öngerilmeli beton

58 Pages·2016·1.64 MB·Turkish

V. BÖLÜM
EKSENEL BASINÇ ETKİSİNDEKİ
ELEMANLAR
(Davranış ve Tasarım)
5.1. GİRİŞ
Betonarme yapı sistemlerinin yekpare (bir döküm) olma özeliğinden ve elverişsiz
yüklemelerden dolayı, bir elemanın sadece eksenel yük taşıması mümkün
olmamaktadır. Eksenel yük taşıyan her eleman kesme kuvveti yanında az da olsa
eğilme momenti de taşımaktadır. Ayrıca, basınç kuvveti etkisindeki elemanlarda,
betonarme kesiti oluşturan betonun heterojen olması ve imalat hatalarından
doğan eksen eğrilikleri nedeni ile bir miktar dış merkezlik d (eksantrisite) taşıyan
elemanlarda olabilmektedir. Bu nedenlerle yönetmelikler betonarme bir elemanın
yalnız eksenel yük taşıyormuş gibi hesabının yapılmasına izin vermemektedir. TS
500-2000’ de basınç etkisindeki elemanlarda (kolonlar) yapısal çözümleme
sonucunda moment sıfır çıksa dahi, eleman kesit hesabının, normal kuvvet
yanında (basınç), minimum bir dış merkezlikten elde edilecek momentin de
dikkate alınmasını istemektedir.
Betonarme bir elemanın eksenel yük taşıyormuş gibi hesaplanmasına izin
verilmemekle birlikte, bunun bir sınır durum oluşturması nedeniyle, elemanın

eksenel yük taşıma kapasitesinin bilinmesi gerekmektedir. Betonarme yapılarda 144
eksenel yük taşıyan elemanlar kolonlardır. Kolonların merkezi yüke göre
hesabının yapılması aşağıda verilen durumlar için gerekmektedir.
 Kolonun yük alanı eşit ve tüm açıklıkların eşit yüklü olması durumunda,
uygun görülürse, merkezi yük için hesap yapılabilir.
 Bileşik eğilme etkisindeki kolonların merkezi basınca göre denetiminin
yapılması
 Kolonların ön boyutlandırılmasının yapılması
Betonarme kolonlar, boyuna donatıyı saran enine donatının şekline göre farklı
isimler almaktadır. Boyuna donatı bireysel enine donatılarla (etriyeler) sarılmış ise
“etriyeli kolon”, sürekli dairesel fretlerle sarılmış olanlar ise “fretli kolon” adını
alır (Şekil 5.1). Bununla birlikte kolonlar çalışma şekillerine göre de, “kalın kolon”
ve “narin kolon” olarak isimlendirilmektedir.
Betonarme kolonların enkesitleri farklı şekillerde tasarlanabilmektedir. Yaygın
olarak kullanılan kolon enkesitleri kare ve dikdörtgendir. Bununla birlikte, mimar
nedenlerle, L, T, H ya da çok kenarlı enkesitler yapılabilmektedir.
145
Şekil 5.1. Etriyeli ve fretli kolon, enkesit ve boy kesit
5.2. ETRİYELİ KOLONLAR
Etriyeli kolonlar, daha önce de belirtildiği gibi, boyuna donatıları saran bireysel
enine donatılı kolonlardır. Enine donatıların (etriyelerin) görevleri:
 Boyuna donatıların kalıp içinde dik ve projesinde verildiği konumda
durmasını sağlar.
 Çatlakların gelişmesini önler/sınırlandırır.
 Kesme kuvvetini karşılar.
 Boyuna donatıların burkulmasını engeller.
 Göbek betonunun sünekliğini artırır.
Etriyeli kolonların enkesit boyutları, boyuna ve enine donatıların düzenlemeleri
ile ilgili yönetmeliklerde bazı kurallar bulunmaktadır.
5.2.1. Enkesit Boyutları ile İlgili Kurallar
 Kolonlarda en küçük enkesit boyutu 300 mm olmalıdır. Dolayısıyla da,
minimum boyutlara sahip bir kolonun enkesit alanı Ac=900 cm2 dir.
 Kolonlarda brüt enkesit alanı, N TS 498’ de haraketli yükler için tanımlanmış
dm
olan haraketli yük azaltma katsayıları da dikkate alınarak, G ve Q düşey yükler
ve E deprem etkisinin ortak etkisi (G+Q+E) altında hesaplanan eksenel basınç
kuvvetinin en büyü olmak üzere;
𝑁
𝐴 = 𝑑𝑚 (5.1)
𝑐𝑐
0.40𝑓
𝑐𝑘
koşulunu sağlamalıdır.
5.2.2. Boyuna Donatı Koşulları ve Düzenlenmesi
 Kolonlarda 14 mm çapından daha küçük boyuna donatı kullanılamaz.
 Kolonlarda minimum boyuna donatı oranı 𝜌 = 0.01 dir. Maksimum donatı
𝑚𝑖𝑛
oranı ise 𝜌 = 0.04 ‘ ü geçemez. Ancak bindirmeli ek yapılan kesitlerde bu
𝑚𝑎𝑥
oran 0.06’ ya kadar çıkabilir.

 Kolon boyuna donatılarının bindirmeli ekleri, kolonun serbest yüksekliğinin 146
orta bölgesinde yapılmalıdır. Bindirmeli eklerin boyu l ’ den daha küçük
b
olamaz.
 Bindirmeli ek boyunca aralığı en küçük enkesit boyutunun 1/3’ ünden ve 150
mm’ den fazla olmayacak şekilde enine donatı yerleştirilmelidir.
 Katlar arasında kolon enkesitinin değişmesi durumunda boyuna donatının
kolon-kiriş birleşim bölgesi içinde düşeye göre eğimi 1/6’ dan büyük
olmayacaktır. Kesit değişiminin daha büyük olduğu durumlarda veya en üst
kat kolonlarında, alttaki kolonun boyuna donatısının karşı taraftaki kirşin
içindeki kenetlenme boyu TS 500-2000’ de verilen kenetlenme boyu 1.5l ’ den ve
b
40Ø’ den daha az olmamalıdır. Kolonun bir tarafında kiriş bulunmadığı
durumlarda, donatı kolonun karşı yüzüne kadar getirilerek aşağı doğru 90
derece kıvrım yapılarak kenetlenmelidir. Kıvrım yapılan donatının düşey
uzunluğu en az 12Ø olmalıdır (Şekil 5.2).
 Kolonlarda manşonlu ya da kaynaklı ek yapılacaksa, yan yana duran eklerin
arasında en az 600 mm boyuna mesafe olmalıdır.
Şekil 5.2. Boyuna donatı düzenlemesi
5.2.3. Enine donatı koşulları ve düzenlemesi:
 Kolonların üst ve alt uçlarında özel sarılma bölgeleri oluşturulmalıdır (Şekil

5.3). Bu bölge kolon serbest açıklığının 1/6’ sından, enkesitin en büyük kenar 147
uzunluğunun 1.5 katından ve 500 mm ‘ den daha az olamaz.
 Sarılma bölgesinde enine donatı çapı 8 mm’ den az olamaz. Bu bölgede, etriye
ve çiroz aralığı enkesitin en küçük boyutunun 1/3’ünden, 150 mm’ den, boyuna
donatı çapının altı katından daha büyük, 50 mm’ den daha küçük olamaz.
Etriye kollarının ve/veya çirozların arasındaki yatay mesafe, a, etriye çapının
25 katından daha büyük alınamaz.
 Kolonlarda 𝑁 > 0.20𝐴 𝑓 olması durumunda, sarılma bölgelerindeki
𝑑 𝑐 𝑐𝑘
minimum toplam enine donatı alanı;
𝐴 𝑓
𝑐 𝑐𝑘
𝐴 ≥ 0.30 𝑠 𝑏 [( )−1]( )
𝑠ℎ 𝑘 𝐴 𝑓
𝑐𝑘 𝑦𝑤𝑘
𝑓
𝐴 ≥ 0.075 𝑠 𝑏 ( 𝑐𝑘 ) (5.2)
𝑠ℎ 𝑘
𝑓
𝑦𝑤𝑘
bağıntılarından elverişsiz olanı sağlayacak şekilde hesaplanır. Hesaplarda
çekirdek boyutu b , her iki doğrultu için ayrı ayrı dikkate alınmalıdır. Burada;
k
A , s donatı aralığına karşı gelen yükseklik boyunca, kolonda veya perde uç
sh
bölgesindeki tüm etriye kollarının ve çirozların enkesit alanı değerlerinin dikkate
alınan b ’ ya dik doğrultudaki izdüşümlerininim toplamını (Şekil 5.4),
k
148

Şekil 5.3. Enine donatı düzenlenmesi
149

Şekil 5.4. Kolon enkesit düzenlemeleri ve A değerleri
sh
b , birbirine dik yatay doğrultuların her biri için, kolon veya perde uç bölgesi
k
çekirdeğin enkesit boyutunu,
A , sargı donatısının dışından dışına ölçülen alanı,
ck
f ise sargı donatısı akma hesap dayanımını göstermektedir.
ywk

 Kolonlarda 𝑁 ≤ 0.20𝐴 𝑓 olması durumunda, kolon sarılma bölgelerinde,
𝑑 𝑐 𝑐𝑘
yukarıdaki bağıntı ile belirlenen enine donatıların en az 2/3’ ü minimum enine
donatı olarak kullanılır.
 Kolon orta bölgelerinde, 8 mm’ den daha küçük donatı enine donatı olarak
kullanılamaz. Orta bölgede, kolon boyunca etriye ve çiroz aralığı enkesitin en
küçük boyutunun yarısından ve 200 mm’ den daha fazla olmamalıdır. Etriye
kollarının ya da çirozların arasındaki yatay mesafe (a) etriye çapının 25
katından daha fazla olmayacak şekilde düzenlenir.

