Kirişlerde kesme kuvveti etkisine karşı önlem etriyelerle sağlanabilmektedir. Kesme dayanımını sağlayabilmek için bireysel çubuklar (düşey ve yatay etriye, firkete, çiroz vb.) ve hasır donatı kullanılmaktadır.
Deprem bölgelerinde veya dinamik yüklerin etkin olduğu yapıların kirişlerinde, betonun kesme dayanımının ihmal edilmiş olması, yerinde ve güvenlik açısından uygun bir yaklaşımdır. Kesme dayanımında, pilye katkısı ihmal edilmelidir. TS 500, (2000) Kesme kuvveti etkisine karşı dayanım, sadece etriyelerle temin edilirken sadece pilye kullanımı sayesinde kesme kuvvetine karşı dayanım sağlanmasına izin verilmemektedir. Kesme kuvveti, dolayısıyla kiriş boyunca yayılı olarak ortaya çıkmış olan etriyelerin karşılanabilmesi için yayılı olarak yerleştirilebilecek donatı olan etriyenin kullanılması zorunlu olmaktadır.
Şekil 7.4’ de çeşitli etriye şekilleri görülebilmektedir.
Şekil 7.4: Etriye şekilleri.
Kirişlerde, etriyelerin yerleştirilme aralıklarına karar verecek olan proje mühendisinin esas aldığı nokta, kirişlerdeki kesme kuvveti diyagramıdır. Proje mühendisi, yaptığı hesaplamalar sonucunda etriye çapını ve etriyenin hangi aralıklarla yerleştirmesi gerektiğini tespit etmelidir. Kirişin kesme kuvveti
teorik olarak kirişin tam orta noktasında kesme donatısına ihtiyaç duyulmamaktadır. Bu nedenle, mesnetlere yakın bölgelerde etriyelerin sıklaştırılması gerekmektedir (Barker, 1967).
7.5.1 Enine donatı aralığı
Aralığı kiriş faydalı yüksekliğinin yarısından fazla olmaması gerekmektedir. Ayrıca, özel olarak, Vd; tasarım kesme kuvveti ve Vcr; kesitin kesmede çatlama dayanımı
olmak üzere; Vd ≥ 3. Vcr olan durumlarda, etriye aralığı yukarıda belirtilen, değerin
yarısını aşmaması gerekmektedir. Bu durumda, denklem 7.7 eşitsizliği geçerli olmaktadır. Çerçeve kirişlerinin uçlarında kiriş derinliğinin iki katı kadar olan bölgede; etriye aralığı aşağıdaki koşulları sağlamalıdır (TS500, 2000).
s ≤ d/4 (7.7a)
s ≤ 8. Ø (7.7b)
s ≤ 150 mm (7.7c)
Denklem 7.7’de, s: Etriye aralığını, d: Kirişin faydalı yüksekliğini, Ø: Kirişin en küçük boyuna donatı çapını göstermektedir.
Kiriş mesnetlerinde, kolon yüzünden itibaren kiriş derinliğinin iki katı kadar olan bölgeye “sarılma bölgesi” denilmektedir. Bu bölgede daha önce tanımı yapılmış olan özel deprem etriyeleri kullanılması zorunludur. Sarılma bölgelerinde, ilk etriyenin kolon yüzüne olan uzaklığı en çok 50 mm olması gerekmektedir. Daha elverişsiz durumlar elde edilmedikçe, etriye aralıkları TS500’de belirtildiği üzere, kiriş yüksekliğinin 1/4’ ünü, en küçük boyuna donatı çapının 8 katını ve 150 mm’ yi aşmaması gerekmektedir. Sarılma bölgesi dışında, TS500’de verilen minimum enine donatı koşullarına uyulması gerekmektedir. Şekil 7.5’de kirişlerin enine donatılarına ilişkin kurallar özetlenmiştir (D.B.Y.B.H.Y, 2007).
Kiriş etriyelerinin uçları her zaman basınç bölgesine ankre edilmelidir. Bu bölgede hem kayma gerilmesi daha küçüktür, hem de basınç gerilmelerinin ankraja yardımı söz konusudur. Etriye uçlarının çekme bölgesinde ankre edilmesi uygun değildir.. Kiriş genişliğinin 40 cm’yi aşması durumunda, kirişin iç kısmındaki eğik çekme gerilmelerini karşılamak için, daha iyi bir dağılma sağlayan çift etriye ve köşeler için ilave montaj donatısı kullanmak gerekir. Mesnetlerde üst kısımda, beton dökülebilmesi ve vibratör sokularak sıkıştırabilmesi için vibratör çapından 1.5-2.0 cm daha büyük bir aralık bırakılmalıdır. Bunun için donatının bir kısmı ikinci sıraya alındıktan başka, döşeme plağı ile birlikte betonlanan kirişlerin mesnetleri için gerekli ek donatı bu plak içine de konabilir. Böylece donatının yerleştirileceği genişlik arttırılmış olmaktadır.
