“D” Katsayısının Taşıyıcı Sistem Sünekliğine Etkisi

TBDY 2018’ de, Tablo 4.1 ‘de taşıyıcı sistem türlerine göre adına Dayanım Fazlalığı Katsayısı denilen “ D” ‘ler tablo halinde verilmiştir. Betonarme binaların “D” katsayıları incelendiginde 2 ile 3 arasında değıştıği görülür.
Taşiyıcı sistemler tasarlanırken emniyette kalma adi altında yönetmelikler/standartlar/müellifler birçok emniyet katsayilari kullanırlar. Bu katsayılarla malzeme dayanımları düşürülürken, yükler artırılır ve böylece taşıyıcı sistem kapasitesinin çok altında tasarlanmış olur. Binanın tasarlandığı kuvvet her zaman bina göçme kuvvetinin çok çok altındadır. Betonarme taşıyıcı sistem tasarlanırken beton dayanımı 1,50 katsayısina bölünür, çelik dayanımı 1,15 katsayısına bölünür ayrica beton ve çelik ureticileri de ürettikleri malzemelerde riske girmemek adına dayanim degerlerini olması gerekenden hep büyük tutarlar, mesela C30/37 betonun karakteristik dayanimi tasarimda 300 kg/cm2 alınırken uygulamada kullanilan beton hep 320kg/cm2, 330kg/cm2,340 kg/cm2 ‘dir. Ayni durum çelik içinde gecerlidir. Tasarimda B420C celigin akma dayanımi 4200 kg/cm2 alinirken fabrikalarin ürettiği celigin hep bu değerin üstünde oldugu görülür. Yine tasarımda ozellikle hareketli yüklerin tam dolu(kesit tesirlerini maksimum verecek şekilde) olduğu düşunulurken, bina belkide hiçbir zaman bu yuklemeye rast gelmez. Ayrica minimum donatı koşullari ve konstruktif kurallar tasarımda dikkate alınırken bunlarin kapasiteye etkileri(artırıci yönde) göz ardı edilir, mesela sargı donatisının kolon basınç dayanımını artırıcı yöndeki etkisinde olduğu gibi. Bu paragrafta yazilan belli başlı ilkelere gore tasarlanan tasıyıci sistem bir (Fd) kuvvetini karşılar/karşıladığı kabul edilir.
Oysa taşıyıcı sistemin karsılayabileceğıi kuvvet bu tasarlanan (Fd) kuvvetinden kat kat fazladır. Taşıyıcı sistemin karşilayabileceği gercek kuvvet değeri, beton dayanımını 1,50 degerine bölmeden (1 olarak) yerinde kullanilan 330kg/cm2, 340kg/cm2 degerini kullanarak, çelik dayanımını da 1,15 degerine bölmeden(1 olarak) çekme deneyi ne ise 4500kg/cm2, 500kg/cm2 degerini kullanarak, sargı etkisinin kolon normal kuvvet dayanımıni artirdığı dikkate alınarak vb bulunabilir. Bütün güvenlik katsayilarının 1 olarak alındıği ve gercek malzeme dayanımlarinin kullanıldıği ve sargı etkisi gibi dayanimı artirici unsurlarinda dikkate alındıği durumda taşıyıcı sistemin karsilayabileceği gerçek kuvvet (Fy) kuvvetidir denilebilir. Yani Fd kuvveti tasarim kuvveti, Fy kuvveti ise gercek kuvvettir denilebilir.
Anlasılacaği uzere taşiyıcı sistemin taşiyabileceği gerçek kuvvet Fy iken, muhendis tasarim kuvveti olarak Fd kuvvetini baz alır. Fy kuvveti Fd kuvvetinden kat kat büyüktür. İşte bu gerçek kuvvet ile tasarım kuvvetı arasındaki oranı veren deger, yani Fy/Fd oranı Dayanım fazlalıği Katsayısı “D”’dir. “D” katsayısının 2,5 olması demek, kaba bir benzetmeyle taşıyıci sisteminizin tasarladığinız kuvvetten 2,5 kat fazla kuvveti tasiyabileceği anlamina gelir. “D” katsayısının 3 olması demek, kaba bir benzetmeyle tasıyıcı sisteminixin tasarladığınız kuvvetten 3 kat fazla kuvveti taşiyabileceği anlamına gelir.
