4- YAPILARDA HASAR BELİRLEMESİ

(1)

4- YAPILARDA HASAR BELİRLEMESİ 4.1. Yapılarda oluşan hasar türleri

Betonarme yapılarda meydana gelen hasar şekilleri tanımlanacaktır. Betonarme yapılar kolon, kiriş, perde duvar, döşeme ve temel gibi taşıyıcı elemanlardan oluşur. Yapılarda deprem sonucu titreşimler meydana gelir bu titreşimlerin şiddetine göre betonarme taşıyıcı elemanlarda çatlaklar oluşur. Oluşan bu çatlakların yatayla veya düşeyle yaptığı açı, çatlağın genişlik miktarı betonarme elamanın neden zarar gördüğünü belirlememize yardımcı olur. Yığma yapılarda taşıyıcı duvarlarda veya betonarme yapılarda bölme duvarlarında da çatlaklar meydana gelebilmektedir. Betonarme yapılarda öncelikle bölme duvarları hasar alır sonrasında ise betonarme elemanlar hasar alır. Betonarme homojen olmadığı için elemanın önceden taşıdığı servis yüküne de bağlıdır. Oluşan çatlakları tanımlayabilmek için elemanların çalışma şekli, maruz kaldıkları kuvvetlerin bilinmesi gereklidir.

Şekil 3.1. Betonarme Taşıyıcı elemanlar 4.1.1. Betonarme Elemanlarda Oluşan Kuvvetler

Şekil 4.2. Betonarme Çubuk Taşıyıcı elemanlar

(2)

ü Şekil 4.3. Betonarme Çubuk Taşıyıcı elemanlar

4.1.2. Kolonlarda Hasar Türleri

Kolon taşıma gücüne basınç bölgesindeki etriye veya fret ile çevrili olan betonun çekirdeğin ezilmesi ile ulaşır. Betonun ezilmesi ile basınç kuvvetinin tümünü taşımak zorunda kalan donatı burkulur.

Betonun ezilse bile parçalanmasını engellemek, burkulmayı önlemek veya geciktirmek için etriye sıklaştırması uygulanır. Kesme çatlakları eğik yöndedir ve genellikle 45⁰ lik açı yaparlar. Aşağıdaki şekilde kesme çatlakları gösterilmiştir. Eğilme çatlakları asal çekme gerilmelerine dik yönde oluştuğundan kolon eksenine diktir. Aşağıdaki şekillerde tipik kesme ve eğilme çatlakları gösterilmiştir.

Kesme çatlağı Eğilme Çatlağı

Şekil 4.4. Kolonlarda oluşan çatlaklar

(3)

Şekil 4.5. Kolonlarda oluşan çatlaklar

Şekil 4.6. Kolonlarda oluşan ezilme ve dökülme çeşitleri

(4)

Resim 4.1. Kolonda kesme çatlağı.

Resim 4.2. Kolonda kesme çatlağı.

(5)

Şekil 4.7. Kolonda ileri derecede kesme kırılması

Resim 4.3. Kolonda ileri derecede kesme kırılması

(6)

(7)

(8)

Resim 4.6. Perde kolonda ileri derecede kesme kırılması

Şekil 4.8. Kolonda basınç kırılması

(9)

Resim 4.7. Kolonda basınç kırılması

(10)

(11)

Betonarme taşıyıcı sistemlerde deprem enerjisi, kolonun rijit ek yerinin mafsallı ek yerine dönüşmesine karşı gösterdiği mukavemet ile tüketilmektedir. Betonarme çerçevede oluşan hasar kolon uçlarında çekme ve basınç hasarı ve daha sonraki aşamalarda da kolon uçlarının mafsallaşma ile gerçekleşir. Kolonun mafsallaşma esnasında bir kenarında deprem kuvvetinin etkime yönüne göre, betonda çekme çatlakları oluşurken, diğer kenarındaki basınç bölgesinde ise ezilme oluşur. Deprem hareketinin yönünün değişmesi ile tersinir etki ile ezilme olan tarafta çekme etkisi ile beton dökülmesi ve diğer tarafta da çekme çatlaklarının oluştuğu yerde de ezilmeler oluşur. Aşağıdaki şekilde kolonda mafsallaşmanın gelişme aşamaları verilmektedir.

