Beton

Kiriş nedir? (İnşaat) – Kiriş çeşitleri nelerdir?

Kiriş 

Kiriş betonarme taşıyıcı sistemde düşey yüklerin ayrıca deprem ve rüzgar gibi yatay yüklerin de karşılanmasında döşemelere mesnetlik yaparak, yüklerin kolonlar yoluyla temele aktarılmasını sağlar. Bunun yanında kolonları bağlayarak taşıyıcı sistemde çerçeve oluştururlar.

Kirişlerde mesnetlenme ve yükleme biçimine bağlı olarak eğilme momenti, kesme kuvveti, burulma momenti ve normal kuvvet meydana gelebilir. Ancak yapısal elemanın TS 500 gereği kiriş olarak boyutlandırılıp, donatılması için hesap eksenel kuvvetinin Nd ≤ 0,1. A. fCk koşulunu sağlaması gerekir. Eğer bu koşul sağlanamıyorsa, kirişlerin betonarme hesaplarında dikkate alınan basit eğilme etkisi artık geçerli olmaz. Bu durumda söz konusu elemanlar için kolonlarda olduğu gibi normal kuvvet ve eğilme momentinin birlikte dikkate alınması gerekir.

Kirişlerin eksenleri genel olarak yatay olup, özellikle endüstri yapılarında eğimli çatı kirişlerine de rastlanabilir. Genellikle döşeme ile betonlandıklarından beton basınç bölgesi genişletilmiş olan bu kesitlerde, plağa kesitin tablası denir. Tablalı kesit kirişlere yoğun biçimde rastlanılır. Bina türü yapılarda yaygın olarak kullanılan kiriş kesitleri Şekil 6.22’de gösterilmiştir (Doğangün, 2002).

kiriş kesitleri
Şekil 6.22 Kiriş Kesitleri

Kirişlerin birbirine göre plandaki durumu açıklık ve atalet momenti döşemeye veya diğer bir kirişe mesnet oluşturulmasında belirleyici olur. Örneğin açıklığı küçük atalet momenti büyük bir kirişin düşey yer değiştirmesi daha küçük olacağı için düşey yer değiştirmesi büyük olana mesnetlik yapar. Ayrıca mesnetlik yapan kirişin yükü büyük olacağı için kesitinin de büyük olması yapılan kabulün kendiliğinden gerçekleşmesini sağlar.

Bazı durumlarda mesnetlik yapan kirişte büyük yükten oluşan eğilme momenti, donatı arttırılarak karşılanır. Donatının artırılması kesit atalet momentini az miktarda değiştirdiğinden mesnetlenmenin oluşması sağlanamaz. Mesnetlenmenin beklendiği yerde mesnet teşkil edilecek kirişin mesnetlenenden önemli ölçüde az yer değiştirme yapması sağlanmalıdır. Bu nedenle diğerine göre kesiti ve donatısı daha büyük olacaktır. Genellikle diğer kirişlere mesnetlik yapan ve kolonları birleştiren kirişler ana kirişler olarak adlandırılır (Celep ve Kumbasar, 2001).

Kiriş Enkesit Koşulları

TS 500 ve A.B.Y.Y.H.Y.’de kiriş enkesit durumlarına ilişkin aşağıda verilen koşullar belirtilmektedir.

  1. Kiriş yüksekliği döşeme kalınlığının 3 katından ve 300 mm’den daha az, kiriş gövde genişliğinin 3,5 katından daha fazla olamaz.
  2. Kiriş yüksekliğinin serbest açıklığın ‘/dünden daha fazla olmaması gerekir. Aksi durumlarda, kiriş gövdesinin her iki yüzüne kiriş yüksekliği boyunca gövde donatısı konulması gerekir. Toplam gövde donatısı alanı sağ veya sol mesnet kesitlerinde üst ve alt boyuna donatı alanları toplamının en büyüğünün %30’undan daha az olamaz. Gövde donatısı çapının minimum değeri 12 mm olup aralığı ise 300 mm’den fazla olmamalıdır (A.B.Y.Y.H.Y, 1998).
  3. Kiriş gövde genişliğinin en az 200 mm olması gerekmektedir. Bu değer A.B.Y.Y.H.Y.’e göre 250 mm olmalıdır. Gövde genişliği maksimum kiriş yüksekliği ile kirişin birleştiği kolonun kirişe dik genişliğinin toplamı kadar olabilir. Buradaki a mesnet genişliğini, h kiriş yüksekliğini, bw kiriş gövde genişliğini göstermektedir. Şekil 6.23’te kiriş enkesit boyutlarının koşulları gösterilmiştir (TS 500, 2000).
Kiriş EnKesit Koşulları
Şekil 6.23 Kiriş EnKesit Koşulları

Kiriş genişliği ve yüksekliği ile ilgili olarak yukarıda belirtilen koşullara, kolonlara mafsallı olarak bağlanan betonarme veya ön gerilmeli prefabrike kirişler, bağ kirişli (boşluklu) perdelerin bağ kirişleri, çerçeve kiriş (ana kiriş) olmayan ikincil kirişler ve dişli döşeme dişlerinde uyulmasına gerek yoktur (A.B.Y.Y.H.Y, 1998).

