Kirişte Değişiklik Yapılması

Bir önceki bölümde de bahsedildiği gibi, zayıf kolon-güçlü kiriĢ çerçevesinde yapılan çaprazlamada, büyük inelastik yatay deformasyonlarda yeterli davranıĢın sağlaması garanti olmuyor. Çaprazlama sistemi, çerçevelerdeki yetersiz dayanım ve rijitliği giderebilir ama çerçeve göçme modunu değiĢtiremez. Bu bağlamda çaprazlama iĢleminin çerçevenin yatay rijitliğini iyileĢtirmesi ilginçtir. Bu tarz ölçümlerin amacı göçmenin kolonlardan kiriĢlere taĢınması olmalıdır. Örneğin zayıf kolon-güçlü kiriĢi güçlü kolon-zayıf kiriĢe çevirmek gibi. Bu, kolonlarda değiĢiklik yapılarak (güçlendirme) veya kiriĢlerde değiĢiklik yapılarak (zayıflatma) gerçekleĢtirilebilir. Ġlk seçenek fizibildir ama pahalıdır. KiriĢi zayıflatmak basit oluĢundan dolayı daha etkilidir. KiriĢlerde değiĢikliğin amacı, yatay yükler altında kolonun göçme yüküne ulaĢmasından önce mafsallaĢmanın kiriĢte olmasını garantileyecek kadar kiriĢin eğilme kapasitesinin yeterli seviyede azaltılmasını

sağlamaktır. Bu yapılabilir. Mesela Ģekil 8.7’de gösterildiği gibi kiriĢin kesilmesi veya kiriĢte deliklerin açılması gibi değiĢim yapılmıĢ kiriĢler ilk görevleri olan zati yüklerin kolona iletilmesi iĢlemini devam ettirmek zorundadırlar.

KiriĢ değiĢimi analitik olarak çalıĢılmıĢtır. DeğiĢim iĢlemi Ģekil 8.7’de görüldüğü gibi negatif bölgedeki ikinci sıradaki donatıların delinmesiyle yapılır. ġekil 8.8’de değiĢim yapılmıĢ kiriĢli ve değiĢim yapılmamıĢ kiriĢli yük-deplasman eğrilerinin monolitik yatay yüklemedeki karĢılaĢtırılması görünüyor. Orijinal çerçevede, kolonların ve kiriĢlerin çatlamasını yatay yük kapasitesini aniden kayıp eden kolon göçmesi takip ediyor. DeğiĢim yapılmıĢ olan çerçevenin davranıĢı çok farklı. Yatay yük kolon kesme kuvveti kapasitesinin %90’ına ulaĢtığında, eğilme mafsallarının düktilliğinden dolayı, yatay dayanım sağlandığı veya biraz arttığı gözlemleniyor (strain hardening).

ġekil 8.8 KiriĢleri değiĢime uğramıĢ çaprazlama sisteminin tepkisi: a) monolitik yüklemede tepki, b) değiĢim kurgusu

DeğiĢim iĢlemi, göçme modunu önemli ölçüde geliĢtirir ve inelastik davranıĢ kolonlardan kiriĢlere aktarılır. Böylece kolon hasarının önlenmesi ve çerçevenin enerji soğurma kapasitesinin yükseltilmesi sağlanır. böylece kolonun gevrek kesme göçmesinin önüne kiriĢlerde düktil eğilme göçmesi ile geçilmiĢ olunur. DeğiĢimden dolayı çerçeve yatay rijitliği ve dayanımındaki küçük kayıplar çaprazlama sistemi ile kolayca karĢılanabileceği için önemli boyutlarda olmayacaktır. ġekil 8.9’da kiriĢ değiĢiminin histerik çevrime yaptığı pozitif katkı gösterilmektedir. ġekil 8.10’da da çaprazlama sistem ile kiriĢ değiĢiminin kombine edilmesinin isabetli bir karar olduğu görülebilir. Bu sunumda yapının sismik yeterliği, dayanımının ve düktilliğin fonksiyonu olarak veriliyor. Devamlı çizgi, artan düktilite ile nihai gerekli dayanımdaki azalmayı gösteriyor. Eğrinin düz bölümü servis durumu için gerekli olan minimum dayanımı gösteriyor. Orijinal çerçeve, kolonlarda kesme göçmesi olduğu için yetersiz dayanım ve düĢük düktilliğe sahip. ġema I düktilitede fazla değiĢiklik yapmayan ama yapıyı yeteri kadar güçlendiren sadece çerçevenin çaprazlamasını içeriyor. Çaprazlama sistemi kolon göçmesini engellemez. ġema II kiriĢ değiĢimli çaprazlama sistemini içeriyor.

