Kısa Kirişlerde Kesme Kuvveti Sorunu

Büyük açıklığa sahip kirişleri dizayn ederken gösterilen özen/dikkat kadar, küçük açıklığa sahip kirişleri planlarken de aynı özen/dikkat gösterilmelidir. Kısa kiriş, uzun açıklıklı bir kirişten her anlamda daha tehlikeli bir duruma gelebilir. Esas olan taşıyıcı sistemlerde kısa kirişe yer vermemektedir.

Kısa Kiriş Nedir?

Yüksekliği açıklığının dörtte birinden daha fazla olan kiriş olarak tanımlamak mümkündür. 200cm açıklık için 50cm yüksekliğe sahip bir kiriş(betonarme), 300cm açıklık için 75 cm yüksekliğinde bir kiriş(betonarme) kısa kiriş hükmündedir.

Kısa Kirişlerdeki Problem Nedir?

Kısa kirişlerde en büyük sorun kesme kuvveti sorunudur. Kirişin uzunluğu kısa olacağından oluşacak kesme kuvveti de çok büyük olur. Bu kesme kuvvetini karşılamak çoğu zaman mümkün olmaz. Teorik olarak bir takım tedbirlerle karşılansa bile bu kiriş deprem anında mutlaka hasar görecektir. Yüksek sünek bir kirişin tasarım kesme kuvveti Msol kirişin sol ucunun moment kapasitesi, Msağ kirişin sağ uç moment kapasitesi ve L kirişin net açıklığı olmak üzere

V=(Msol + Msağ) / L ‘dir.

25cm/50cm boyutlarında, uç moment kapasiteleri 10’ar tm olan 6 metre açıklığında bir kirişte oluşacak en büyük kesme kuvveti (10+10)/6=3,33 ton iken aynı özelliklere sahip 2 metre boyundaki kirişte oluşacak en büyük kesme kuvveti (10+10) / 2=10 ton’ dur. Görüleceği üzere 3 katlık bir kesme kuvveti oranı söz konusudur.

Kısa kirişler birde perdelerin yada kolonların uzun yönlerini birbirini bağlayacak tarzda atılıyorsa afaki değerlerde kesme kuvveti ile karşı karşıya kalınır. Çünkü perdeler ve kolonların uzun yön rijitlikleri çok fazla olduğundan bu uçlarda büyük momentler oluşur. Düğüm noktalarında denge gereği toplam momentin sıfır olması gerektiğinden bu noktaya bağlı kısa kirişlerde de dengelemek için büyük momentler oluşur. Bu büyük momentler için, büyük moment kapasitesine sahip kısa kirişler tasarlanmak zorunda kalır ki buda o kirişlerde çok büyük kesme tasarım kuvveti oluşması anlamına gelir. Kısa kirişler her zaman kesme kuvveti anlamında tehlikelidir, ancak kısa kirişler özellikler kolon/perdelerin uzun yönlerine birleştiren doğrultuda atılmışsa çok daha tehlikelidir.

Kısa kirişlerde oluşacak büyük kesme kuvvetlerini nasıl önlenebilir?

1. Mümkün mertebe kısa kiriş oluşumundan kaçacak şekilde taşıyıcı sistem tasarlanabilir. Bunun içinde birbirine çok yakın kolon/perde yerleşiminden kaçınılmalıdır. Ayrıca kiriş ebatları(betonarme) kısa kiriş oluşturmayacak şekilde seçilebilir. Mesela 200 cm bir açıklık için yerleştirilecek betonarme kirişi 50 cm yüksekliğinde yapmak yerine(50/200=1/4=kısa kiriş) 12cm döşeme için bu kiriş yüksekliğini, 36cm olarak düşünmek iyi olabilir(36/200=1 / 5,55=kısa kiriş değil). Yani bilinenin aksine kısa kirişlerde kesme sorununu aşmak için kiriş ebatlarını büyütmek değil tam tersi rijitliği azaltmak yerinde olabilir.

2. Kısa kirişler ne tür tedbir alınırsa alınsın mutlaka uç noktalarından hasar görür, çatlar(yatay yük aşamasında). Bu davranışı bilerek tasarım yapmak gerekir. Uç noktaların hasarı demek rijitliğin epey düşmesi demektir. Özellikle perde uzun yönlerini bağlayan kısa kirişlerde bu hasar daha büyük olur. Bu kirişlerin uç noktaları mafsallaşır. Bu davranışa göre de ilk tasarım aşamasında bu kısa kirişlerin uç noktalarını mafsal olarak yazılıma atamak yani moment almayacak şekilde yazılıma tanımlamak akıllıca olabilir. Bunun içinde ilgili kısa kirişin I (atalet momentini) yada E (Elastisite modülü)nü sıfır olarak tanımlamanız yeterlidir. Bu durumda çatlayacak olan bu kesitlerde moment oluşmaz ve kuvvet akımı diğer elemanlara göre ortaya çıkar/yayılır. Gerçek davranışa da uygundur. Mafsallı bu birleşimde büyük momentler oluşmayacağından kesme kuvveti sorunu yaşanmaz. Bu durumda birleşim detayının da mafsallı yani moment aktarmayacak şekilde paftada düzenlenmesi önemlidir.

Ahmet ÇELİKKOLLU

İnşaat Mühendisi

ESKİŞEHİR

05454019515