Normal Sünek Ve Yuksek Sünek Tasarım

0

Bir inşaat mühendisi taşıyıcı sistem olustururken, önce suneklik duzeyine karar veriyor. Süneklik duzeyleri nasil secilir ayrintiya girmeyecegim, bu konularla ilgili daha önce ayrintili yazılar yazdim. Bu yazinin konusu da bu degil zaten.

 

Tasıyici sistemler icin üç adet suneklik düzeyi tanımlanmıs(tdy2007) .Süneklik duzeyi yüksek, suneklik duzeyi normal ve karma sistemler. Suneklik duzeyi yuksek taşıyıcı sistemlerde, deprem enerjisinin çok büyük kısmı şekil degıstirmelerle karşılanıyor.Süneklik düzeyi normal sistemlerde ise ,şekil degistirmelerle karsilanan deprem kuvveti degeri nispeten az, daha ziyade deprem kuvvetleri dayanimla karsılanıyor.

Deprem yonetmeligide ,her deprem bölgesinde , her yapı için yüksek sünek tasiyici sistem kullanilmasini özendirmis, herhangi bir kısıtlama getirmemiş,deprem yonetmeligimizde sunekliğin ne kadar önemli oldugunun farkında.Buna nazaran suneklik duzeyi normal sistemletin kullanimıni ise kisitlamıs. 3 ve 4. Deprem bolgelerinde nispeten rahat suneklik duzeyi normal tasıyıcı sistem kullanabiliyorsunuz, daha ust bolgelerdede perde ve bina yuksekligi kısitlamalari mevcut. İyi guzel. Anladık ki deprem yonetmeligi bizden mümkün mertebe suneklik duzeyi yüksek taşıyıcı sistem seçmemizi istiyor,özendiriyor. 1, 2,3,4 deprem bolgelerinde nerede ne yapiyorsaniz yuksek sunek yapmaya çalisin diyor.

Peki muhendisler ne yapiyor , hala normal sunekte israr ediyorlar daha ekonomik diyorlar,çözumu daha kolay diyorlar, ellerinden geldigince normal sunek yapanların sayisi hicde az degil. Peki bu muhendislerin dedigi doğru mu? Normal sünek sistem daha mi ekonomik, normal sünek betonarme sistemde daha az beton daha az donati mi çikıyor ?. Ben bu konuda birseyler yazsamda inanmayabilirsiniz, bu baglamda size sayisal degerler vererek sonuca ulasacagim.

1000 ton agirliginda bir yapi düsünün(bina onem katsayisi=1). 1.derece deprem bölgesinde.(G+nq=1000 ton).Bu yapinin tasıyıcı sistemi betonarme kolon ve kirislerden oluşsun.Bu yapinin tasiyici sistemi normal sünek olursa ne kadarlık bir deprem kuvvetine gore hesap yapariz, Bu yapının taşıyıci sistemi yuksek sunek olursa ne kadarlık bir deprem kuvvetine gore hesap yapariz. Bunlari bilelim ki bakalim hangisi ekonomik.

Ilk olarak tasiyici sistemin normal sunek oldugunu dusunelim.

A=Ao x I x S(T)

A=0.40 x 1 x 2.5=1

Vt=A x W / R

Vt=1 x 1000 /4 = 250  ton

Yani yapida depremden dolayi yaklaşık 250 ton toplam taban kesme kuvveti oluşacak, yani siz bu yapiyi 250 ton yatay yüke göre dizayn edeceksiniz. Anlasilmayan birşey yok sanırim.

 

Şumdi ayni binanin tasiyıcı sistemini yuksek sunek  olarak düsünelim.

A=Ao x I x S(T)

A=0.40 x 1 x 2.5=1

Vt=A x W / R

Vt=1 x1000 / 8 =125 ton.

Yani yuksek sunek bir tasıyici sistemde sizin yapinizin tabaninda olusacak toplam hesap kesme kuvveti 125 ton. Yani siz bu yapiyi 125 ton yatay yuke gore dizayn edeceksiniz.

Normal sunekte toplam hesap deprem kuvveti 250 ton cikmısti, yuksek sünekte toplam hesap deprem kuvveti 125 ton cikti. Siz soyleyin bakalim 250 ton yatay yuke gore mi bir sistemi detaylandirmak ekonomiktir, 125 ton yatay yuke goremi bir sistemi detaylandirmak ekonomiktir?

