Betonarme Düşey Elemanlarda Normal Kuvvetler

Yazının başlığında kastedilen elemanlar betonarme kolonlar ve betonarme perdelerdir. Yazının bundan sonraki bölümünde betonarme kolonlar sadece “kolon”, betonarme perdelerde sadece “perde” olarak anılacaktır.

Deprem kuvvetlerinin büyüklüğü ve şekil değiştirmelerin enerji tüketme özelliği düşünüldüğünde, yüksek sünek tasarımın ne kadar önemli olduğu görülebilir. İyi bir mühendis, deprem kuvvetlerinin yedide birini, sekizde birini dayanımla karşılarken; geriye kalan yedide altısını, sekizde yedisini sekil değiştirmeler ile sönümlemektedir(deprem kuvvetlerinden doğan eğilme momentlerinden bahsediyorum). Eğer süneklikten habersiz olsaydık yada sünekliğin bu özelliğini kullanmasaydık deprem kuvvetlerini sadece dayanım ile karşılayacaktık ve çok iri kolon ve perdeler dizayn etmek zorunda kalacaktık.

Sanırım yazının girişindeki bu kısa açıklamam dahi, sünekliğin önemini yeteri kadar anlatmıştır. O halde depreme dayanıklı bir yapı sünek olmalıdır, hatta mümkünse yüksek sünek olmalıdır.

Ülkemiz yönetmeliği de dahil, yapıların sünek olması özendirilmektedir. Halihazırda geçerli olan deprem yönetmeliğimizde taşıyıcı sistemler “yüksek sünek”, “normal sünek” ve ” karma” olarak guruplandırılmıştır. Yakında yürürlüğe girecek tasarı TBDY2017 de de durum aynıdır. Sadece “normal sünek” sistemlerin adı “sınırlı sünek” olarak değiştirilmiştir, içerik olarak “normal sünek” kavramı ile “sınırlı sünek” kavramı aynı şeyi ifade etmektedir.

Kolonların ve perdelerin süneklik derecesinin belirlenmesinde normal kuvvet önem arz eder. Elemanın adı ne olursa olsun, kesme kuvveti ve normal kuvveti kapasitesi yetersiz ise süneklikten bahsedilemez. Yani yüksek sünek sistemin en büyük düşmanları kesme ve normal kuvvetlerdir.

Bir perde veya kolonda normal kuvvet ne kadar büyükse, süneklik derecesi o kadar azdır. Normal kuvvet ile süneklik arasında ters orantı vardır. Bu bağlamda yönetmelikler, normal kuvvet değerlerini hep sınırlama yoluna gider. Aynı şartlar altında, bir birimlik normal kuvvete sahip bir kolon, iki birimlik normal kuvvete sahip bir kolona göre daha sünektir. Proje dizayn ederken de normal kuvvetin sünekliğe olan bu etkisi göz önünde tutulmalıdır.

Bu bilgiler ışığında yüksek sünek kolon ve perdelerde, normal kuvvetin düşük olması gerektiği açıktır. Ancak yürürlükteki TDY2007 ye göre böyle bir ayrım söz konusu değildir. TDY2007 ye göre, süneklik düzeyi ister normal kolon, ister yüksek kolon dizayn edin, normal kuvvetin 0.50 x Ac x fck ‘ yı geçmemesi gerekir (Ac:kolon kesit alanı, fck: beton karakteristik dayanimı). Burada normal kuvvetten kastım, düşey ve deprem yüklerinden oluşan maksimum normal kuvvettir. TDY2007 de, yani halen kullanmakta olduğumuz yönetmelikte, perdelerle ilgili bir kısıtlama da yoktur. Yani bu gün yüksek sünek yada normal sünek bir perde dizayn edecekseniz, herhangi bir normal kuvvet kısıtlamasına gerek duymadan bunu yapabilmektesiniz. Görülduğü gibi, TDY2007 de normal kuvvetin süneklik ile bağlantısı pek ciddiye alınmamıştır.

Taslak yönetmelik TBDY2017 de durum oldukça farklıdır. Yönetmelik yapıcılar, normal kuvvetin sünekliğe etkisini keskin şekilde yönetmeliğe sokmuşlardır. Öyle ki perdelerde dahi normal kuvveti sınırlandırmışlardır. Taslak yönetmelik yürürlüğe girdiğinde, süneklik düzeyi yüksek kolon için farklı, süneklik düzeyi sınırlı(normal) kolon için farklı, süneklik düzeyi yüksek perde için farklı, süneklik düzeyi sınırlı(normal) perde için farklı normal kuvvet oranları kullanılacaktır. Normal kuvvetin sünekliğe etkisi düşünüldüğünde olması gerekenin de bu olduğu sonucuna varılabilir.

Taslak TBDY2017 deprem yönetmeliğine göre yüksek sünek bir kolon yapacaksanız, normal kuvvetin Ac x 0.4 x fck ‘ yı asmaması gerekir.Eğer sınırlı(normal) sünek bir kolon yapacaksaniz, normal kuvvetin Ac x 0.50 x fck ‘ yi aşmaması gerekir. Görüldugu gibi nispeten daha az sunek kolonlarda daha büyük normal kuvvetlere izin verilmistir. Yonetmelik, buyuk normal kuvvet altinda yuksek sünek kolon yapimina izin vermemektedir.

Taslak TBDY2017 ilk defa olarak perdelerde de normal kuvvet kısıtlamasına gitmiştir. Taslak yönetmelik yürürlüğe girdiğinde, eğer yüksek sünek bir perde yapacaksanız, perdede oluşan normal kuvvet 0.25 x Ac x fck değerini aşmamalıdır. Eğer sınırlı(normal) sünek bir perde yapacaksanız bu takdirde perde de oluşan normal kuvvet, 0.30 x Ac x fck değerini aşmayacaktır. Görüldüğü üzere, perde dizaynında da normal sünek durumda perdelerin daha fazla normal kuvvet almasına izin verilmektedir.

Bilinmesi gereken, normal kuvvetin sünekliği azalttığıdır. Normal kuvveti kısıtlayan 0.50, 0.40, 0.30, 0.25 gibi katsayılar maksimumlardır. Sünek tasarım yapmak isteyen mühendis bu katsayıları daha da aşağı çekmelidir. Ne kadar az normal kuvvet, o kadar sünek kolon yada perde…

Ahmet ÇELİKKOLLU
İnşaat Mühendisi
ESKİŞEHİR