Süneklik ve Deprem Kuvveti

[Medeniyet Mühendisi]

SÜNEKLİK VE DEPREM KUVVETİ...





Sünekliğin tanımını hemen her mühendis bildiğini sanır.Muhtemelende biliyordur.Ancak mühendise süneklik tanımını sorduğunuzda , tanımı kelimelere dökemez.Ama bu bilmediği anlamına gelmez.Biliyordur ama anlatamıyordur.Tabii malesef aramızda sünekliğin tanımını, neden gerekli olduğunu bilmeyen mühendis arkadaşlarımızda mevcut.Bunuda inkar edemeyiz.Mesela şimdi siz bu yazıyı okurken tanımlayın bakalım sünekliği.Nedir süneklik, süneklik sizin için ne ifade etmektedir.İyice düşündükten sonra ve tanımını yapmaya çalıştıktan sonra yazının devamını okuyunuz.Ancak süneklik tanımını yapamamanız , bu kavramı bilmediğiniz anlamına gelmez.Sadece, kelimelere dökemediğiniz anlamına gelir.Süneklik tanımını bilen arkadaşlarda, sünekliği bilmeyen arkadaşlarda her projede ama bilerek ama bilmeyerek sünekliği kullanıyorlar.


Süneklik nedir ?

Akılda kalıcı bir tanım olsun.Hiç unutmayalım.

Süneklik ,sistemin yada bir elemanın taşıma kapasitesini kaybetmeden esneyebilme özelliğidir.En basit tanım bu.Bir kolon düşünelim.Kapasitesi 1 birim olsun.Bu kolon 2 cm deplasman yaptığında da kapasitesi 1 birim olarak kalıyorsa, yada 2 cm deplasman yaptığındada kapasitesi 1 birim olarak kalıyorsa bu kolon belli ölçülerde sünek diyebilriiz.O halde sünekliğin 2 şartından bahsedilebilir.

1...Süneklikde kapasite 0.0001 birim bile olsa azalmayacak

2...şekil değiştirebilecek

Bu iki şart birarada bulunursa süneklik den bahsedilebilir.Bir kolon düşünelim.Kapasitesi 2 birim olsun.Ancak kolon 1 cm deplasman yaptığında kapasite 1 birime düşsün.Bu duurmda kolon deplasman yaparken , kolonda hasarların olduştuğu sonucu çıkarılır.Yani kolon deplasman yapmakta ama hasar nedeniyle(çatlak vb) kapasite azalmaktadır.1 birim deplasman baz alınıdığında bu kolonda kapasite azalması söz konusu olduğundan bu kolon için sünek tabiri kullanılamaz.Çünkü süneklik tanımına bakarsak , kapasite azalmasının olmayacagı maddesine aykırılık olduğunu görebiliriz.

Süneklik kavramı mutlak bir değer olarak da düşünülemez.Bazı sistem yada elemanlar 1 cm deplasmana kadar taşıma kapasitelerini kaybetmez.O halde bu sistem yada elemanın sünekliği 1 cm deplasmana kadar gecerlidir.Bazı sistem yada elemanlar 2 cm deplasmana kadar taşıma gücünü korur.Bu sistemlerde 2 cm deplasmana kadar sünektir diyebiliriz.

Süneklik kapasitesinin büyük olması, sistem yada elemanın büyük enerji yutabilmesi anlamına gelir.Deprem neydi peki ?Hatırlayalım...Deprem bir yük değildir.Deprem bir enerji yüklemesidir.Her bina deprem kuvvetini(atalet kuvvetini) ağırlığına bağlı olarak kendi üretir.Deprem bir enerji yüklemesi olduğuna göre, süneklikde enerji yutabilme özelliği olduğuna göre süneklik ve deprem kuvveti arasında bir bağ olduğu aşikardır.Birisi enerji yüklemesi yapıyor(deprem), birisi enerjiyi yutabiliyor(süneklik). O halde süneklik bir panzehirdir.Enerjiin yutulması gereken yerlerde kullanılabilir.


Eğer süneklik diye bir kavramı eşfetmemiş olsaydık, binada 100 tonluk deprem kuvveti oluştuğunda 100 ton un tamamını dayanımla (rijitlik) karşılamak zorunda kalacaktık.Binada 1000 ton deprem kuvveti oluşsaydı tamamını dayanımla karşılamak zorunda kalacaktık.Sonuçta muazzam büyük kesitlerle uğraşmak zorunda kalacaktık.Eokonomiklikten bahsedemeyecektik.


