Kapasite Tasarımı Nedir?

Kapasite kavramı 2007 deprem yönetmeliği ile yaygınlaştı. Deprem yönetmeliklerinin kapasite kavramını öne çıkarmasının amacı da tamamen sünek davranışın gerçekleşmesini sağlamak.

Süneklik eğilmede geçerli bir kavramdır. Kim süneklik kavramından bahsediyorsa bilin ki eğilme momentini dikkate alıyordur. Normal kuvvette, kesme kuvvetinde süneklik diye bir kavram yoktur. Eğilme momentinden dolayı olan göçmeler yavaş olur, göçmeyi  izleyebilirsiniz, şekil değişikliklerini dışarıdan gözlemleyebilirsiniz. Sünek tasarımın amacı zaten şekil değişliklikleri vasıtasıyla deprem enerjisini  tüketmektir. Enerjinin çoğu bu şekilde yutulur. Oysa normal kuvvette ve kesme kuvvetinde göçmeler ani olur. Gevrek kırılma ile karşı karşıyasınızdır. Yapı aniden göçer.

Kapasite Tasarımı 

Kapasite kavramı buradan doğmuştur diyebiliriz. Bir sistemin sünek güç tükenmesini yaşamasını istiyorsanız, o sistemde normal kuvvet kapasitesinin ve kesme kuvveti kapasitesinin yeterince büyük olması gerekir. Yapıda eğilme momenti arttıkça ( deprem kuvveti sebebiyle)  yapı hem kesme kuvveti anlamında hemde normal kuvvet anlamında hasara uğramamalıdır (göçmemelidir). Dolayısıyle sünek yapı dizaynında, yapının kesme kuvveti kapasitesi, yapının moment kapasitesine göre dizayn edilmelidir. Klasik dizayn da durum nasıldı? Dış etkilerden (deprem) oluşan kesme kuvveti kombinasyonlara göre bulunur ve eleman bu kuvvete göre dizayn edilirdi. Yani elemanın dış etkilerden oluşan kesme kuvvetini karşılaması yeterli sayılırdı. İşte kapasite kavramı burada devreye giriyor. Dış etkiler yanında elemanın moment kapasitesine göre oluşacak kesme kuvveti hesaplanıyor ve eleman bu değere göre dizayn ediliyor. Kirişte de durum böyle, kolon da da durum böyle.

Böyle olunca sünek sistem nasıl çalışıyor ona bakalım. Deprem anında kritik bölgelerde oluşan momentler nedeniyle büyük şekil değiştirmeler olabiliyor. Ancak büyük deprem momentlerinde bile elemanın kesme kapasitesi büyük olduğundan kesme kırılması oluşmuyor. Eleman rahatça eğilme momenti altında eğilip bükülebiliyor, donatı (betonarmede) rahatça akabiliyor. Sünek davranış ortaya çıkıyor.

O halde elemanlar kolon ve kirişler  kapasiteye göre dizayn kavramının özü olarak mutlaka moment kapasiteleri dikkate alınarak , kesme kuvvetine göre dizayn edilmeli.

Bir betonarme  kolon düşünün. İçinde bir miktar donatı olsun. Kolonun üzerindeki normal kuvvet değerine göre bu kolonun üst ve alt  noktasında taşıyabilecegi maximum momenti hesaplayın. Kolon hesapladığınız bu maximum momenti taşır ama daha önceden kesme kırılması olmazsa. İşte bu yüzden bu kolon kesme dizaynı da bu moment kapasitesine göre hesaplanır. Bu kolonun üst moment kapasitesi M1 ise alt moment kapasitesi M2 ise ve kolon boyu da  L  ise, kolonu dizayn edeceğiniz kesme kuvveti

V= (M1 + M2) / L

olmalıdır.

Ahmet CELIKKOLLU

Insaat Muhendisi

ESKISEHIR