Betonarme I - Bölüm 1

ADİL ALTUNDAL

Eylül 2009

BETONARME I

1.BÖLÜM GİRİŞ

Betonarme, yapı malzemesi olarak insanlığın hizmetine girmeden önce, yapılar beton, kargir ve çelik malzemeler kullanılarak yapılıyordu. Çelik, yapı malzemesi olarak çok pahalı olduğundan kullanım sahası oldukça dardı ve genel olarak yapılar kargir ve betondan inşa ediliyordu. Yapı malzemesi olarak kargir ve betonun bilinen en belirgin özelliği basınç mukavemetlerinin yüksek olmasına karşılık çekme mukavemetlerinin çok düşük olduğudur.

Eski zamanın yapı ustaları, mühendisler kargir malzemenin çok düşük olan çekme mukavemetinden dolayı yaptıkları yapılara, çekme gerilmeleri çıkmayacak şekilde formlar vermişlerdir. Böylelikle Kubbe, Kemer gibi yapılarda yapı malzemesi olarak kargiri ve betonu kolaylıkla kullanabilmişlerdir.

Yapılarda meydana gelen çekme gerilmelerini karşılamak üzere çekme gerilmesi meydana gelen kesitlerde, çekme mukavemeti yüksek olan 2. bir yapı malzemesinden istifade etmek fikri, uzun çalışmalar ve deneylerden sonra bize bugün kullandığımız BETONARME YAPI MALZEMESİ ni kazandırmıştır.

1. GENEL BİLGİLER: 1.1. Tarif ve Tanımlar: Betonarme; Beton ve çelikten meydana gelen bir yapı malzemesidir. Fransızca olan kelimenin Türkçe karşılığı "donatılı beton" demektir. Betonarmeyi meydana getiren iki esas eleman olan Beton ve Çelik, birbirinden sıyrılıp ayrılmayacak şekilde birleştirilerek dış kuvvetlerin tesirini karşılar.

Yapı malzemesi olarak betonun en belirgin özelliği basınç mukavemetinin yüksek, çekme mukavemetinin ise düşük oluşudur. Yapı malzemesi olarak sadece beton kullanılan yapılara "Beton Yapılar" denir. Bu yapılar sadece basınç gerilmeleri meydana getiren normal kuvvet tesirlerini karşılayabilirler. Yapılara sadece normal kuvvet tesirleri oluşacak şekilde form vermek, yapımcıları kısıtlayan bir husustur. Bu, ancak kemer şeklindeki yapılarda mümkün olmaktadır. Beton veya kargir malzeme kullanarak yapılan kemer şeklindeki yapılara finüküler adı verilen bir form verildiği takdirde bu yapının bütün kesitlerinde sadece normal kuvvetler ve bu kuvvetlerin tesiriyle de basınç gerilmeleri oluşmaktadır. (Şekil 1.1) Finüküler a form σ N

a a a

N: Basınç Kuvveti σ : Basınç Gerilmesi Şekil 1.1 Kargir Kemer Köprü

2

Bu yapılarda finüküler formun dışına çıkıldığında ise istenmeyen ve yapı malzemesi tarafından karşılanmayan çekme gerilmeleri ve onların oluşturduğu çekme kuvvetleri meydana gelmektedir. Şekil 1.2 de görüldüğü gibi kargir kirişte meydana gelen çekme gerilmelerini kargir karşılayamaz. Kargir yapılara sadece basınç gerilmeleri çıkacak şekilde form vermek de kesit boyutlarını çok büyülteceğinden uygun değildir. a

a

a

+ _

N: Basınç Kuvveti Ç: Çekme Kuvveti

a

Şekil 1.2 Kargir Kiriş Çelik; basınç ve çekme gerilmeleri çok yüksek olan bir yapı malzemesidir. Yapı malzemesi olarak çeliğin kullanıldığı yapılarda meydana gelecek olan basınç ve çekme gerilmeleri çelik tarafından kolaylıkla karşılanabilecektir. Basınç ve çekme gerilmeleri, sadece çelik tarafından karşılanan yapılara "Çelik Yapılar" denir. (Şekil 1.3) a

a + _

a

N Ç

a Şekil 1.3 Çelik Kiriş

Bununla beraber esas taşıyıcı olarak basınç ve çekme gerilmelerini taşıyan çelik profillerin yangın ve pas gibi tesirlerden korunması için betonla örtülmesi halinde, anılan yapı yine çelik yapılar grubuna girer. Çünkü buradaki betonun vazifesi gerilme karşılamak değil, yangın ve pas gibi yan tesirleri karşılamaktır. (Şekil 1.4)

3

Beton Şekil 1.4 Çelik Yapı (Kolon)

Çelik profil

Mukavemet özellikleri birbirinden oldukça farklı olan beton ve çelik gibi iki farklı yapı malzemesinin, Yapı elemanında meydana gelebilecek olan basınç ve çekme gerilmelerini ortak karşılayabilmesi ve bu arada birbirinden kayıp ayrılmayacak şekilde birleştirilmesiyle elde edilen yapı malzemesine " BETONARME " diyoruz.

