Kirişlerde sınır değerler

Transkript

1 Kirişlerde sınır değerler Benzeri ERSOY/ÖZCEBE S A 5 cm çekme taraı (depremde çekme - basınç) 5 cm B 5 cm ρ 1 a c d basınç taraı c d-d b s ρ φ s s φ gövde h d t φ w φ w ρ φ φ w ρ w ρ gövde φ w c c cc ρ' 1 L c c d çekme taraı L c d b w c L n Kolon basınç taraı (depremde çekme - basınç) bk Kolon h k e 35 e 35 e 35 b w> cm b w : kiriş genişliği h: kiriş yüksekliği d: aydalı yükseklik=h-d' t: tabla kalınlığı c c : net beton örtüsü d': beton örtüsü c c : net donatı aralığı b k : kolonun kirişe dik kenarı h k : kolonun kirişe paralel kenarı L n : kiriş net açıklığı L c : sarılma bölgesi uzunluğu c: donatının komşu açıklığa uzatılma miktarı a: ilk ve son kolonda donatının kolon içindeki uzunluğu b: donatının komşu açıklıkta devam ettirilememesi durumunda (örneğin:ilk ve son mesnette veya komşu kiriş yüksekleri arklı ara mesnetlerde ) boyuna donatının 90 0 aşağı veya yukarı bükülen kısmının uzunluğu φ: boyuna donatı çapı ρ: çekme donatısı oranı ρ : basınç (veya montaj) donatısı oranı ρ 1 : mesnet üstündeki donatının oranı ρ 1 : mesnet altındaki donatının oranı φ w : etriye donatısı çapı ρ w : etriye donatısı oranı s: açıklıkta etriye adımı (aralığı) s : sarılma bölgesinde etriye adımı (aralığı) Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, e: kesitteki etriyelerin komşu iki düşey kolu arasındaki mesae k: etriye kanca boyu φ gövde : gövde donatısı çapı ρ gövde : gövde donatısı oranı 154

2 KİRİŞLERDE SINIR DEĞERLER 1 Tanım Zorunlu koşullar TS 500:2000 TBDY-2018 Ek öneri Açıklama min b w 20 cm 25 cm 25 cm max b w b k +h b k +h - 1 AÇIKLAMALAR: 1. Kiriş genişliği sınırlaması: Dar bir kolona çok geniş bir kirişin oturtulması sakıncalıdır. TBDY-2018, madde a. kolon min h 30 cm, 3t, L n /10 30 cm, 3t cm 2 max h L n /2.5 (sürekli kirişlerde) L n /1.5 (basit kirişte) min ρ 0.8 ctd / yd - - max ρ b w, L n /4-3 kiriş b w b k +h b w 25 cm h 30 cm min ρ ctd / yd 0.8 ctd / yd - max ρ min ρ - ρ 1 /4 - Montaj donatısı alt sınırı min ρ 1-0.5ρ 1, 0.8 ctd / yd - Mesnet altı donatısının alt sınırı max ρ max (ρ-ρ ) 0.85 ρ b - ρ l =0.235 cd / yd 2 max (ρ 1 -ρ 1 ) 0.85 ρ b 0.85 ρ b ρ l 2 min L c 2h 2h - Sarılma bölgesi max s 0.5 h 0.5 h 20 cm min s cm max s h/4, 15 cm h/4, 15 cm, 8φ min s /2,10 cm φ min : boyuna donatı min çapı min s cm max e min φ 12 mm 12 mm - max φ mm min φ w 8 mm 8 mm - max φ w mm 2. Aşırı sehimi (yer değiştirme, çökme) önlemek için kiriş yüksekliği ve donatı oranı sınırlaması: Bak: TS 500:2000, Madde Süneklik için donatı oranı 085ρ b ve 0.02 sınırlarını aşmamalıdır. ancak, bu sınırlara yakın donatılan kirişler sünek olmakta akat aşırı sehim yapmaktadır. Araştırma ve gözlemlere göre, aşırı sehim olmaması için, donatı oranı ρ l cd / yd ile verilen sınırı aşmamalıdır. Bak: ERSOY/ÖZCEBE, S. 260, madde BERKTAY,İ, S. 155, madde Bu koşulu sağlamayan kirişler, yüksek kiriş olarak tasarlanır ve donatılır, Bak: TBDY- 2018, madde b ve c 4. b w > cm olan geniş kirişlerde birden çok (4, 6, kollu) etriye kullanılmalı. Bak: TBDY-2018, madde min ρ w 0.3 ctd / ywd Bak: ywd :etriye çeliği tasarım dayanımı min φ gövde 10 mm min ρ gövde (ρ 1 +ρ 1 ) TS sınır değerlerinin TBDY-2018 den arklı olması durumunda TBDY-2018 uygulanacaktır(bak: TBDY-2018, madde 7.2.2) Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 155

