Güçlü Kolon Zayıf Kiriş Prensibi Nedir?

Günümüzde, meydana gelebilecek depremlere karşı, taşıyıcı yapı elemanları arasındaki uyum önemli bir rol oynamaktadır. Bu uyumu sağlamak için de taşıyıcı elemanların boyutları arasında bir ilişki bulunmalıdır. Bu yazımızda “Güçlü Kolon Zayıf Kiriş Prensibi” konusunu detaylandırarak taşıyıcı elemanlar arasındaki bu ilişkiyi inceleyeceğiz.

Yapıların savunmasızlığı ile depremin oluşturduğu hasar birbiriyle orantılıdır. Güvenliği yeterli düzeyde sağlanmamış ve yönetmeliklerde belirtilen şartlara uygun yapılmamış yapılarda oluşan zararların boyutları daha fazla olmaktadır.

Rijitlik, dayanım ve süneklik, betonarme yapı tasarımında göz önünde bulunduran ana unsurlardır. Bu ilkelerin sağlanması için gereken koşullardan biri de boyutlandırmadır. Taşıyıcı elemanların birbirleri ile olan boyut uyumu depreme dayanıklı yapı tasarımı şartnamelerinde önemli bir yer tutmaktadır. Aralarında boyut uyumu olan taşıyıcı yapı elemanları yük aktarımını daha sağlıklı gerçekleştirmektedir. Betonarme yapılarda birleşim araçları kullanılmadan kolon- kiriş birleşimleri elde edildiğinden bu taşıyıcı elemanların boyutları arasında bir ilişki bulunmalıdır.

Deprem yönetmeliklerinde kolonların kirişlere göre daha güçlü olarak tasarlanması öngörülmektedir. Buna “Güçlü Kolon Zayıf Kiriş Prensibi” adı verilmektedir.

Güçlü Kolon Zayıf Kiriş Kavramı

Bir yapının taşıyıcı sistemi olan kolon, kiriş, döşeme ve temel arasındaki boyut uyumu yapının yatay ve düşey yükler altındaki davranışını olumlu yönde etkilemektedir.

Taşıyıcı sistemi oluşturan elemanlardan kolonların kapasitesinin kirişlerin kapasitesinden en az %20 fazla olması istenmektedir. Ancak günümüzde, kolonlar çoğu zaman mimari açıdan istenmeyen eleman olarak ilan edilmekte ya boyutları küçültülmekte veya tamamen kaldırılmaktadır. Başta geniş alanlar oluşturmak gibi amaçlar olmak üzere kolonlar kirişlerden daha zayıf yapılmaktadır.

Yatay yükler altında yapıda deformasyona uğrayacak elemanlar arasında kirişlerin kolonlardan önce gelmesi istenir. Çünkü kirişin göçmeye maruz kalması yapıda kısmi hasar oluştururken kolonun göçmesi ise tüm yapıyı etkilemektedir. Bu konuda önemli kavramlardan biri de plastik mafsallaşmadır.

Plastik Mafsallaşma Nedir?

“Yapı elemanlarının belirli bir kapasiteye kadar momenti taşıyıp ardından dönmeye izin verdiği noktalar plastik mafsal oluşan noktalar olarak adlandırılır.” Plastik mafsalın normal mafsaldan farkı üzerinde sabit bir moment olmasıdır.Bu plastik mafsallaşmaların öncellikle kirişlerde başlaması istenir. Bunu sağlamak için de uygun boyutlandırma yapılmalı, yeterli donatı oranı sağlanmalı ve birleşim bölgelerindeki enine donatı (etriye) oranına dikkat edilmelidir.

Kolonların Kirişlerden Güçlü Olma Koşulu

Yapı taşıyıcı sistemlerinde düğüm noktasındaki taşıyıcı kolonların taşıma momentleri toplamının o noktadaki taşıyıcı kirişlerin taşıma momentleri toplamından en az %20 fazla olması istenmektedir.

Burada;
Mra: Kolonun serbest boyunun alt ucunda hesaplanan taşıma gücü momenti
Mrü: Kolonun serbest boyunun üst ucunda hesaplanan taşıma gücü momenti
Mri: Kirişin sol ucu i’de kolon veya perde yüzünde hesaplanan taşıma gücü momenti
Mrj: Kirişin sağ ucu j’de kolon veya perde yüzünde hesaplanan taşıma gücü
momenti olarak tanımlanmaktadır.

NOT: Burada kolon moment taşıma gücü hesabı için etki-kapasite durumlarından kolon
momentini en düşük yapan kombinasyonun normal kuvveti seçilmelidir.

Zayıf Kolon Durumuna Karşı Çözümler

Kirişlerin döşeme ile birlikte yapılması sonucu yüksek taşıma güçlü olması neticesinde çerçeve hasarı daha çok kolonlarda meydana gelmektedir. Zayıf kolonlar için sonradan güçlendirme yapılarak kolon taşıma kapasitesi arttırılmaktadır. Bu çalışmalarda genelde kolon, mantolama gibi çeşitli yöntemlerle güçlendirilmiştir. Fakat bu yöntemlerde kolon kesiti büyütülerek projede kısıtlı olan kullanım alanı küçültülmektedir.

SONUÇ:

Düzensizlikler içermeyen, yönetmeliklere uygun biçimde tasarlanmış ve inşaat aşamasında denetimleri etkin biçimde yapılmış yapı sistemleri çok şiddetli bir depremde bile sünek davranış gösterebilir ve alabilecekleri hasarlar sınırlandırılabilir.

Bir başka yazıda tekrar görüşmek dileğiyle…

Diğer yazılarıma buradan ulaşabilirsiniz.