1.2. Betonarmenin Temel Kuralı: Yapı elemanı olarak, betonarme yapılarda çok sık rastlanan bir basit kirişi ele alalım (Şekil 1.5). Böyle bir kirişte üniform yayılı dış yükler altında meydana gelen basınç ve çekme gerilmeleri planda ve kesitte şematik olarak verilmiştir.

Basit kirişte dış yükler etkisi altında meydana gelen basınç ve çekme gerilmelerinin yörüngeleri, Şekil 1,5’te gösterilmiştir. Şekilden de anlaşılacağı gibi boy kesitte kesik çizgi şeklinde gösterilen yerlerde meydana gelen basınç gerilmelerini, basınç mukavemeti yüksek olan beton malzemesi kolaylıkla karşılayabilmektedir. Bunun yanı sıra sürekli çizgi ile gösterilen yörüngede meydana gelen çekme gerilmelerini ise çekme mukavemeti düşük olan beton karşılayamamakta ve yapı elamanında açıklıkta alt kısımda çatlaklar oluşarak elemanın kırılmasına, taşıma kapasitesinin son bulmasına sebep olmaktadır. q t/m +

Şekil 1.5 Basit Kirişin Üniform dış yük altında iç gerilme yörüngeleri Çekme gerilmeleri doğrultusu Basınç gerilmeleri doğrultusu Betonun karşılayamadığı çekme gerilmelerini, çekme mukavemeti yüksek olan çelik çubuklar yardımıyla karşılanması fikri, kompozit bir malzeme olan BETONARME yapı malzemesini ortaya çıkarmıştır.

Bir yapı elemanında meydana gelen basınç gerilmelerinin beton, çekme gerilmelerinin ise çelik tarafından karşılanması Betonarmenin temel kuralıdır. Aynı kuralı şu şekilde de söylemek mümkündür: Betonarme yapıda çelik (donatı), öncelikle çekme gerilmelerinin meydana geldiği kesitlere konulmalıdır.

4 Bu duruma göre basit kirişin bir ve iki boyutlu durumu, yük altındaki deformasyonu ve gerekli donatısı aşağıda çıkarılmıştır. Şekil 1.6

Montaj Donatısı

Etriye Demiri

Çekme Donatısı

M. (montaj demiri) P. (pilye demiri) D. (düz demir ) Şekil 1.6 Basit Kiriş Donatısı Yapı elemanı olarak, betonarme yapılarda çok sık rastlanan bir diğer eleman konsol kirişlerdir. Konsol kirişin bir ve iki boyutlu durumu üzerine tesir eden üniform yayılı yükü ve yükleme sonrası konsol kirişin deformasyonu, betonda çekme ve basınç bölgelerinin nerelerde meydana geleceği aşağıdaki şekilde görülmektedir.

Çekme Donatısı

Etriye Donatısı Montaj Donatısı

5

Şekil 1.7 Konsol Kiriş Deformasyonu ve Donatısı Sürekli kirişlerde ve tüm betonarme yapı elemanlarında donatı yerleştirilirken yapı elemanın moment diyagramı çizilmeli momentin çekme gerilmeleri meydana getirdiği kesit bulunarak donatı bu kesite yerleştirilmelidir.

Ayrıca kesitte, basınç gerilmelerinin meydana geldiği kesitlerdeki gerilmeler, betonun güvenlikle karşılayabileceği basınç gerilmelerinden fazla olabilir. Bu durumda betonun taşıyamadığı gerilmeleri de donatıya taşıtmak mümkündür.

Bu arada şu soru akla gelebilir: Nasıl oluyor da fizik ve mukavemet özellikleri bakımından birbirlerinden tamamen farklı olan beton ve çelik gibi iki ayrı yapı malzemesiyle teşkil edilen betonarme yapı elemanı, dış kuvvetlerin tesirini karşılarken tek bir yapı malzemesi gibi davranabiliyor?

Bu sorunun cevabını aşağıdaki maddelerde özetleyebiliriz: a) Beton ile çelik arasında istenmeyen hiçbir kimyasal reaksiyon yoktur. b) Betonun çeliğe yapışma özelliği (aderans) vardır. Bu özellik sayesinde aynı kesitteki beton ve çelik, dış kuvvetlerin tesirine tek bir yapı malzemesi gibi cevap vermektedir. Beton ve çelik arasında "Aderans" gibi bir özellik olmasaydı bugün betonarmeden bahsetmek mümkün olmayacaktır. c) Beton ile çeliğin ısı genleşme katsayıları birbirine çok yakındır. Hesaplarda eşit alınabilir. Bu özellik sayesinde farklı sıcaklıklar altında betonarmede istenmeyen iç gerilmeler meydana gelmez.