Kiriş Boyuna Donatı Koşulları

Kirişlerde yeterli süneklik açısından boyuna donatılarla ilgili sağlanması gereken koşullar aşağıda belirtildiği gibi verilebilir.

  1. Kirişlerde boyuna donatıların çapı 12 mm’den daha az olamaz. Kirişin alt ve üstünde en az iki donatı çubuğu kiriş açıklığı boyunca sürekli olarak bulunması gerekir.
  2. Kiriş mesnetlerinde üstteki çekme donatısının minimum oranı için Denk.6.11’de verilen koşula uyulmalıdır.

  1. Birinci ve ikinci derece deprem bölgelerindeki taşıyıcı sistemlerde kiriş mesnedindeki alt donatı aynı mesnetteki üst donatının %50’sinden daha az olmamalıdır. Ancak, üçüncü ve dördüncü derece deprem bölgelerinde bu oran %30’a kadar indirilebilmektedir.
  2. Açıklık ve mesnetlerdeki çekme donatısı oranı ise %2 değerini geçmemelidir (A.B.Y.Y.H.Y., 1998).

Kiriş Boyuna Donatıların Düzenlenmesi

Kirişin iki ucundaki mesnet üst donatılarından büyük olanının en az 1/4’ü tüm kiriş boyunca sürekli olarak devam ettirilecektir. Mesnet üst donatısının geri kalan kısmı, TS 500’e göre düzenlenmelidir.

Kolona birleşen kirişlerin kolonun öbür yüzünde devam etmediği durumlarda da kirişlerdeki alt ve üst donatı, kolonun etriyelerle sarılmış çekirdeğinin karşı taraftaki yüzeyine kadar uzatılıp etriyelerin iç tarafindan 90 derece bükülmesi gerekir. Bu durumda boyuna donatıların kolon içinde kalan yatay kısmı ile 90 derece kıvrılan düşey kısmının toplam uzunluğu, TS 500’de öngörülen düz kenetlenme boyu lb ’den az olmamalıdır. 90 derecelik kancanın yatay kısmının 0,4 lb ’den, düşey kısmının ise 12Ø ’den az olmaması gerekir.

Her iki taraftan kirişlerin kolonlara birleşmesi durumunda, kiriş alt donatıları kolon yüzünden itibaren komşu açıklığa en az TS 500’de verilen kenetlenme boyu lb kadar uzatılmalıdır. Kirişlerdeki derinlik farkı gibi nedenlerle bu olanağın bulunmadığı durumlarda kenetlenme, yukarıda belirtilen kirişin kolonun öbür yüzünde devam etmediği durumlar için tanımlanan biçimde yapılmalıdır.

Perdelere kendi düzlemleri içinde bağlanan kirişlerde boyuna donatıların kenetlenmesi kanca yapılmaksızın düz olarak sağlanabilmektedir. Bu durumda donatıların perde içindeki kenetlenme boyu lb ’den ve 50Ø’den az olmamalıdır. Kirişlerde boyuna donatıların düzenlenmeleri Şekil 6.24’te gösterilmektedir (A.B.Y.Y.H.Y., 1998).

Kirişler Boyuna Donatı Düzenlemeleri
Şekil 6.24 Kirişlerde Boyuna Donatı Düzenlemeleri

Boyuna Donatıların Eklenmelerine ilişkin Koşullar

Kiriş sarılma bölgeleri kolon-kiriş birleşim bölgeleri ve açıklık ortasında alt donatı bölgeleri gibi donatının akma durumuna ulaşma olasılığı bulunan kritik bölgelerde bindirmeli ek yapılmamalıdır. Bu bölgeler dışında bindirmeli eklerin yapılabileceği yerlerde ek boyunca özel deprem etriyeleri kullanılacaktır. Bu etriyelerin aralıkları kiriş derinliğinin 1/4’ünü ve 100 mm’yi aşmamalıdır.

Daha evvel bahsedildiği gibi manşonlu ekler veya bindirmeli kaynak ekleri, bir kesitte ancak birer donatı atlayarak uygulanmalı ve birbirine komşu iki ekin merkezleri arasındaki boyuna uzaklık 600 mm’den daha az olmamalıdır (A.B.Y.Y.H.Y, 1998).