7.5.2 Pilyelerin düzenlenmesi
Pilye, açıklıkta çekme donatısı olarak görev yapan donatı çubuğunun, mesnet bölgesine yaklaşılınca bükülüp mesnetteki negatif momente karşılık çekmeye çalıştırılmasıyla elde edilen donatı türüdür (Şekil 7.6)(Bangash, 2003).
Kirişlerde gereksinim duyulmayan kesimlerde, donatının basınç bölgesine bükülüp, kenetlendiği durumlarda, aşağıdaki faydalar sağlanmış olacaktır.
1. Donatıya daha fazla kenetlenme boyu sağlanmış olması,
2. Kenetlenmenin, basınç bölgesinde yapılması,
3. Pilye yapılan donatının tarafsız eksene ulaşıncaya kadar etkili olması nedeniyle, gerilme yığılmalarının azalması.
Pilyelerin büküm noktalarının yerleri, en gerçekçi şekilde kesme kuvveti ve eğilme momenti diyagramlarının incelenmesi sonucunda elde edilir. Bu noktalara kuramsal büküm noktaları adı verilmektedir. Kuramsal büküm noktalarının bulunabilmesi için kirişe ait kesme diyagramı çizilmelidir. Kirişte sadece bir adet pilye varsa, kiriş üzerindeki yeri “Hm” alanın ağırlık merkezi olmaktadır. Pilyelerin sayıları fazla ise, Hm alanları açıklık ortasından başlayarak mesnede doğru bir diyagram üzerinde toplanır, diyagramın ordinatlar ekseni eğik donatı sayısına bölünüp buradan hareketle Hm alanı eşit parçalara ayrılmaktadır. Her bir parçanın “Gi” ağırlık merkezi bir pilyenin kiriş ekseni üzerindeki yerini vermektedir. Pilyeler için yukarıda anlatılmış olan kesme kuvveti diyagramına göre belirlenen pilye büküm noktalarının yerleri aynı zamanda eğilme moment diyagramı açısından da uygun olmak durumundadır. Normal yapılarında pilye büküm noktalarını keşfetmek mühendislik sağduyusuna dayanarak çözülebilirse de büyük açıklıklı kirişlerde bu durumun kuramsal olarak kontrol edilmesi gerekmektedir. Bunun için “ M” moment diyagramıyla birlikte “Mz” taşınabilen moment diyagramı çizilmelidir. “M” moment diyagramı her zaman için “Mz”’ in içinde kalması gerekmektedir. Aynı kontrol sürekli kirişlerde negatif moment bölgesinde yapılması gerekmektedir (Aka ve diğ. 2001).
Etriye ve pilyelerin kesitte enine doğrultuda simetrik olması tavsiye edilmektedir. Aksi taktirde, yüklü olan kirişte birtakım burulma etkileri kaçınılmaz olacaktır. Bu nedenle pilyeler bir kesitte ya da çift sayıda konmalı ya da tek pilye, kesitin ortasına yerleştirilmesi gerekmektedir. Pilye ve ek donatılar komşu açıklığa negatif momenti karşılayacak kadar uzatılmalıdır.
Daha önce de belirtildiği üzere açıklığın fazla olduğu kirişlerde, moment kapama diyagramı çizilmesi yoluna gidilmesi gerekmektedir. Komşu açıklığa, negatif
momenti karşılayabilmesi için gereken uzatma boyu, her çubuğun ucundan aderans boyu kadar uzakta tam çalışmaya başlayabileceği dikkate alınarak hesaplanması tavsiye edilmektedir. TS 500’ de bu konuda aşağıda belirtilen şekilde bir kısıtlaması söz konusudur.
Kirişlerde pilye büküm noktaları, kuramsal kesim noktasından ileride düzenlenmesi gerekmektedir. Bu uzaklık faydalı yüksekliğin üçte birinden ve donatı çapının 8 katından az olmamalıdır. Gerekli olmayan çubukların kesilme noktaları ile kuramsal kesim noktası arasındaki uzaklık ise faydalı yükseklikten ve nervürlü çubuklarda, donatı çapının 40 katından az olmaması gerekmektedir (TS 500, 2000).
7.5.3 Askı donatılarının düzenlenmesi
Yapı sistemlerinde askı donatısı için TS 500(2000)’ de aşağıdaki tanımlama yapılmıştır.
Mesnetlenmenin kiriş alt yüzünden daha yukarıda düzenlendiği durumlarda ve diğer bir kirişe oturan kirişlerde, kesme kuvvetini kiriş üstüne taşıyan askı donatısı düzenlenmesi gerekmektedir.