1.3. Betonarmenin Üstünlükleri Ve Mahsurları: Betonarme yapıların diğer yapılara göre üstünlüklerini şu şekilde sıralamak mümkündür: a) Monolitik bir yapıya sahiptirler. Yekpare inşaat sistemine imkân verirler. Kolon ve kirişlerin birleştiği düğüm noktalarının teşkili, çelik yapılara göre daha kolaydır. b) Uygulama sahası çok geniştir. Ahşap kalıplar sayesinde istenilen formun verilebilmesi, estetik açıdan bir avantajdır. c) Yangına karşı dayanıklıdır. Çelik ve ahşap yapılar ateşe dayanamadıkları halde, betonarme yapıdaki donatı beton örtü tabakası ile gereği şekilde kapatılmış ise normal yangınlara dayanabilir. Yangından sonra tekrar kullanılabilir.

6 d) Ömürleri uzundur. Ahşap ve çelik yapılarda olduğu gibi devamlı bakım ve tamir gerektirmez. Zamanla mukavemetleri artar. e) Malzemesi ve işçisi kolay temin edilebilir. Genelde kum, çakıl ve su inşaat bölgesinde mevcut ise, sadece demir ve çimento için nakliye söz konusu olur. Çelik yapılar ise tecrübeli eleman gerektirir. Betonarme yapılar diğer yapılara nazaran genelde daha ekonomiktir. f) Bünyelerinde zararlı hayvanlar ve böcekler barındırmadığı için sağlık açısından uygundur.

Betonarme yapıların diğer yapılara göre mahzurları ise; a) Yıkımı zordur. Çelik ve ahşap yapılar yıkıldıktan sonra yapı elemanlarının büyük bir kısmı tekrar kullanılabildiği halde, betonarmede bu mümkün değildir. Yıkıntı malzemesindeki beton, kırılıp ayrıştırıldıktan sonra moloz olarak dolguda kullanılabilir. İnşaatlarda tekrar agrega olarak kullanmak uygun değildir. Donatının ise betondan çıkarılıp temizlenmesi, düzeltilmesi, donatının üzerine yapışan beton tabakasının kaldırılması gerekir.

Bu şekilde donatıyı tekrar kullanmak, yeni çelik kullanmaktan ucuz değildir. b) Kalıp ve kalıp işçiliği gerektirir. Ahşabın gün geçtikçe diğer malzemelere göre daha da kıymetlenmesi, betonarmenin maliyetine olumsuz etki etmektedir. c) Takviyesi ve tadilatı zordur. Bazı durumlarda imkânsızdır. Bu yüzden proje safhasında, yapının kullanılabileceği gelişmeleri doğru olarak dikkate almak gerekmektedir. d) Büyük açıklıklarda kendi ağırlığı önemli problem olmaktadır. Bu yüzden bazı büyük elemanların yapımında kompozit kirişler ve çelik kirişlerin kullanılması yoluna gidilmektedir.

1.4. Betonarmenin Özellikleri: 1.4.1. Aderans: Sertleşmiş beton kütle içerisinde bir kısmı bırakılan çelik çubuk çekildiği zaman, beton kütle bu çubuğu tutacak ve çubuğun hemen çıkmasına mani olacaktır. Kumun içerisine gömülü olarak bırakılan çelik çubukta veya beton kütle içerisinde bırakılan bakır çubukta aynı olay meydana gelmez. İşte çelik çubuğun kendi doğrultusunda çekildiğinde beton içerisinden çıkmasını engelleyen kuvvetlere bağ kuvvetleri veya aderans denir. Çelik çubuğun beton içerisinden sıyrılıp çıkmasını engelleyen aderansın meydana gelmesini sağlayan üç ana faktör vardır: 1) Kimyasal Aderans: Beton ile çeliğin moleküler olarak yapışmasıdır. Moleküler veya kapiler bağ kuvveti de denilir. Diğerlerine oranla en küçük değere sahiptir. Hesaplarda ihmal edilmesini savunanlar dahi vardır.

2) Fiziksel Aderans: Çelik çubuğun imal edilmesi esnasında yüzeyinde az miktarda pürüzler kalacaktır. Beton kütle içerisindeki çelik çubuk çekildiğinde bu pürüzlerin betona tutunmasıyla meydana gelen bir aderanstır. Donatının paslanmasıyla bu aderansın artacağı

7 söylenebilir. Ancak pasın artmasıyla donatının kabuk bağlaması halinde aderansın ortadan kalkacağını söylemek mümkündür. Herhangi bir şekilde beton içerisindeki donatının oynaması, hareket etmesi halinde aderanstan bahsetmek mümkün değildir.

