Kolon kesit değişiminde krank ve gönye: 1/6 kuralı

Kolon kesit değişimi nedir?

Çok katlı binalarda kolonların taşıdığı eksenel yük yukarı doğru azalır. Bu yüzden alt katlarda 60×60 cm olan bir kolon üst katlarda 50×50 veya 40×60 cm'ye düşürülebilir. Kesitin küçüldüğü katta alt kolonun boyuna donatısı üst kolonun kesiti içine düz olarak devam edemez; çubukların bir kısmı yeni kesitin dışında, hatta paspayı bölgesinde kalır.

Bu geçişi çözmenin iki yolu vardır:

• Krank: Boyuna donatı birleşim bölgesinde eğik bir parçayla içeri kaydırılır ve üst kolona devam eder.
• Gönye ve yeni filiz: Alt kolonun donatısı birleşim bölgesinde yatay kancayla (gönye) bitirilir; üst kolonun donatısı için birleşim bölgesine yeni filiz çubukları konur.

Hangi yolun seçileceği, daralma miktarına ve birleşim bölgesinin yüksekliğine (genellikle kiriş yüksekliği) bağlıdır. Bu karar kolon detayının en çok hata yapılan noktalarından biridir; çünkü yanlış seçilmiş bir krank sahada ya hiç bükülemez ya da donatıyı betonun dışına iter.

Yönetmelik çerçevesi: TBDY 2018'de 1/6 kuralı

TBDY 2018, kolon kesitinin katlar arasında değiştiği durumlar için açık bir kural verir:

• Krank eğimi: Boyuna donatının kolon-kiriş birleşim bölgesi içindeki eğimi, düşeye göre 1/6'dan fazla olamaz. Yani her 1 birim yatay kaydırma için en az 6 birim düşey boy gerekir.
• Daha büyük daralma: Kesit değişimi bu eğimle karşılanamayacak kadar büyükse (ve en üst kat kolonlarında), alt kolonun boyuna donatısı karşı taraftaki kirişin içinde kenetlenir. Kenetlenme boyu, TS 500'de çekme donatısı için verilen kenetlenme boyunun 1,5 katından ve 40Φ'den az olamaz.
• Karşı tarafta kiriş yoksa: Kenetlenme, gerektiğinde donatının kolonun karşı yüzünde aşağı doğru kıvrılmasıyla sağlanır. 90° kancalı kenetlenmede kancanın kolu en az 12Φ olmalıdır.

Kolon boyuna donatısının diğer kuralları da kesit değişiminde geçerliliğini korur: üst kolonun boyuna donatı oranı %1–%4 arasında kalmalı, bindirmeli ekler kolon serbest yüksekliğinin orta üçte birinde yapılmalı ve bindirme bölgesinde oran %6'yı geçmemelidir. Bu kurallar için kolon boyuna donatı oranı ve kolon bindirme yeri yazılarına bakabilirsiniz.

Krank mı, gönye mi? Karar nasıl verilir?

Kararı veren basit bir geometri kontrolüdür:

Gerekli düşey boy = 6 × yatay kaydırma (e)

Bu boy birleşim bölgesinin yüksekliğine (pratikte kolona bağlanan en yüksek kirişin yüksekliğine) sığıyorsa krank yapılabilir; sığmıyorsa gönye ve yeni filiz gerekir. Yatay kaydırma, aynı yüzdeki çubuğun alt kolondaki ve üst kolondaki konumu arasındaki farktır; paspayı ve etriye çapı iki katta aynıysa bu fark doğrudan yüzün içeri çekilme miktarına eşittir.

Ayrıca şunlar karara etki eder:

• Birleşim bölgesinin donatı yoğunluğu. Kranklı çubuklar kiriş donatısının arasından eğik geçer; yoğun birleşimde bu yerleştirmeyi zorlaştırır.
• Çubuk çapı. Büyük çaplı çubukları sahada doğru eğimle bükmek zordur; bükme makinesinde hazırlanmalı ve detayda iki kırılma noktası arası ölçüyle verilmelidir.
• Daralmanın yönü. Kesit yalnız bir yönde daralıyorsa yalnızca o yüzlerdeki çubuklar krank yapar; diğer yüzlerdeki çubuklar düz devam eder.

Krank detayının çizimi

1. Kesitleri üst üste çizin. Alt ve üst kolon kesitlerini aks ilişkisiyle birlikte aynı noktaya göre gösterin; hangi yüzün sabit kaldığı, hangisinin içeri çekildiği görünsün.
2. Kaydırmayı ölçün. Her yüz için e değerini bulun.
3. Kırılma noktalarını yerleştirin. Eğik parça birleşim bölgesinin içinde kalmalıdır: alt kırılma noktası kiriş alt yüzünün, üst kırılma noktası döşeme üst yüzünün içinde. Eğik parçanın düşey boyu en az 6e olmalıdır.
4. Çubuk açılımını verin. Kranklı çubuğun alt düz parçası, eğik parçası ve üst düz parçası ayrı ölçülerle yazılsın; eğik parçanın gerçek boyu √(e² + (6e)²) ≈ 1,014 × 6e'dir.
5. Bükme noktalarında etriyeleri sıklaştırın. Eğik çubuktaki kuvvetin yatay bileşeni kırılma noktalarında kolonu dışa doğru iter; bu itkiyi kırılma noktalarına yakın etriyeler karşılar.
6. Bindirmeyi orta üçte bire taşıyın. Kranklı çubuk üst kolonda, üst kolonun orta üçte birinde yeni çubukla bindirilir.