Kiriş Enine Donatı Koşulları

Deprem etkisi altındaki taşıyıcı sistemlerde en büyük momentler kolon-kiriş birleşim bölgelerinde oluşur. En büyük momentlerin bu bölgede oluşmasının yanı sıra en büyük kesme kuvvetleri de bu bölgede oluşacaktır. Deprem etkisi altında, kiriş kesitinin hem altındaki hem de üstündeki boyuna donatı akacaktır. Tersinir deprem etkisi altında böylece plastik mafsallaşma meydana gelecektir. Bu plastik mafsal içinde büyük dönmeler oluşacağından enerjinin tüketilmesi gerçekleştirilecektir.

Deprem açısından dayanıklı betonarme yapılarda deprem enerjisinin tüketilmesinin kiriş sarılma bölgeleri denilen kiriş uç bölgelerinde oluşması amaçlanmıştır. Öyle ise tersinir deprem etkileri altında kiriş sarılma bölgeleri sünek kalmalı ve moment taşıma yetenekleri kaybolmamalıdır. Bundan dolayı sarılma bölgelerindeki betonun ezilip dağılmaması için bu bölgede özel deprem etriyeleri kullanılıp özenle detaylandırılmalıdır (Atımtay, 2000).

A.B.Y.Y.H.Y. (1998), sarılma bölgesi olarak kiriş mesnetlerinde kolon yüzünden itibaren kiriş derinliğinin iki katı uzunluğundaki bölgeyi tanımlayarak bu bölgede özel deprem etriyelerinin kullanılmasını zorunlu kılmıştır. Sarılma bölgesinde ilk etriyenin kolon yüzüne olan uzaklığı en çok 50 mm olabilir. Daha elverişsiz durumlar elde edilmedikçe etriye aralıkları TS 500 (2000)’de belirtilen aşağıdaki koşulları sağlamalıdır.

Etriye aralığı kiriş faydalı yüksekliğinin yarısından fazla olmamalıdır. Ayrıca, özel olarak Vd tasarım kesme kuvveti ve V cr kesitin kesmede çatlama dayanımı olmak üzere V d ≥ 3.V cr olan durumlarda etriye aralığı yukarıda belirtilen değerin yarısını aşmaması gerekir. Çerçeve kirişlerinin uçlarında kiriş derinliğinin iki katı kadar olan bölgede etriye aralığı Denk. 6.12’yi sağlamalıdır.

Burada s etriye aralığı, d kiriş faydalı yüksekliği, Ø kirişin en küçük boyuna donatı çapıdır.

Sarılma bölgesi dışında TS 500’de verilen minimum enine donatı koşullarına uyulması gerekmektedir. Şekil 6.25’te kirişlerin enine donatılarına ilişkin koşullar gösterilmiştir.

Kiriş Enine Donatı Koşulları
Şekil 6.25 Kirişlerin Enine Donatı Koşulları

Sürekli Kirişler

Sürekli kirişlerde mesnetler üzerinde donatı çok fazla olur. Mesnetlerin üst kısmında betonun dökülebilmesi ve vibratör sokularak sıkıştırılabilmesi için vibratör çapından veya 2 cm daha büyük bir aralık bırakılmalıdır. Donatının bir kısmı ikinci sıraya alınmasının yanı sıra, döşeme plağı ile birlikte betonlanan kirişlerin mesnetlerinde gerekli ek donatı bu plak içine de Şekil 6.26’daki gibi konulabilir.

Şekil 6.26 Sürekli Kirişlerde Donatının Düzenlenmesi

Böylece donatının yerleştirileceği genişlik ve aynı zamanda iç kuvvetlerin manivela kolu arttırılmış olmaktadır (Aka ve diğ, 2001).

Daha evvel bahsedildiği gibi kirişlerde pilyeler de kullanılabilir. Mesnetlerde ihtiyaç duyulmayan çekme donatısı mesnedin öbür tarafına bükülerek, momentin işaret değiştirmesi ile yeniden kullanıma girer. Yalnız kullanılan pilyelerin kesme kuvvetine katkısı alınmaz (Ersoy, 1987).

Ancak sürekli kirişlerde açıklıkların ve / veya yüklerin birbirinden çok farklı olması durumlarında açıklıkların bir kısmında pozitif moment oluşmayabilir. Pozitif momentin meydana gelmediği bu kiriş için çekme donatısı hesap sonucuna göre hem mesnette hem de açıklıkta kiriş üst kısmına yerleştirilmesi gerekir. Bu sebeple çift donatılı kesite sahip kirişler oluşmaktadır. Çekme bölgelerine konulan donatıların dışında basınç donatısı olarak adlandırılan bu donatılar, kirişin taşıma gücü momentini artttırmasının yanı sıra daha evvelki bölümlerde belirttiğimiz gibi betonun zamana bağlı sehimlerini de azaltmakta, elverişsiz yükleme durumların çekme donatısı olarak kirişin hasar görmesini engellemekte ve sünekliliğin artmasını sağlamaktadır. Bu sebeplerle boyuna donatıda ekonomi sağlanmakta ve donatı işçiliği kolaylaşmaktadır (Doğangün, 2002). Sürekli kirişlerde genel donatı düzenine örnek Şekil 6.27’de gösterilmiştir.

