Kiriş nedir? (İnşaat) – Kiriş çeşitleri nelerdir?

Kiriş

Kiriş; betonarme taşıyıcı sistemde düşey yüklerin ve deprem, rüzgar gibi yatay yüklerin karşılanmasında döşemelere mesnetlik yaparak, yüklerin düşey taşıyıcı kolonlar vasıtası ile temele iletilmesini sağlayan yapı elemanlarına denilir. Ayrıca kolonları birbirine bağlayarak taşıyıcı sistemde çerçeve meydana getirirler.

Mesnetlenme ve yükleme şekillerine bağlı olarak kirişlerde eğilme momenti, kesme kuvveti, burulma momenti ve normal kuvvet oluşabilir.

Yapısal elemanın TS500’ e göre kiriş olarak boyutlandırılması ve donatılması için tasarım eksenel basınç kuvvetinin;

N_d ≤ 0.10 Ac f_ck

şartını sağlaması mecburidir. Aksi halde, bu elemanlar kolon olarak boyutlandırılıp donatılır.

Kirişler genellikle yatay eksenli olurlar, fakat endüstri yapıları gibi yerlerde eğimli çatı kirişleri de yapılabilir. Ekseriyetle beton dökümü döşeme ile birlikte yapıldığı için beton basınç bölgesi genişletilmiş olan bu kesitlerde, plağa kesitin tablası adı verilir. Tablalı kesit kirişler oldukça yaygındır.

Bina gibi yapılarda sıklıkla kullanılan kirişlerin kesitleri aşağıda gösterilmiştir.

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.

Kiriş Enkesit Koşulları

Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’ne göre kiriş en kesit koşulları aşağıda sıralanmıştır.

• Gövde genişliği en az 250 mm olacaktır.
• Gövde genişliği, kirişin yüksekliği ile birleştiği kolonun veya perdenin kirişe dik genişliğinin toplamını geçmeyecektir.
• Yükseklik, döşeme kalınlığının 3 katından ve 300 mm’den daha az olmayacaktır.
• Bu şartı sağlamayan elemanlar, çözümlemede döşeme elemanları ile beraber modellenecek, kiriş gibi donatılacak, ancak çerçeve kirişi olarak kabul edilmeyecektir.
• Ayrıca, yükseklik gövde genişliğinin 3.5 katından fazla olmayacaktır.
• Yükseklik, serbest açıklığın 1/4 ’ünden daha fazla olduğu durumda kirişin gövdesinin her iki yüzüne, kiriş yüksekliği boyunca boyuna gövde donatısı konulacaktır.
• Toplam boyuna gövde donatısı alanı, sağ veya sol mesnet kesitlerinde üst ve alt boyuna donatı alanları toplamının en büyüğünün %30’undan daha az olmayacaktır.
• Gövde donatısı çapı 12 mm’den az, aralığı ise 300 mm’den fazla olmayacaktır.
• Kirişin yüksekliği boyunca 600 mm’yi ve kirişin ekseni boyunca 400 mm’yi geçmeyen aralıklarla yatay gövde çirozları konulacaktır.
• Boyuna donatıların kenetlenmesine benzer biçimde, gövde donatılarının kenetlenmesi için aynı şartlar uygulanacaktır.
• Kirişin genişliği ve yüksekliği ile ilgili olarak belirtilen bu sınırlamalar, kolonlara mafsallı olarak bağlanan betonarme kirişler, bağ kirişli (boşluklu) perdelerin bağ kirişleri ve çerçeve kirişlerine kolon-kiriş düğüm noktaları dışında saplanan ikincil kirişler için zorunlu değildir.
• Kiriş olarak boyutlandırılıp donatılacak taşıyıcı sistem elemanlarında, tasarım eksenel basınç kuvvetinin;

Nd ≤ 0.10 Ac fck

koşulunu sağlaması zorunludur. Aksi durumda, bu elemanlar kolon olarak boyutlandırılıp donatılacaktır.

Kiriş Boyuna Donatı Koşulları

Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği’ne göre kv  boyuna donatı koşulları aşağıda sıralanmıştır.

• Kirişlerin mesnetlerinde çekme donatılarının minimum oranı:

• Boyuna donatıların çapı 12 mm’den küçük olmayacaktır. Kirişin alt ve üstünde en az iki donatı çubuğu, kiriş açıklığı boyunca sürekli olarak bulunacaktır.
• Deprem Tasarım Sınıfı; DTS = 1, 1a ve DTS = 2, 2a olan taşıyıcı sistemlerde, kiriş mesnedindeki alt donatı, aynı mesnetteki üst donatının %50’sinden daha az olamaz.

Ancak, diğer durumlarda bu oran %30’a indirilebilir.

• Açıklık ve mesnetlerdeki çekme donatısı oranı TS 500’de verilen maksimum değerden ve %2’den fazla olmayacaktır.

Kiriş Boyuna Donatıların Düzenlenmesi

Boyuna donatıların eklenmesinde;

• Kiriş sarılma bölgeleri,
• Kolon-kiriş birleşim bölgeleri ve
• Açıklık ortasında alt donatı bölgeleri gibi, donatının akma durumuna ulaşma olasılığı bulunan kritik bölgelerde bindirmeli ek yapılmayacaktır.

