Aderans Nedir? Aderansı Etkileyen Faktörler Nelerdir?

Bu yazımızda aderans, ankraj aderansı, eğilme aderansı, aderansı oluşturan sebepler, aderansı etkileyen faktörler hakkında bilgi verilecektir.

Aderans Nedir?

İnşaat terimleri arasında sıklıkla duyduğumuz aderans kavramına bu yazımızda yer vereceğiz ve inşaatta aderans nedir? Sorusunu cevaplamaya çalışacağız. Aderans, kelime anlamı olarak yapışma – tutunma olarak geçmektedir. İnşaatta ise bunu beton ve donatının birbirine kenetlenip tutunarak beraber çalışması olarak düşünebiliriz. Bu tutunma ve birbirine yapışık beraber çalışma durumuna aderans denmektedir.

Aderans özelliği, betonarmenin olmazsa olmaz özelliğidir diyebiliriz. Aderansın bulunmadığı bir durumda beton ve donatı birbiri üzerinden sıyrılarak tutunma gerçekleştiremez ve bu sebeple betonarme özelliği sergileyemezlerdi. Betonarmenin görevini yapabilmesi, yük taşıyabilmesi ve stabilitesini koruyabilmesi için aderansının olması şarttır.

Betonarmede aderans kavramı aşağıda görülen iki şekilde meydana gelmektedir:

  • Betona gömülü halde olan / ankraj uygulanmış çubukların basınç kuvveti ya da çekme kuvvetleri altında çıkmasına engel olan kenetlenme aderansı ( ankraj aderansı )
  • İki farklı malzemenin beraber çalışması ve yük taşıyabilmesini sağlayan, çatlamaların şeklini de belirleyen eğilme aderansı.

Ankraj Aderansı Nedir?

Beton içine donatı yeterli boyda olacak şekilde gömüldüğü zaman, betonun sertleşmesi ardından donatının, beton içinden sıyrılmasının mümkün olmayacağı bu ankrajı sağlamakta olan aderans gerilmesinin kenetlenme aderansı ( ankraj aderansı ) olduğu bilinmektedir.

Donatının beton içinde kalan bir noktasında meydana gelecek olan uzama, tam bu noktada temasta olan beton kütlesindeki liflerdeki uzama ile aynı değerlerde olması, aderansın deformasyon türünden de ifadesidir. Bu çekme oluşan bölgelerdeki uzamanın belli bir değerine kadar doğrudur.

Kenetlenme Aderans Gerilmelerinin Değişimi
Şekil 3.1 Kenetlenme Aderans Gerilmelerinin Değişimi

Aderans ölçümü ile ilgili olarak yapılan deneylerden olan donatı çekip çıkarma deneylerinde, aderans ile oluşan gerilmelerin ankraj bölgesi boyunca şekil 3.1’de de görüldüğü gibi düzgün bir şekilde yayılım göstermediği ve bu dağılımının da Denklem 3.1 – 3.2- 3.3 te görüldüğü gibi birden fazla parametre ile ifade edilip değişim gösterdiği görülmüştür.

İfade edilen denklemlerde, Ta değişkeni aderans gerilmesini, Ø değişkeni donatı çapını, As değişkeni donatı kesit alanını, f yd ise bildiğimiz üzerine akma donatı gerilmesini, T burada uygulanan kuvveti, lb kısmı ise donatının beton içinde yerleştiği boyu göstermektedir.

Aderans ile ilgili olarak sürdürülen deneylerin sonuçlarından elde edilenlerden en önemlisi betonun çekme dayanımıdır diyebiliriz. Denklem 3.3 düzenlenerek betonun çekme dayanımı ile ifade edilen Denklem 3.4 elde edilebilmektedir.

C0 deneysel bir parametre iken, fctd burada betonun çekme dayanımını ifade etmektedir.