Sürekli Kirişlerde Donatı Düzeni
Şekil 6.27 Sürekli Kirişlerde Donatı Düzeni

Kirişlerde guselerin kullanılması mesnet bölgelerinde kritik olan kesme kuvvetlerinin daha güvenli olarak karşılanmasına yöneliktir. Guselerin kullanılması ile mesnet bölgelerinde beton alanı büyür ve bunun bir sonucu olarak ortalama kayma gerilmeleri küçülür. Ancak guselerin kullanılması ile kiriş üzerindeki moment dağılımı da değişir.

Guselerin varlığı ile kiriş eğilme rijitliğinde değişik olur ve açıklığa göre mesnet bölgeleri daha büyük eğilme rijitliği kazanır. Açıklık momenti azalır ve mesnet momenti çoğalır. Ancak proje hesapları açısından kritik mesnet momentindeki artış çok azdır ve pratikte rastlanan olağan durumlarda kesit boyutlarını ve donatı miktarını etkilemez (Atımtay, 2001). Bu tip kesiti değişken kirişlerde Şekil 6.28’deki gibi doğru detaylandırma yapılması gerekir.

Guseli Kirişlerde Donatı Düzenleri
Şekil 6.28 Guseli Kirişlerde Donatı Düzenleri

Saplama Kirişler

Kirişlerin doğrudan kolonlara mesnetlenmesi istenen bir durumdur. Ancak, uygulamada zaman zaman bu mümkün olmaz ve saplama kirişi olarak adlandırılan başka kirişlere mesnetlenen kirişler ortaya çıkar. Yaygın kullanılan saplama kirişlere örnek, balkon ya da çıkmanın ucuna yapılan kirişler ile kolon ve perde yerine başka kirişlere mesnetlenen iç kirişler verilebilir.

Saplama kiriş olarak düzenlenen iç kirişlerde kiriş taşıdığı toplam yükün yarısını bir ucundan mesnetlendiği ana kirişe tekil yük olarak aktarmaktadır. Bu durumda ana kiriş taşıdığı yüklere ilave olarak bir de tekil yük etkisinde kalır. Sadece yayılı yük etkisinde kirişlerin orta bölgelerinde kesme kuvvetinin değeri az iken bu bölgeye tekil yükün etkimesiyle orta bölgedeki kiriş kesitleri de kesme açısından kritik konuma gelebilir (Doğangün, 2002).

Bir kiriş eğer kolona değil başka bir kirişe mesnetleniyorsa yük getiren kirişin mesnet kuvveti kafes sistem benzeşiminde meydana gelen basınç çubuğu, diğer kirişe geçer. Bu tür dolaylı mesnetlenmede, birinci kirişin mesnedinde oluşan kuvvetin diğer kirişin gövdesine iletilmesi için askı donatısına ihtiyaç duyulur. Kafes sistem benzeşimi ile mesnette oluşan basınç çubuğunun düşey çekme çubuğu ile dengelenmesi gerekir.

Kolona mesnetlenmeye göre dolaylı mesnetin daha kolay düşey yer değiştirebilir olması nedeniyle, hesaba esas olan kesme kuvvetinin tam mesnet yüzünde kirişe tamamen alt yüzden yapılıyorsa, kayma donatısına ek olarak Şekil 6.29’da verilen askı donatıları yerleştirilmelidir (Celep ve Kumbasar, 2001).

Dolaylı Mesnetlenmede Kemerlenme ve Askı Donatıları
Şekil 6.29 Dolaylı Mesnetlenmede Kemerlenme ve Askı Donatıları

Boşluklu Kirişler

Kiriş gövdesinde boşluk bulunması durumunda kirişin rijitliği azaldığından donatı düzenlenirken özel önlemler alınması gerekir. Tesisat elemanları vb. geçişleri sağlamak amacıyla kirişlerin kesme kuvveti bölgelerinde bırakılacak boşluklar, yeterli beton basınç çubukları ya da kapalı çerçeve oluşturacak şekilde düzenlenmelidir. Şekil 6.30’da uygulamalarda uygun olan boşluk düzenleme tipleri gösterilmiştir.