3) Mekanik Aderans: Fiziksel aderansı sağlayan çelik üzerindeki pürüzlerin, çeliğin imalatı esnasında, diş şeklinde dairesel veya helezon şeklinde bırakılmasıyla elde edilen çeliklere nervürlü çelikler denilmektedir. Betona gömülen nervürlü çeliklerde, dişler arasındaki beton ile ana kütle beton beraber çalışmaktadır. Çelik çubuğun beton içerisinden çekilmesi durumunda dişler arasındaki beton, ana kütle ile beraber çalıştığından dolayı kilit mekanizması gibi çalışır. Betonun dişlere takılması ile meydana gelen bu bağ kuvvetlerine mekanik aderans denilmektedir.(Şekil 1.8 ) Kilit betonu

Nervürlü donatı

Beton kütle

Çekme Kuvveti Şekil 1.8 Nervürlü Donatıda Aderans DONATININ KENETLENMESİ VE DÜZENLENMESİ İLE İLGİLİ KURALLAR (TS 500) Betonarme, Beton ve Çeliğin bir araya getirilmesiyle oluşan yeni bir yapı malzemesidir. Betonarmenin yeni bir yapı malzemesi olarak kabul edilebilmesi için veya Betonarme Yapı elemanının gerektiği gibi davranabilmesi için donatının betona kenetlenmesi zorunludur.

Yeterli kenetlenme boyu sağlandığında donatı beton kesitin içinden sıyrılıp çıkmadan akma durumuna geçecektir.

Beton Kütle

Beton Kütle

l ≥ lb

l < lb

Donatı çekildiğinde Sıyrılıp çıkacaktır.

Beton Kütle

Donatı çekildiğinde Akma oluşacaktır.

a Şekil 1.9

lb

a

Beton içerisinde herhangi bir a-a kesitinde donatının varolması isteniyorsa, bu kesitten

8 sonra donatı en az kenetlenme boyu kadar devam etmelidir. (Şekil.1.9) TS 500 de kenetlenme boyu, donatının beton içerisindeki konumuna, demirin çapına ve demirin düz veya nervürlü oluşuna, beton ve çeliğin cinsine, donatıya uygulanan kuvvetin durumuna göre farklı olacak şekilde verilmiştir.

Aderansın tam olarak sağlanabilmesi için gerekli kenetlenme boyu kesitteki donatı çubuklarının betonlama sırasındaki konumuna bağlıdır. Beton içerisindeki demirler konumlarına göre Konum I ve Konum II gibi iki ayrı şekilde bulunurlar. Demirlerin kenetlenme ve bindirme boyları bu konumlarına bağlıdır.

Konum I

Konum II: Bu konumdaki demirleri aşağıdaki gibi tarif edilebilir: a) Betonlama sırasında eğimi yatayla 450- 900 arasıda olanlar: ( kirişlerin pilyeleri ve etriyeleri, kolon demirleri) b) Daha az eğimli veya yatay olup ta betonlama sırasında kesitin alt yarısında bulunan çubuklar (Kirişlerin alt düz demirleri) c) Kesitin serbest üst yüzünden 300 mm den daha uzakta olan çubuklar. (Kiriş gövde demirleri)

Konum I Konum II

Konum I: Genel durum. (Konum II de olmayan bütün çubuklar) (Kirişin üst donatıları, mesnet ilaveleri Konum I e girmektedir.) Çekme Donatısının Kenetlenmesi

a) Düz Kenetlenme: Kenetlenme, donatının gereksinme duyulmayan noktadan düz olarak lb kadar uzatılması ile sağlanabilir.

Kenetlenme boyu lb

Donatıya gereksinme duyulmayan nokta

Kenetlenme boyu olarak tanımlanan bu boy, nervürlü çubuklar için aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanmalıdır.

Nervürlü çubuklarda kenetlenme boyu; fyd : Boyuna donatı hesap akma dayanımı,

fyd lb ≥ (0,12------∅ ) ≥ 20 ∅ fctd

9 fctd : Beton hesap eksenel çekme dayanımı olarak tablolardan alınır.

Düz yüzeyli çubuklarda bu değerin iki katı kullanılmalıdır.

Ancak etriye ve döşeme donatısı dışında düz yüzeyli demirlerin kullanılması 2007 TDY de yasaklanmıştır. Dolayısıyla bu hüküm ortadan kalkmıştır.

Yukarıdaki formülden hesaplanan kenetlenme boyları Konum II ye giren çubuklar içindir .

(Genel Durum) .