3 KİRİŞLERDE SINIR DEĞERLER (devamı) 5. Gövde donatısı: Tanım TS 500:2000 Zorunlu koşullar TBDY-2018 Ek öneri Açıklama min a l b - 6 min b - 12φ - min (a+b) - l b 50φ l b Kenetlenme boyu min c - - L n /4 Komşu açıklıktan gelen veya mesnet ek donatısı için kenetlenme boyu A sgövde b w d h >60 cm olan kirişlerin her iki yüzüne, büzülme çatlaklarını önlemek amacıyla, gövde donatısı konur. Bu donatıların toplam alanı en az Asgövde olmalı ve aralıkları en azla 30 cm olmalıdır. A s A s b w a a a a a 30 cm d h > 60 cm Kötü bir uygulama: Donatı aralığı sıır! min (h k +c) - l b, 50 φ - Komşu açıklıktan gelen veya mesnet ek donatısı için kenetlenme boyu min k 6φ w, 5 cm 6φ w, 8 cm (nervürlü) 10φ w,10 cm kıvrımlı etriye kancası boyu max N d 0.1 ck A c 0.1 ck A c - 7 max V d 0.22 cd A c min c c 2 cm içte 2.5 cm dışta - 3 cm içte ve dışta 8 min d' - - Net beton örtüsü+2 cm Beton örtüsü min net donatı aralığı 2.5 cm, φ - 5 cm 8 min beton sınıı C16/20 C25/30 C30/37 Bak. TBDY-2018 Madde max beton sınıı C50/60 C80/95 - Bak. TBDY-2018 Madde ve çelik sınıı(boyuna) Her tür çelik B420C, B500C B500C Bak. TBDY-2018 Madde çelik sınıı(sargı) Her tür çelik B420C, B500C Bak. TBDY-2018 Madde min çekme donatısı sayısı min montaj donatısı sayısı Minimum kenetlenme boyu l b nin hesabı için TS 500:2000, madde ye bakınız. 7. Bu koşulun sağlanmaması durumunda kolon olarak boyutlandırılır. Bak. TBDY , Madde Net beton örtüsü ve net donatı aralığı.bak: TS 500:2000, S. 44. cc c c YÖNETMELİK: c c 2 cm içte, cc 2.5 cm dışta c c 2.5 cm ve c c φ c c ve c c (4/3) D ençok D ençok agrega max tane çapıdır. ÖNERİ: c c 3 cm içte, dışta tüm kirişlerde önerilir. Yangına 2-4 saat dayanıklılık istenirse c c 4 cm olmalı. Deniz kıyısı yapılarda: c c 5 cm Kopmuş etriyeler Yetersiz beton örtüsü düşük kenetlenmeye ve paslanmaya neden olur! Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 156

4 Kiriş kesit hesabı Uygulamada iki arklı problem türü ile karşılaşılır: 1) Kesit kontrolü Moment taşıma gücü hesabı M r nin hesabı Bu problem türünde kesit boyutları, malzeme, donatının yeri ve alanı bilinir. Kesitin kırılma anında taşıyabileceği moment M r aranır. Genelde, mevcut bir yapının durumunun belirlenmesinde karşılaşılan problem türüdür. Önceki konularda bu problem türünün çözümü kirişler için anlatılmıştı. 2) Kesit hesabı boyutlandırma donatı alanı hesabı A s nin hesabı Yeni bir yapı projelendirilirken karşılaşılan problem türüdür. Mühendisin elinde sadece mimari proje vardır. Bu problem türünde kesit boyutları, malzeme, iç kuvvetler (moment, kesme, normal kuvvet, burulma), donatının yeri ve donatı alanı bilinmemektedir. Statik hesapların yapılabilmesi (=iç kuvvetlerin hesaplanabilmesi) için kesit boyutlarının bilinmesi gerekir. Mühendis önce; nerelere kiriş-kolon konulacağına karar verir, malzeme ve kesit boyutlarını seçer. Bunun için basit ve yaklaşık ön hesaplar yapar, deneyimini ve önsezisini kullanarak karar verir. Buna taşıyıcı sistem seçimi-kalıp planı çizimi aşaması denilmektedir, betonarme II dersinde anlatılacaktır. Sonra; el veya bilgisayar ile yükleri ve kesit iç kuvvetlerini belirler (statik=yapısal analiz aşaması). Bu aşamadan sonra kesit boyutları, malzeme ve kesitin taşımak zorunda olduğu M d (tasarım momenti) bellidir. Ancak, bu momenti taşıyacak A s alanının ne olduğu, A s alanına eşdeğer çelik çubukların kesitin neresine, nasıl konulacağı bilinmemektedir. İşte, bu sorunun cevabını aramaya kesit hesabı denilmektedir (betonarme hesap aşaması). Çözüm; analitik, tablolar veya bilgisayar yazılımı ile yapılır. Analitik çözüm uygulama açısından yorucu ve zaman alıcıdır. Günümüzde bilgisayar çözümü ağırlıklı olarak öne çıkmaktadır. Analitik çözüme örnek olarak en basit durum olan tek donatılı dikdörtgen kesit ele alınacak ve tüm diğer kesitler tablolar ile hesaplanarak konu kavratılmaya çalışılacaktır. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 157

