Deprem bölgesinde detay hataları ve TBDY 2018 çözümleri

Neden detay hataları?

Bir binanın depreme dayanıklılığı yalnızca taşıyıcı sistemin hesabına bağlı değildir. Deprem, yapıyı hesapta öngörülen elastik sınırların ötesine zorlar; bu noktada binayı ayakta tutan şey, elemanların ani kırılma yerine büyük şekil değiştirme yapabilmesidir, yani sünekliktir. Süneklik ise büyük ölçüde detayla sağlanır: etriyenin kancası, aralığı, bindirmenin yeri, birleşim bölgesinin donatısı.

Depremlerden sonra yapılan hasar incelemeleri, birçok binanın hesap hatalarından çok detay ve uygulama hatalarından dolayı ağır hasar gördüğünü göstermiştir. Aynı hatalar her depremde tekrar görülür; bu yüzden bunları tanımak hem projede hem şantiye kontrolünde işe yarar.

Yönetmelik çerçevesi: hatanın karşılığı olan kurallar

Tablodaki kuralların her biri, aşağıda anlatılan bir hasar biçiminin doğrudan karşılığıdır. Projede bu tabloyu bir kontrol aracı gibi kullanmak, en sık hataların büyük kısmını çizim aşamasında yakalamayı sağlar.

Enine donatı hataları: kanca, aralık ve birleşim bölgesi

1. 90° kancalı etriyeler

Etriye uçları 90° bükülürse, deprem sırasında kabuk beton döküldüğünde kanca açılır ve etriye çekirdeği sarmayı bırakır. Sargısı kaybolan beton ezilir, boyuna donatı burkulur ve kolon eksenel yük taşıyamaz hâle gelir. Etriye ve çiroz uçlarında 135° kanca kullanılmalı ve kanca düz ucu en az 6Φ ve 80 mm olmalıdır; Φ10 etriyede bu 80 mm'dir. Çirozlarda bir uçta 90° kanca kullanılabilir, ama 90° uçlar komşu çirozlarda şaşırtmalı olarak yerleştirilmelidir. Ayrıntılar için donatı kanca tipleri yazısına bakabilirsiniz.

2. Kolon ve kiriş uçlarında seyrek etriye

Kolon ve kirişin uçları deprem sırasında en çok zorlanan, plastik mafsalın oluştuğu bölgelerdir. Bu bölgelerde orta bölgedekiyle aynı aralıkta (ör. 20 cm) etriye konması, kesme kırılmasına ve boyuna donatının burkulmasına yol açar. Sarılma aralığındaki 6Φl koşulu özellikle unutulur: Φ14 boyuna donatılı bir kolonda sarılma aralığı 84 mm'yi geçemez. Kolon için kolon sarılma bölgesi nedir yazısına bakabilirsiniz.

3. Birleşim bölgesinde etriye eksikliği

Kolon-kiriş birleşim bölgesine etriye konmaması uygulamada en sık görülen hatalardan biridir; kiriş donatısı yerleştirildikten sonra etriye geçirmek zor olduğu için atlanır. Birleşim bölgesi deprem sırasında büyük kesme kuvveti taşır ve etriyesiz birleşimler çapraz çatlayarak dağılır. Kuşatılmış ve kuşatılmamış birleşimler için TBDY 2018'deki enine donatı koşulları farklıdır; ayrıntı için kolon-kiriş birleşim bölgesi yazısına bakabilirsiniz.

Boyuna donatı hataları: bindirme ve kenetlenme

4. Kolon ucunda bindirme

Kolon boyuna donatısı döşeme seviyesinde, yani kolonun alt ucunda eklenirse, bindirme bölgesi tam plastik mafsal bölgesine denk gelir. Deprem sırasında burada beton örtüsü dökülür ve bindirilen çubuklar birbirinden sıyrılır. TBDY 2018, kolon bindirmelerinin serbest yüksekliğin orta üçte birinde yapılmasını ister. Bindirme bölgesinde boyuna donatı oranı %6'yı geçemez, bu yüzden normal bölgede %4'e yakın donatılı kolonlarda bindirme düzeni ayrıca kontrol edilmelidir.

5. Kısa kenetlenme ve kiriş mesnedinde alt donatı

Kiriş alt donatısının mesnette kolon içine yeterince sokulmaması, ters yönlü deprem momentinde kirişin kolondan sıyrılmasına neden olur. DTS 1, 1a, 2 ve 2a binalarda kolon yüzündeki alt donatı, aynı kesitteki üst donatının en az %50'si olmalıdır ve bu donatı birleşim bölgesine kenetlenmelidir. Kenetlenme boyu TS 500'deki ℓb = 0,12·(fyd/fctd)·Φ ≥ 20Φ bağıntısından hesaplanır; sabit, düşük bir değerle alınması tipik bir hatadır.

Geometri ve sistem kaynaklı hatalar

6. Kısa kolon

Bant pencereler, ara kat kirişleri, merdiven sahanlıkları veya kolona sonradan örülen dolgu duvarlar kolonun serbest boyunu kısaltabilir. Aynı yatay yer değiştirme daha kısa bir boyda oluştuğu için kolon, hesapta öngörülenden çok daha büyük kesme kuvveti çeker ve gevrek biçimde kırılır. Kısa kolon hesapta tanımlanmalı ve kesme güvenliği bu kısa boya göre kontrol edilmelidir; detayda sık etriyenin kısa serbest boy boyunca sürdürülmesi yaygın uygulamadır; kısa kolonların enine donatı koşullarını TBDY 2018'in ilgili maddesinden kontrol edin. Ayrıntılar için kısa kolon etkisi yazısına bakabilirsiniz.