Kiriş Gövdesinde Uygun Boşluk Düzenleri
Şekil 6.30 Kiriş Gövdesinde Uygun Boşluk Düzenleri

Küçük kesme kuvveti bölgesinde oldukça uzun boşluklar düzenlenebilir. Boşluk tiplerinden biri olan dairesel boşluklar köşeli boşluklardan daha uygundur. Boşluk köşeleri elden geldiğince yuvarlatılmalıdır. Kiriş yüksekliğinin %60’ından daha uzun olan boşluklar hesaplarda mutlaka göz önüne alınmalıdır.

Çekme bölgesi çatlayacağından basınç altındaki üst başlık kesme kuvvetinin büyük bir bölümünü alır. Buna göre kesme kuvvetlerine uygun etriyeler düzenlenmelidir. Ayrıca, boşluk yanında askı donatısı düzenlenmeli ve mesnet tarafına 3 tane etriye konulmalıdır. Büyük kirişlerin boşluk köşelerinde Şekil 6.31’de gösterildiği gibi eğik donatı ek olarak konulmalıdır (Aka ve diğ., 2001).

Boşluklu Kirişlerde Donatı Düzeni
Şekil 6.31 Boşluklu Kirişlerde Donatı Düzeni

Bu konuda ATENA adlı bilgisayar programı ile Pragda bir alışveriş merkezinin büyük kirişlerinin çeşitli boşluk ve donatı düzenlerinin sonlu elemanlar modellemesi yapılmıştır.

Çeşitli sonlu eleman modellemeleri sonucu servis yükleri altında çatlak genişliklerinin analizleri incelenmiş ve bu çalışma sonucunda Şekil 6.32’de gösterilen gerilme ve şekil değiştirme eğrileri elde edilmiştir.

Şekil 6.32 Farklı Donatılı Dairesel Kirişin Gerilme-Şekil Değiştirme Eğrileri

Sonuç olarak, Şekil 6.33’te gösterildiği gibi diyagonal ek donatısının kullanımı ile donatılan dairesel boşluklu kirişlerin boşluksuz kiriş haline yakın direnç gösterebildiği belirlenmiştir.

Şekil 6.33 Boşluklu Kirişlerde Diyagonal Ek Donatı

 

Geniş Kirişler

Geniş bir kirişin dar bir kolona mesnetlenmesi durumunda kuvvet çizgileri kolona yaklaştıkça yoğunlaşarak, Şekil 6.34’te gösterildiği gibi çalışan kiriş genişliğinin bw’den küçük olmasına sebep olur. Bu ise kesit hesaplarında genel olarak gözönüne alınmayan ek etkileri doğurur.

Şekil 6.34 Dar Kolona Mesnetli Geniş Kirişin Plan ve Kesiti

Daha evvel en kesit koşullarında belirtildiği gibi yönetmeliğimiz bu sebeplerle geniş kirişler için kolon genişliği ile kiriş genişliği toplamına kadar olan kiriş genişliğine müsade etmektedir. Bu tip kirişlerde genişlik büyük olduğundan, iki kollu etriye kullanılması durumunda kafes sistem benzeşimindeki beton basınç kuvvetlerinin etriye çekme kuvveti ile dengelenmesi sırasında oluşacak gerilme yığılmasının kol sayısı arttırılarak önlenmesi tavsiye edilir. Geniş kirişlerde etriye kol sayısının iç gerilmelere etkisi Şekil 6.35’ten görülebilmektedir (Celep ve Kumbasar, 2001).

Şekil 6.35 Geniş Kirişlerde Etriye Kolunun İç Gerilmelere Etkisi

Kısa Konsollar

Yükleme noktasından mesnet yüzüne olan uzaklığının kesit faydalı yüksekliğine oranı (av / d ) ≤ 1 olan konsollar “kısa konsol” olarak adlandırılmaktadır. Kısa konsollar genellikle sanayi yapılarında ve köprülerde kullanılmaktadır.

Kısa konsolların taşıma gücü hesapları ve donatı detayları normal konsollardan farklıdır. Kısa konsolun Şekil 6.36’da gösterildiği gibi iki boyutlu eleman alınması ile asal gerilme yörüngelerinden yük taşıma davranışı açık olarak anlaşılabilir (Celep ve Kumbasar, 2001).