5 Tek donatılı dikdörtgen kiriş donatı hesabı - Analitik çözüm BİLİNENLER: Kesit boyutları(b w, d, h), malzeme(beton ve çelik sınıı), denetim koşulları, kesiti zorlayan tasarım momenti(m d ). ARANAN: Momentin güvenle taşınabilmesi için A s ne olmalıdır? a A cc =ab w ε c =ε cu =0.003 c a=k1c ite k 3 cd a/2 F c =k 3 cd ab w ÇÖZÜM: TE Yapılacak çözüm şu koşulları sağlamalı: 1.Kiriş denge altı donatılmalı: ε s >ε sd, σ s = yd, ρ-ρ 0.85ρ b 2.Bulunacak donatı alanı momenti karşılamalı 3.Konulan çubuklar kesite sığmalı, çok kalın olmamalı, temin edilebilir olmalı. 4.Konulan donatının oranı alt ve üst sınırları sağlamalı: h d M d M d d-a/2 F s =A s yd Min ρ ρ Max ρ ve ρ-ρ 0.85 ρ b b w ε s >ε sd σ s = yd Yatay denge: k ab A =0 Moment dengesi: A d =M Bu iki denklemde iki bilinmeyen vardır: A s ve a. K bir sabit olmak üzere, K= 2M k b d a=d(1± 1 K) a=d(1 1 K) A =k ab olarak bulunur. Sağ tarataki büyüklükler bilindiği için K sabit bir değerdir. Fiziksel olarak 0<a<d arasında olmak zorundadır. + lı iterim ile a>d olacağından li terimi almak gerekir. Denklem sisteminin çözümünde ara işlemler burada gösterilmemiştir Hesap sırası: 1. K sabiti hesaplanır, birimsizdir. 2. Basınç bloğu derinliği a hesaplanır. 3. A s hesaplanır. 4. A s alanını karşılayan uygun donatı çap ve sayısına karar verilir (ders notlarının sonundaki EKLER bölümünde verilen donatı çubuk alanları, EK4 tablosuna bakınız). Bu işlem yapılırken hesaplanan alana en yakın çubuk çap ve sayısı aranır. Çoğunlukla birden çok seçenek söz konusu olur. Seçilen çubukların kesite sığmasına(bak: EK5), aşırı kalın olmamasına, en az üç çubuk olmasına ve temin edilebilir olmasına özen gösterilir. 5. Seçilen donatının oranının alt ve üst sınırları sağlayıp sağlamadığı kontrol edilir. 6. Çizim yapılarak donatının nasıl yerleştirileceği gösterilir. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 158

6 ÖRNEK: Tek donatılı dikdörtgen kiriş donatı hesabı - Analitik çözüm G= kn (sabit) VERİLENLER: Kiriş ve kesit boyutları, karakteristik yükler ve malzeme: C30/37, B420C. Şantiye denetimi iyi. g=10 kn/m q=5 kn/m 2.5 m 2.5 m (sabit) (hareketli) 460 mm M d =? İSTENENLER: Yüklerden oluşan momenti güvenle taşıyabilmesi için A s donatı alanı ne olmalıdır? Donatı çap ve sayısını belirleyiniz. Yönetmeliklere uygun konstrükti montaj ve sargı donatısı kullanınız, kesiti çiziniz. Karakteristik etkiler kn. m kn. m M g M q 250 kesit cd =30/1.5=20 N/mm 2, ctd =1.9/1.5=1.27 N/mm 2, k 3 =0.85, yd =420/1.15= N/mm 2 ρ b =0.0237, 0.85ρ b = = min ρ= /365.22= min ρ = 0.8 max ρ=0.02, max (ρ - ρ ) = 0.85ρ b = Bak: EK3 ctd yd Bak: EK1, EK kn. m M G Tasarım momenti: M d =1.4 ( ) =138.8 kn. m ÇÖZÜM: K= % = a=460( )=77.5 mm 2M K = k b d a = d(1 1 K Basınç bloğunun derinliği A = =902 mm Bu alana en yakın çubuk çap ve sayısı EK4 tablosundan aranır. Birden çok seçenek vardır. Çap en az 12 mm olmalı, çok kalın olmamalı, en az üç çubuk olmalı. Çubuklar kesite sığmalı. EK5 tablosu ile çubukların b w genişliğine sığıp sığmadığı kontrol edilebilir. Seçenekler ve yorumları aşağıda verilmiştir: 8φ12 (905 mm 2 ) kesite sığmaz! 6φ14 (924 mm 2 ) kesite sığmaz! 5φ16 (5 mm 2 ) kesite sığmaz! 4φ18 (1018 mm 2 ) kesite sığar, uygun 3φ20 (942 mm 2 ) kesite sığar, uygun 3φ22 (11 mm 2 ) kesite sığar, uygun A = k ab Uygun olan bu üç seçenekten birine karar verilebilir. Burada 3φ20 tercih edilir. Çünkü alanı gerekli olan 902 mm 2 ye en yakın, yani en ekonomik olanıdır. Ayrıca çok kalın değil ve işçiliği azdır. 2φ24 (905 mm 2 ) kesite sığar, uygun akat çubuk sayısı 3 den az ve kalın! Momentin oluşturacağı çekme kuvvetini karşılamak için gerekli donatı alanı Seçilen 3φ20(942 mm 2 ) alt Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, Montaj: 2φ12 (226 mm 2 ) üst Konsrükti Etr.: φ8/200 konstrükti ρ =942/( )= ρ =226/( )= ρ- ρ = = Kontrol: Min ρ<ρ<max ρ ρ- ρ < Max (ρ- ρ ) EK4 ve EK5 tablolarından Karar 460 mm Çizim: 159