7. Zayıf kolon – güçlü kiriş

Kirişler kolonlardan daha güçlüyse plastik mafsallar kolonlarda oluşur ve bir katın bütün kolonları aynı anda mafsallaşarak kat göçmesi meydana gelir. TBDY 2018, birleşime bağlanan kolonların moment kapasiteleri toplamının, kirişlerinkinin en az 1,2 katı olmasını ister. Detay aşamasında bu ilke, kiriş mesnedine hesapta öngörülmeyen fazla donatı konmamasıyla da ilgilidir: gereğinden çok üst donatı, kirişi kolona göre güçlendirir.

Malzeme, paspayı ve uygulama hataları

8. Düşük beton dayanımı ve düz donatı

Eski yapılarda sık görülen düşük dayanımlı beton ve düz yüzeyli donatı, aderansı ve sargı etkisini büyük ölçüde azaltır. TBDY 2018 deprem etkisi altında tasarlanan binalarda en az C25 beton ve B420C veya B500C nervürlü donatı ister. Yeni projede bu koşul sağlansa bile, şantiyede betona su katılması veya yetersiz vibrasyon gerçek dayanımı düşürür.

9. Yetersiz paspayı ve korozyon

Paspayı eksik olan donatı korozyona uğrar, kesit kaybeder ve betonla aderansı azalır. Korozyon ürünlerinin genleşmesi beton örtüsünü çatlatır ve döker; sargı etkisi deprem gelmeden zayıflamış olur. TS 500'ün en küçük net paspayı değerleri (dış kolon ve kirişte 25 mm, iç kolon ve kirişte 20 mm, zemine temaslı betonda 50 mm) takozlarla sahada da sağlanmalıdır.

10. Projeye aykırı uygulama

En iyi detay bile şantiyede uygulanmazsa işe yaramaz. Sarılma etriyelerinin “kalabalık” diye seyreltilmesi, 135° kancanın bükülmesi zor olduğu için 90° yapılması, bindirmenin kolay olsun diye döşeme seviyesinde bırakılması sahada sık karşılaşılan durumlardır. Beton dökümü öncesi kontrol için beton dökümü öncesi demir kontrolü listesine bakabilirsiniz.

Sayısal örnek: bir kolon detayının denetimi

Paftada şu kolon detayı verilmiş olsun: 40×60 cm, 10Φ16, etriye Φ10/15 sabit aralık, 90° kanca, bindirme döşeme üstünde, kat yüksekliği 3,00 m, kiriş yüksekliği 50 cm (ℓn = 2,50 m).

1. Kanca: 90° → hatalı. 135° ve düz uç ≥ max(6 × 10, 80) = 80 mm olmalı.
2. Sarılma bölgesi boyu: ℓn/6 = 417 mm; 1,5 × 600 = 900 mm; 500 mm → 900 mm. Paftada sarılma bölgesi yok → hatalı.
3. Sarılma aralığı: bmin/3 = 133 mm; 150 mm; 6 × 16 = 96 mm → en fazla 96 mm (uygulamada 9 cm). 15 cm → hatalı.
4. Orta bölge: bmin/2 = 200 mm; 200 mm → en fazla 200 mm; 15 cm uygun. Ancak 2.500 − 2 × 900 = 700 mm'lik orta bölge kalır.
5. Boyuna oran: 10 × 201 = 2.010 mm² / 240.000 mm² ≈ %0,84 → %1'in altında, hatalı. 12Φ16 ile ≈ %1,0 sınırda; 10Φ18 ile ≈ %1,06.
6. Bindirme yeri: Döşeme üstü → hatalı. Orta üçte bir: kolon alt ucundan 833 mm ile 1.667 mm arası.

Altı kontrolden beşi hatalı çıkan bu detay, eski yapı stokunda sık görülen bir tablodur. Sarılma bölgesi ve etriye düzeni KNCad gibi bir statik detay programında kurallara göre otomatik üretilse de girdi verilerinin (kesit, ℓn, çap) doğruluğu ve sahadaki uygulama ayrıca kontrol edilmelidir.

Deprem detayı kontrol listesi

• Bütün etriye ve çiroz kancaları 135° mi, düz uç ≥ 6Φ ve 80 mm mi? Çirozların 90° uçları şaşırtmalı mı?
• Kolon sarılma bölgesi ≥ ℓn/6, 1,5 × büyük boyut ve 500 mm mi?
• Kolon sarılma aralığı ≤ bmin/3, 150 mm ve 6Φl mi?
• Kiriş sarılma bölgesi 2h, aralık ≤ d/4, 8Φ, 150 mm, ilk etriye ≤ 50 mm mi?
• Birleşim bölgesinde etriye var mı?
• Kolon bindirmeleri orta üçte birde mi, oran ≤ %6 mı?
• Kolon boyuna donatı oranı %1–%4 aralığında mı?
• Kiriş mesnedinde alt donatı ≥ üst donatının %50'si mi?
• Kısa kolon oluşturan bir durum (bant pencere, sahanlık, ara kiriş) var mı?
• Beton en az C25, donatı B420C/B500C mi; paspayları TS 500'e uygun mu?

Güçlü kolon–zayıf kiriş ilkesinin ayrıntısı için güçlü kolon – zayıf kiriş ilkesi yazısına bakabilirsiniz.