Deprem, yer kabuğundaki kırılmalar neticesinde ortaya çıkan enerjinin yeryüzünü sarsması olayıdır. Oluşan bu sarsıntılar neticesinde yapılarda dinamik kuvvetler meydana gelmekte ve yapı zorlanmaktadır. Bu yüzden bizler inşaat mühendisleri olarak yapıları tasarlarken bu dinamik kuvvetlerin oluşturacağı etkiyi dikkate alarak tasarım yapmaya özen gösteririz. Biz de bu yazımızda kolonun çalışma prensibine, deprem anında kolonda oluşan hasar tiplerine ve deprem etkisindeki kolon davranışına değineceğiz.
https://www.sanalsantiye.com/kolon-turleri/
İçindekiler
Kolon Nedir ve Çalışma Prensibi Nasıldır?
Döşeme ve kirişlerden aldıkları yük ve kuvvetleri zemine ileterek yapının ayakta kalmasını sağlayan düşey taşıyıcı elemanlar kolon olarak adlandırılmaktadır. Kolonların yük ve kuvvetlerin zemine aktarılmasında tabiri caizse köprü görevi görmesinden ötürü, kolonlarda meydana gelebilecek kırılmalarda kolonlar taşıdıkları yükleri zemine sağlıklı bir şekilde aktaramayacağından dolayı üst katındaki elemanlarında göçmesine yol açarak çoğu zaman sistemin çökmesine sebebiyet vermektedir.
Kolonlardaki kırılmaların çoğu zaman bölgesel göçmeye değil, sistemin tamamının göçmesine sebebiyet vermesinden ve kolondaki kırılmanın gevrek kırılma olmasından dolayı göçmenin ne zaman olacağının kestirilememesinden kaynaklı betonarme kolon tasarımları önem teşkil etmektedir.
Ek Bilgi: Kolonun donatı ve betonunun yapımındaki hatadan dolayı ortaya çıkacak olumsuz bir sonuç tüm sistemi etkilerken kirişler için bu durum geçerli değildir. Kirişlerde ortaya çıkan olumsuz bir sonuç halinde kirişin taşıdığı yük yeni bir yük kombinasyonuyla başka kirişe aktarılması sonucu sistem kendi içinde sorunu bertaraf ederek taşıyıcılığını sürdürmektedir.
Kolonlardaki Hasar Tipleri
Deprem etkisinde kolon davranışını tam olarak kavrayabilmek adına kolon elemanının çalışma prensibinin ne olduğunun yanı sıra kolonlarda meydana gelen hasar tiplerine de hakim olmak önem teşkil etmektedir. Ben de yazımın bu bölümünde kolanlarda meydana gelebilecek hasar tiplerine değineceğim. Betonarme kolonlarda 4 çeşit hasar meydana gelebilmektedir:
Bunlara da Göz Atmayı Unutmayın
Eğilme Kırılması
Deprem etkisinde oluşan eğilme momentinin kolon uçlarını zorlayarak mafsallaştırması sonucu oluşan hasar tipidir.
Kesme Kırılması
Kolonun kesme kuvveti taşıma gücünün yetersiz olması sonucu oluşan hasar tipidir.
Basınç Kırılması
Deprem sırasında kolona gelen düşey yükün, kolonun düşey yük taşıma kapasitesinin %50’sinden daha büyük olması durumunda basınç kuvveti sonucu oluşan hasar tipidir. Bunun nedeni ise kolonun en dış lifindeki beton, akmaya başladığında donatının henüz akma birim uzamasına ulaşamamış olmasıdır.
Burulma Kırılması
Bu hasar tipinde kolonun bir yüzünde diyagonal şeklinde çatlaklar ve betonda kırılmalar gözükürken kolonun diğer yüzünde ise basınç ezilmeleri oluşmaktadır. Yapının kütle ve rijitlik merkezleri birbirleriyle çakışmıyorsa kolonlarda oluşacak burulma kırılmaları da önemsenmeli ve incelenmelidir.
Deprem Etkisinde Kolon Davranışı
- Deprem esnasında kat yüksekliğine bağlı olarak kolonlara gelen basınç kuvvetinde yerine göre artma-azalmalar meydana gelmektedir. Buna karşılık deprem sırasında ortaya çıkan eğilme momenti, düşey yöndeki yükün oluşturduğu momente göre daha etkindir. Başka bir deyişle de kolonlar normal kuvvetin eğilme momentine göre daha etkin olan elemanlar olarak kabul edilirken deprem esnasında oluşan dinamik kuvvetler neticesinde bu durum tersine dönebilmektedir.
- Deprem esnasında meydana gelen eğilme momentleri çerçeveli yapılarda kolonun alt ve üst uçlarında daha etkindir. Bundan ötürü kolonun alt ve üst uçları daha fazla zorlanmakta ve bu uç bölgelerinde mafsallaşma meydana gelmektedir. Oluşan mafsallaşma sonucu kolonda hasar oluşmaktadır.
