Kiriş, Kolon ve Perdelerde Yüksek Sünek ve Sınırlı Sünek Kavramları

Yüksek sünek kiriş
Sınırlı sünek kiriş

Yüksek sünek kolon
Sınırlı sünek kolon

Yüksek sünek perde
Sınırlı sünek perde

Deprem yönetmeliklerinde bu kavramlarla karşılaşıyorsunuz. Ama farkları nedir? Yüksek sünek kirişte de (betonarme) düz donatı var etriye var, sınırlı sünek kirişte de(betonarme) düz donatı var etriye var. Yüksek sünek kolonda da(betonarme) düz donatı var etriye var, sınırlı sünek kolonda da(etriye) düz donatı var etriye var.

O zaman her şey ayni ise farkları ne?

Ne yaparsam düz donatılı etriyeli kiriş yüksek sünek oluyor, ne yaparsam düz donatılı etriyeli kiriş sınırlı sünek oluyor? Bu yazıda size basitçe onu anlatacağım.

Süneklik denen kavram eğilme ile ilgilidir, yani moment ile ilgilidir. Süneklik normal kuvvetle ilgili değildir, süneklik kesme kuvveti ile ilgili değildir. Süneklik momentin kardeşidir. Herhangi bir yerde, birileri süneklikten bahsediyorsa bilin ki aslında moment den bahsediyordur.

Süneklik moment ile ilgili dedik.

Diyelim bir betonarme kiriş, içine koyduğunuz donatılarla 5 birim moment taşıyabilecek durumda ise, kırılmadan bozulmadan o 5 birim momenti taşıyabilmeleridir. Ya da bir perde(betonarme) içine koyduğunuz donatılarla 10 birim moment taşıyabilecek durumda ise, kırılmadan, bozulmadan o 10 birim momenti taşıyabilmelidir. Eğer o betonarme eleman(kiriş, kolon, perde) koyduğunuz düz donatılarım moment kapasitesi ne ise onu kırılmadan bozulmadan taşıyacak durumda ise, o eleman yüksek sünek(kolon, kiriş, perde) elemandır. Tam tersi olarak ilgili eleman, içindeki donatının taşıyabileceği moment kapasitesine ulaşmadan kırılıp bozuluyorsa, o eleman da sınırlı sünek elemandır.

Peki kim engeller kolonun, kirişin, perdenin kapasitesi kadar moment taşımasını ve ne olur da kolon, kiriş, perde moment taşıma kapasitesine ulaşmadan bozulur kırılır?

Bunu engelleyen kesme kuvvetidir(genelde). Bir kirişin moment kapasitesi 5 birim olmasına rağmen, 3 birim moment aldığında bu kiriş kırılıyorsa bunun nedeni kesme kuvvetidir. Bir kolon 10 birim moment taşıyabilecek kapasitede olmasına rağmen 8 birim moment durumunda kırılıyorsa, bunun da nedeni kesme kuvvetidir. Bahsettiğim bu iki elemanda moment kapasitelerine ulaşmadan kırıldıklarından sınırlı sünek elemandır. Eğer yukarıdaki örnekte verdiğim iki eleman kırılmada 5 birim ve 10 birim momentleri taşıyabilselerdi bunlar yüksek sünek olacaklardı.

O halde sünekligin düşmanı kesme kuvvetidir. Moment taşıyamadan kirişi,kolonu, perdeyi bozan kıran şey kesme kuvvetidir.

Buraya kadar yazılanlardan şunu anlıyoruz: Ben kolonumun, kirişimin, perdemin kesme kuvvetinden kırılmasını önlersem, o eleman moment taşır, kapasitesine ulaşır. İşte sünek eleman budur. Kırılmadan bozulmadan benim istediğim kadar momenti taşıyan eleman(kapasitesi neyse o) yüksek sünek elemandır.

O halde yüksek sünek bir kolon, kiriş, perde yapacaksanız, bu eleman kesme kuvvetine karşı çok güçlü olmalı ki kırılmasın bozulmasın, rahatça eğilebilsin(moment alsın). Yüksek sünek bir kolon, kiriş, perdenin moment kapasitesi 10 birim ise, kesme kapasitesi 11 birim olsun ki, bu eleman kırılmasın bozulmasın.

Bu yüzdendir ki yüksek sünek elemanların hep kesme kapasiteleri buyuk tutulur. Yani moment kapasitelerinden buyuk tutulur.

Sadece gelen dış yüklere göre bir kolonu , kirişi, perdeyi dizayn ederseniz bu sinirli sünek eleman tasarlıyorsunuz demektir. Ama dış yüklere göre değilde elemanın moment kapasitesine göre bir kolonu, kirişi, perdeyi dizayn ediyorsanız bu da yüksek sünek eleman tasarlıyorsunuz demektir.

Sayısal bir örnek vereyim, konu anlaşılsın.

Bir betonarme kirişe dış yüklerden dolayı 10 birim moment etkisin. Siz düz donatı koyarak 20 birim moment taşıtın.

20>10 olduğundan bu kiriş bu momenti taşır. Ama yüksek sünekmidir, sınırlı sünekmidir ona bakalım:

1.DURUM: Bu kirişe 11 birimlik kesme kuvveti taşıyacak şekilde etriye koyalım. Bu etriyelerde 10 birimlik moment durumunda yeterli dayınımı sağlar, ancak moment bir şekilde 15 birim olursa, kiriş kapasitesi 20 birimlik momente taşıyacak güçte olmasına rağmen, etriyeler en fazla 11 birim taşıyabileceğinden kiriş kırılır. Yani moment kapasitesi var ama kullanamıyorsunuz. Bu durum sınırlı sünek kiriş yaptiğınızın kanıtıdır.

2.DURUM: Aynı kirişe şimdi 21 birim kesme taşıyacak şekilde etriye koyalım. Son durumda 10 birim dış etki, 20 birim moment kapasitesi ve 21 birim kesme kapasitesi oldu. Dış etki 10 birim. Dış etki Herhangi bir nedenle 15 birime çıktı diyelim, bu kiriş 15 birimi de karşılar. Çünkü etriyeler 21 birim karşılamakta. Dış etki 20 birim diyelim. Bu kiriş 20 birimide karşılar, çünkü etriyeler 21 birim karşılamakta.

Sanırım yüksek sünek ve sınırlı sünek eleman nedir anladık. Bu yüzden sınırlı sünek eleman tasarlarken sadece dışarıdan gelen etkiye göre hesap yaparsınız. Dışarıdan gelen etki 19 birim ise siz 11 birimlik eleman tasarlarsınız. Dışarıdan gelen etki 20 birim ise siz 21 birimlik eleman tasarlarsınız. Yüksek sünek elemanda ise dış yükleri değil elemanınızın kapasitesini (moment kapasitesi) dikkate alırsınız.

Yüksek sünek bir kiriş yada kolon tasarlıyorsanız, kirişinizin yada kolonuzun önce moment kapasitesini bulup sonra bu momenti taşıyacak şekilde etriye koyarsınız. Ayni şekilde yüksek sünek bir perde tasarlıyorsanız önce perdenizin moment kapasitesini bulur sonra bu momente göre yatay donatıları planlarsınız.

Sınırlı sünek elemanlarda dizayn dış yüklere göre yapılır,

Yüksek sünek elemanlarda dizayn moment kapasitesine göre yapılır (kapasite hesabı)

Ahmet ÇELİKKOLLU
İnşaat Mühendisi
ESKİŞEHİR