Büyük beton kaplama ile kesitlerin çatlak genişliği kontrolü

EN 1992-1-1, bölüm 7.3.4'e göre çatlak genişliğinin hesaplanması için, etkin çekme alanının derinliği h_c,eff ve donatı oranı ρ_c,eff değerlendirilmelidir. h_c,eff derinliği aşağıdaki formüle göre belirlenir:

Kesitin eğilme momenti ve basınç normal kuvvetine maruz kaldığı, aynı zamanda büyük donatı kaplamasının tasarlandığı durumlar mevcuttur. Bu durum özellikle köprü alt yapılarında, ayaklarda vb. ortaya çıkmaktadır. Bu durumda, büyük beton kaplama nedeniyle etkin çekme alanının derinliği sıfır değerine ulaşır:

Çekme bölgesinde donatı bulunamadığından Eurocode metodolojisi uygulanamaz. Çekme bölgesinde donatı yok, çatlak genişliği kontrolü yok. Ancak mühendislerin bu kontrolü yaptırması gerekmektedir. Hem mühendislerin ihtiyaçlarını hem de yönetmelik gerekliliklerini karşılamak için nasıl bir yaklaşım benimsedik?

Son dört sürümde çatlak genişliği kontrolüne yönelik çeşitli iyileştirmeler yapıldığından, bu özel iyileştirmeleri yeniden ele alalım ve elbette en yenisini de sunalım.

Sürüm 20.0 ve öncesi

Sürüm 20.0'a kadar, A_c,eff bölgesinde donatı bulunmaması durumu, beton ve donatının göreli gerinim farkını hesaplamak için denklem (7.3.4)'ün sağ tarafı kullanılarak çözülmüştür:

burada en fazla çekmeye maruz kalan donatıdaki gerilme ikame edilmiştir.

Maksimum çatlak aralığı ise Denklem 7.14'e göre, yani aşağıdaki şekilde hesaplanmıştır:

Çekme bölgesinde donatı bulunmaması sorunu ortaya çıktığında, yukarıda belirtilen geçici çözüm uygulanmıştır.

Sürüm 20.1

Sürüm 20.0 ve öncesinde kullanılan hesaplama, çekme çubuğu modelinin (betona gömülü donatı çubuğu) temel varsayımlarını karşılamadığından, sürüm 20.0 ve öncesinde uygulanan geçici çözümü kullanmamaya karar verdik. Donatının çekme bölgesi dışında kalması durumunda kullanıcı aşağıdaki uygunsuzluk uyarısıyla bilgilendirilmiştir:

Kesitin çekme bölgesinde çekme donatısı bulunamadı. Bu nedenle çekme donatısı belirlenememekte ve çatlak genişliği madde 7.3.4'e göre hesaplanamamaktadır.

Sürüm 21.0

Sürüm 20.1'e kıyasla tek değişiklik, hesaplayabildiğimiz tüm değerleri göstermeye başlamamız ve aynı zamanda sahnede betonun etkin çekme alanını görüntülemeye başlamamızdır. Bu sayede kullanıcı, tüm donatının A_c,eff bölgesi dışında kaldığını görebilmektedir. Donatının gömülü donatı olarak değerlendirilebilmesi için donatının ağırlık merkezinin çekme alanı içinde bulunması gerektiğine dikkat edilmelidir. Aynı zamanda aşağıdaki uygunsuzluk görüntülenmiştir:

Kesitin çekme bölgesinde çekme donatısı bulunamadı. Bu nedenle çekme donatısı belirlenememekte ve çatlak genişliği madde 7.3.4'e göre hesaplanamamaktadır.

Sürüm 21.1

Etkin çekme alanı belirlenirken, her çatlak genişliği hesabı durumu için hesaplama aşağıdaki şekilde gerçekleştirilir:

• Adım 1 – h_c,ef yüksekliğinin aşağıdaki şekilde belirlendiği standart hesaplama gerçekleştirilir:

• Adım 2 – etkin derinlik h_c,eff tüm donatının bu bölge dışında kalacağı kadar küçükse, derinlik adım 3'te açıklandığı şekilde belirlenir.
• Adım 3 – kritik koşul hariç tutularak h_c,eff hesabı aşağıdaki şekilde belirlenir:

Aynı zamanda aşağıdaki uygunsuzluk görüntülenir:

Derinliği h_c,eff olan, donatı veya öngerilme kirişi tellerini çevreleyen betonun etkin çekme alanı; burada h_c,eff, 2,5(h – d) veya h/2'nin küçük olanıdır. (h – x)/3 değerinin dikkate alınması durumunda, donatı betonun etkin çekme alanı dışında kalmakta ve bu nedenle çatlak genişliğinin madde 7.3.4'e göre hesaplanması mümkün olmamaktadır.

Bu iyileştirmenin sürüm 21.0'ın yaması olan 21.0.4'te zaten yayımlandığına dikkat edilmelidir.

Bu iyileştirme, yönetmelikte belirlenen sınırlamalara rağmen IDEA StatiCa RCS'de çatlak hesapları için daha tutarlı sonuçlar elde edilmesini sağlayacaktır.

Büyük beton kaplamalı betonarme kesitlerin çatlak genişliği kontrolü, IDEA StatiCa'nın Concrete Expert, Concrete Enhanced, Prestressing Expert ve Prestressing Enhanced sürümlerinde mevcuttur.