- Kolonlarda meydana gelen normal kuvvetler kolonda basınç gerilmesi oluşturmaktadır. Basınç gerilmesi betonun enine şekil değiştirmesine sebebiyet verebileceğinden ötürü bu durumu engellemek amacıyla sargı donatısı kullanılması önemlidir. Sargı donatısı kullanımı sayesinde betonun dayanımında ve sünekliğinde artış sağlamak mümkündür.
- Kolon elemanına eğilme momenti ve normal kuvvetin yanı sıra kesme kuvveti de etkide bulunmaktadır. Tasarımlarda kolanlar, kesme kuvveti kapasitesi eğilme momenti kapasitesinden daha büyük tutularak tasarlanmalıdır. Bu suretle kesme kuvveti donatısı tasarımlarında, tasarım kesme kuvveti değeri yerine elamanın uç kesimlerinde oluşan eğilme momenti değerini dikkate alarak hesaplanan kesme kuvveti değeri baz alınmalıdır.
- Kesme kuvveti kapasitesinin eğilme momenti kapasitesinden daha büyük alarak tasarım yapmamızın nedeni ise; deprem anında kolonda oluşacak zorlamalar neticesinde meydana gelecek güç tükenmesinin sünek olmasını sağlayarak sünek olmayan kesme kuvveti güç tükenmesinden kaçınmaktır.
- Deprem anında oluşan kesme kuvveti değerinin düşey yüklerden kaynaklı oluşan kesme kuvveti değerinden daha büyük olması durumunda beton ters davranacaktır . Dolayısıyla betonda meydana gelen çekme ve basınç gerilmelerinin yönleri değişecektir. Bu da deprem anında kolon hakkında bilinmesi gereken önemli hususlardan biridir.
Not: Kesme kuvvetinin yön değiştirdiği bu tarz durumlarda kesme kuvvetinin yalnızca etriye ile karşılanması tavsiye edilir. Kesme kuvveti değerinin pilye ile karşılanması ek çatlamalara ve gerilme yığılmalarına sebebiyet vermesinden dolayı pilyenin kesme kuvvetinin yön değiştirdiği durumlarda kullanılması uygun görülmemektedir.
Kaynaklar / References
Deprem Mühendisliğine Giriş ve Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı, Zekai CELEP
Yapı Teknolojileri 2, Prof.Dr. Metin ARSLAN
Kolonlarda Kesme Kuvveti Hasarı, Bartın Üniversitesi
Sanal Şantiye sitesinden daha fazla şey keşfedin
Subscribe to get the latest posts sent to your email.
merhaba …. ben de gazi üniversitesi 2000 mezunuyum.. güzel bir çalışma olmuş… ama piyasada tasarım için ver danayı makinaya al sucuğu yöntemi uygulandığından bu çeşit önemli değerlendirmelere hiç bakılmamaktadır… bu yayın daha ayrıntılı değerlendirmelerle beraber özellikle perdelerin de katılmalarıyla beraber güzel bir yüksek lisans çalışması olabilir … özellikle depremlerde görülen kolon ve perde hasarları ve deneysel çalışmalar da bu teze eklenebilir düşüncesindeyim… piyasa da kullanılan programlar ile tasarım yapmak iki tarafı çok keskin bıcakla et kesmeye benzer, bir tarafı mühendisin yetenekleri diğer tarafı programların yetenekleri, eti keserken elleri de kesmek mümkündür aman dikkat… programlara girilen verileri yorumlamak ve programlardan çıkan sonuçları da asıl olarak yorumlamak çok önemlidir, yorum yapamayan bir mühendisle tasarım olmaz… günümüzde programları kullanmayı öğrenen teknikerler, lise mezunları ve hatta ortaokul / ilk okul mezunları bile tasarım yaptıklarını zannetmektedirler, iş yorum kısmına gelince ortada koca bir sıfır vardır, doğru yorumu sadece mühendis yapabilir …. saygılarımla ..
Fatih Taner Vural
İnşaat Mühendisi
Gazi Üniversitesi
Proje ve uygulama denetçisi
0 532 390 97 73
[email protected]
Değerli yorumunuz için çok teşekkür ederim Fatih Bey beğenmenize sevindim :)
Bahsettiğiniz hususlara gelince de maalesef günümüz dünyasında dijitalleşmeden en çok olumsuz etkilenen mesleklerden birisine sahibiz. Bilgisayar kullanmayı öğrenen kendini mühendis sanıyor.
ABD’li saygın bir mühendisin ( R.C. REESE) çok sevdiğim bir sözü var :
”İnşaat mühendisliğinde kesin çözüm yoktur. Hesap yaparken bir sürü varsayım yaparız. İyi mühendis, yaptığı varsayımların ve bunların mertebesinin bilincindedir. Kötü mühendis, çoğu kez hesapların, yaptığı varsayımlar nedeni ile kesin olmadığının farkında değildir. Bu nedenle de oluşabilecek hata oranı hakkında da hiçbir fikri yoktur.”
Saygılarımla