Tabiki 125 tona gore detaylandirmak ekonomiktir.Aklinıza şu soru gelebilir: Ayni binada normal sunekte hesap deprem kuvveti 250 ton cıkarkenn, yuksek sunekte neden 125 ton çıkıyor .Aradaki bu 250 – 125=125 ton ne oluyor,ucuyormu kayboluyormu?.Tabiki yok olmuyor. Bu 125 tonluk yatay kuvvet, yuksek sunek sistemin sekil değistirmesiyle sönumleniyor, yani deplasmanla, yani şekil degistirmeyle. Normal sunek sistemde ise bu degerde dayanimla karsilanmaya calısiyor. O halde 250  > 125  oldugu halde, normal sunek sistemin daha ekonomik oldugunu savunabilirmisiniz? Bu mümkun değil.

Bu makaleyi okuduktan sonra herhalde Konyada olsa, istanbuldada olsa, Gölcukte de olsa yuksek sunek tasiyici sistem olusturursunuz.

 

Ancak bazi muhendisler,  bir projeyi hem normal sunek hem yuksek sunek sisteme gore tasarladiklari halde(betonarme) , sonuclara baktiklarinda daha fazla beton , daha fazla celik metrajı ciktigını söylüyorlar. 250 > 125 ise neden boyle oluyor diye soruyorlar ?

Bunun cevabida eksik bilgiye sahip olmak.Şöyleki, Yuksek sünek tasıyıcı sistem dizaynında esas olan dış etkiler degil sizin detaylandirdiginiz elemanin kapasitesidir. Yani dış etkini  3 birim oldugu bir kolonun dusey donatilarini artirarak 5 birime gore koyarsaniz ,etriye hesabinizida 5 birime gore yapmak zorunda kalirsiniz. Dolayisiyle bir artis sözkonusu.Yani yuksek sunek tasiyici sistemde hesap kapasite esaslidir.Normal sunek tasiyici sistemde ise dıs etki ne ise detaylandirma buna gore yapilir.yüksek sunek tasiyici sistem planliyorsaniz bunun bilincinde olmak gerekir.

 

Daha basit anlatayim.Yuksek sunek bir sistemle normal sunek bir sistem arasinda esas olarak 2 fark sözkonusudur.

1…Güçlü kolon kontrolü

2…kolon kiriş kesme guvenligi kontrolu

 

Bu iki kontrol yuksek sunek tasiyici sistemlerde gecerlidir.Cunku kapasite ilkeleri yuksek sunek tasiyıcı sistemlerde esastır. Yuksek sunek tasıyıci sistem tasarım yapan mühendislerde kolon kiris kesme gücenligi kuryarmiyor diye, güclü kolon kontrolu saglanmiyor diye bilinçsizce kolon ebatlarıni kiris ebatlarini artirip dururlar.Muhendislerdeki en büyuk hastalıktir bu ” kurtarmıyorsa büyüt”  Ancak muhendis konuya hakim olsa bu işin boylece olmayacagini bilir. Kolon kiris kesme guvenliginde esas olan birlesim kesme yuzeyinin fazla olmasidir.Dolayisiyle kirisler mumkun mertebe kolonlarin ortasindan baglanmalidir.Ayrica surekli kirislerde kolon uzun yonde konmalidir ki bu yuzey artsin.Bu takdirde kolon kiris kesme guvenlik problemleri ile fazla ugrasmazsiniz. Guclu kolon kontrolundede esas olan, dügum noktalarinda kolonlarin moment kapasitelerinin kirislerinkinden daha fazla olmasidir.Bu sart saglanmadiginda ise muhendis arkadaş durmadan betonarme kolonun ebatlarinı buyutur durur. Oysa kolonun moment kapasitesi sadece ebatla mi ilgilidir ? Ayni ebaytaki koloni birkac düsey donati artirimi yaparak da kolonun moment kapasitesi artirilabilir.Bu yolu denemek gerekir.Yada kolonun guclendirmek yerine, bu noktaya baglanan haddinden fazla buyuk olan kirislerin de kuçültulmesi kolonlarin kirislerden daha guclu duruma gelmesini saglar.

 

O halde yuksek sunek tasiyicı sistemler mumkun oldugunca her bolgede ve her binada tercih edilmelidir.Yeterli bilgiye sahipsek bu sistemler, normal sunek sistemlere gore daha ekonomiktir. Yeterli bilgiye sahip degilseniz, esası anlamamışsaniz kolon kiriş kesme guvenligini kurtaracağim diye, güçlü kolon kontrolunu sağlayacağım diye ,kolon ebatlarini büyutursünüz, kiris ebatlarinı buyütürsünüz , sabaha kadar uğrasırsınız……….

 

 

Ahmet CELIKKOLLU

Insaat Muhendisi

ESKISEHIR

0541 9730151