Donatıların konstrüktif kurallarda göz önüne alınarak teşkili

Donatıların yürürlükte bulunan yönetmeliklerin öngördüğü şekilde konstrüktif esaslarını sağlayacak şekilde (moment kapama diyagramları, kenetlenme boyları, bindirme boyları vs.) çizimsel olarak gösterimi donatıların konstrüktif kuralları göz önüne alınarak teşkili olarak tanımlanabilir.

Özetleyecek olursak, yapıların boyutlandırılması işlemi gerçekte bir iteratif işlemdir. Çünkü betonarme yapı sistemleri monolatik olmaları nedeniyle yüksek dereceden hiperstatik, diğer biri ifadeyle çok bağlı sistemlerdir. Bu sistemlerin statik olarak hesaplanabilmesi için hesaba başlarken, hiç olmazsa taşıyıcı sistem oluşturan yapı elemanlarının kesitlerinin atalet momentleri oranları bilinmelidir. Dolayısıyla bu tür sistemlerde ön boyutlandırma önemli bir konudur.

Statik hesap sonunda elde edilen iç kuvvet dağılımları kullanılarak söz edilen iç kuvvet dağılımları kullanılarak sözü edilen kesitlerin beton basınç bölgelerin kontrolü ve donatı miktarlarının belirlenmesi söz konusu olacaktır. Bu kontrol sırasında beton kesitin yetersizliği sonucuna varılırsa kesit boyutlarının büyütülerek statik hesabın taşıyıcı elemanın yani kesit boyutları ile yenilenmesi gerekecektir. Bu işlem bütün kesitlerin kontroller sonucunda yeterli olduğu sonucu elde edene kadar sürdürülür.

Optimum kesit boyutları, yapı elemanının ilgili kesitlerinde minimum donatı civarında donatı miktarını gerektiren kesit boyutlarıdır. Hesaplanan donatı miktarı minimum donatı oranından daha küçük çıkarsa seçilen kesitin gereğinden büyük seçildiğine karar verilerek kesit küçültülür veya hesaplanan donatı miktarından maksimum donatından daha büyük çıkması durumunda ise seçilen kesitin gereğinden küçük seçildiğine karar verilerek kesit büyültülür ve statik hesap yenilenir.

Çekme bölgesinde betonun çatlamış bir betonarme elemanda lineer olmayan davranış nedeniyle iç kuvvetlerin kesit tesirlerinden elde edilmesi olanaksızdır. Kiriş mesnet bölgeleri, tekil yükler civarı, öngerilmeli betonarme kirişlerde kablo kuvvetlerinin tatbik bölgeleri gibi statik süreksizlik bölgelerinde, çerçeve köşeleri, eleman boyut değişim bölgeleri gibi geometrik süreksizlik bölgelerinde ve inceltilmiş uçlar gibi hem geometrik hem de statik süreksizliğin bulunduğu bölgelerde çok eksenli gerilme durumu mevcut olup bu bölgelerde iç kuvvetlerin alışagelmiş yöntemlerle hesabı olanaksızdır. Açıklanan nedenlerle betonarme bir elemana, doğru donatının yerleştirilebilmesi için bu yapı elemanın kendisine etki edebilecek olası yüklemeler etkisinde (zati ağırlık, hareketli yükler, ısı değişimi vb.) şekil değiştirme durumunun bilinmesi gerekir. Diğer bir deyişle taşıyıcı sistemde özellikle betonun çatlamış konumu için kuvvet akışının bilinmesi önemlidir.

Betonarme, beton ve çelikle oluşturulan karma (kompozit) bir yapı malzemesidir. Betonun çekme dayanımının basınç dayanımına göre çok küçük olması nedeniyle bu zayıflığın betonarmede çelik donatı ile giderildiğinden bahsetmiştik. Ancak, donatının, statik hesabın sonucu olarak elde edilen çekme gerilmelerini taşımanın yanında sargılama, basınç gerilmesi taşıma ve çatlak oluşumunu kontrol etmek gibi aynı derecede önemli başka işlevleri de vardır.

Tekrar betonarmeye dönecek olursak, sıvı tutucu yapılarda çatlaklar çok daha önemli olmaktadır. Yönetmelikte verilen çatlak sınır değeri aşıldığında sızdıran bir sıvı oluşacağından, artık yapının dayanım yönünden ayakta kalması pek bir şey ifade etmez. TS 500’de kullanılabilirlik sınır durumuyla ilgili olarak eğilme etkisindeki elemanlarda işlevi güçleştirecek, görünüşü etkileyecek düzeyde oluşmaması için Çizelge 2.3’ de izin verilen en büyük sehim değerleri verilerek sehim kontrolü koşulu sağlanması istenmektedir.

