Toplam boyuna donatı, kesit etkilerine göre çekmeye ve basınca çalışan, boyuna donatıların hepsini kapsamaktadır.
Boyuna donatıların ekleri genellikle kat seviyelerinde yapılmaktadır. Bunun mecburiyeti ilk olarak kolonların dökülmesi ve sonradan döşemeye geçilmek olduğu durumunda kalınması şeklinde açıklanabilmektedir.
Toplam boyuna donatı oranı olan ρt; kolona yerleştirilen toplam boyuna donatıların
alanının, Ac olarak gösterilen kolon en kesit alanına oranı olarak ifade edilmektedir.
st t c A A ρ = (6.2)
Deprem bölgelerinde ilgili yönetmelikçe boyuna donatı eklerinin kolon orta bölgesinde yapılması gerektiği belirtilmiştir. Bu durumda bindirmeli ek boyu, TS500 de çekme donatısı için verilen kenetlenme boyu olan lb’ ye eşit olması
Boyuna donatıların bindirmeli eklerinin kolon alt ucunda yapılması durumunda ise aşağıdaki koşullara uyulması gerekmektedir.
a. Boyuna donatıların, % 50’ sinin veya daha azının kolon alt ucunda eklenmesi durumunda bindirmeli ek boyu, lb’ nin en az 1.25 katı olması gerekmektedir.
b. Boyuna donatıların %50’ den fazlasının kolon alt ucunda eklenmesi durumunda bindirmeli ek boyu, lb’ nin en az 1.5 katı olacaktır. Temelden çıkan kolon filizlerinde
de bu koşullara uyulması gerekmektedir.
c. Yukarıdaki her iki durumda da, bindirmeli ek boyunca, D.B.Y.B.H.Y.’in 3.3.4.1. numaralı maddesinde tanımlanan minimum enine donatı kullanılması gerekmektedir (D.B.Y.B.H.Y, 2007).
Minimum boyuna donatıya kısıt getirilmesinin amacı yatay yüklemelerde ve beklenmedik eksantrisitenin oluşması durumunda yeterli bir taşıma gücü momentinin sağlanabilmesi yanında betondaki ezilme ile oluşacak kırılma gevrekliğinin azaltılmasını sağlamaktır.
Yönetmeliklerde konulan boyuna donatı için üst sınır ise betona göre daha pahalı olan çeliğin kullanımını sınırlamak ve kesit boyutlarını, yatay yüklere karşı daha iyi eğilme rijitliğine sahip olması için küçültmemektir. Yönetmeliklerde kolonlardaki boyuna donatının, minimum yüzdesi yanında minimum donatı çapında kısıtlama gelmiştir. Yönetmeliklerde minimum donatı çapına getirilmiş olan kısıtlama amacı ise boyuna donatının burkulmasını sınırlamaktır (Özkaynak, 2002).
Kolonlarda bindirmeli ek bölgeleri (Şekil 6.5) haricinde, boyuna donatının brüt alanı kesitin %1’ den az ve %4’ ünden fazla olamamalıdır. Bindirmeli ek yapılan kesitlerde, boyuna donatı oranı % 6 sınırına kadar getirilebilir.
Dikdörtgen kesitli kolonlarda en az 4Ø16 veya 6Ø14, dairesel kolonlarda ise en az 6Ø14 boyuna donatı kullanılmalıdır. Ayrıca bindirmeli ek yapılan kesitlerde boyuna donatı oranı %6’yı geçmemelidir (D.B.Y.B.H.Y, 2007).
Şekil 6.5: Kolonlarda bindirme ekleri.
TS 500’ de donatı oranları aşağıdaki gibidir.
Kolonlarda toplam boyuna donatı belirtilen değerden daha az olmamalıdır.
st t c A A ρ = ≥ 0.1 (6.3)
Ancak gerekli donatının en az 1.3 katının sağlanması koşuluyla, bu sınır 0.005 değerine kadar azaltılabilir. Bu azaltma, sadece deprem dayanımına etkisi olmayan kolonlar için geçerlidir (TS 500, 2000).
Donatı yüzdesinin çok yüksek olması da istenmemektedir. Donatı yüzdesinin fazla olması, kolon kesit alanından çok küçük kesildiğinin de bir kanıtıdır. Donatı yüzdesinin çok yüksek olması boyuna çubuk sayısının artmasına neden olur. Bu özellikle bindirmeli ek yapılan bölgelerde kendini belli eder ve donatı yüzdesi iki katına çıkar ve çubuk sayısı iki kez çoğalır. Böylece donatı çubuğu sayısı çok yoğun
bir bölgede oluşur ve daha evvel de belirtildiği gibi betonlama işlemi burada çok zor olacaktır (Atımtay, 2001).
Şekil 6.6: Katlar arası boyuna donatı detayı.
Depreme maruz kolonlar için TS 500 (2000)’ de aşağıda belirtilen donatı oranları geçerlidir. Kolonlarda toplam boyuna donatı oranı aşağıda belirtilen değerlerden daha fazla olmaması gerekmektedir.
Bindirme bölgeleri dışında,
t
ρ ≤ 0.04 (6.4)
Bindirmeli ek bölgelerinde,
t
ρ ≤ 0.06 (6.5)
Donatı oranlarının yukarıdaki değerlerden daha fazla olmaması gerekmektedir.
Kolonların üst kattaki boyutları özel durumlar haricinde alt kattakilere göre daha küçük olmalıdır. Bu nedenle, boyuna çubukların montaj öncesinde bükülmesi tavsiye edilmektedir. Bu şekilde doğacak yatay kuvvet etkilerine de karşı koyabilmesi amacıyla ek etriyeler ile sarılması da büyük fayda sağlayacaktır.
Eğer alt kattan üst katta geçilirken, kolon boyutlarındaki küçülme çok büyük ise alt kat boyuna donatıların üste geçmesi için bu şekilde bükülmesi mümkün olmayacaktır. Bu durumda, alt kat kolonun donatısı kirişin içine bükülerek bitirilir ve üst kattaki kolon için kendi donatısı kadar filiz bırakılır. Alt kat kolondan gelen boyuna donatıların kiriş içine uzatılır ise kolonun boyuna donatıları mesnetteki negatif momenti de almış olacaktır (Aka ve diğ, 1999).
Aynı çözüm yolu üst kat kolonlarının alt kat kolon donatılarından fazla olduğu durumlar için geçerli olabilmektedir.
D.B.Y.B.H.Y (2007)’ de katlar arası boyuna geçişi ile ilgili aşağıdaki kısıtlamalar belirtilmektedir.
Katlar arasında kolon kesitinin değişmesi durumunda, boyuna donatının kolon-kiriş birleşim bölgesi için düşeye göre eğimi 1/6’ dan daha fazla olmaması gerekmektedir. Şekil 6.6’ da bu durum görülebilmektedir. Kesit değişimin daha fazla olması durumunda veya en üst kat kolonlarında; alttaki kolonun boyuna donatısının karşı taraftaki kirişin içindeki kenetlenme boyu, TS 500’ de çekme donatısı için verilen kenetlenme boyu, lb’ in 1.5 katından ve 40Ø’ den daha az olmaması gerekmektedir.
Karşı tarafta kiriş bulunmadığı durumlarda kenetlenme, gerekirse kolonun karşı yüzünde aşağıya doğru kıvrım yapılarak sağlanması gerekmektedir. 90 derecelik yatay kancanın veya aşağıya kıvrılan düşey kancanın boyu, en az 12Ø olması gerekmektir. Yan yana boyuna donatılarda yapılan manşonlu veya kaynaklı eklerin arasındaki boyuna uzaklık 600 mm’den az olmaması gerekmektedir.
Etriyeli kolonlarda her dış köşede en az bir boyuna çubuk bulundurulmalıdır. Fretli kolon en kesitinde ise en az 6 boyuna çubuk bulundurulmalıdır. Kolonlarda, boyuna donatı çubuğu Ø14’ den daha küçük olmaması gerekmektedir.
Aynı zamanda yönetmelikçe belirtilmemiş olmasına rağmen 26 mm’ den daha kalın boyuna donatı çubuğunun kullanılması uygun görülmemektedir.