7 Tek donatılı kirişte moment ve eksenel kuvvet için donatı hesabı - Analitik çözüm Kirişlerde eksenel kuvvet genelde çok küçüktür, çoğu kez ihmal edilerek sadece moment için gerekli donatı alanı hesaplanır. Ancak, özellikle perdeli sistemlerde, deprem, rüzgar veya sıcaklık arkı yüklerinden veya eğik kirişlerde düşey yüklerden oldukça büyük eksenel kuvvet oluşabilir. TS 500:2000 ve TBDY-2018 bir elemanın kiriş olarak boyutlandırılabilmesi için N d eksenel tasarım basınç kuvvetinin N d 0.1 ck A c koşulunu sağlaması gerektiğini yazmaktadırlar. Bu koşulu sağlamayan, yani eksenel basınç kuvveti yüksek olan elemanlar, ister yatay, ister düşey veya eğik olsunlar, kolon olarak boyutlandırılmak zorundadırlar. Bu bağıntıda ck betonun karakteristik dayanımı ve A c elemanın net kesit alanıdır(varsa, boşluklar düşülür). Sadece M d varsa, yani N d 0 ise, gerekli A s önceki sayalarda verilen bağıntılardan hesaplanır. 0< N d 0.1 ck A c durumunda gerekli A s aşağıda açıklandığı gibi hesaplanabilir. d h/2-d h d h/2 Kiriş kesitine etkiyen kuvvetler a modelinde gösterilen kuvvetlerin toplamına eşittir. N d kuvveti b modelinde donatının olduğu yere kaydırılmış, dengenin bozulmaması için N d (h/2-d ) momenti kesite eklenmiştir. Dolayısıyla b modelindeki kuvvetler a modelindeki kuvvetlere özdeştir. b modelindeki momentlerin toplamı 1. modele aktarılarak salt moment etkisinde olan 1. model ve salt eksenel kuvvet etkisinde olan 2. model oluşturulmuştur. 1. ve 2. modeldeki kuvvetlerin ve donatı alanlarının toplamı orijinal kesitteki kuvvetlere ve donatı alanına eşittir: A s =A s1 +A s2. Önceki sayalarda verilen bağıntılarda moment M d =M d -N d (h/2-d ) alınarak A s1 hesaplanabilir (Bak: saya 163) 1. Modelde: 2. Modelde: M =M N ( h 2 d. ) K= 2M k b d a=d(1 1 K ) Çelik akmak zorunda olduğundan gerilme yd dir, dolayısıyla A =N A = N Sonuç: A =A / +A A =k ab 0 N Yorum: 1. Buradaki bağıntılar N d 0.1 ck A c durumunda kullanılabilir. Aksi durumda kesit kolon olarak hesaplanmalıdır. 2. N d çekme ise poziti, basınç ise negati olarak alınmalıdır. 3. Çekme kuvveti donatı alanını artırmakta, basınç kuvveti azaltmaktadır. 4. Eksenel kuvvetin basınç olması durumunda ihmal edimesi, yani N d =0 alınması, önerilir. A / =k ab ---- Bak: TS 500:2000, madde 7.3 ve TBDY-2018, madde Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 160

8 ÖRNEK: Tek donatılı kirişte moment ve eksenel kuvvet için donatı hesabı - Analitik çözüm 500 mm 460 cd =30/1.5=20 N/mm 2, ctd =1.9/1.5=1.27 N/mm 2, yd =420/1.15= N/mm 2 k 3 =0.85, ρ b =0.0237, 0.85ρ b = = min ρ= /365.22= max ρ=0.02, Max (ρ - ρ ) = 0.85ρ b = Çözüm: N d =150 kn < = N=375 kn Kiriş olarak hesaplanabilir Seçilen 3φ22(11 mm 2 ) alt Montaj: 2φ12 (226 mm 2 ) üst Konsrükti Etr.: φ8/200 konstrükti ρ =11/( )= ρ =226/( )= ρ- ρ = = VERİLENLER: Kiriş kesit boyutları, kesite etkiyen kuvvetler ve malzeme: C30/37-B420C. Şantiye denetimi: iyi. İSTENENLER: A s donatı alanı ne olmalıdır? Donatı çap ve sayısını belirleyiniz. Yönetmeliklere uygun konstrükti montaj ve sargı donatısı kullanınız, kesiti çiziniz. M = =107.3 knm % K= = M K = a= =58.6 mm k b d A = =1093 mm a = d(1 1 K ) M = M N ( h 2 d. ) A = k ab 0 N Kontrol: Min ρ<ρ<max ρ ρ- ρ < Max (ρ- ρ ) 500 mm 460 cd =30/1.5=20 N/mm 2, ctd =1.9/1.5=1.27 N/mm 2, yd =420/1.15= N/mm 2 k 3 =0.85, ρ b =0.0237, 0.85ρ b = = min ρ= /365.22= max ρ=0.02, Max (ρ - ρ ) = 0.85ρ b = Çözüm: N d = -150 kn < = N=375 kn Kiriş olarak hesaplanabilir Seçilen 3φ18(763 mm 2 ) alt Montaj: 2φ12 (226 mm 2 ) üst Konsrükti Etr.: φ8/200 konstrükti ρ =763/( )= ρ =226/( )= ρ- ρ = = VERİLENLER: Kiriş kesit boyutları, kesite etkiyen kuvvetler ve malzeme: C30/37-B420C. Şantiye denetimi: iyi. İSTENENLER: A s donatı alanı ne olmalıdır? Donatı çap ve sayısını belirleyiniz. Yönetmeliklere uygun konstrükti montaj ve sargı donatısı kullanınız, kesiti çiziniz. M =138.8 ( 150) =170.3 knm % K= = M K = k b d a= =97.4 mm a = d(1 1 K ) A = =723 mm M = M N ( h 2 d. ) A = k ab 0 N Kontrol: Min ρ<ρ<max ρ ρ- ρ < Max (ρ- ρ ) 500 mm 460 Yorum: Aynı kesit, malzeme ve N d =0 için A s =902 mm 2 bulunmuştu(bak: saya 164). Yukarıdaki örneklerde ise N d =150 kn(çekme) için A s =1093 mm 2, N d =-150 kn(basınç) için A s =723 mm 2 bulundu. Görüldüğü gibi, eksenel kuvvetin basınç olması durumunda donatı alanı azalmıştır. Güvenli tarata kalmak için basınç durumunda eksenel kuvveti ihmal etmek, yani N d =0 almak uygun olur. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 161

9 Çit donatılı dikdörtgen kiriş donatı hesabı - Analitik çözüm Temel ilke olarak, çelik çekme almak için kullanılır. Fakat her kesitte en azından montaj donatısı vardır. Kenetlenmeyi sağlamak için, açıklık donatıları komşu açıklığın belli bir yerine kadar uzatılır. Deprem yönetmeliği mesnet altına üstündeki donatının yarısı kadar konulmasını ister. Demek ki aslında her kesitin basınç bölgesinde de donatı vardır, yani her kesit gerçekte çit donatılıdır. Momenti karşılayacak donatı alanını, bu donatılar yokmuş gibi hesaplarız. Donatı alanını belirledikten sonra mevcut donatı ile karşılaştırırız. Eğer mevcut donatı belirlenenden az ise ek donatı koyarak momenti karşılamasını sağlarız. Bu yolla tasarlanan kesitlere tek donatılı kesit denir. Bazen tek donatılı olarak hesaplanan kesit momenti taşımaz veya, taşısa bile, aşırı sehim(sarkma) olur. Böyle bir durumda izlenecek iki yol vardır. 1.Kesiti büyütmek(yüksekliğini ve/veya genişliğini). Mimari nedenlerle kesiti büyütmek her zaman mümkün olmaz. 2.Basınç bölgesine de hesapla belirlenen donatı koymak. Basınç bölgesine konan donatı, çeliğin dayanımı betondan çok daha yüksek olduğundan, moment taşıma gücünü artırır. Hem çekme hem de basınç bölgesine hesapla belirlenerek donatı konmuş kesitlere çit donatılı kesit denir. Çit donatılı kesitin kiriş davranışına olumlu etkileri vardır. 1.Taşıma gücünü artırır. 2.Sünekliği artırır. 3.Sehimi azaltır. 4. Momentin yön değiştirmesi(depremde) durumunda çekme alır. Çit donatılı kesitin olumsuz yönü: 1.Maliyeti artırır, çünkü basınca çalıştırılmaktadır. Betonarmede basıncı almak betonun görevidir ve daha ekonomiktir. 2.Yüksekliği azaltmak amacıyla çit donatıl kesit yapılması aşırı sehim oluşmasına neden olur. h d A s =? M d b w d-d d d c c-d ε s >ε sd σ s = yd TE ε s σ s a=k1c A s1 b w M 1 1.Model k 3 cd ab w d-a/2 A s1 yd + A s σ s M 2 =M d - M 1 A s2 yd 2.Model d-d Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, Çit donatılı kesiti solda gösterilen 1. ve 2. modelin toplamı olarak düşünebiliriz, M d =M 1 +M 2 ve A s =A s1 +A s2. Sünek kırılma ön koşul olduğundan A s donatısı akmak zorundadır, yani çekme bölgesindeki A s1 ve A s2 donatılarındaki gerilme yd olmalıdır. A' s donatısı akmış veya akmamış olabilir kısalma yapan beton liine çok yakın olduğu için genelde akar. Kırılmanın türünü(sünek, gevrek) A s1 in oranı belirler. 