Şekil 4.9. Mafsallaşma meydana gelmesi sonu kolonda boy kısalması

Deprem hareketinin tersinmesi sonucu kolonun etriye ve boyuna donatısı dışında kalan ve kabuk betonu olarak nitelenen pas payı tabakası tümü ile dökülmektedir. Eğer kolon uçlarında etriye sıklaştırılması yapılmamış ise betonun ezilmesi ve parçalanması etriye ve boyuna donatıların içinde kalan çekirdek betonu olan bölgeye de yayılır. Eğer etriye sıklaştırması yapılmış ise çekirdek betonunda fazla bir çatlama olmamakta ya da ancak depremin çok şiddetli olduğu zaman oluşmaktadır. Aşağıdaki şekilde depreme dayanıklı yapıdaki kolonda mafsallaşmanın gelişme aşamaları verilmektedir.

(12)

Şekil 4.10. Depreme Dayanıklı Yapıdaki Kolonda Mafsallaşmanın Gelişme Aşamaları

4.1.3. Kirişlerde Hasar Türleri

Kirişler normal şartlarda eğilmeye çalışırlar. Yük altındaki bir kirişte donatının önemi büyüktür. Kirişin sünek davranış göstermesi donatı ile sağlanır. Eğilme çatlaması düşük yükler altında oluşarak kirişin eğilme rijitliğini azaltır. Kirişlerde çatlaklar asal gerilmelere dik yönde oluşur, bu nedenle kesmenin büyük olmadığı yerlerde eğilme çatlakları eksene diktir ve çatlak genişliği çekme bölgesinden basınç bölgesine doğru azalır. Donatı çatlamayı önleyemez fakat yeterli ve iyi yerleştirilmiş donatı çatlak genişliğinin kabul edilebilir düzeyde kalmasını sağlar. Betonarme bir kirişin eğilme yerine kesmeden kırılması gevrek bir kırılmaya yol açar. Eğilme yanında kesmenin önemli olduğun durumlarda asal çekme gerilmeleri eğik yönde oluşacağından, kesme çatlakları kiriş eksenine yaklaşık 45⁰ lik bir açı ile oluşur. Kiriş uç noktalarına yakın yerlerde gözlenen eğik çekme çatlakları betonun dayanımının düşüklüğünü veya etriye, pilye gibi kesme kuvveti taşıyan donatıların yetersizliğinden oluşur. Kesme kırılmasının önlenebilmesi için o bölgede yeterli oranda etriye bulundurmak gereklidir. Aşağıdaki şekilde kirişlerde düşey yüklerden dolayı oluşan çatlaklar gösterilmiştir. Şekil 3.7. de 1 ile gösterilen Kesme Çatlağı olan yerde beton basınç dayanımı düşük, etriye sıklaştırması yetersiz veya kiriş yükü kolona aktaramadığı için oluşur. 2 ile gösterilen Eğilme Momenti çatlağı olan yerde Beton basınç dayanımı düşük, esas donatı yetersiz veya kiriş yükü fazla olduğundan dolayı oluşan çatlaktır.

1-Kes Şekil 4.11. Kirişlerde düşey yüklerden dolayı oluşan çatlaklar.

Eğilme çatlakları asal çekme gerilmelerine dik yönde oluştuğundan momentin sabit olduğu bölgede kiriş eksenine diktir. Kesme kuvvetinin daha etkili olduğu yerlerde eğrileşir. Aşağıdaki şekilde eğilme çatlakları gösterilmiştir

(13)

Şekil 4.12. Kirişlerde eğilme çatlakları.

Kesme çatlakları eğik yöndedir. Genellikle 45⁰ lik açı yapar. Aşağıdaki şekilde kesme çatlakları gösterilmiştir.

Resim 4.12. Kirişlerde eğilme çatlakları.

Şekil 4.13. Kirişlerde kesme çatlakları.

Deprem sırasında kirişteki moment dağılımı farklıdır. Özellikle şiddetli bir depremin kirişlerde oluşturduğu eğilme momentleri büyük değerlere ulaşabilmektedir. Taşıyıcı sisteme düşey yükler ile birlikte etkiyen deprem kuvveti bir çerçevede düğüm noktasının her iki yanındaki kirişlerde tersinir momentler oluşturur. Kiriş ucunda oluşan negatif ve pozitif momentler neticesindeki kiriş hasarı aşağıda gösterilmiştir.

(14)

Şekil 4.14. Kirişlerde Moment hasarları.

Resim 4.13. Kirişlerde eğilme hasarları.