Yapıda oluşan deprem kuvvetlerinin bir kısmını dayanım ile bir kısmını süneklik ile halledebilmekteyiz.Ama tabii ki bu oran önemli.Enerjinin sönümlenmesi için(deprem enerjisi) mutlaka yapının deformasyon yapması gerekir.Deformasyonun olmadığı bir elemanda yada sistemde enerji sönümlemesinden bahsetmek mümkün değildir.Bir taşıyıcı sistem düşünün.1000 ton deprem kuvveti olulsun.sistemin deplasman kabiliyetine göre bu sistemi projelendirelim.

1.HAL:  Eğer sistemimiz çok rijitse ve dplasman kabiliyeti sıfır ise siz bu sistemi projelendirirken 1000 ton deprem kuvvetini karşılayacak şekilde projelendirmelisiniz.


2.HAL:Eğer sistem biraz deplasman yapabiliyorsa(meslea 1 birim) o halde siz 500 ton deprem kuvvetine göre projenizi yaparsınız.geri kalan 500 ton ise 1 birim deplasman yapılarak yutulabilir.


3.HAL:Eğer sistem daha çok deplasman yapabilecekse(meslela 2 birim), o halde siz 200 ton deprem kuvvetine göre projenizi yapabilirsiniz.Geri kalan 800 ton 2 cm deplasman ile yutulacaktır.


Bu halleri çoğaltmak mümkün.


Birde yönetmeliğimiz açısından bizden istenen süneklik taleplerine bakalım:

Hafif şiddetli depremlerde binamız deplasman yapmalı ancak depremden sonra binada hiçbir onarım, tamirat gerekmemelidir.Aynen oturulmaya devam edilmelidir.


Orta şiddetli depremlerde ise bina deplasman yapmalı, ancak ufak çaplı onarımlar, ekonomik olarak yapılarak bina ilk haline getirilebilmeldiir.


şiddetli depremlerde ise(tasarım depremi), depremde yapı deplasman yapmalı hemde büyük deplasmanlar yapmalı ama bina göçmemelidir.depremden sonrada bina onarılamaz durumda olabilir.Depremden sonra bina yıkılıp yeniden yapılacak durumda olabilir.


Son olarakda bina nasıl enerji yutabilir vprefabrik klasik yapılar)e deplasman yapabilir ona bakalım.

Deplasman yapabilmesi için bazı yerlerin dönmesi gerekir.İşte biz buna mafsal oluşumu diyoruz.Oluşan bu mafsallar dönmeyi sağlar ama kapasiteyi azaltmaz.Dolayısıyle bu mafsallar mühendisin bildiği klasik mafsallardan değildir(düşünün prefabrik moment aktarmayan yapılar).Bahsettiğimiz bu mafsallar plastik mafsallardır.Yani nokta moment taşıma kapasitesine ulaşıncaya kadar moment taşır .Daha sonra ise döner.Bir nokta düşünün moment kapasitesi 2 birim olsun.Bu nokta 2 birim moment alana kadar taşır.Moment yükselmeye devam ederse(3 birim, 4 birim, 5 birim vb) nokta kilitlenir, 2 birimi taşımaya devam eder fark momentide dönerek yakındaki diğer noktalara iletir.İşte bu tür mafsallara plastik mafsal denir.Plastik mafsalda toplam moment hiçbir zaman sıfır olmaz.Oysa klasişk moment aktarmayan mafsallarda toplam moment sıfırdır.Moment  çok yükseldiğinde ise plastik mafsal bir anda parçalanabilir.Çok yüksek momentte artık nokta dönemez bile parçalanıp gider.Yani moment bir anda sıfıra iner klasik mafsal oluşur.Bu nokta bu mafsal için göçme noktasıdır.


Süneklik o kadar önemlidir ki , depremle başetmemizi saglayabilecek en büyük enstrümandır diyebiliriz.Süneklik üzerine sürekli kafa yormalı okumalıyız.Depremle savaşın esası süneklik kavramıdır.Süneklik kavramını iyi anlayan bir mühendis kaliteli projeler üretir.



Ahmet ÇELİKKOLLU

İnşaat Mühendisi

ESKİŞEHİR