Rijitlik, Süneklik, Elastiklik, Plastiklik Kavramları Nedir?

Rijitlik Nedir?

Rijitlik kavramı temelde E ( Elastite Modülü ) ve I ( Atalet Momenti ) ile ilişkilidir herkesçe bilindiği üzere. RİJİTLİK KAVRAMININ TEMEL FORMÜLÜ, RİJİTLİK = E * I ile ifade edilir, burada E ( Nt / mm2 ) olarak ifade edilir, yani yük ( kuvvet ) / alan şeklinde tanımlanan bir kavramdır, bir malzemenin birim alanda taşıyabileceği kuvvet ( yük ) olarak da ifade edilir.

Elastisite Modülü Nedir?

Elastisite modülü, malzemenin kuvvet altında elastik şekil değiştirmesinin ölçüsüdür. Tanımı gereği; birim kesit alanına sahip bir malzemede (genellikle 1 mm2), birim boyu bir kat arttırmak / kısaltmak için (örneğin 1 metrelik teli 2 metre yapmak için) uygulanması gereken birim kuvveti gösterir. Kimi kaynaklarda Young modülü olarak da geçer.

Bulk modülü, Shear (Kesme) modülü gibi malzemelerin mekanik özelliklerinden bir tanesidir. Elastik deformasyondaki birim uzama ile normal gerilme (çekme ya da basma gerilmesi) arasındaki doğrusal ilişkinin bir sonucu olup, bir birim uzama başına gerilme olarak tanımlanır. Elastisite modülünün SI birimi Pascal (Pa)’dır. Örneğin, yapı çeliği için elastisite modülü Eçelik=2×1011 N/m2, alüminyum için Ealüminyum=7×1010 N/m2’dir.

Birim uzama ile normal gerilme (çekme ya da basma gerilmesi) arasındaki doğrusal ilişki şöyle tanımlanabilir:

Elastisite Modülü Normal Gerilme / Birim Uzama / Kısalma, evet bu basınç da olabilir, çekme de olabilir kayma da / kesme de olabilir. Yukarıda belirtildiği üzere elastite modülüne young modülü de denir. Eğer malzeme / eleman basınç veya çekme altında çalışıyorsa, diğer taraftan malzeme / eleman, kesme / kayma altında çalışıyorsa bu elastite modülüne shear modülü de denebilir.

I / atalet momenti ise geometriyle ilgili olup, birimi uzunluğun 4. dereceden kuvveti şeklindedir ( mm4 ), misal genişliği a, yüksekliği b olan bir kirişin düşey yöndeki atalet momenti, a*b3 / 12 şeklinde ifade edilir.

Şimdi bu durumda Rijitlik ( E*I ) birimi, ( Nt / mm2 ) * mm4 = Nt mm2 şeklindedir. Rijitlik kavramı açıklanırken malzeme kesitinin kendisine uygulanan kuvvete ( yüke ) karşı koyabildiği mukavemet / direnç rijitlik denebilir. Bu mukavemet ne kadar yüksekse malzeme / kesit o kadar rijittir. Tersi olduğunda ne kadar az deplasman yapıyorsa o kadar az rijittir. Ancak ne kadar çok deplasman yapabiliyorsa, yani enerji tüketme kapasitesi ne kadar yüksekse o kadar SÜNEKTİR ( SÜNME KAPASİTESİ ) denir. ( ŞEKİL 1’de bulunan Yük – Deplasman eğrisine bakınız)

Yapıların temelde deprem yüklerinde deplasmanların belirli bir seviyede tutulmalarına imkan verebilecek kadar rijit, deprem enerjisinin kiriş mesnetlerinde oluşacak plastik mafsallaşmalarla sönümleyebilecek kadar da sünek olmaları istenir.

Plastikleşme nedir?

Hook davranışını gösteren bir malzeme yüke maruz kalınca önce elastik davranış başlar. Yani yük ( kuvvet ) – deplasman ( şekil değiştirme ) grafiğinde yükleme ile doğru orantılı olarak şekil değiştirme oluşur. Grafik bu durumda ilerlerken yükleme kaldırılırsa malzeme eski haline döner ve kalıcı deplasman oluşmaz. Eğer malzeme üzerinde yüklemeye devam edilirse, malzeme elastik bölgeden plastik bölgeye geçer ve yükleme devam ederse sabit yük / kuvvet altında kalıcı deplasman yapar ( süner ). Plastikleşme kapasitesinin sonlarına doğru yeniden dayanım kazanır ve en sonunda malzeme çöker.

Şimdi daha önceden yazdığımız üzere, yapılar deplasmanları sınırlayacak kadar rijit, deprem enerjisini sönümleyebilecek kadar da sünek ( plastikleşme ) yapılmalıdır. Fakat günümüzde farklı görüşler de vardır bu konuda. Örneğin; Bütün R sayılarını ( Deprem Yükü Azaltma Sayısı ) R/2 yapıp (rijit yapıp) binalarımızı Kesintisiz Kullanım ( KK) Performans Seviyesinde yapmamız lazım der Prof Dr Hakkı Polat Gülkan. Artık esnek yapı – sünek yapı kalktı. Böyle sağlam, pehlivan gibi ( rijit ) yapı yapmak gerek diyenler de vardır. ( Prof. Dr. Mete Sözen ) .

Rijitlik konusunda bir de kısa olarak TBDY 2018’de bulunan B2 / Komşu Katlar Arası Rijitlik Düzensizliği / Yumuşak Kat Düzensizliği vardır malumunuz. Bu düzensizlikte göreli kat ötelemeleri durumuna göre değerlendirme yapılmaktadır ( detaylar için bakınız TBDY 2018 Tablo 3.6 Düzensiz Binalar ). Bu yazımızda genel manada bilgiler verilmeye çalışılmıştır, artık taktir sizin, değerli görüşlerinizi bekleriz.

(Bu yazı hazırlanırken çeşitli kaynaklardan da yararlanılmıştır.)

FATİH TANER VURAL

PROJE VE UYGULAMA DENETÇİSİ İNŞAAT MÜHENDİSİ – ANKARA GAZİ ÜNİVERSİTESİ

0 532 390 97 73

[email protected]