Bu bölgeler dışında bindirmeli eklerin yapılacağı yerlerde, ek boyunca özel deprem etriyeleri kullanılacaktır.

 Bu etriyelerin aralıkları;

• Kirişteki yüksekliğin 1/4’ünü ve
• 100 mm’yi aşmayacaktır.

Üst montaj donatısının açıklıkta sarılma bölgelerinin dışında kalan eklerinde özel deprem etriyeleri kullanılmasına gerek yoktur.

Kirişin eksenine dik doğrultuda etriye kolları aralığı 350 mm’yi aşmayacaktır.

Kirişlerin Kesme Güvenliği

• Düşey yükler ile birlikte depremden hesaplanan D ile artırılmış kesme kuvvetinin toplamının, yukarıdaki denklem ile hesaplanan Ve ’den küçük olması durumunda, Ve yerine bu kesme kuvveti kullanılacaktır.

• Hesaplanan kesme kuvveti, Ve , aşağıda verilen koşulları sağlayacaktır.

KİRİŞ ÇEŞİTLERİ

Sürekli Kirişler

Sürekli kiriş, kiriş açıklığına gelen bir yük diğer açıklıklarda da hesaplanması gereken bir etki oluşturduğu aynı doğrultu üzerinde birden fazla açıklığı bulunan kirişlere denilir. Diğer bir anlamı ise mütemadi kiriştir.

Sürekli kirişlerin mesnet kısımlarında çok fazla donatının olmasından dolayı bu bölgelerdeki donatı aralıkları vibratörün geçeceği aralıkta olmalıdır. Bu mümkün değilse donatının ikinci sıraya alınması ile mesnet bölgesi donatıları yeniden düzenlenebilir.

Bu sayede donatının yerleştirileceği genişlik ve iç kuvvetlerin manivela kolu çoğaltılmış olur.

Saplama Kirişler

Saplama kiriş, kirişlerin doğrudan kolonlara mesnetlenmesinin mümkün olmadığı durumlarda başka kirişlere mesnetlenmesi sonucu meydana gelen kirişlere denilir.

Örnek vermek gerekirse balkon veya çıkma uçlarına yapılan kirişler bu şekilde yapılır. Ayrıca kolon ve beton perde yerine başka kirişlere mesnetlenen iç kirişlerde olabilir.

Saplama kiriş taşıdığı yükü ana kirişe tekil yük olarak aktarır. Ana kiriş taşıdığı yüklere ek olarak saplama kirişten gelen tekil yükünde tesirinde kalır. Normalde yayılı yük halinde kirişlerin orta bölgelerinde oluşan kesme kuvveti değeri az iken saplama kiriş etkisiyle gelen tekil yükten ötürü orta bölgedeki kiriş kesitleri kritik duruma gelebilir.

Başka bir kirişe saplanan kirişin mesnet kuvvetinin saplandığı kirişe aktarılmasında askı donatısına ihtiyaç duyulur.

Boşluklu Kirişler  

Kiriş gövdesinde Sıhhi tesisat, pis su tesisatı, elektrik ve telefon kablolarının geçmesi amacıyla boşluk bırakılması durumunda, kirişin rijitliği azaldığı için donatı düzenlenirken özel önlemlerin alınması gerekir. Bu bölgelerde donatı artırılmalı ya da kapalı çerçeve oluşturacak şekilde düzenlenmelidir.

Dairesel boşluk bırakılması köşeli boşluklara göre daha uygun olur. Bu sebepten ötürü boşluk köşelerinin mümkün olduğu kadar yuvarlatılması gerekir. Boşluk uzunluğu kirişin yüksekliğinin yüzde 60’ ından fazlaysa hesaplamalarda mutlaka göz önünde bulundurulmalıdır.

Geniş Kirişler

Geniş bir kirişin, kirişten daha dar bir kolona mesnetlenmesi durumunda,  kolona yaklaştıkça kuvvet çizgileri yoğunlaşacaktır. Bu sebepten dolayı kesit hesaplarında genellikle göz önüne alınmayan ek tesirleri meydana getirir.

Bu istenmeyen sakıncalı bir durumdur. Yönetmelikte aşağıdaki şekildeki gibi sınırlandırma vardır.

Kısa Konsollar

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

Yüksek Kirişler

Açıklığı toplam yüksekliğinin 2.5 katından küçük olan sürekli kirişlere ve 1.5 katından küçük olan basit kirişler yüksek kiriş olarak adlandırılır.

Yüksek kirişler, silo ve depolarda, hem bölme duvarı hem de yükleri mesnetlere aktaran elemanlar olarak kullanılmaktadır. Çok katlı yapılarda ise duvar taşıyıcı kirişler, yatay konumda ise rüzgar ve deprem kirişleri görevini üstlenmektedirler.

Guseli Kirişler

Mesnet kısımlarında eğilme momenti ve kesme kuvvetinin yüksek olduğu hallerde, mesnetlerdeki kritik kesme kuvvetinin daha güvenli karşılanması için yapılan imalata guseli kiriş adı verilir.