Çizelge 2.3: Eğilme etkisindeki elemanlarda sehim sınırları Eğilme Elemanı ve Yeri Sehim Nedeni Açıklık/Sehim

Bölme Duvarsız Çatı Elemanları ln/ 180

Bölme Duvarsız Normal Kat Elemanları

Hareketli yüklerden oluşan

ani sehim _{ln/ 360}

Bölme Duvarları çatı ve normal kat elemanları ( büyük sehimden

etkilenebilecek elemanları olan)

ln/ 480

Bölme Duvarları çatı ve normal kat elemanları Sürekli yüklerden oluşan toplam sehim ile hareketli yüklerin geri kalan bölümünden oluşan ani sehim

toplamı

ln/ 240

Betonarme yapı elemanları için gerekli olan donatının doğru hesaplanması kadar doğru yerde ve biçimde konması da önem taşır. Yapının dayanımını sağlayan donatı, miktarının yeterli ile değil etkin olan donatı miktarının yeterliliği ile belirir. Yeterli donatı da yani etkin donatı, gerekli yerde, doğru biçimde ve yeterince kenetlenmiş donatı olarak tanımlanabilir.

Bunun dışında donatının korozyonuna sebep olabilecek çatlakları önlemek içinse Çizelge 2.4’de verilen çatlak kontrolü koşulunun sağlanması gerekmekte veya

nervürlü donatı kullanıldığında betonarme elemanları çekme bölgelerinde minimum donatı koşulları sağlandığında ve donatı aralıklarının 200 mm’i aşmadığı ve zararlı çevre koşullarının bulunmadığı durumlarda, tüm bu koşulların sağlanması ile çatlak kontrolü yapılmayabileceği belirtilmektedir.

Çizelge 2.4: Çatlak genişliği sınırları.

Ortam wmax

Yapı İçi Normal Çevre Koşulları 0.4 mm

Yapı İçi Nemli ve Yapı Dışı Normal Çevre Koşulları 0.3 mm

Yapı Dışı Nemli Çevre Koşulları 0. 2 mm

Yapı İçi ve Dışı Agresif Çevre Koşulları 0.1 mm

Daha önce de bahsedildiği gibi betonarme bir yapının çelik yapıya göre avantajlarından biri olan rijitliğin, yapılara ömrü boyunca etkiyen yatay kuvvetlerin yapılarda meydana gelen yanal yer değiştirmelerin hesaplanabilmesi için önemi büyüktür. Ayrıca yapının rijitliği arttırılarak katların birbirlerine göre rölatif kat ötelemeleri sınırlandırılabilmektedir.

Betonarme ile ilgili diğer bir kavram olan bir adı “düktilite” olan süneklik ise dayanımda önemli bir azalma olmadan, büyük deformasyonlar yapabilme yeteneği olarak tanımlanmaktadır.

Depremlerde hasar gören yapılarda gözlenen en büyük kusur yapılarda sünekliğin sağlanmamış olmasıdır. Sünekliğin sağlanması için kolon, kiriş ve perdelerde sargı bölgelerinde sık bir sargı oluşturmak gerekmektedir. Sünekliği etkileyen diğer faktörler ise çekme donatı yüzdesi (Artıkça süneklik azalmakta), aynı yükseklik için basınç donatısı (Artıkça süneklik artmakta) ve normal kuvvet oranıdır. (Artıkça süneklik azalmaktadır) (Özer, 2008).

Eğilmeye maruz bir betonarme elemanda kesitteki donatı miktarının çok fazla olması, çekme donatı gerilmesi akma sınırına ulaşmadan önce, basınç bölgesindeki beton liflerinin aniden ezilmesine böylelikle gevrek kırılmaya neden olmaktadır. Tehlikeli gevrek kırılma riskinin azaltılması için beton hesap basınç dayanımının küçük tutulması gerekmektedir.

Gevrek kırılmanın tersi olan sünek kırılmada ise; betonarme kesitin donatısı az tutulur ise beton basınç bölgesindeki beton lifleri ezilmeden çok önce çekme donatısı

akmaya başlar. Kırılma çekme bölgesindeki çatlakların yayılması ve genişlemesi ile gerçekleşir. Sünek kırılma daha çok eğilme momentinin etkin olduğu hallerde görülmektedir. Sünek kırılma ile taşıma gücü sınırına ulaşan betonarme elemanlar büyük sehimler ve şekil değiştirmeler yaparak göçmektedir. Bu duruma “haberli göçme” denir (Ersoy ve Özcebe, 2001).