Uygun bir şekilde görevini yerine getiren betonarmede, donatı demiri betondan sıyrılmamalı ve yükler altında birlikte çalışmalıdır. Aynı zamanda betonu yarmamalıdır. Bu koşullara uymayan durumlar aşağıda da gösterilmiştir.

Yetersiz Kenetlenmenin Aderans Etkileri
Şekil 3.2 Yetersiz Kenetlenmenin Etkileri

Eğilme Aderansı Nedir?

Eğilme etkisi altında olan bir betonarme elemanda momentin bir kesitten diğer kesite değişim göstermesi için, beton içi donatıdaki gerilmelerin de aynı şekilde değişimi gereklidir. Betonun maksimum uzama sınırının çeliğin uzama sınırı yanında bilindiği üzere oldukça küçük olması sebebiyle çelik meydana gelen uzamalar belli bir noktayı geçince beton çatlaması sonucu, malzemelerdeki uzamalarının eşitlik geçerliliğini de kaybedeceği ve bunun gibi elemanlarda bu durumun oluştuğu çatlak hizasında yer alan çatlakların genişlikleri toplamının donatı çubuğu boyuna oranıyla çatlama gerçekleşmemiş betonun birim uzama miktarı toplamının donatının uzamasını vereceği kaynaklarda belirtilmektedir.

Bu tür eğilme aderansının, betonarmenin çatlak durumlarında etkili olduğu bilinmektedir. Aşağıda verilen şekilde de eğilme aderansının kayma gerilmeleri ile olan oluşumu görülebilmektedir.

 

Eğilme aderans oluşumu
Şekil 3.3 Eğilme Aderansının Oluşumu

Eğilme davranışı gösteren bir elemanda, kesitten diğer kesite moment etkilerinin de değişim gösterebilmesi için donatı çubuğunun gerilmesinin de aynı zamanda değişmesi gereklidir. Bu durumda da olması gereken bir denge şartı vardır, buna göre ΔΧ uzunluğundaki donatı çevresinde etki göstermekte olan aderans gerilmelerinin genel toplamı, bu donatının iki ucunda oluşan çekme kuvvetleri farkına eşit olmak durumundadır. Aşağıdaki denklemlerde gösterildiği gibi eğilme aderans gerilmeleri elde edilebilmektedir. (Denklem 3.5 ve 3.6 )

3.5 ve 3.6 numaralı denklemlerde de görülebildiği gibi momentin sabit bulunduğu aralıklarda aderanslar sıfır olarak hesaplanmakta iken, gerçek durumda aderans gerilmelerinin var olduğu pek çok deneyle ispatlanmış durumdadır. Bu sebeple bu denklemlerden çıkarılan eğilme aderans değerinin güvenilir olabilecek bir kısıt olmadığı da unutmamalıdır.

Aderans Neden Oluşur? Aderansın Oluşma Koşulları Nelerdir?

Aderans kavramından söz edebilmemiz için aşağıda belirtilmiş olan üç ana etken rol oynamalıdır.

  • Moleküler kuvvetler ve kapiler bağ kuvvetleri, donatı ve betonun arasındaki aderansın oluşmasında etkilidir. Bu tip kuvvetlerin büyüklükleri ise betonu oluşturan çimentonun cinsine göre değişiklik göstermektedir. Bu etkenden kaynaklanan yapışma kuvveti oldukça düşük bir değer olduğu için göz ardı edilmesi uygundur.
  • Bir diğer etken ise donatı ve beton arasında oluşmakta olan sürtünmedir. Bu sürtünme kuvvetinin oluşabilmesi için ise değen yüzeye basınç gelmesi gerekmektedir.
  • Bir diğer ve en önemli etken ise beton ile donatı arasındaki mekanik diş kuvvetleridir. Bu kuvvetler göz önüne aldığımız en önemli aderansı oluşturmaktadırlar. Donatının betona kitlenmesi ile oluşmaktadırlar.
Şekil 3.4 Nervürlü Donatıda Betona Etkiyen Kuvvetler

Aderansı etkileyen faktörler nelerdir?

