Plastik Mafsal Nedir? Nerede Oluşur?

Mafsal türleri nedir?

İki tür mafsaldan söz edebiliriz. Klasik mafsal, plastik mafsal. Klasik mafsal moment almaz, serbestçe döner. Plastik mafsal da ise sabit bir moment oluşur ve bu momenti taşımak kaydıyla dönme devam eder.

Plastik Mafsal Nerede oluşur?

Ya da mühendis mi oluşturur ona bakalım. Bir kiriş düşünün(kesme ye karşı yeterli dayanıma sahip). Bu kirişin zorlanan kesitlerinde, yani momentin büyük olduğu bölgelerde, dışarıdan verilen moment artmaya devam ederse, bir süre sonra ilgili kesit moment taşımamaya başlar. Çünkü kesit moment taşıma kapasitesine ulaşmıştır. Bu sınır durumdan itibaren moment hala artırılmaya devam edilirse, söz konusu kesitin taşıdığı moment sabit kalmak şartıyla (pekleşme yok), kesit dönmeye devam eder(şekil değişikleri devam eder).

Bu durumda kirişin bahsettiğimiz kesitinde, tarafsız eksene yakın olan liflerde malzeme elastik kalırken, tarafsız eksene uzak olan dış kısımlarda (en fazla uzama yada kısalma en dış lifte olur) plastikleşmeler oluşur. Yani plastikleşme olurdan kastımız en dış liflerdeki şekil değiştirmelerin elasto-plastik olarak ortaya çıkmasıdır.(Hatırlatma:elastik sekil değiştirmede ilgili kuvvet ortadan kalkınca malzemede ilk haline döner, elasto-plastik davranışta ise yükleme kalktığında malzeme ilk haline dönmez, kalıcı şekil değişiklikleri oluşur). Moment arttıkça plastikleşen liflerin sayısıda artar. Plastikleşmeler momentlerin maksimum olduğu bölgelerde ortaya çıkar.

Klasik bir çerçeve düşünürsek, moment diyagramlarını gözümüzün önüne getirecek olursak, plastikleşmelerin kiriş mesnet bölgelerinde ve kolon alt üst uçlarında olduğunu söyleyebiliriz. Ayrıca kiriş açıklığının ortaya yakın kısmında da moment büyük değerlere ulaştığından, kiriş ortasında da plastikleşmenin olduğunu/olacağını söylememiz mümkün. Plastikleşen bölgenin uzunluğunu merak edebilirsiniz. Buda moment diyagramına bakılarak tahmin edilebilir. Moment diyagramının maksimuma ulaştığı yerlerde artış yada azalış  küçükse, plastikleşen bölge uzun olur yada moment ani olarak artıp azalabiliyorsa plastikleşen bölge nispeten daha kısadır.

Plastik mafsal olmasını ister miyiz?

Bu sorunun cevabı hem evet hem hayır. Şöyle ki,  daha büyük moment değerlerinde bile sistem moment taşıyor, sadece dönmeler oluşuyor, göçmüyor, bu özelligi isteriz. Ama bu özelliğin kolonlarda oluşmasını istemeyiz. Unutmamamız gereken bir hususta, plastik mafsal oluşmuş bir yerde mutlaka hasar oluştuğudur. Plastik mafsal nasıl oluşuyordu, moment taşımaya devam edilirken, kesit dönmeye, yani şekil değiştirmeye (elastoplastik) devam ediyordu. Şekil değiştirme demek (elastoplastik) hasar demektir. Betonarme bir kirişten örnek verelim, betonarme kesitin ilgili yerinde plastik mafsal oluşması demek oradaki donatının akmasıyla gerçekleşir, donatı akmadan plastik mafsal oluşmaz. Donatı aktığında ise geriye dönüş olmaz, şekil değişikliği kalıcıdır (hasar).

İzostatik bir sistemde oluşacak plastik mafsal ile hiperstatik bir sistemde oluşacak plastik mafsalda farklıdır. İzostatik sistemlerde oluşacak plastik mafsal sistemin stabilitesini bozar. Hiperstatik bir sistemde ise yük taşıma devam eder…

Ahmet ÇELİKKOLLU

İnşaat Mühendisi

ESKİŞEHİR