Binayı Ayakta Tutan Yüzde Yirmi
Statik ofislerinde pek az konuda oybirliği çıkar, ama bu onlardan biridir: depremde ilk pes eden eleman kiriş olmalı. Kirişe haksızlık gibi geliyor. Oysa bu, tasarımın bilerek seçtiği bir fedakârlık. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) bu tercihi tek bir eşitsizlikle yazıya döküyor ve her düğüm noktasında kolonların kirişlerden en az yüzde yirmi güçlü olmasını istiyor. Aşağıda ilkenin neden var olduğunu, yönetmelikte nasıl yazıldığını ve sağlanamadığında ne olduğunu bir araya getirdik.
1. Neden önce kiriş?
Deprem binaya enerji yükler. Bina bu enerjiyi plastik mafsallarda, yani donatının aktığı bölgelerde harcar. Mesele mafsalların nerede oluşacağıdır. Kiriş uçlarında oluşurlarsa hasar katlara yayılır, kolonlar düşey yükü taşımayı sürdürür ve bina hasarlı da olsa ayakta kalır.
Mafsallar kolonlarda toplanırsa tablo değişir. Atılım Üniversitesi’nden Halit Cenan Mertol, 6 Şubat 2023 depremlerinden sonra yaptığı saha incelemesinde bu senaryoyu anlatıyor: kirişlerin kolonlardan güçlü olduğu bir çerçevede en alt kat mekanizmaya dönüşüyor ve yapı bir kat aşağı çöküyor. Aynı çalışmaya göre kolonları kirişlerden güçlü olan bir çerçeve, deprem boyunca en fazla enerjiyi tüketebiliyor.
2. Hüküm ne diyor?
TBDY 2018’in 7.3.5 maddesine göre, bir düğüm noktasına birleşen kolonların taşıma gücü momentlerinin toplamı, aynı düğüme birleşen kirişlerin kolon yüzündeki taşıma gücü momentlerinin toplamından en az %20 büyük olmalı. Denklem 7.3 bunu şöyle yazıyor:
(Mra + Mrü) ≥ 1,2 (Mri + Mrj)
Burada Mra ve Mrü kolonların, Mri ve Mrj kirişlerin momentleridir ve hepsi tasarım dayanımlarıyla (fcd, fyd) hesaplanır. Kontrol her deprem doğrultusu için ve o doğrultunun iki yönü için ayrı ayrı yapılır. Kolon momentleri de deprem yönüyle uyumlu ve momentleri en küçük yapan eksenel kuvvetle bulunur. Yani hesap en elverişsiz durumu arar. Kontrolün kolon başına değil düğüm başına yapıldığını da unutmamak gerekir: aynı kolon bir katta sınavı geçip bir üst düğümde kalabilir.
3. Kontrol edilmeyen düğümler
Yönetmelik üç durumda Denklem 7.3’ün aranmamasına izin veriyor:
- Düğüme birleşen iki kolonda da eksenel kuvvet Nd ≤ 0,10·Ac·fck ise,
- tek katlı binalarda ve kolonun üst kata devam etmediği düğümlerde,
- zayıf doğrultusunda kolon gibi çalışan bir perdeye saplanan kirişlerde.
Bunlar kontrol muafiyeti, ilkeden vazgeçme değil. Çatı katındaki düğüm hesaptan çıkar, ama altındaki katların mekanizması hâlâ önemlidir.
4. Bazı düğümler sağlamazsa
7.3.6 maddesi her düğümde mükemmellik beklemiyor, ama bir bedel istiyor. i’inci katta V_ik, o kattaki bütün kolonların kesme kuvvetleri toplamı. V_is ise yalnızca hem alt hem üst düğümünde koşulu sağlayan kolonların kesme kuvvetleri toplamı. Denklem 7.4 bu iki değer arasındaki oranı (α_i) kontrol ediyor.
α_i 0,70 ile 1,0 arasındaysa, koşulu sağlayan kolonların eğilme momentleri ve kesme kuvvetleri 1/α_i ile çarpılarak artırılıyor. Koşulu sağlamayan kolonlar kendi kesit tesirlerine göre donatılıyor. Bir örnekle (rakamlar örnektir): V_ik = 1.000 kN, V_is = 800 kN ise α_i = 0,80 olur ve sağlayan kolonların tesirleri 1,25 ile büyütülür.
Herhangi bir katta Denklem 7.4 sağlanamazsa iş ciddileşiyor. Sadece çerçevelerden ya da perde-çerçeve birleşiminden oluşan sistemlerde bütün çerçeveler, Tablo 4.1’e göre süneklik düzeyi sınırlı çerçeve sayılıyor. Bunun R ve D katsayılarına yansımasını
yazısında, sınırlı süneklik üzerine yapılan tartışmayı da forumdaki
başlığında bulabilirsiniz. Modeli kurarken “çözüm çıktı, nasılsa geçti” rahatlığına kapılmadan bu oranı her katta okumakta fayda var.
5. Rakamın akrabaları
Kural bize özgü değil. Gökdemir ve Günaydın’ın 2018 tarihli çalışması, farklı yönetmeliklerdeki payı şöyle karşılaştırıyor:
- Türkiye (2007) ve ACI 318: %20
- Eurocode 8: %30
- Hindistan yönetmelikleri: %40
Mertol’a göre bu koşul ülkemizde ilk kez 1998 tarihli yönetmelikte (ABYYHY) yer aldı ve sonraki yönetmeliklerde de korundu.
Yine de yüzde yirmiyi sihirli bir sayı sanmamak gerekiyor. Mertol, yıkılan binalarda gözlediği sorunları bir piramit gibi sıralıyor. Güçlü kolon koşulu bu piramidin en altında değil. Onun altında yetersiz kenetlenme boyu, 90 derece kancalı etriyeler, malzeme sorunları ve eksik sargı bölgeleri var. 90 ile 135 derecelik kanca arasındaki farkı
yazısında ayrıca anlattık. Kısacası, yüzde yirmilik pay ancak alttaki basamaklar sağlam döküldüyse bir anlam taşır. Kâğıt üzerinde güçlü olan kolonun gerçekten güçlü olması için etriyesinin kancası da yerinde olmalı.
Kaynaklar
- 0 Yanıtlar
Üzgünüz, yanıt bulunamadı.
Yanıtlamak için giriş yapın.