Aderans pek çok farklı parametreye bağlı olarak değişkenlik gösterebilen bir kavramdır. Yapılan araştırmalar sonucunda aderansı etkileyen parametreleri aşağıdaki gibi özetlemek mümkündür.

Düz – Nervürlü Donatı Kullanımının Aderansa Olan Etkisi:

Betonarme yapıda kullanılan donatının düz ya da nervürlü olması aderansı birinci dereceden etkileyen oldukça önemli bir faktördür. Yapılan araştırmalar ile görülmüştür ki nervürlü donatı, geometrisi sebebi ile düz donatıya göre beton içinde 2 – 3 kat kadar daha fazla aderans gösterebilmektedir.

Donatı Konumu ve Aderansa Etkisi

Donatının beton içerisindeki durumu da aderansı etkileyen önemli bir kavramdır. Beton içerisinde donatı demiri beton tarafından tamami ile sarılmış olmalıdır, böylelikle tüm yüzeyle tutunma gerçekleşebilmektedir. Ayrıca betonun içinde kenarda veya içteki bir donatı olması da aderansı etkileyen bir faktördür. İçteki donatının betona tutunması çok daha iyi olmaktadır.

Beton cinsi ve Aderansa olan Etkisi

Betonun cinsi de aderansı oldukça etkileyen bir kavramdır. Tutunmanın sağlıklı sağlanabilmesi için beton dayanımı önem taşır.

Statik – Dinamik Yüklerin Aderansa Etkisi

Dinamik yüklerin sürekli olarak varlığı aderansı azaltıcı etki gösterebilmektedir. Bu sebeple hesaplamalar yapılırken bu durum göz önünde bulundurulmalı ve güvenli alanda kalabilmek için bu aderans değerleri olduğundan daha düşük kabul edilmelidir.

Etriyelerin Aderans Üzerine Etkisi

Etriyeler, betonda oluşacak olan çatlakların ilerlemesi engelleyebilmektedirler. Etriyelerin varlığı ile betona gelen yükler dengelenebilmekte ve bu sebeple aderansa da pozitif bir etki sağlayabilmektedir.

Donatının Çapı Aderansı Nasıl Etkiler? Donatının Niteliği ve Aderans

Donatı özellikleri de aderansı etkileyen bir durumdur. Donatının çapı arttıkça tutunma yüzeyi de artacağı için aderans artmaktadır. Aynı şekilde donatının niteliği yani yüzey özellikleri ve durumu da aderansı etkileyen bir durumdur. Zaman geçip paslanmış, nervürsüz demirlerde aderans konusunda eksiklikler görülebilmektedir.

Donatılar Arasındaki Mesafe ve Aderans

Aderans, donatıların konumları ile de değişkenlik gösterebilmektedir. Aynı betonda daha sık halde  bulunan donatılardaki tutunma, diğer duruma göre çok daha iyi olmaktadır.

Donatıyı sarmakta olan betonun donatıya dik olarak gerilme durumu göstermesi de aderansın değişmesinde etkili olmaktadır. Nervürsüz donatılarda sürtünmenin bu dik yükler altında artması beklenmektedir. Nervürlü olan donatılarda ise çıkıntıların da yine tutunmayı artırması ve basınç altında daha iyi aderans göstermesi beklenir.

Göz ardı edilen bir diğer nokta ise betonarme eleman için kullanılan kalıp sistemidir. Çelik dışında kullanılan alüminyum, çinko ya da bakır gibi kalıplar ile donatı arasında oluşan potansiyel fark sebebi ile pil oluşmakta ve aderansı azaltıcı etki gösteren gaz kabarcıkları oluşumu gözlenebilmektedir. Bu sebeple de betonarme elemanlarda kullanılmakta olan kalıpların çelik saç, ahşap veyahut plastik olması tercih edilmelidir.

Beton ile İlgili Diğer Makaleler:

Paylaşmak Güzeldir

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir