DöĢemede Diyafram DavranıĢı

DöĢemeler, genellikle yalnızca kiriĢlerin etkili tabla geniĢliğinde hesaba dahil edilir ve deprem tesirlerinin büyük kısmını düĢey taĢıyıcılara aktarma görevini üstlenirler. Bunun için döĢemelerin gerekli rijitlik ve dayanımda olması gerekir. Diyafram etkisi; depremden oluĢan kuvvetlerin bir çerçeveden diğerine veya perdeden perdeye aktarılması olarak tanımlanabilir. Yapıya etkiyen deprem yükleri çerçevelere kat seviyelerindeki rijit veya elastik diyafram döĢemelerle iletilir. Bu iletim sırasında diyaframda büyük kesme kuvvetleri ve momentler oluĢur. Klasik metodlarda çerçeveleri meydana getiren kolon ve kiriĢlere, döĢemenin rijitliğini dikkate almadan, rijitlikleri oranında moment dağılımı yapılmaktadır. Fakat kiriĢlerle döĢemenin rijitliği beraberce hesaplanacak olursa büyüklüğü ihmal edilemeyecek değerler ortaya çıkacağı görülecektir. Bunun ihmal edilmemesi kolonların emniyetini artıracaktır. DüĢey elemanların rijitliği döĢemelerde yatay yükün dağıtılmasını etkilemezler. DöĢemeler, düĢey elemanlar arasında bulunan basit kiriĢ Ģeritleri gibi davranır. Kendi düzlemine paralel yüklenen döĢeme, yatay yükten küçük eğilme ile sehim oluĢturur. DöĢemede kendi düzlemine dik yüklerde düĢey yüklerde oldukça büyük sehimler oluĢur (KuĢçu, 2005).

Yerinde dökme yapımda fazla üzerinde durulmayan diyafram konusu, prefabrike elemanlardan oluĢan sistemlerde büyük önem kazanır. Diyaframın deprem etkisinde temel görevi, kendi düzleminde bir kiriĢ gibi çalıĢarak yatay kuvvetleri aktarmaktır. Bunu yapabilmesi için diyaframın kendi düzleminde belirli bir rijitliğe sahip olması gerekir. Bu noktada önemli olan prefabrike diyaframların çerçeve perdelere sağlıklı bir biçimde bağlanmasıdır. Prefabrike döĢeme elemanların sağlıklı bir diyafram etkisi oluĢturabilmeleri için ne tür bağlantılar gerektiği konusunda değiĢik düĢünceler bulunmakla birlikte bağlantıda prefabrike döĢeme elemanlarının üzerine yerinde döküm bir tabla oluĢturmanın diyafram etkisini olumlu yönde etkileyeceği tüm

çevrelerce kabul edilmektedir (Ersoy ve Tankut, 1990). Analizde diyaframlar genellikle kendi düzlemleri içinde sonsuz rijit kabul edilirler, ancak döĢeme açıklığının büyük, döĢeme kalınlığının az olduğu durumlarda bu varsayım doğru olmamaktadır. Özellikle kavrama betonunun kullanılmadığı mekanik bağlantılı prefabrike elemanlardan oluĢan döĢemeler diyafram etkisi, rijit ve esnek olmak üzere iki türlü incelenmelidir.

DöĢeme düzlemi içinde rijit ise döĢeme yatay yükten dolayı deformasyon yapmadan rijit bir kütle gibi ötelenecektir. Böylece yatay yükler, düĢey elemanlara rijitlikleri ile orantılı olarak dağıtılacaktır. Perdeli çerçeveli yapılarda kolonları birbirine bağlayan diyafram, rijit davranırken, perdeleri bağlayan diyafram esnek davranabilir. Bu esneklik perdelerin yerleĢtirme Ģekline bağlıdır. Diyafram rijit davranmazsa, rijit olacak diye yapılan kabuller geçerli olmayacak ve döĢemedeki Ģekil değiĢtirme nedeniyle yatay yükler daha büyüyecektir. Rijit diyaframlar oluĢacak burulma momentlerini diğer elemanlara nakledebilir. Her katın bir rijitlik merkezi vardır ayrıca yapı yüksekliğince değiĢen bir rijitlik merkezinin olması, davranıĢı belirsiz hale getirir. DöĢemelerde diyafram etkisini azaltacak büyük döĢeme boĢlukları bırakılmamalıdır. DöĢeme plağı alanında büyük boĢlukların bırakılması rijit diyafram kabulünü geçersiz kılar (Mertol, 2002). Diyaframın maksimum yatay yer değiĢtirmesi alt katın kat ortalama rölatif yer değiĢtirmesinin 2 katı ise diyafram esnek (Fleksibil) davranıĢ gösterir (Colunda ve Abrams, 1996).

Diyaframın esnekliğine göre birçok hallerde, diyafram ve perdede ivmeler büyümektedir. Diyafram esnekliği yükseldikçe burulma momentleri önemli ölçüde azalır. (Colunda ve Abrams, 1996) Yapıda dinamik yatay yükler altında esnek döĢeme sistemin davranıĢı, rijit diyafram kavramına göre farklıdır. Kat kesme kuvvetlerinin birçok elemana dağılıĢındaki oranlar onların relatif rijitliklerine, ve diyaframın rijitliğine bağlıdır. Esnek diyaframlı yapılar büyük ivme ve deplasmanlar yapar. Doğal titreĢim periyodu da rijit diyaframlı yapılara göre önemli ölçüde uzar (Mertol, 2002).

Yüksek depremsellikleri olan Güney Avrupa ülkeleri ve Türkiye‟den oluĢan bir grup, enerji tutucu mekanik birleĢim türlerinin kullanıldığı tümüyle prefabrike elemanlardan oluĢan az katlı binaların deprem davranıĢını belirlemek üzere ortak bir çalıĢmayı sürdürmektedirler, (SAFECAST, 2009). Bu çalıĢmanın, en önemli deneylerinden biri ELSA Laboratuvarında gerçekleĢtirilmektedir. Üç katlı yapının

kat hizalarında çıkmaları bulunan kolonları prefabrike çanak temellere yerleĢtirilmekte, kiriĢ ve döĢeme elemanlar bu çıkmalara ve birbirlerine moment aktaracak veya aktarmayacak biçimde bağlanmaktadır, ġekil 3.1.

ġekil 3.1 : ELSA deney numunesi.

Sözü edilen deneysel çalıĢmalar ile eĢ zamanlı olarak devam etmekte olan güncel kuramsal çalıĢmalarda da, döĢemelerin düzlemleri içindeki davranıĢlarında yapılan rijit diyafram kabulü bilgisayar ortamında oluĢturulan modeller ile incelenmektedir. Karadoğan ve Yüksel 2011. yaptıkları analitik çalıĢmada düzlemleri içinde rijit olmayan döĢemelerin sistem davranıĢı üzerindeki etkilerini gözlemek ve ona uygun matematik modellerin kurulmasını sağlamak üzere bir bilgisayar programı geliĢtirmiĢlerdir. Bu program üç boyutlu bir örnek çelik yapının farklı döĢeme durumları için ve değiĢik yatay yükler etkisinde çözümünde kullanılmıĢ ve sonuçları SAP2000 programının sonuçları ile de karĢılaĢtırılmıĢtır. ÇalıĢma sonucunda döĢeme ve perdelerde yer alabilecek büyük boĢlukların yapısal çözümlemelerde, bilinmeyen sayılarını çok artırmadan göz önüne alınmasının ve gerçek yapı davranıĢına yeterince yakın sonuçlara ulaĢılmasının olası olduğu görülmüĢtür. KarĢılaĢtırmalı olarak yapılan analitik çalıĢmada öngörülen çözüm yolunun malzeme ve geometri değiĢimleri bakımından doğrusal olmayan davranıĢ gösteren yapı sistemlerinin çözümünde de kullanılabileceği ayrıca vurgulanmıĢtır.