Yatay dayanım biraz düĢüyor ama düktilite, çerçevedeki mafsallaĢma kiriĢte olduğu için önemli derecede artıyor. DeğiĢtirilmiĢ çerçeve hale hazırda güçlendirilme gereksinimi duyuyor ama gerekli çaprazlama sistemi Ģema I’e göre daha az oluyor.

ġekil 8.9 KiriĢ değiĢimli ve değiĢimsiz sistemin tekrarlı yüklere tepkisi

8.1.8 Sonuçlar

 Yapısal Olmayan Nedenler

Çelik çaprazlama diğer modellere göre çok fazla yapısal olmayan avantajlar sunuyor, özellikle de dıĢ eleman olarak kullanıldıklarında. Çaprazlama sistemi çok çabuk bir Ģekilde ve fonksiyonda minimum kesinti ile kurulabilir. Ayrıca alan kaybı ve yeniden yapılandırma maliyeti de minimize edilebilir.

 Modelin Yapısal Yeterliliği

Çelik çaprazlama çok katlı betonarme çerçevelerin yatay dayanımı ve rijitliği için çok iyi bir uyum sağlıyor. Çelik çaprazlama çok yönlü ve göçmenin önlenmesinden (nihai hal) deplasman kontrolüne kadar (servis durumu) değiĢik bir çok durumun sağlanabilmesi için kullanılabilir. Dizaynır güçlendirilmiĢ yapıdaki yük gruplarını tayin edebilir ve dayanım ile rijitliği bağımsız olarak ayarlayabilir.

 İnelastik Burkulma

Çaprazlama sistemi elastik tepki için dizay edilebilir ama dizayn yüklerinin aĢılması durumları için düktil olarak detaylandırılır. Ġyi histerik düktilitenin sağlanması için çaprazların inelastik burkulmaları ana problemi oluĢtururlar. Bu yüzden çaprazların narinlik oranları inelasik burkulmayı sınırlamak için küçük tutulabilir. Burkulmayan (çok küçük narinlik) veya elastik olarak burkulan (çok yüksek narinlik, örneğin kablolar) çaprazların kullanımı tercih edilebilir.

 Zayıf Kolonlu Çerçeveler

Zayıf kolon-güçlü kiriĢ çerçevelerin çelik çaprazlı güçlendirme iĢlemlerinde ortaya çıkmaları güçlü bir olasılıktır. Bu tür yapıların kiriĢ değiĢimli çerçevelerin çaprazlarla kombine edilmeleri çaprazlı çerçevenin tekrarlı inelastik davranıĢını geliĢtirir. Kısa, zayıf kolonlu çerçevelerde kiriĢlerde değiĢiklik yapılması etkili bir yöntemdir.

 Yapılacak Çalışmalar

Betonarme yapılarda çelik çapraz kullanımının geliĢtirilmesi için mevcut betonarme yapılarda kabloların çapraz elemanları olarak kullanılmaları için çalıĢmalar yapılmalıdır. Enerji soğurma kapasiteleri ve öngerme düzeyleri araĢtırılmalıdır. Zayıf kısa kolonlu çapraz çerçevelerin tüm performansını anlayabilmek için, yatay olarak deplasman yapan kısa kolonun normal kuvvet taĢıma kapasitesi deneysel olarak çalıĢılmalıdır. Zayıf kolonlu çerçeve kiriĢleri için değiĢim kılavuz kitapları geliĢtirilmelidir [6].

8.2 Çelik Çaprazlarla Güçlendirilmiş Betonarme Çerçeveli Bir Yapının