ETABS BIM Link kullanarak aktarma duvarlarını kolayca tasarlayın

Aktarma Duvarı

Aktarma duvarı tasarımı karmaşık bir konudur; çünkü bu duvarlar çoğunlukla D-bölgeleri gibi davranır. Bu bölgelerde düzlem kesit varsayımı geçerli değildir ve dolayısıyla tasarım yönetmeliklerindeki standart ampirik formüller kullanılamaz. Bu durum, genellikle kiriş veya kolon tasarımı varsayımına dayanan genel amaçlı SEA yazılımlarındaki tasarım özelliklerinin bu problem için uygun olmadığı anlamına gelir.

Yukarıda gösterilen duvar için mühendislerin iki tasarım seçeneği bulunmaktadır. Birincisi, iyi ve uygun bir yöntem olmakla birlikte çok sayıda manuel işlem ve deneme-yanılma gerektiren, dolayısıyla zaman alıcı olabilen basınç çubuğu-çekme bağı (strut-and-tie) yöntemidir. İkincisi ise donatı gereksinimlerini belirlemek amacıyla asal çekme gerilmelerini değerlendirerek ve asal basınç gerilmelerinin betonun tasarım dayanımının altında kaldığını doğrulayarak genel amaçlı SEA yazılımında yaklaşık hesap yapmaktır.

İkinci seçenek daha pratik ve zaman açısından verimli bir tercih gibi görünmektedir; ancak içinde gizli bir tehlike barındırmaktadır.

Enine çekme

Beton yüksek basınç altına girdiğinde, dik doğrultuda çekme şekil değiştirmeleri yaşar; bu durum enine çekme olarak adlandırılır. Bu gerçekleştiğinde küçük çatlaklar oluşmaya başlar ve beton daha az sargılı hale gelerek basınç dayanımı azalır. Basınç yumuşaması olarak bilinen bu etki, çatlamış betonun çatlamamış betona kıyasla daha az basınç kuvveti taşıyabileceği anlamına gelir. Tasarım yönetmeliklerinde bu etki, örneğin derin kiriş tasarımında dikkate alınmaktadır. Derin kiriş basınç çubuklarında ve düğüm noktalarında, duruma bağlı olarak farklı değerler alan Eurocode'daki k faktörü (veya ACI'daki β faktörü), basınç yumuşaması etkisi nedeniyle betonun maksimum basınç kapasitesini azaltmak için kullanılır.

IDEA StatiCa Detail

IDEA StatiCa Detail, hem B-bölgelerini hem de D-bölgelerini doğru biçimde ele alabilen CSFM (Uyumlu Gerilme Alanı Yöntemi)'ni kullanmaktadır. Detail ayrıca kc2 faktörünü kullanarak analizine basınç yumuşaması etkilerini de dahil eder; böylece beton basınç çubuğu kapasitesinin daha gerçekçi ve güvenli bir şekilde değerlendirilmesini sağlar.

IDEA StatiCa 25.1, ETABS'tan IDEA StatiCa Detail'e duvar elemanlarının aktarılmasını desteklemektedir. Bu BIM Link sayesinde mühendisler, IDEA StatiCa Detail'de daha kapsamlı analiz yapabilmek için duvarları ETABS'tan kolayca içe aktarabilir.

Aşağıda, ETABS'tan aktarılan ve IDEA StatiCa Detail'de analiz edilen aynı duvar gösterilmektedir. Sol üst köşede, verilen temel donatıyla GKS (Göçme Limit Durumu) analizinin, basınç gerilmeleri benzer olmasına rağmen (yaklaşık 15 MPa) başarısızlık gösterdiği görülmektedir. Bunun nedeni nedir?

Bu GKS başarısızlığı, tam olarak beton kapasitesini 0,75 oranında azaltan kc2 faktörü aracılığıyla basınç yumuşaması etkisinin dikkate alınmasından kaynaklanmaktadır. Dolayısıyla beton kapasitesi artık σc,lim = fcd x k2 = 20 x 0,75 = 15 MPa olmaktadır. Bu nedenle 15 MPa'lık basınç gerilmesiyle kullanım oranı (σc/σc,lim) %99,5 olarak gösterilmektedir.

Çözüm, betondaki basınç gerilmesinin bir kısmını azaltmak için ek donatı eklemektir. Bu sayede aktarma duvarı, aşağıda gösterildiği gibi tasarım kontrolünü geçebilir. Ek basınç donatısı ekleme gerekliliği, mühendisler IDEA StatiCa Detail kullanmasaydı gözden kaçabilirdi.

Fark ettiyseniz, sol üst köşede gerilme sınırlaması, sehim (uzun vadeli etki dahil) ve çatlak genişliğini kapsayan KLS (Kullanılabilirlik Limit Durumu) sonucu da IDEA StatiCa Detail içinde değerlendirilmektedir. KLS sonucu, yukarıda açıklanan diğer iki yaklaşımın üretemediği bir çıktıdır. 

Böylece IDEA StatiCa Detail kullanarak mühendisler, aktarma duvarlarının yalnızca GKS'de değil, KLS'de de nasıl davrandığı hakkında tam bilgiye sahip olabilir.

Rapor

Tasarım tamamlandıktan sonra mühendisler, sunmak üzere tüm analiz sonuçlarını gösteren kapsamlı bir rapor oluşturabilir. Bunun yanı sıra, imalat amaçlı olarak donatıların malzeme listesi de üretilebilir.

Sonuç

Aktarma duvarlarının tasarımı, D-bölgelerinde meydana gelen karmaşık gerilme etkileşimlerine dikkatli bir şekilde yaklaşılmasını gerektirmektedir. Basitleştirilmiş yaklaşımlar veya genel amaçlı SEA sonuçlarının doğrudan kullanımı, basınç yumuşaması gibi önemli etkileri gözden kaçırarak beton kapasitesinin olduğundan yüksek tahmin edilmesine yol açabilir. IDEA StatiCa Detail ve CSFM tabanlı analizi kullanarak mühendisler, bu doğrusal olmayan davranışları doğru biçimde hesaba katabilir ve hem GKS hem de KLS gereksinimlerinin gereği gibi doğrulandığından emin olabilir.

Kaynaklar

• ETABS'tan Detail'e BIM Link için Eğitim Kılavuzu