Bu bilgiler ışığında “D” katsayısının süneklikle ilgısine bakalım. Bilindiği uzere suneklik her tesir icin gecerli degildir. Mesela egilme momentinde suneklikten bahsedebilir ama, kesme kuvveti gibi, basınç kuvveti gibi, zımbalama kuvveti gibi tesirlerde suneklikten bahsedilemez. Egilme momentinde tesir arttikca betonarmede celik uzar yani sekil değişikligi olur/dönme olur, plastik mafsal oluşur ve gevrek kirılma gercekleşmez, tesir buyudukce belli bir noktadan sonra celik akar ama aksa dahi momenti taşimaya devam ederki bu sunekliktir. Betonarmede donatı akmadan süneklikten bahsedilemez, donatı akmadan ortaya çıkan bir takım deplasmanlar süneklikle ilgili degildir, donatı akmaya başlar suneklik başlar. Egilme donatısının akması icinde taşiyici sistemin/elemanın başka bir tesir nedeniyle kopmaması/göcmemesi gerekir. Şöyle ki moment arttikca celik uzamasi artmasina ragmen henüz çelik akmadan yani suneklik kullanilmadan kopan/kesilen bir kiriste suneklikten bahsedilmez. Ornegin yeterli etriyeye sahip bir kiriste moment arttikça kiriş kesme kapasitesi uygun oldugundan donatı akma durumuna (egilme donatısı) erisir ve akar, ama kiris yeterli etriyeye sahip degilse egilme donatisi kuvvet artısinda bir miktar uzar ama kiris kesme kırılmasına ugrayacağından egilme donatısı akamadan islevsiz hale gelir. O halde sunekligi saglamak icin(egilme donatisının akması için) kesme kuvveti gibi, zimbalama gibi, basinc kuvveti gibi gevrek davranısa sebep olan tesirleri kontrol altina almak gerekir. İşte bu baglamda gercek kuvvete ortaya cikan tesirler yani Fy deki tesirlere göre kesme kuvvetini, zimbalama kuvvetini, basinc kuvvetini hesaplamak gerekir. Cünku sisteme kesme kuvveti olarak, basınç kuvveti olarak, zimbalama kuvveti olarak bu kuvvetler etkiyebilir. Bu bağlamda egilme donatısının akması icin/akabilmesi için kesme kuvveti gibi basınc kuvveti gibi, zimbalama kuvveti gibi tesirkerin “D” katsayisi ile artirilarak dikkate alinmasi ve kapasite kontrolünun yapilması gerekir. Mesela R=8 alarak tasarlanan bir betonarme tasiyici sisteme tekabul eden kuvvet ki bu tasarim kuvvetidir Fd ise, kiris etriye hesabina esas tesiri gercek kuvvet (Fy) ye kalibre edilmesi icin cikan kesme kuvvet degerini “D” ile çarpilip kullanilmasi ve kapasite kontrolunun yapilmasi gerekir. Anlasilacagı üzere “D” katsayisı gevrek davranışa sebep olan tesirlerin artırılmasinda kullanilir. Kiris yada kolon etriyesi tasarlanacaksa“D” kullanilir, zimbalama donatisi hesaplanacaksa “D” kullanilir. Bir kirisin alt donatisini yani egilme donatisini yani moment donatisi tasarlayacaksa “D” kullanilmaz, çünkü egilme sünek bir davranıştır.

Ahnet CELIKKOLLU
Insaat Mühendisi
05454019515