Şekil 6.36 Kısa Konsoldaki Oluşan Asal Gerilmeler

Kısa konsoldaki asal gerilme yörüngelerinden aşağıda belirtilen sonuçlar ortaya çıkarılabilmektedir:

  1. Yükleme noktası ile kolonun kenarı arasındaki çekme gerilmesi ve bunların bileşkesi hemen hemen sabit bir değişim göstermektedir.
  2. Konsolun alt ucunda eğimli olarak kafes sistemi benzeşimine uygun olarak oluşan basınç kuvveti sabit kabul edilebilir.
  3. Basınç kuvvetinin doğrultu değiştirmesinden oluşan çekme gerilmeleri oldukça küçüktür.
  4. Kısa konsolun dikdörtgen şeklinde olması halinde de gerilme durumunda hemen hemen hiç değişiklik olmaz. Dikdörtgen kesit durumunda kısa konsolun dış alt kısmında çok küçük gerilmeler meydana gelmektedir. Bu sebeple uygulamalarda daha çok yamuk biçimli konsollar yapılır (Celep ve Kumbasar, 2001).

Kısa konsolların davranışı karışık görülmekle beraber çatlama durumundan hareketle basit bir donatı düzeni oluşturulabilir. Buna göre üste bir çekme donatısı yerleştirilerek kafes sistem oluşumu sağlanır. Böylece konsol yükü eğimli beton basınç çubuğu ile çekme kuvveti ise yatay donatı ile karşılanır. Şekil 6.37’de kısa konsolların genel donatı düzenlemelerine örnekler verilmiştir. Düşey etriyelerin bir anlamı bulunmaz ve sadece montaj için kullanılırlar. Çekme başlığının altına konulacak yatay etriyeler faydalıdır (Özden, 1978).

Kısa Konsollarda Genel Donatı Düzenleri
Şekil 6.37 Kısa Konsollarda Genel Donatı Düzenleri

Doğangün (2002)’de kısa konsollarda konsolun geometrik boyut ve donatısına göre Şekil 6.38’de görülebileceği gibi değişik göçme durumlarının ortaya çıkabileceğini belirtilmektedir.

Kısa Konsollarda Kırılma Biçimleri
Şekil 6.38 Kısa Konsollarda Kırılma Biçimleri

Kısa konsollarda meydana gelen kırılma biçimlerinin sebepleri, aşağıda açıklanmaktadır.

  1. Yatay çekme donatısının akması ve donatıda büyük uzamanın meydana gelmesi kolon yüzünde eğilme türünden çatlağın oluşup açılmasına neden olur. Bu sırada beton basınç çubuğu da ezilerek göçme ortaya çıkartır.
  2. Gövdede meydana gelen çekme gerilmeleri eğik çatlakların oluşmasına neden olur. Beton basınç çubuğu ezilerek göçme ortaya çıkar.
  3. Kolon yüzündeki kayma gerilmeleri eğik çatlakların oluşmasına neden olur. Bu çatlakların birleşmesiyle kısa konsol kolon yüzünde ayrılarak göçme ortaya çıkar.
  4. Dış yükün konsolun dış kenarına yakın uygulanması durumunda, konsolun dış ucunda meydana gelen kopma ile göçme oluşur.
  5. Dış yükün altındaki plağın çok küçük olması alt kısımda betonun ezilmesine sebep olur. Yerel göçme ile yük taşıma durumu sona erer.
  6. Üst donatı ucunda yeterli kenetlenme boyunun bulunmaması, çekme kuvvetinin oluşmamasına ve konsolun ön kısmının ayrılmasıyla göçmeye neden olur.

İstenmeyen göçme türlerini önleyebilmek için TS 500 (2000)’de aşağıda belirtilen koşullar verilmektedir.

Kısa konsollarda sürtünme kesmesi için hesap yapılmalı ve gerekli kesme sürtünme donatısı hesaplanmalıdır. Kesme sürtünmesi için gereken donatı alanı Awf Denk. 6.13’ten hesaplanabilir.

Awf = Vd / fyd . µ                                                                                               (6.13)

Burada Vd tasanm kesme kuvveti, fyd boyuna donatı tasarım akma dayanımı, µ kesme sürtünme katsayısıdır.

Toplam çekme donatısı Ast, eğilme ve eksenel kuvvet için hesaplanan donatıların toplamı olup Denk. 6.14’ten hesaplanabilir.

Burada Ast kısa konsolda eğilme ve yatay kuvvet için gereken toplam yatay donatı kesit alanını, As eğilme donatısı alanını, An kısa konsolda yatay kuvvet için gereken donatı kesit alanını gösterir.

Şekil 6.39’da verildiği gibi konsol kirişin üst yüzünden 2/3 derinliğine kadar yayılan kapalı veya açık yatay etriyelerin kesit alanı olan Asv Denk. 6.15’i sağlamalıdır.

Asv ≥ 0,5.( Ast- An)

Şekil 6.39 Kısa Konsol Donatı Koşulları

Çekme donatısı akmayı sağlamaya yeterli biçimde kenetlenmelidir. Bu amaçla çekme donatısı, en az çekme donatısının çapına eşit bir ankraj çubuğuna yeterli biçimde kaynaklanmalı veya çekme donatısı U biçimli firketelerden oluşturulmalıdır. Ankraj çubuğu veya firketenin taban bölümünün yük alanının ötesine geçmesi gerekir.

