Modern yapım yöntemleri ve kirişlerdeki açıklıklar

Bu kanallar ve borular genellikle kirişin alt yüzeyinin altına yerleştirilir ve estetik nedenlerle asma tavan ile kapatılarak ölü bir boşluk oluşturulur. Her katta bu ölü boşluğun yüksekliği, kanal sayısına ve derinliğine bağlı olarak binanın toplam yüksekliğine eklenir. 

Bu nedenle, gövde açıklıkları tasarımcının yapı yüksekliğini azaltmasına olanak tanır; özellikle yüksek bina yapımında bu durum belirgin biçimde ortaya çıkar. Başka bir deyişle, ekonomik ve etkin bir tasarıma ulaşılmasını sağlar.

Gerilme yığılması

Gerilme yığılması, kesit değişiminin ani olduğu yerlerde veya açıklıklar gibi geometrik düzensizliklerin yakınında gözlemlenir. Bu bölgeler genel olarak çentik olarak adlandırılır. Çentikler, nominal gerilmede yerel artışa neden olur. Sonuç olarak kesit boyunca eşit olmayan bir gerilme akışı oluşur. Maksimum gerilme ile nominal gerilme arasındaki orana gerilme yığılma katsayısı denir. Bu katsayı, yükün konumuna ve çentiğin geometrisine bağlıdır. Değerler eskiden deneylerle belirlenmekteydi. Günümüzde ise gerilme yığılma katsayısını bulmak için SEA (Sonlu Elemanlar Analizi) kullanılmaktadır.

Kirişlerde küçük ve büyük açıklıklar

Küçük açıklıklar

Açıklıklar küçük veya büyük olarak sınıflandırılır ve açıklığın en uygun konumu boyutuna göre belirlenir. Gövde açıklıkları dairesel, dikdörtgen, elmas, üçgen, yamuk ve hatta düzensiz şekiller gibi çeşitli biçimlerde olabilir. Ancak dairesel ve dikdörtgen açıklıklar en yaygın olanlardır. 

Açıklığın çapı gövde derinliğinin 0,25 katını aştığında, açıklık büyük olarak değerlendirilebilir. Açıklık, kiriş tipi davranışı koruyacak kadar küçük olduğunda (başka bir deyişle, olağan kiriş teorisi geçerliliğini sürdürdüğünde) açıklık küçük olarak nitelendirilebilir. 

Kirişin saf eğilmesine yönelik yük taşıma mekanizması açıklık nedeniyle değişmiyorsa, nihai sınır durumundaki eğilme etkilenmez.

Açıklığın açıklık ortasında bulunduğu durum için betondaki asal gerilmeler ve donatılardaki gerilmeler

Elastisite teorisine göre maksimum kayma gerilmesi kesit merkezinin çevresinde oluşur. Doğrusal olmayan çözüm sayesinde, CSFM (Uyumlu Gerilme Alanı Yöntemi) ile gerilmenin yükü aktarmak için yeterli enerjinin bulunduğu bölgeye yeniden dağıldığı gözlemlenebilir. Bu durum, mesnet yakınındaki açıklıkların taşıma kapasitesini, maksimum eğilme momentinin etkidiği açıklık ortasındaki açıklıklara kıyasla daha fazla etkilediği anlamına gelir.

Eğilme ve kesme için kritik kesitlerde üç açıklık bulunduğu durum için betondaki asal gerilmeler ve donatılardaki gerilmeler

Büyük açıklıklar

Betonarme kirişlerde büyük açıklıkların bulunması, yüksek gerilme yığılması nedeniyle kirişin hem dayanımında hem de rijitliğinde azalmaya ve açıklık bölgesinde aşırı çatlamaya yol açtığından analiz ve tasarım aşamasında özel dikkat gerektirmektedir. Uygulamada açıklıklar, kesme kuvvetinin baskın olduğu mesnet yakınlarına yerleştirilmektedir. 

Deneyler, açıklık bölgesi çevresinde yetersiz donatıya ve hatalı detaylandırmaya sahip bir kirişin erken aşamada gevrek bir biçimde göçtüğünü ortaya koymuştur. Göçme mekanizması açıkça dört menteşeden oluşmakta olup bunların her biri üst ve alt başlıkların uçlarında yer almaktadır. 

Nihai göçme biçimine ilişkin deneysel gözlemler, büyük dikdörtgen açıklığa sahip bir kirişin nihai dayanımını tahmin etmeye yönelik bir analiz yöntemi geliştirilmesini sağlamıştır. Bu yöntem, denge, akma ve mekanizma temel gerekliliklerinin eş zamanlı olarak sağlandığı göçme yükü analizine dayanmaktadır.

Plastik mafsallar ve plastik mafsallar yakınındaki çatlaklar

Küçük açıklıklara sahip kirişlere benzer şekilde, saf eğilme bölgesine büyük bir açıklık eklenmesi, nihai basınç gerilme bloğunun derinliği basınç başlığının derinliğine eşit veya daha küçük olduğu ve açıklık uzunluğunun sınırlandırılmasıyla basınç başlığının burkulma göçmesinin önlendiği koşullarda kirişin moment kapasitesini etkilemez; bu durum dikkatle analiz edilmelidir.

Burkulma analizi, birinci mod şekli ve kritik katsayı

Özet

Kirişlerdeki, duvarlardaki ve plaklardaki açıklıklar, yapı mühendislerinin vazgeçilmez konularından biridir. Modern dünya, hem ekonomik hem de çevresel açıdan avantajlar sunan şeffaf, yüksek ve ince yapılar talep etmektedir. Göçme mekanizmasının açıkça anlaşılması ve bunun önlenmesi, yüksek, şeffaf ve estetik yapıların tasarımında temel unsurdur. Bunun yanı sıra, kanallar, borular ve diğer tesisatlar için yapısal yükseklikten tasarruf sağlanmasına da katkıda bulunur. 

Bu tür yapıların analizinde kullanılan CSFM hesap yöntemi kapsamlı biçimde test edilmiş ve doğrulanmıştır. Yapısal elemanların doğrulamaları hakkında daha fazla bilgi edinin veya Eurocode'a göre doğrulama için teorik arka plan konusunu derinlemesine inceleyin.

CSFM, yapı mühendisine yapının davranışı üzerinde kontrol imkânı sunan şeffaf bir yöntemdir. Yöntem ve uygulaması hakkında daha fazla bilgi edinmek için CSFM ile betonarme tasarımı konulu web seminerimize göz atın.

ÜCRETSİZ deneyin

CSFM'yi ve beton yapılardaki çatlak hesabında kullanımını kendiniz doğrulamaktan çekinmeyin. IDEA StatiCa Concrete'in en son sürümünü 14 gün boyunca tamamen ÜCRETSİZ olarak deneyin. Ve elbette geri bildirimlerinizi bizimle paylaşın! Deneyimlerinizi duymaktan her zaman memnuniyet duyarız. 

Makaleyi keyifle okuduğunuzu umuyoruz.