Kolon detayının bütün adımları için kolon donatı detayı nasıl çizilir yazısına bakabilirsiniz.

Gönye ve yeni filiz detayı

Daralma krankla karşılanamıyorsa:

• Alt kolonun dışarıda kalan çubukları birleşim bölgesine girer ve karşı taraftaki kirişin içinde yatay kancayla kenetlenir. Kenetlenme boyu ≥ 1,5ℓb ve ≥ 40Φ olmalıdır. Karşı tarafta kiriş yoksa çubuk kolonun karşı yüzünde aşağı doğru kıvrılır.
• Üst kolonun bu yüzdeki çubukları için yeni filizler konur. Filiz, birleşim bölgesinin içine (alt kolonun üst bölümüne) en az kenetlenme boyu kadar gömülür ve üst kolonda orta üçte bire kadar uzanarak orada üst kolon donatısıyla bindirilir.
• Yerinde kalan çubuklar (sabit yüzdekiler ve yeni kesitin içinde kalan ara çubuklar) düz devam eder.

Örnek: C30 beton ve B420C çelikte ℓb ≈ 34,3Φ'dir. Φ20 çubuk için ℓb ≈ 686 mm, 1,5ℓb ≈ 1.029 mm, 40Φ = 800 mm; kenetlenme boyu en az ≈ 103 cm alınmalıdır. 50 cm'lik bir kirişte bu boy, çubuğun karşı kirişin içinde yatay olarak ilerlemesiyle sağlanır.

Aynı mantık en üst kat kolonları için de geçerlidir; orada üst kolon olmadığından bütün çubuklar kenetlenerek biter. Ayrıntılar için son kat kolon detayı yazısına bakabilirsiniz.

Sayısal örnek: 60×60 kolonun 50×50'ye düşmesi

Alt kolon 60×60 cm, 16Φ20 (her yüzde 5 çubuk). Üst kolon 50×50 cm, merkezli, 12Φ20 (her yüzde 4 çubuk). Kiriş yüksekliği 50 cm, kat yüksekliği 300 cm.

1. Kaydırma: Her yüz 5 cm içeri çekiliyor → e = 50 mm.
2. 1/6 kontrolü: Gerekli düşey boy 6 × 50 = 300 mm ≤ 500 mm. Krank mümkün.
3. Çubuk sayısı: 16 çubuktan 12'si krankla devam eder (4 köşe + her yüzde 2 ara çubuk). Her yüzün ortasındaki 1'er ara çubuk, toplam 4 çubuk, birleşim bölgesinde kenetlenerek biter.
4. Oran kontrolü: Üst kolonda As = 12 × 314 = 3.770 mm²; ρ = 3.770 / (500 × 500) ≈ %1,5 → %1–%4 aralığında.
5. Eğik parça: 300 mm düşey, 50 mm yatay; gerçek boy ≈ 304 mm.
6. Metraj etkisi: Φ20'nin birim ağırlığı ≈ 2,47 kg/m. Biten 4 çubuğun kenetlenme parçası (≈ 1,03 m) 4 × 1,03 × 2,47 ≈ 10,2 kg ek demir getirir.

Aynı kolon bir köşesi sabit kalarak 50×50'ye düşseydi iki yüzde kaydırma 100 mm olurdu ve 600 mm düşey boy 500 mm'lik kirişe sığmazdı; bu yüzlerde gönye ve yeni filiz gerekirdi.

Sık yapılan hatalar

• Bütün yüzlerde krank çizmek. Kesit tek yönde daralırken diğer yüzlerdeki çubuklar düz devam eder; hepsinin kranklı çizilmesi sahada karışıklık yaratır.
• Krankı birleşim bölgesinin dışında yapmak. Eğik parça kolonun serbest boyunda kalırsa kolonun en çok zorlanan ucunda donatı eğik çalışır; kural birleşim bölgesi içindeki eğimi tanımlar.
• Eğimi 1/6'dan dik yapmak. Sahada “nasılsa bükülür” denerek yapılan dik kranklar betonu kırılma noktasında patlatabilir.
• Biten çubukların kenetlenmesini çizmemek. Yeni kesitin dışında kalan çubuklar kesilip bırakılmamalı, kenetlenmelidir.
• Yeni filizlerin bindirmesini kolon ucuna koymak. Bindirme üst kolonun orta üçte birinde olmalıdır.
• Kırılma noktalarında etriye sıklaştırmamak.

Birleşim bölgesindeki etriye ve donatı yoğunluğu için kolon-kiriş birleşim bölgesi yazısına bakabilirsiniz. KNCad gibi bir statik detay programı kolon detayını filiz, sarılma bölgesi ve etriye/çirozuyla birlikte üretse de kesit değişiminde krank ya da yeni filiz kararını yukarıdaki 1/6 kontrolüyle doğrulamak mühendisin işidir.

Kontrol listesi

• Alt ve üst kolon kesitleri aks ilişkisiyle birlikte gösterildi mi?
• Her yüz için yatay kaydırma e hesaplandı mı?
• Krank yapılan yüzlerde 6e ≤ birleşim bölgesi yüksekliği mi?
• Eğik parça birleşim bölgesinin içinde mi?
• Biten çubuklar karşı kirişte ≥ 1,5ℓb ve ≥ 40Φ kenetlendi mi (kiriş yoksa aşağı kıvrıldı mı)?
• Yeni filizler birleşim bölgesine gömüldü ve üst kolonun orta üçte birinde bindirildi mi?
• Üst kolonda boyuna donatı oranı %1–%4 aralığında mı?
• Kırılma noktalarında etriyeler sıklaştırıldı mı?