Yüksek Kirişler

Eğer bir betonarme kirişte açıklık ile yükseklik oranı basit kirişlerde 2’den ve sürekli kirişlerde 2,5’ten daha küçük olursa böyle kirişler, yüksek kiriş olarak adlandırılır. Bu tür taşıyıcı elemanlara, planda dikdörtgen şekline sahip silolarda, binaların çevre duvarlarında rastlanılabilir.

Homojen ve doğrusal davranışa sahip malzemeden oluşan ve açıklığının yüksekliğine oranı küçük olan kirişlerin basit eğilmesi durumunda doğrusal gerilme yayılışının kullanılması doğru olmaz. Bu oranın küçülmesiyle gerilme yayılışının doğrusal değişimden ayrılması artmaktadır.

Şekil 6.40 Yüksek Kirişlerde Oluşan Asal Gerilme Yörüngeleri

Şekil 6.40’taki asal gerilmelerden görülebileceği gibi çekme asal gerilmelerinin oldukça yatay bulunması karşı gelen çekme donatılarının da yatay olarak yerleştirilebileceğine işaret eder. Bunun yanında üst yükün büyük bir kısmı, düşeye yakın bulunan basınç gerilmeleri ile doğrudan mesnede iletilir. Kiriş yüksekliği büyüdükçe bu oran artarken, açıklık ortasında ve alt yüze yakın etkiyen yükün eğilme etkisiyle taşındığı görülür. Bu durum yükün büyük bir kısmının kemerlenme etkisi ile taşındığını işaret etmektedir. Yüksek kirişlerde yüksekliğin büyük olması sebebiyle oluşan kemerlenme etkisi, donatı ihtiyacının düşük kalmasını sağlar. Bu nedenle çok ayrıntılı bir hesap yerine, teorik çalışmalar yanında deney sonuçlarına dayanan yaklaşık çözüm yöntemleri tercih edilir. Asal çekme gerilme yörüngelerinin belirlenmesi çekme donatılarının yer ve miktarının bulunmasında faydalı olmaktadır (Celep ve Kumbasar).

Yüksek kirişlerde genel donatı düzenlemelerinde gereken koşullar aşağıda belirtildiği gibi verilebilir.

 
   

Yüksek kirişlerde boyuna ana donatı kiriş alt yüzünden l/h ≥ 1 ise 0,25.h – 0,05.l, l/h<1 ise 0,2.l yüksekliği kadar bir şeride dağıtılmış olmalıdır. Çatlama durumunda ana donatının taşıdığı çekme kuvveti kirişin bir ucundan diğerine sabit kaldığından, ana donatının iyice kenetleneceği mesnetlere kadar azaltılmadan uzatılması zorunludur. Boyuna donatının kenetlenmesinin yarılma olasılığını önlemek için, birden çok açıklık olduğu zaman ld kenetlenme boyu kadar uzatılmalı veya tek açıklık olduğunda kanca kullanılmadan Şekil 6.41’de görüldüğü gibi yatay firkete yapılması daha uygundur (Celep ve Kumbasar).

Yüksek Kirişte Açıklık Donatısı
Şekil 6.41 Yüksek Kirişte Açıklık Donatısı

Sürekli yüksek kirişlerde hesaplanan mesnet donatısının yarısı komşu mesnetlere kadar ve diğer yarısı mesnedin serbest kenarından başlayarak min.(0,4h, 0,4l)’e kadar komşu açıklığa uzatılmalıdır.

Şekil 6.42 Sürekli Yüksek Kirişlerde Mesnet Donatısının Yerleşimi

Asüst = 0,5. As .((l/h )- 1) kadar bir kısmı Şekil 6.42’de gösterildiği gibi üst şerite ve geri kalan kısmı ise orta şerite yerleştirilmelidir. Eğer l/h ≤ 1 ise tüm mesnet donatısı orta şerite dağıtılmalıdır.

Boyuna donatılara ilave olarak yüksek kirişe düşey ve yatay olarak, Denklem 6.16’dan hesaplanacak ağ donatısı yerleştirilmelidir.