Konum I e giren çubuklar için ise ( Kiriş üst donatıları, şapolar gibi) 1,4 ile çarpılmalıdır.

Donatı çapının 32 mm den büyük olması durumunda yukarda hesaplanan kenetlenme boyu TS 500. Sh.40 da verilen bir katsayı ile çarpılarak artırılmalıdır.

Boyuna donatıda nervürlü donatı kullanılması zorunlu olduğundan kenetleme boyunun sadece beton kalitesine ve donatı çapına bağlı olacağı söylenebilir. Bu durumda nervürlü demirlerin kenetlenme boyları için aşağıdaki tablo düzenlenebilir.

Kenetleme boyu Beton Cinsi C 20 C25 C30 Konum II 41 Ø 37 Ø 34 Ø Konum I 58 Ø 54 Ø 48 Ø Kenetleme boyunun beton mukavemeti ile değişimi Beton fck (kg/cm2) 130 100 80 Konum II 53 Ø 60 Ø 67 Ø Konum I 75 Ø 84 Ø 94 Ø TS 500 Eğilme Elemanlarının boyutları ve donatılar ile ilgili koşullar bölümünde (Sh 22) kirişlerde donatı çubukları arasındaki net aralık 20 mm den ve donatı çapından az olmamalıdır hükmü vardır.

Ancak; (TS 500 Sh 40) da “Beton örtüsünün donatı çapından az olduğu veya aynı sıradaki donatı çubukları arasındaki net uzaklık donatı çapının 1,5 katından küçük olduğu durumlarda kenetlenme boyları 1,2 ile çarpılarak artırılmalıdır.” İfadesi bulunmaktadır.

Bu durumda yukarıdaki iki şarttan birisinin sağlanamadığı durumlarda (Genelde donatı çubukları arasındaki mesafe şartı sağlanamamaktadır.) verilen formül ile bulunan kenetlenme boyu %20 artırıldığında aşağıdaki değerler bulunmaktadır.

Kenetlenme boyu Konum II Konum I

C20 50 Ø 70 Ø

C25 44 Ø 62 Ø

C30 41 Ø 57 Ø

Ayrıca kesitteki donatının, hesapla bulunan gerekli donatı alanından fazla olduğu durumda yukarıdaki formülle bulunan kenetlenme boyu, TS500 de verilen bir ifade ile çarpılarak azaltılabilir. Bu azaltmanın nerelerde yapılıp yapılamayacağı TS 500 Sh.40 de verilmiştir.

Demet Donatının Kenetlenmesi:

10 Yalnız nervürlü çubuklarla ikili veya üçlü demet yapılabilir.

Demet donatının eşdeğer çapı Øe= 1,2Ø√n ile bulunur.

Kenetleme boyundaki ifadede Ø yerine Øe kullanılmalıdır. Örnek: 14mm 3 adet demet donatının eşdeğer çapı Øe=1,2*14*√3=29,1mm olarak bulunur.

Øe=2,91 cm

b) Kanca veya Fiyongla Kenetlenme: Donatının ucu bükülerek kanca veya fiyong yapılıyorsa gerekli kenetleme boyu azaltılabilir. . TS 500 ün verdiği standart kancaların olması halinde kenetleme boyu formül ile hesaplanan değerin ¾ ü kadar alınabilir.

dm≥6Ø

≥6Ø ≥6cm

Kolonlarda kanca yapılması uygun değildir. Filizlerin üstünde kanca yapılması halinde betonlamada dar boğaz meydana gelir.

Alt uçda kanca yapılması halinde ise donatının burkulması ve beton örtü tabakasında patlama meydana gelecektir.

c) Kaynaklı enine çubukla kenetlenme: Gerekli kenetlenme boyu çubuğa kaynaklanmış enine çubuklarla sağlanabilir. Nokta kaynaklı hasır çeliklerde bu tür kenetlenme yaygın olarak kullanılır. d) Mekanik kenetlenme: Özel durumlarda kenetlenme, donatı ucuna kaynaklanan veya vidalanan plakalarla da sağlanabilir. Bu gibi durumlarda, öngörülen düzenleme bir laboratuarda denenmelidir. Mekanik kenetlenme özel manşonlarla da sağlanabilir.

Basınç Donatısının kenetlenmesi: Basınç donatısına kanca yapılamaz. Donatı çubuğu bütün yük düzenlemeleri altında basınca çalışıyorsa kenetlenme boyu hesapla bulunan değerin ¾ üne kadar azaltılabilir.

Etriyelerin Kenetlenmesi:

11

Etriyelerin kenetlenmesi kanca, düz bindirme veya enine çubuk kaynaklanarak sağlanabilir.