2. modelde beton bulunmadığından, aksine sadece sünek malzeme çelik bulunduğundan, A s2 ve A' s ne kadar büyük olursa olsun gevrek kırılmaya neden olmaz. M d, b w, d, d', cd, yd, E s bilinmektedir. M d momentini karşılayacak A s ve A' s aranmaktadır. Önce tek donatılı olan 1. modelin taşıyabileceği M 1 momentini belirlemek gerekir. M 1, A s1 in oranına bağlı olarak değişir. O halde ρ 1 için max ρ altında olmak kaydıyla herhangi bir değer seçebiliriz. Genellikle 0.50ρ b ρ ρ b aralığında bir değer seçilir. Aşırı sehim olmaması ve sehim hesabı istenmemesi durumunda 1 ρ 1 =ρ l =0.235 cd / yd değeri uygun olmaktadır. Bu değer, aşağıdaki bağıntılarda tek donatılı kesitten çit donatılı kesite geçiş sınırı olarak kullanılmıştır. ρ 1 =0.235 cd / yd A s1 = ρ 1 b w d k 3 cd ab w = A s1 yd = ρ 1 b w d yd =0.235 cd b w d a=0.235 d/k 3 c=a/k 1 =0.235 d/k 1 /k 3 M 1 =A s1 yd (d-a/2)=ρ 1 b w d yd (d-0.235d/2/k 3 ) M 1 =0.235 cd b w d 2 ( /k 3 ) 1. model için seçilen donatı oranı çit donatılı kesite geçiş sınırı 1. modelde çekme donatısı basınç alanı derinliği 1. modelde yatay denge tarasız eksen derinliği 1. modelde moment 1. modelin taşıma gücü M 1 M d ise tek donatılı: K= 2M k b d a=d(1 1 K ) Sonuç: A =k ab A =0 M 1 <M d ise çit donatılı: M =M M / M =A (d d. ) M A = (d d. ) ε =0.003 c d. c ε =0.003(1 k /k modelin taşıması gereken moment 2. modelde moment 2. modelde çekme donatısı =0.003(1 d. c ) d. d ) Basınç donatısı birim kısalması σ =E ε σ 4 ise akmış, σ = al A =A σ A =A σ Sonuç: A =A / 0A A =A σ 2. modelde yatay denge Basınç donatısı Kesit çekme donatısı Kesit basınç donatısı 1 Bilindiği gibi, süneklik için, çekme donatısı oranı 085ρb ve 0.02 sınırlarını aşmamalıdır. Bu sınırlara yakın donatılan kirişler sünek olmakta akat aşırı sehim yapmaktadır. Araştırma ve gözlemlere göre, aşırı sehim olmaması için, donatı oranı ρ l cd / yd ile verilen sınırı aşmamalıdır. Bu sınır üstünde donatılan kirişlerde sehim hesabı gerekir. Betonarmede sehim hesabı hem zahmetli hem de güvenilir değildir. Çünkü sehim hesabı için betonun elastisite modülü E c kullanılmak zorundadır. E c çok değişken olduğundan, sehim hesabı yapılsa dahi, gerçek sehim hesaplanın 3-4 katı daha azla olabilir. Bu nedenle Donatı oranını ρ l cd / yd ile sınırlayarak ve TS 500:2000 Madde 13.2 deki kiriş yükseklik/açıklık oranlarına uyarak sehim hesabı yapılmayabilir. 162

10 ÖRNEK: Çit donatılı dikdörtgen kiriş donatı hesabı - Analitik çözüm Hesap sırası: 1.M / =0.235 d (1 6.//78 9 : ) 2. ; < 4; = ise, tek donatılı: 2M K= k b d a=d(1 1 K ) Sonuç: A =k ab A =0 3. M 1 <M d ise, çit donatılı: A / =0.235 M =M M / M =A (d d. ) M A = (d d. ) ε =0.003(1 k /k σ =E ε d. d ) σ 4 ise akmış, σ = al A =A σ A =A σ Sonuç: A =A / 0A A =A σ 560 M d=500 knm C30/37-B420C, denetim iyi. Çit donatılı çözüm: ÖRNEK: Soldaki kesitin A s donatı alanını hesaplayınız. cd =20 N/mm 2, ctd =1.28 N/mm 2, k 1 =0.82, k 3 =0.85 yd = N/mm 2, ρ b = Minρ= /365.22=0.0028, Max ρ=0.02 Max (ρ-ρ')= = ÖRNEK: A s1 = /365.22=2162 mm 2 M 2 = =119 knm A s2 = /365.22/(560-)=627 mm 2 ε' s =0.003( /0.235/560)= Soldaki kesitin A s donatı alanı hesaplayınız. yukarıdaki örnekteki gibi ÇÖZÜM: M 1 = ( /0.85)=381 knm M 1 <M d olduğundan kesit M d =500 knm momenti tek donatılı olarak taşımaz, kesit büyütülmeli veya çit donatılı yapılmalı. σ' s = =480 N/mm 2 > yd, Akmışσ' s = N/mm 2 alınacak. A s = =2789 mm 2 A' s = /365.22=627 mm 2 Seç.: 4φ24 (1810 mm 2 ) alt-1.sıra çekme donatısı 4φ18 (1018 mm 2 ) alt-2.sıra çekme donatısı 3φ18(763 mm 2 ) üst-basınç donatısı ρ=( )//560= ρ'=763//560= ρ-ρ'= = Minρ< ρ< Max ρ ρ-ρ'<max (ρ-ρ') Çubuklar mm ye sığmıyor, çit sıra donatılı yapıldı Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 30 ÇÖZÜM: M 1 = ( /0.85)=381 knm M 1 >M d olduğundan kesit M d =200 knm momenti tek donatılı olarak taşır: K= /0.85 / 20//560 2 =0.25 a=560(1- (1-0.25)=75 mm A s = /365.22=1047 mm 2 Seç.: 3φ22 (11 mm 2 ) alt 2φ12 (226 mm 2 ) üst ÖRNEK: 560 Soldaki kesitin sehim hesabı gerektirmeyecek A s donatı alanı hesaplayınız. yukarıdaki örnekteki gibi ÇÖZÜM: M 1 = =295.2 knm M 1 <M d olduğundan kesit M d =0 knm momenti tek donatılı olarak taşımaz, kesit büyütülmeli veya çit donatılı yapılmalı. Çit donatılı çözüm: A s1 = /365.22=3475 mm 2 M 2 = =104.8 knm A s2 = /365.22/(270-50)=1304 mm 2 ε' s =0.003( /0.235/270= σ' s = =280 N/mm 2 < yd, Akmamış, σ' s =280 N/mm 2 alınacak A s = =4779 mm 2 A' s = /280=1700 mm 2 Seç.: 13φ22 (4942 mm 2 ) alt 7φ18 (1781 mm 2 ) üst 320 ρ=11//560= ρ'=226//560= ρ-ρ'= = Minρ< ρ<max ρ ρ-ρ'<max (ρ-ρ') ρ=4942/0/270= ρ'=1781/0/270= ρ-ρ'= = Minρ< ρ< Max ρ ρ-ρ' <Max (ρ-ρ')

11 VERİLENLER: ÇÖZÜM: Yapılacak çözüm şu koşulları sağlamalı: 1.Kiriş denge altı donatılmalı: ε s >ε sd, σ s = yd 2.Bulunacak donatı alanı momenti karşılamalı 3.Konulan çubuklar kesite sığmalı, çok kalın olmamalı, temin edilebilir olmalı 4.Konulan donatının oranı alt ve üst sınırları sağlamalı: Min ρ ρ Max ρ Tek donatılı tablalı kiriş donatı hesabı - Analitik çözüm Kesit boyutları(b w, d, h, b, t), malzeme(beton ve çelik sınıı), denetim koşulları, kesiti zorlayan tasarım momenti(m d ). İSTENEN: Verilen momentin güvenle taşınabilmesi için A s ne olmalıdır? M d momentinin oluşturduğu basınç alanının derinliği a t veya a>t olabilir. Önce hangi durumun söz konusu olduğunu belirlemeliyiz. a=t varsayalım. a=t olsun(varsayım): h d b A s M t a=t ite k 3 cd d-t/2 k 3 cd tb A s yd M M d durumunda A s nin hesabı: h d b b w Tek donatılı tablalı kesit t M d ite a Uygulamada çoğunlukla bu durum ile karşılaşılır k 3 cd d-a/2 Kuvvetler k 3 cd ab F s=a s yd h d a h d b b w Tek donatılı tablalı kesit M d t M < M d durumunda A s nin hesabı: b A s b w Tek donatılı tablalı kesit M d t (b-b w)/2 Uygulamada bu durum ile nadiren (küçük tablalı kesitlerde) karşılaşılır A s1 b w (b-b w)/2 M 1 k 3 cd A s1 yd 1. model (sadece kulak betonu var) k 3 cd t(b-b w ) d-t/2 a + M 2=M d-m 1 A s2 b w ite k 3 cd d-a/2 A s2 yd 2. model (sadece gövde betonu var) cd ab w F c2 Yukarıdaki şekilden görüldüğü gibi a=t durumunda moment M=k 3 cd tb(d-t/2) olur. b w Varsayım Kuvvetler Tabla betonunun taşıyabileceği moment M M d ise basınç alanı tabla içindedir, yani a t dir. M<M d ise basınç alanı gövdeye sarkıyor, yani a>t dir. Basınç alanı dikdörtgen olduğu için, genişliği b, aydalı yüksekliği d olan tek donatılı dikdörtgen kesit ormülleri geçerlidir: K= 2M k bd a=d(1 1 K) >? =@ A B C= B D= Eb Kesit 1. ve 2. modellerinin toplamına özdeştir :M d =M 1 +M 2 ve A s =A s1 +A s2 dir. O halde A s1 ve A s2 alanlarını bulmalıyız. 1. modelde: 2. modelde: M 1 =k 3 cd t(b-b w ) (d-t/2) A s1 =k 3 cd t(b-b w )/ yd M 2 =M d -M 1 Basınç alanı dikdörtgen olduğu için, genişliği b w, aydalı yüksekliği d olan tek donatılı dikdörtgen kesit ormülleri geçerlidir: 2M K= k b d a=d(1 1 K) A =k ab Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, A s =A s1 +A s2 164

