Kiriş donatısında bindirme ve ek yerleri: nerede, ne kadar?

Kiriş donatısı neden ve nerede eklenir?

İnşaat demiri piyasada genellikle 12 m boyunda gelir. Birden fazla açıklık boyunca devam eden ve toplam boyu 12 m'yi aşan kiriş donatısının bir yerde eklenmesi gerekir. Ek yeri rastgele seçilmemelidir; çünkü kirişin bazı bölgeleri ek için diğerlerinden çok daha elverişlidir.

Temel ilke basittir: Donatı, çekme gerilmesinin küçük olduğu ve deprem sırasında plastik mafsal beklenmeyen bölgede eklenir. Bindirmeli ekte kuvvet bir çubuktan diğerine çevredeki beton üzerinden aktarılır; betonun çatladığı, etriyelerin zorlandığı ve donatının aktığı bir bölgede bu aktarım güvenilir değildir.

Üst donatı nerede eklenir?

Üst donatı mesnetlerde çekme altındadır; moment açıklığa doğru azalır ve açıklık ortasında genellikle küçüktür. Bu nedenle üst sürekli donatının eki açıklık ortası bölgesinde yapılır. Mesnet bölgesinde, özellikle kolon yüzünden 2h'lik sarılma bölgesi içinde, üst donatıya bindirmeli ek yapılmaz.

Mesnet ek üst donatıları zaten mesnet bölgesiyle sınırlı kısa çubuklardır; eklenmeleri gerekmez. Ek sorunu genellikle sürekli üst donatıda (montaj donatısı dahil) ortaya çıkar. Mesnet ek donatısının boyları için kiriş mesnet ek donatısı yazısına bakabilirsiniz.

Üst donatıda kenetlenme daha elverişsizdir. Altında kalın taze beton tabakası bulunan yatay çubuklarda beton terleme ve oturma nedeniyle çubuğun altında zayıf bir tabaka oluşur ve aderans azalır. TS 500 iyi aderans koşulunu sağlamayan bu çubuklar (Konum I) için kenetlenme boyunun 1,4 ile çarpılmasını, yani %40 artırılmasını öngörür; Konum I/II tanımı için standarttaki ilgili şekle bakın. 50 cm yüksekliğindeki bir kirişin üst donatısı bu gruba girer.

Alt donatı nerede eklenir?

Alt donatı açıklık ortasında en büyük çekme altındadır; bu bölgede ek yapılmaz. Alt donatının eki mesnetlere yakın bölgede, ancak sarılma bölgesinin dışında yapılır. Deprem sırasında moment yön değiştirdiğinde mesnette alt yüz de çekmeye çalışabilir; bu yüzden mesnet ve sarılma bölgesi alt donatı eki için de uygun değildir.

Pratikte alt sürekli donatıyı iç mesnetlerden kesintisiz geçirmek ve eki, kolon yüzünden 2h mesafenin hemen dışında, momentin henüz küçük olduğu bölgeye koymak en sık kullanılan çözümdür. Uzun açıklıklarda ek bölgesinin açıklık ortasına kaymaması için kesim planı buna göre kurulur.

Bindirme boyu: TS 500 kenetlenme tablosu

Bindirme boyu, kenetlenme boyu ℓb'ye bağlıdır. TS 500'e göre nervürlü çubuklarda ℓb = 0,12 · (fyd / fctd) · Φ ≥ 20Φ. Çekme bindirmesinde bindirme boyu ℓ₀ = α₁·ℓb ile bulunur; α₁ = 1 + 0,5r, r aynı kesitte eklenen donatının toplam donatıya oranıdır (ör. %50 ekte α₁ = 1,25).

Değerler B420C (fyd ≈ 365 MPa), fctd = 0,35√fck / 1,5 ile hesaplanmış ve yuvarlanmıştır. Üst donatı için yukarıdaki %40 artış, çekme bindirmesi için TS 500 katsayısı ayrıca uygulanır. Konunun genel anlatımı için bindirme boyu nedir yazısına bakabilirsiniz.

Aynı kesitte ek oranı ve kademelendirme

Bütün çubukların aynı kesitte eklenmesi o kesiti zayıflatır: kuvvetin tamamı aynı noktada betona aktarılır, çatlak riski artar ve TS 500'deki bindirme katsayısı büyür. Ekler bu yüzden kademeli yapılır; komşu çubukların ekleri arasında boyuna doğrultuda mesafe bırakılır.

Kademelendirme üç şey kazandırır: bindirme boyunu kısaltan daha küçük katsayı, aynı kesitte daha az donatı yoğunluğu ve betonun daha kolay yerleşmesi. Ancak kademeli ek, demircinin kesim ve yerleşim işini karmaşıklaştırır; detayda her ek ayrı ölçülendirilmelidir.

Bindirme bölgesi boyunca etriyelerin sıklaştırılması, ekin kuvvet aktarımını güvenli hâle getirir; deprem yönetmeliği kiriş bindirmelerinde ek boyunca enine donatı için koşul getirir. Bu aralığı projede TBDY'nin kiriş bindirmesiyle ilgili maddesinden kontrol edin ve detayda bindirme bölgesindeki etriye aralığını ayrıca yazın.

Sayısal örnek: üç açıklıklı kiriş, 12 m kesim

Varsayımlar: 30/50 sürekli kiriş, üç açıklık; aks açıklıkları 5,00 + 5,20 + 4,80 m, kolonlar 40 cm; kirişin uç kolon dış yüzleri arası toplam boyu yaklaşık 15,40 m. C30/37, B420C. Üstte 2Φ16, altta 3Φ16 sürekli.

1. Toplam boy: Uçlarda 90° bükümle birlikte üst sürekli çubuk yaklaşık 15,40 − 2 × 0,03 + 2 × 0,20 ≈ 15,74 m. 12 m'yi aştığı için en az bir ek gerekir.
2. Üst donatının eki: Orta açıklığın iç kolon yüzleri sol uç kolon dış yüzünden 5,40 m ve 10,20 m'dedir. Kolon yüzlerinden 2h = 1,00 m'lik sarılma bölgeleri çıkarıldığında ek için 6,40–9,20 m arasındaki bölge kalır; açıklık ortası (≈ 7,8 m) bu bölgededir.
3. Bindirme boyu: ℓb ≈ 550 mm; üst donatı katsayısı 1,4 ile ≈ 770 mm; çekme bindirmesi katsayısı TS 500'den uygulanır. Örnekte 1,0 katsayısıyla alt sınır 770 mm, katsayı uygulandığında bu değer büyür.
4. Kesim: Birinci çubuk 12,00 m'yi aşmayacak şekilde orta açıklıkta biter; ikinci çubuk bindirme boyu kadar geriden başlar. Örneğin birinci çubuk yaklaşık 8,00 m, ikinci çubuk yaklaşık 8,60 m alınırsa bindirme yaklaşık 7,0–7,8 m arasında, yani izin verilen bölgede kalır ve iki çubuk da 12 m'lik stoktan çıkar. α₁ katsayısıyla bindirme uzarsa çubuk boyları buna göre artırılır.
5. Alt donatı: 3Φ16'nın eki, ikinci iç mesnedin sarılma bölgesinin hemen dışında, çubuklar kademelenerek yapılır.

Kesim planı ve fire hesabı için 12 metre kesim planı ve fire, bindirmenin malzeme miktarına etkisi için bindirme boyunun metraja etkisi yazılarına bakabilirsiniz.

Uç mesnette ankraj ve bindirmesiz çözümler

Ekin bir başka biçimi de donatının uç mesnette kolona kenetlenmesidir. TBDY 2018'e göre kiriş kolonun ötesine devam etmiyorsa alt ve üst donatılar kolonun karşı yüzündeki çekirdeğe kadar uzatılır ve 90° bükülür; yatay kısım 0,4ℓb'den, düşey kısım 12Φ'den az olamaz. C30/37'de Φ16 için bu, en az yaklaşık 220 mm yatay ve 192 mm düşey kısım demektir. Kenar kolonun derinliği bu yatay kısmı karşılamıyorsa çap küçültülür veya kolon derinliği gözden geçirilir.

Bindirme boyunun çok uzadığı kalın çaplarda (Φ25 ve üstü) veya donatı yoğunluğunun bindirmeye izin vermediği yerlerde manşonlu (mekanik) ek düşünülebilir. Manşonlu eklerin kullanılabilmesi için yönetmelikteki mekanik ek koşullarına ve ürünün belgelerine uyulmalıdır; ek yerleri yine sarılma ve birleşim bölgelerinin dışında seçilir. Manşon kullanıldığında detayda ek yerinin ve manşon tipinin açıkça yazılması, sahada yanlış ürün kullanılmasını önler.

Detayda gösterim ve sık yapılan hatalar

Ek yerleri boyuna kesitte işaretlenmeli, bindirme boyları ölçüyle yazılmalı ve eklenen çubuklar ayrı pozlarla gösterilmelidir. Ek yeri yalnızca "bindirme yapılacak" notuyla bırakılırsa şantiye eki en kolay yere, çoğu zaman mesnede yapar.

Sık yapılan hatalar

• Üst donatıyı mesnette eklemek: En sık ve en tehlikeli hata; mesnet hem en büyük çekmenin hem de plastik mafsalın bölgesidir.
• Alt donatıyı açıklık ortasında eklemek.
• Bütün çubukları aynı kesitte eklemek.
• Üst donatıda %40 artışı unutmak.
• Bindirme boyunu beton sınıfı değiştiği hâlde eski değerde bırakmak: C30'dan C25'e geçişte ℓb yaklaşık %10 uzar.
• Ekleri boyuna kesitte göstermeyip yalnızca metrajda saymak.

Bindirmeleri KNCad gibi bir statik detay programı ile çizerken çubuk boyları 12 m stok sınırına göre bölünür ve bindirme boyları poz etiketlerine ve metraja yansır; ek yerinin yönetmeliğe uygunluğunu ise mühendis boyuna kesitte kontrol eder.

Kiriş bindirmesi kontrol listesi

• Toplam çubuk boyu 12 m'yi aşıyorsa ek yeri belirlendi mi?
• Üst sürekli donatının eki açıklık ortası bölgesinde mi?
• Alt donatının eki mesnete yakın ama sarılma bölgesi (kolon yüzünden 2h) dışında mı?
• Hiçbir ek kolon–kiriş birleşim bölgesinde değil mi?
• Bindirme boyu TS 500'e göre (ℓb, üst donatı artışı, çekme bindirmesi katsayısı) hesaplandı mı?
• Ekler kademeli mi, aynı kesitte eklenen oran sınırlı mı?
• Bindirme boyunca etriye aralığı yönetmelik koşulunu sağlıyor ve detayda yazılı mı?
• Ek yerleri ve bindirme boyları boyuna kesitte ölçülü, eklenen çubuklar ayrı pozda mı?