DONATININ EKLENMESİ İLE İLGİLİ KURALLAR (TS 500) • • • •

Donatının eklenmesi, donatının kenetlenmesi değildir.

Betonarme yapı elemanındaki donatıların boylarının yeterli gelmemesi durumunda donatılar birbirine eklenmelidir. Bu eklemeler projede gösterilen yerde ve biçimde yapılmalıdır.

Herhangi bir değişiklik yapılacaksa proje mühendisinin onayı alınmalıdır.

Bindirmeli, manşonlu veya kaynaklı ekler yapılabilir.

A) Çekme Donatısının Bindirmeli Eklenmesi: • • • • •

Donatı çubuklarının bitişik olması tercih edilmelidir.

Eklenen iki çubuk arasında mesafe bırakılacak ise bu aralık, lb/6 dan ve 10 cm den büyük olmamalıdır.

Bindirmeli ek yapılan çubuk uçları kancalı ise bindirme boyu 0,75*l0 alınabilir.

Demet donatıda ek yapıldığında demetteki tüm çubuklar aynı kesitte eklenmemelidir.

Demetteki bireysel çubuğun bindirme boyu 1,2*l0 alınmalıdır.

Bindirmeli eklerde BİNDİRME BOYU l0 aşağıdaki gibi hesaplanır. l0 = α1*lb (Bindirmeli ek boyu l0, kenetlenme boyu lb nin α1 katı olarak hesaplanır) α1 = 1 + 0,5*r (r; aynı kesitte eklenen donatının toplam donatıya oranıdır.)

Bütün kesiti çekme taşıyan elemanlarda α1 = 1,8 alınır.

Konum I e giren çubuklarda l0 bindirme boyu 1,4 çarpanıyla artırılır. ÖRNEK: Aşağıda verilen kirişin malzemesinin C20-S420 olması halinde üst ve alt kısımlarında bulunan 12mm çapındaki donatıların boylarının yetmediği kabul edildiğine göre, bu donatılara yapılması gereken ilave donatıların bindirme boylarının hesabı: (Bu örnekte beton ve donatının en alabileceği en küçük değerler seçilmiştir. Dolayısıyla bulunacak bindirme boyundan daha küçük boyların kullanılması doğru değildir.)

Konum I

Konum II

a2

a1

12

a2 bindirme boyunun hesabı; Kiriş alt düz demirleri Konum II dir. Önce kenetlenme boyu bulunmalıdır. lb=50*Ø lb=50*1,2=60 cm Çekme bölgesindeki tüm donatının eklendiğini kabul edersek r=1 alınacaktır. α1 = 1,5 bulunur.

Bindirme boyu; l0 = α1*lb

l0 = 1,5*60 =90 cm

a2= 90 cm. olarak bulunur.

a1 bindirme boyunun hesabı; a1 Kiriş üst donatısıdır. Kiriş üst donatıları Konum I e girmektedir. Bulunan l0 bindirme boyu 1,4 ile çarpılarak artırılmalıdır.(Donatı çapı 12mm kabul edilmiştir.) l0= 1,4*90

l0=124

a1= 124cm olarak bulunur.

Bindirme boylarının hesabında donatıların tamamının eklendiği kabul edilmiştir. Donatının bir kısmının eklenmesi halinde α1 yeniden hesaplanarak bindirme boyları hesaplanmalıdır.

Bindirme Boyu düzenlenmesi ile ilgili TS 500 şartları: • • •

Bindirmeli ek yapılan çubuk uçları kancalı ise bulunan bindirme boyunun 0,75 katı alınabilir.

Bindirme eklerinde bindirme boyunca en az 6Ø8/t sargı donatısı (Etriye) bulundurulmalıdır. t ≤ h / 4 t ≤ 20 cm. olmalıdır.

Birden fazla çubuğa ek yapılması halinde ek yerleri şaşırtılmalıdır. İki ek merkezi arasındaki mesafe en az 1,5*l0 olmalıdır.

B) Basınç Donatısının Bindirmeli Eklenmesi: • • • •

Bindirmeli eklerde bindirme boyu, düz kenetleme boyundan ve 30cm den az olamaz.

Basınç donatısının bindirmeli eklerinde kanca yapılmamalıdır.

Bindirme boyunca sargı donatısı aralığı d / 4 den az olmalıdır. Çapı 30 mm den büyük çubuklarda bindirmeli ek yapılmaz.

KAYNAKLI VE MANŞONLU EK VE BAĞLANTILAR: • • •

Boyuna donatıların bindirmeli kaynaklı eklerinin sertifikalı kaynakçılar tarafından yapılması zorunludur.

Küt kaynak ekleri yapılmayacaktır.

Enine donatılar boyuna donatılara kaynakla bağlanamaz.

13 ÖZEL DEPREM ETRİYELERİ VE ÇİROZLARI Bütün deprem bölgelerinde Süneklik düzeyi yüksek ve Normal olan betonarme sistemlerin kolonlarında, kirişlerin sarılma bölgelerinde, kolon-kiriş birleşim bölgelerinde ve perde uç bölgelerinde özel deprem etriyesi ve özel deprem çirozu kullanılmalıdır. Özel deprem Etriyesi ve Çirozu ile ilgili koşullar alttaki şekilde verilmiştir. Özel deprem etriyelerinin iki ucunda mutlaka 135 derece kıvrımlı kanca bulunmalıdır. Çirozların bir ucu 135 diğer ucu 90 derece kanca yapılabilir. Bu durumda 135 derece ve 90 derece olan çirozlar yatay ve düşey doğrultuda şaşırtmalı olarak düzenlenecektir. Çirozların çapı ve aralığı etriyelerle aynı olacaktır.

Etriyeler ve çirozlar, beton dökülürken oynamayacak şekilde bağlanmalıdır.

1.4.2. Özgül ağırlık: Betonarmenin özgül ağırlığı, betonarmeyi meydana getiren betonun özgül ağırlığı ile beton kütle içerisindeki donatının miktarına bağlı olarak değişir. Yürürlükten kalkan Şubat 1977 baskılı TS 498 de beton ve betonarmenin yoğunluğu aşağıdaki şekilde verilmişti: Bimsbeton Kazan cürufu betonu Demirsiz Betonlar (normal) Betonarme (normal ) Betonarme (sıkı ve sık donatılı)

1000 kg/m3 1400 kg/m3 2200 kg/m3 2400 kg/m 3 2500 kg/m3

Bugün yürürlükte olan Kasım 1997 de yayımlanan TS 498, Yapı malzemesi ve yapı elemanlarında alınacak yüklerin hesap değerlerinin, TS ISO 9194 “ Yapıların projelendirme esasları- Taşıyıcı olan ve olmayan elemanlar-Depolanmış Malzemeler- Yoğunluk “ isimli standartta verilen değerlere uygun olmasını istemektedir. TS ISO 9194 numaralı standartta beton ve betonarme ile ilgili olarak aşağıdaki bilgiler verilmiştir.

Beton Tabii agregalı beton Bazalt agregalı beton Kırmataş agregalı beton Yüksek fırın cürufu ile beton

2250 – 2500 kg/m 3 2300 – 2500 kg/m 3 2300 – 2500 kg/m3 1600 – 1900 kg/m3

14 Isı yalıtımı için gaz beton

300 – 900 kg/m 3

C sınıfı betonlar için (Basınç dayanımlarına göre sınıflama ) Betonarme betonunun yoğunluk değeri uygun bir beton için betonarme yüzdesi 1,25 veya daha az ise 100 kg/m 3 artırılmalıdır. Uygun ayarlamalar betonarme betonu yüksek değeri için yapılabilir.

Betonun yoğunluğuna tesir eden faktörler; içerisindeki agreganın özgül ağırlığı, betonun kalıba yerleştirilmesi, vibre edilme şeklidir. Betonlar yoğunluklarına göre sınıflandırılmaları halinde: Ağır Betonlar 2700 – 5000 kg/m3 Normal Betonlar 2000 – 2700 kg/m3 Hafif Betonlar 1000 – 2000 kg/m3 olarak sınıflandırılabilir.

Sonuç olarak en çok kullanılan tabii agrega veya kırmataş ile yapılan betonun yoğunluğu ortalama olarak 2400 kg/m3 olarak ve bu beton kütle içerisinde bulunan donatının ağırlığının da 100 kg/m3 olarak kabul edilmesi halinde, normal betonarme betonunun özgül ağırlığının 2500 kg/m3 olarak alınmasının uygun olacağı ortaya çıkmaktadır. Büyük sanayi yapılarında, köprülerde, içerisindeki donatı miktarının normalden fazla olması durumunda betonarmenin yoğunluğunun 2600 kg/m3 olarak alınması uygun olacaktır.

1.4.3. Ateşe Dayanıklılık: Beton, çeliğe nazaran ateşe daha fazla dayanıklıdır. Yüksek sıcaklıkta çeliğin mukavemetini kaybetmesine mani olur. Ancak 550-600C° den sonra betonun bileşimindeki malzemeler çözülür.

Betonun mukavemetini kaybetmesiyle donatı ateşle karşı karşıya kalır, kısa sürede donatının da akmasıyla eleman taşıyıcı özelliğini kaybetmiş olur. Betonarmenin ateşe dayanıklılığı, donatıyı örten beton örtü tabakasının kalınlığı ile ve betonun kalitesi ile doğru orantılıdır.