Burada b kiriş genişliğini, s donatı aralığını göstermektedir. Kuvvet iletiminin yoğun olduğu mesnet bölgelerinde ise bu donatının aralığı yarıya indirilerek, donatı iki katına çıkarılmalıdır. Yatay ek donatı, açıklık donatı şeritinin üzerinde bulunan ve genişliği bu şerit genişliğine eşit olan yatay şeride min.(0,3.h, 0,3.l) boyunda yerleştirilmelidir. Düşey ek donatı ise mesnede yakın olan min. (0,2.h, 0,2.l) genişliğindeki düşey şeride min. (0,5.h, 0,5.l) boyunda konulmalıdır. Şekil 6.43’te bu mesnet donatılarının yerleşimi gösterilmiştir

Şekil 6.43 Yüksek Kirişte Mesnet Gövde Donatısı Yerleşimi

Yükün kirişe alttan uygulanması durumunda mesela yüksek kirişin altına bir döşemenin asılması gibi durumlarla karşılaşılınca, Denk. 6.16’da verilen donatı ağının alttan uygulanan yükün tamamını kirişin üst bölümüne iletilecek ek düşey etriyelerle Şekil 6.44’teki gibi pekiştirilmesi gerekir. Bunların aralıkları 15 cm’yi aşmamalıdır (Aka ve diğ, 2001).

Şekil 6.44 Alttan Uygulanan Yükün Basınç Bölgesine Aktarılması

Yükseklikleri kalınlıklarına göre büyük olduğundan yüksek kirişlerde yanal burkulma önemli bir etken haline gelir. Bu nedenle yanal rijitliklerin sağlanmasına dikkat edilmelidir. Eğer yüksek kirişin genişliği b > l/20 ise ek tedbir almaya ihtiyaç duyulmaz. Ancak genişlik b<l/20 şeklinde küçük ise güvenliğin sağlanması için enine doğrultuda rijitleştirmeye ihtiyaç duyulur.

Yüksek kirişlerde eğer mesnet yüzündeki kesme kuvveti Vd ≤min (0,20 cd f .b.l, 0,20. cd f .b.h) ise bu etki beton ve konstruktif donatıların katkılarıyla taşınabilir. Bu değerin aşılmamasını sağlayacak kiriş genişliği seçimi tavsiye edilmektedir. Yüksek kirişin üst taraftan döşeme ile birleşmesi veya yüksek kirişin üst kenarda genişletilmesi de burkulmayı engelleyici önlemler olarak düşünülebilir.

Yüksek kirişler mesnetlerinde ağır yüklere maruz kaldıklarında üst kısma etkiyen yük dağılarak aşağıya iner ve mesnet bölgesinde tekrar toplanır. Bu dağılma ve tekrar toplanma bölgelerinde meydana gelecek yatay çekme gerilmelerinin alınması için her bir bölgede kuvvetin 1/4’ünü esas alarak donatı yerleştirilmelidir. Bu bölgede bir mesnet rijitleştirici varsa yük bu elemanla mesnete iletileceğinden dağılma söz konusu olmaz (Celep ve Kumbasar).

Eğer yüksek kiriş, başka bir yüksek kirişten yük alıyorsa bu yükün askı donatısı ile yükü taşıyan yüksek kiriş gövdesine asılması gerekir. Yükün ağır olduğu durumlarda yükün en fazla % 60’ı düşey olmayan Şekil 6.45’teki görüldüğü gibi eğik donatılarla gövdeye asılabilir. Geri kalanı ise düşey donatılarla iletilmelidir.

Şekil 6.45 Dolaylı Yükleme Durumunda Yüksek Kiriş Donatı Düzenleri

Mesnedin büyük kesitli kolon olması veya perde olması durumuyla karşılaşıldığında yüklerin mesnede aktarılmasını sağlayacak donatı, yatay ve düşey çubuklardan meydana gelen birleşik ek donatı ağı veya eğik etriyeler olabilir. Bu tip dolaylı mesnetlenme durumlarında kullanılabilecek donatı düzenleri Şekil 6.46’da gösterilmiştir.

Şekil 6.46 Perde Mesnetli Yüksek Kirişlerin Mesnet Donatıları

Yüksek kirişin mesnetleri üzerinde tekil kuvvetler bulunduğunda ve bunlar yeterince boyutlanmış herhangi bir kolon ya da düşey nervür aracılığıyla alttaki mesnetlere aktarılamıyorsa, normal gövde donatısı dışında iki yatay şeride paylaştırılmış ek donatı konulması zorunludur. Mesnetlerde tekil kuvvet etkimesi durumunda yüksek kirişlerdeki ek yatay donatı yerleşimi Şekil 6.47’de gibi olacaktır (Aka ve diğ, 2001).

Şekil 6.47 Mesnette Tekil Yük Durumunda Ek Donatı Düzeni

 

 

Kaynak

İnş. Müh. Tuncay YILMAZ

BETONARME YAPILARDA TAŞIYICI SİSTEM VE DONATI DÜZENLEME İLKELERİ

Paylaşmak Güzeldir

Bunlar da hoşunuza gidebilir...

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir