullanılacak betonun maksimum yapabileceği şekil değiştirme miktarı. Bunun azalmaması gerekiyor.
Boyuna Donatı Oranı
Kesitte bulunan boyuna donatı oranını artırmak kesidin sünekliğini düşürür. Bu nedenle de keside tasarımdan sonra ekstra donatı koymak doğru değildir. Gelen kuvvet sabit olduğundan bu kuvveti daha çok donatı karşılayınca donatıların ulaştığı maksimum şekil değiştirme miktarı daha düşük oluyor. Bu da sünekliğin düşmesi anlamına geliyor.
Sargı Donatısı
Sargı donatısı betonun dayanımını artırsa da daha önemli bir artışı betonun şekil değiştirme miktarında sağlıyor. Bu bakımdan tasarlanan kesitlerin plastik bölgelerindeki sargı donatısı sıklaştırması süneklik artışına önemli katkı sağlıyor.
Çekme Rijitleşmesi (Tension Stiffening)
Türkiye’de bu konu ne kadar işleniyor bilmiyorum ama süneklik açısından oldukça önemli bir tema. İnternette yaptığım araştırmalar sonucu sadece birkaç makalede bahsedildiğine denk geldim ve daha önce baktığım hiçbir betonarme ders notunda da karşıma çıkmamıştı.
Ne olduğuna gelirsek de normal betonarme tasarım yaparken (örneğin kiriş) çekme kuvvetlerini tamamen donatıların aldığı kabulü üzerine bu hesaplar yapılır. Ancak gerçekte durum bu değil. Betonarme kesidin çatladığı yerlede bu kabul geçerli ancak çatlakların arasında beton hala donatıya gelen kuvvetleri karşılamaya yardım ediyor. Bunun sonucu olarak da hesapta bulduğumuz donatı şekil değiştirme miktarı gerçekte erişilemiyor. Başka bir şekilde anlatmak gerekirse yaptığımız hesapta kesidin hesapladığımız süneklik kapasitesi aslında yanlış. Bu yüzden de çekme rijitleşmesini göz önüne almadan yapılan hesaplarda süneklik kapasitesi doğru değildir. Çekme rijitleşmesi sonucu da kesidin süneklik kapasitesi ciddi anlamda düşebilir. Türkiye’de buna dikkat eden bir mühendis var mıdır? Hiç sanmıyorum.
Taşıyıcı Sistem Sünekliği
Taşıyıcı sistem sünekliğinden yapının rezervleri olarak da bahsedebiliriz. Bunu kısaca taşıyıcı sistemimizin göçme durumuna gelmeden kaç tane plastik mafsal kaldırabileceği olarak tanımlayabiliriz. Ne kadar çok plastik mafsal oluşursa taşıyıcı sistemimiz de o kadar sünek tasarlanmış olur. Göçmeden de ne kadar çok plastik mafsal oluşabileceği ise taşıyıcı sistemin hiperstatiklik derecesiyle ilgilidir. Hiperstatiklik derecesi + 1 mafsal oluştuğu takdirde artık yapımız göçmüş olur. Yani taşıyıcı sistem tasarlarken sisteminizin hiperstatiklik derecesini artırmak size süneklik kazandırır.
Hatırlatma: Yazılan makalelerden haberdar olmak istiyorsanız, sosyal medya hesaplarımızı takip edebilirsiniz.
