Kirişlerde sarılma bölgesi ve etriye sıklaştırma (TBDY)

Kiriş sarılma bölgesi nedir, neden gerekir?

Kirişlerin kolonlara birleştiği uçlar, deprem sırasında en büyük eğilme momentlerinin ve kesme kuvvetlerinin oluştuğu yerlerdir. Güçlü kolon – zayıf kiriş ilkesine göre tasarlanmış bir çerçevede plastik mafsalların oluşması beklenen yer de tam olarak buralardır. Sarılma bölgesi, bu mafsalın betonun dağılmadan, donatının burkulmadan ve kesme kırılması olmadan dönme yapabilmesi için etriyelerin sıklaştırıldığı bölgedir.

Sık etriyeler kirişte üç iş görür: basınç bölgesindeki betonu sarar, moment yön değiştirdiğinde basınca çalışan boyuna donatının burkulmasını önler ve uçlarda yoğunlaşan kesme kuvvetini karşılar. Deprem sonrası incelemelerde kiriş uçlarında çapraz kesme çatlakları ve açılmış etriyeler, bu bölgenin yetersiz detaylandırıldığını gösteren tipik hasarlardır.

Sarılma bölgesinin boyu ve ilk etriye

TBDY 2018'e göre kiriş sarılma bölgesi, her iki mesnette kolon (veya perde) yüzünden itibaren kiriş yüksekliğinin iki katı uzunluğundadır. Bölge kolon aksından değil, kolon yüzünden ölçülür.

İlk etriye kolon yüzünden en fazla 50 mm uzakta konur. Bu mesafe detayda açıkça yazılmalıdır; sahada ilk etriyenin unutulması ya da kolondan uzak konması sık rastlanan bir hatadır. Kısa açıklıklı kirişlerde iki uçtaki sarılma bölgeleri birleşebilir; bu durumda kirişin tamamı sarılma bölgesi aralığıyla donatılır.

Sarılma bölgesinde etriye aralığı

Sarılma bölgesinde enine donatı çapı en az Φ8 olmalı ve etriyeler TBDY 2018'deki özel deprem etriyesi tanımına uymalıdır (kapalı, iki ucu 135° kancalı). Aralık şu üç değerin en küçüğünü aşamaz:

• Kiriş faydalı (etkili) yüksekliğinin 1/4'ü (d/4)
• En küçük boyuna donatı çapının 8 katı
• 150 mm

h mi d mi? TBDY 2018 bu sınırı kirişin faydalı (etkili) yüksekliği üzerinden verir: d/4. Eski paftalarda ve bazı kaynaklarda görülen h/4 ifadesi d/4'ten büyük bir aralık verir; kontrolü d/4 ile yapın.

Ayrıca etriye kollarının kiriş eksenine dik doğrultudaki aralığı 350 mm'yi geçemez. bw = 30 cm bir kirişte iki kol yeterlidir; 50 cm ve üzeri genişliklerde iç etriye veya çiroz gerekir. Etriye tipleri için kiriş etriye tipleri yazısına bakabilirsiniz.

Açıklık bölgesi ve kesme hesabı

Sarılma bölgesi dışında TS 500'ün enine donatı koşulları geçerlidir: etriye aralığı faydalı yüksekliğin yarısını (d/2) aşmaz ve kesitte en az enine donatı bulunur. TS 500'e göre en az enine donatı Asw/s ≥ 0,3 (fctd/fywd) bw koşuluyla verilir. 30/50, C30/37, B420C için bu 0,3 × 1,28 / 365 × 300 ≈ 0,32 mm²/mm eder; iki kollu Φ8 (101 mm²) ile s ≤ yaklaşık 320 mm. Bu kirişte d/2 = 230 mm belirleyicidir.

Aralık kurallarının yanında kesme hesabı yapılır ve daha sık etriye gerekiyorsa hesap değeri kullanılır. TBDY 2018'de kirişlerin tasarım kesme kuvveti, uçlardaki taşıma gücü momentlerinden türetilir (kapasite tasarımı). Deprem etkisinden oluşan kesme toplam kesmenin belirli bir oranını aştığında betonun kesme katkısı sıfır alınır ve kesmenin tamamını etriye taşır. Bu yüzden deprem kesmesinin baskın olduğu kısa ve derin kirişlerde hesap, yukarıdaki aralık sınırlarından daha sık etriye verebilir.

Kesme kuvvetinin kavramsal anlamı için kesit tesirleri yazısına bakabilirsiniz.

Sayısal örnek: 30/50 kiriş, Φ16 boyuna, Φ8 etriye

Varsayımlar: 30/50 kiriş, d ≈ 460 mm, kolon yüzleri arası açıklık 5,00 m, boyuna donatıda en ince çubuk Φ16, C30/37, B420C. Kesme hesabının aralık sınırlarından daha sık etriye gerektirmediği kabul edilmiştir.

1. Sarılma boyu: 2 × 500 = 1.000 mm (her mesnette).
2. Sarılma aralığı: d/4 ≈ 115 mm; 8 × 16 = 128 mm; 150 mm → en çok 115 mm. Φ8/10 seçildi.
3. Etriye sayısı (bir uç): İlk etriye 50 mm'de; 50 + n × 100 ≤ 1.000 → 9 aralık, 10 etriye (50, 150, …, 950 mm).
4. Açıklık bölgesi: 5.000 − 2 × 1.000 = 3.000 mm; d/2 = 230 mm → Φ8/20; 3.000 / 200 = 15 aralık, yaklaşık 14 etriye.
5. Toplam: 2 × 10 + 14 = 34 etriye.
6. Etriye boyu: Paspayı 30 mm kabulüyle dış ölçü 240 × 440 mm; 2 × (240 + 440) = 1.360 mm + 2 kanca (her biri yaklaşık 100 mm) ≈ 1.560 mm.

Poz etiketi: 34 Φ8/10-20 L=156. Sarılma boyu (100 cm) boyuna kesitte ölçüyle gösterilir; etiket tek başına bölge boyunu anlatmaz. Kanca payının metraja etkisi için kanca boylarının metraja etkisi yazısına bakabilirsiniz.

Detayda gösterim ve özel durumlar

Boyuna kesitte sarılma bölgeleri ölçüyle işaretlenir, her bölgenin aralığı yazılır ve ilk etriyenin kolon yüzünden mesafesi (≤ 5 cm) gösterilir. Enine kesitte etriye biçimi, kanca yönleri ve kol sayısı okunmalıdır.

• Konsol kiriş: Ankastre ucun davranışı farklıdır; mesnet bölgesinde etriye sıklaştırması ve üst donatının kenetlenmesi ayrıca ele alınır. Bkz. konsol kiriş detayı.
• Kirişe mesnetlenen (saplama) kiriş: Kolona bağlanmayan uçta deprem mafsalı beklenmez; ucu kolon olmayan kirişlerin detayı statik hesaba göre belirlenir. Ana kirişte, saplama kirişin oturduğu yerde askı etriyesi gerekebilir.
• Perdeye bağlanan kiriş: Sarılma bölgesi perde yüzünden ölçülür.
• Bindirme: Sarılma bölgesinde boyuna donatıya bindirmeli ek yapılmaz.

Şantiyede sarılma bölgesi nasıl kontrol edilir?

Kiriş sarılma bölgesi, beton dökülmeden önce metreyle birkaç dakikada kontrol edilebilecek kadar basittir; ama kalıp kapandıktan sonra hiçbir şekilde düzeltilemez. Kontrol sırası şöyle olabilir:

1. Kolon yüzünü işaretleyin; ölçüyü kolon donatısından değil, kalıp yüzünden alın.
2. İlk etriyenin kolon yüzüne uzaklığını ölçün (≤ 50 mm).
3. Kolon yüzünden 2h mesafeyi işaretleyin ve bu bölgedeki etriyeleri sayın. 30/50 kirişte Φ8/10 için her uçta 10 etriye beklenir.
4. Kancaların 135° olduğunu ve kanca uçlarının çekirdeğe dönük olduğunu görün; kanca köşelerinin ardışık etriyelerde değiştiğini kontrol edin.
5. Mesnet ek üst donatısının ve alt donatının kolon içine girdiğini, kenar kolonda 90° büküldüğünü kontrol edin.

Döşeme demiri döşendikten sonra kiriş etriyeleri görünmez hâle gelir; kontrolü döşeme donatısından önce yapmak gerekir. Genel şantiye kontrolü için beton dökümü öncesi demir kontrolü, kiriş detayının tamamı için kiriş donatı detayı: temel kurallar yazılarına bakabilirsiniz.

Sık yapılan hatalar

• Sarılma bölgesini kolon aksından ölçmek.
• İlk etriyeyi kolon yüzünden 10–15 cm uzakta başlatmak.
• Kiriş yüksekliği değiştiği hâlde sarılma boyunu eski yüksekliğe göre bırakmak (30/50'den 30/60'a geçen kirişte bölge 1,00 m'den 1,20 m'ye çıkar).
• 8Φ sınırını en kalın çubuğa göre almak; sınır en ince boyuna çubuğa göredir.
• 90° kancalı U etriye ve kapakla sarılma bölgesini geçiştirmek.
• Geniş kirişlerde 350 mm kol aralığı sınırını unutmak.
• Kesme hesabının istediği sıklığı yalnızca aralık kurallarına bakarak gevşetmek.

KNCad gibi bir statik detay programı kiriş açılımında sarılma bölgesini kiriş yüksekliğine göre kolon yüzünden başlatır ve etriye pozunu bölge aralıklarıyla üretir; kesme hesabından gelen sıklaştırma gereksinimi ise mühendisin girdisine dayanır.

Kiriş sarılma bölgesi kontrol listesi

• Sarılma bölgesi her mesnette kolon/perde yüzünden 2h boyunca mı?
• İlk etriye kolon yüzünden en fazla 50 mm uzakta mı?
• Etriye çapı en az Φ8, etriyeler kapalı ve 135° kancalı mı?
• Aralık; faydalı yüksekliğin 1/4'ü (d/4), en ince boyuna çapın 8 katı ve 150 mm'nin en küçüğünü aşmıyor mu?
• Kiriş eksenine dik kol aralığı 350 mm'nin altında mı?
• Açıklık bölgesinde aralık d/2'yi aşmıyor, TS 500 en az enine donatı sağlanıyor mu?
• Kesme hesabı daha sık etriye istiyorsa o değer kullanıldı mı?
• Sarılma bölgesinde bindirme yok mu?