Betonarme bir yapı elemanında, 3 cm kalınlığındaki beton örtü kalınlığı yaklaşık 2 saatlik, 5 cm kalınlığındaki beton örtü kalınlığı ise yaklaşık 4 saat süreyle donatıyı ateşten koruyabilir. Bu zaman zarfında gerekli tedbirler alınabilir. Yangın tehlikesi riski fazla olan yapılarda beton örtü kalınlığının artırılması uygun olacaktır.

1.4.4. Donatı Miktarı: 1m3 betonun içindeki demirin hacimce veya ağırlıkça ifadesidir. Betonarme kesitlerde alan olarak donatı miktarının ne kadar olacağı betonarme hesap sonucunda ortaya çıkar.

Ağırlık olarak donatı miktarının hesabında, beton kesit içindeki enine ve boyuna donatıların tamamı hesaba katılmalıdır. Betonarme yapının önem durumuna, deprem bölgesinde olup olmadığına, kat adedine ve statik sistemine göre bu değer değişebilir.

Betonarmenin özgül ağırlığı konusunda da 1m3 betonun içerisinde ortalama olarak 100 kg donatı olduğu kabulüne göre betonarmenin özgül ağırlığı hesaplanmıştır. Normal betonarme karkas mesken inşaatlarda 1m3 beton için 80–120 kg donatı olduğu kabul edilmiştir. Bu değer, yapının kullanım maksadına göre veya yapının bulunduğu yerin deprem bölgesinde olup olmadığına göre bir miktar değişeceğini belirtmek gerekir.

1.4.5. Isı Değişimi Tesiri:

15 Betonun ısı genleşme katsayısı 1*10-5 çeliğin ise 1.2*10-5 dir ve birbirine hayli yakındır. Betonarmenin ısı genleşme katsayısı ise yaklaşık olarak 1*10 -5 olarak kabul edilebilir. Böylelikle ısı değişiminde beton ve çeliğin beraber şekil değiştireceği kabul edilmiştir.

Isı değişimi tesiri önemli bir özelliği olmayan sıradan yapılarda dikkate alınmayabilir.

Ancak ısı değişimi tesirinin dikkate alınması gereken durumlarda ılıman bölgelerde -15,+15 C° ısı farkı, soğuk bölgelerde ise -25,+25 C° ısı farkına göre hesap yapılmalıdır.

1.4.6. Rötre Tesiri: İlerde görüleceği gibi rötre; betonun dış yükten bağımsız hacimce küçülmesidir. Bu durumda meydana gelen iç gerilmeler sıradan yapılarda önemli olmayabilir. Özelliği olan yapılarda ise, rötre tesirinden dolayı meydana gelen kesit tesirleri, ısı değişimi tesirine benzer şekilde hesap edilecektir. Şartnameler rötreden dolayı yapılacak olan hesabın, -15 C° ısı değişimi için yapılan hesaba eşdeğer olduğunu kabul etmişlerdir.

1.5. Betonarme Yapı Elemanları: Bu kısımda betonarme yapı elemanlarından önemli olanların tanımları yapılacak ve özelliklerinden kısaca bahsedilecektir.

1.5.1. Döşemeler: Eğilme tesirindeki yapı elemanlarıdır. Bir boyutu diğer iki boyutu yanında hayli küçüktür ve küçük boyutu doğrultusunda yük taşır. Yükleri direkt olarak karşılayıp kirişlere naklederler. Statik ve konstrüktif bakımdan çeşitli sınıflamalarına ilerde değinilecektir.

1.5.2. Kirişler: Eğilme momenti ve kesme kuvvetine göre hesap edilmeleri gerekir.

Bir boyutu diğer iki boyutu yanında hayli büyük olan ve büyük boyutuna dik doğrultuda yük taşıyan elemanlardır. Genelde döşemelerden gelen yüklerle varsa üzerlerindeki duvar yüklerini taşır ve kolonlara naklederler. Statik olarak basit kiriş, sürekli kiriş, konsol kiriş gibi sınıflandığı gibi betonarme hesap açısından da dikdörtgen, tablalı, üçgen, trapez kesitli olabilirler.

1.5.3. Kolonlar: Normal kuvvet ve eğilme momenti tesirindeki elemanlardır.

Kirişlerden aldıkları yükleri temellere naklederler. Kirişler gibi bir boyutu diğer iki boyutu yanında büyüktür ve büyük boyutu doğrultusunda yükleri taşır.

1.5.4. Temeller: Kolonlardan gelen yükleri zemine aktaran ve bu aktarma anında zeminden gelen tepkileri karşılayan yapı elemanıdır. Kolonlardan gelen yüklerin büyüklüğüne ve zeminin taşıma kapasitesine göre tekil, sürekli, radyejeneral gibi sınıflamalar yapılabilir.

16