Etriyeli kolonlarda enkesit düzenlenmesine ait bazı örnekler Şekil 5.5’ de
verilmiştir.

150

Şekil 5.5. Etriyeli kolonlarda enkesit düzenlenmesine ait bazı örnekler

5.3. FRETLİ KOLONLAR

Daha önce de belirtildiği gibi, boyuna donatısı sürekli spiral donatı ile sarılmış
kolonlar fretli kolonlar olarak adlandırılmaktadır. Bu tür kolonların enkesiti
daireseldir(bkz. Şekil 5.1). Fret etkisi, kolonun düşey yük taşıma kapasitesini bir
miktar artırır. Ancak fret etkisi kolonun şekildeğiştirme kabiliyetinin artmasında
daha etkindir(Şekil 5.6). Bu nedenle de deprem bölgelerinde bu tür kolonlar dahi
iyi performans göstermektedir. Bu kolonların şekildeğiştirme yeteneği ve fret
donatısının oranını ayarlamak suretiyle, yük taşıma kapasitesinin artmasının
nedeni Poisson etkisiyle oluşan enine şekildeğiştirmenin sınırlandırılmış
olmasıdır( Şekil 5.7).

151

Şekil 5.6. Kolonun eksenel yük altındaki taşıma gücünü

Şekil 5.7. Fretli kolonlarda fret etkisi
5.3.1. Enkesit Boyutları ile İlgili Kurallar
Dairesel kesitli kolonların enkesit çapı 350 mm’ den daha az olamaz. Fretli
kolonların brüt enkesit alanı, etriyeli kolonlarda da olduğu gibi,
𝑁
𝑑𝑚
𝐴 =
𝑐𝑐 0.40𝑓
𝑐𝑘
koşulunu sağlamalıdır.
5.3.2. Boyuna ve Enine Donatı Düzenlemesi ile İlgili Kurallar
Fretli kolonlarda da, etriyeli kolonlarda olduğu gibi, minimum donatı oranı 0.01,
maksimum donatı oranı ise 0.04 olarak alınır. Ancak bindirme bölgesinde
maksimum donatı oranı 0.06’ ya kadar izin verilebilir. Fretli kolonlarda, Ø14 mm
den daha küçük donatı kullanılamaz ve en az 6 adet donatı kullanılmalıdır.
Fretli kolonlarda, sürekli dairesel spirallerin adımı, göbek çapının 1/5’ inden ve 80
mm’ den daha büyük olamaz. Dairesel kolonlarda tüm sargı donatısı çevreye

yerleştirilen çembersel enine donatı ile sağlanacaktır. 152
40 𝑚𝑚 𝐷/5
{≤ 𝑠 ≤ {
1.5𝐷 80 𝑚𝑚
𝑚𝑎𝑥
Dairesel kesitli kolonlarda, 𝑁 > 0.20𝐴 𝑓 (basınç) olması durumunda, sarılma
𝑑 𝑐 𝑐𝑘
bölgesindeki enine donatının minimum hacimsel oranı,
𝐴 𝑓
𝑐 𝑐𝑘
𝜌 ≥ 0.45[( )−1 ]( )
𝑠 𝐴 𝑓
𝑐𝑘 𝑦𝑤𝑘
𝑓
𝜌 ≥ 0.12 ( 𝑐𝑘 ) (5.3)
𝑠
𝑓
𝑦𝑤𝑘
koşullarından elverişsiz olanı sağlayacak şekilde belirlenmelidir.
5.3.3. Kolonların Kirişlerden Daha Güçlü Olması Koşulu
Betonarme yapılarda, sadece çerçevelerden veya perde ve çerçevelerin
birleşiminden oluşan taşıyıcı sistemlerde, her bir kolon-kiriş düğüm noktasına
birleşen kolonların taşıma gücü momentlerinin toplamının, o düğüm noktasına
birleşen kirişlerin kolon yüzündeki kesitlerindeki taşıma gücü momentleri
toplamından en az %20 daha büyük olması durumunda, kolonların kirişlerden
daha güçlü olduğu kabul edilir(Şekil 5.8).