12 ÖRNEK: Tek donatılı tablalı kiriş donatı hesabı - Analitik çözüm Aşağıda kesiti verilen kirişin M d momentini güvenle taşıyabilmesi için A s ne olmalıdır? Donatı çap ve sayısını belirleyiniz, kesiti çiziniz. Malzeme: C30/37-B420C, Denetim: iyi. Çizim için yönetmeliklere uygun, konstrükti montaj ve sargı donatısı kullanınız. 560 ÇÖZÜM: 0 mm As=? Md=314.6 kn. m Basınç alanı tabla içinde mi? Belirle: a=t= mm varsayalım! Tablanın karşıladığı moment: M= (560-/2)= Nmm=867 knm M=867 knm>m d =314.6 knm olduğundan basınç alanı tabla içindedir, yani a<t= mm dir. A s nin hesabı için genişliği b=0 mm, aydalı yüksekliği d=560 mm olan dikdörtgen kesit bağıntıları geçerlidir. K= /0.85/20/0/560 2 =0.118 A s = /365.22=1587 mm 2 Seçilen: 5φ20(1571 mm 2 ) alt Montaj: 2φ12(226 mm 2 ) üst konstrükti Etr.: φ8/200 ve φ8/ konstrükti Kontrol: ρ=1571/(. 560)= Min ρ<ρ<max ρ= cd =20.0 N/mm 2, ctd =1.28 N/mm 2, yd = N/mm 2 k 3 =0.85 a= =34.1 mm Min ρ= /365.22=0.0028, Max ρ=0.02 Kesit tablalı ve b/b w >2 olduğundan ρ 0.85ρ b kontrolü gerekmez. 560 K = 2M k bd a = d(1 1 K) >? A B C= B D= Eb 2φ12 5φ20 M=k 3 cd tb(d-t/2) Aşağıda kesiti verilen kirişin M d momentini güvenle taşıyabilmesi için A s ne olmalıdır? Donatı çap ve sayısını belirleyiniz, kesiti çiziniz. Malzeme: C16/20-S420, denetim: iyi. Çizim için yönetmeliklere uygun, konstrükti montaj ve sargı donatısı kullanınız. 550 ÇÖZÜM: 650 mm As=? 250 Etr. φ8/200 φ8/ Etr. φ8/ φ8/ Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, Md=330 kn. m Basınç alanı tabla içinde mi? Belirle: cd =10.67 N/mm 2, ctd =0.93 N/mm 2, yd = N/mm 2 k 3 =0.85 Min ρ= /365.22=0.0020, Max ρ=0.02 a=t= mm varsayalım! Tablanın karşıladığı moment: Kesit tablalı ve b/b w >2 olduğundan ρ 0.85ρ b kontrolü gerekmez. M= (550-/2)= Nmm=295 knm M=295 knm<m d =330 knm olduğundan basınç alanı tabla altına sarkıyor, yani a>t= mm dir. A s nin hesabı bir önceki sayada verilen 1. ve 2. model bağıntıları ile yapılacaktır. 1. modelde: M 1 = ( )(550-/2)= Nmm=181.4 knm A s1 = ( )/365.22=993 mm 2 2. modelde: M 2 = =148.6 knm K= /0.85/10.67/250/550 2 =0.433 a= =135.9 mm A s2 = /365.22=844 mm 2 A s = =1837 mm 2 Seçilen: 6φ20(1885 mm 2 ) alt Montaj :2φ12(226 mm 2 ) üst konstrükti Etr.: φ8/200 ve φ8/ konstrükti ρ=1885/( )=0.014 Min ρ<ρ<max Gövdenin karşılaması gereken moment Basınç bloğu derinliği M d =330 knm momenti karşılamak için gerekli toplam donatı mm 2φ12 6φ20 Tabla kulaklarının karşıladığı moment 6 çubuk 250 mm ye sığmıyor, çit sıra donatılı yapıldı

13 Tek donatılı dikdörtgen kiriş donatı hesabı - Tablolar ile çözüm Önceki sayalarda verilen analitik çözümler konunun anlaşılması açısından önemli olmakla beraber, uygulamada karşılaşılacak yüzlerce kesitin donatı alanının hesabı açısından yorucudur. Uygulamada hızlı hesap ön plana çıkar. EKLER bölümünde verilen EK7A tablosu: tek donatılı dikdörtgen kesit (malzeme bağımsız) EK7B tabloları: tek donatılı dikdörtgen kesit( S420, B420 çelikleri için, malzeme bağımlı) EK7C tabloları: Çit donatılı dikdörtgen kesit(s420, B420 çelikleri için,malzeme bağımlı) EK7D tabloları: tek donatılı dikdörtgen kesit( B500 çelikleri için, malzeme bağımlı) EK7E tabloları: Çit donatılı dikdörtgen kesit(b500 çelikleri için,malzeme bağımlı) EK8A tabloları tek donatılı tablalı kesit(malzeme bağımsız) EK8B tabloları tek donatılı tablalı kesit(malzeme bağımsız) veya herhangi bir betonarme kitabında verilen benzer tablolar bu amaca yönelik olarak kullanılabilir. Her yazarın tabloları arklı düzenlenmiş olabilir. Farklı gerilme bloğu modeli, arklı varsayımlar, arklı ormüller, arklı yuvarlamalar ve tablodan okuma hataları nedeniyle tablodan-tabloya arklı sonuç alınır. Ancak ark kabul edilebilir düzeydedir. Örnek olmak üzere, tek donatılı dikdörtgen, çit donatılı dikdörtgen ve tek donatılı tablalı kesitin donatı alanı arklı yazarların tabloları ile hesaplanacak ve sonuçlar karşılaştırılacaktır. Hesaplarda yazarların özgün notasyon ve birimleri kullanılmıştır. 460 mm A s=? 250 mm M d=132.3 knm C25/30-B420C, denetim: iyi ÖRNEK: Soldaki kesitin A s donatı alanı analitik ve arklı tablolar ile hesaplanacaktır. ERSOY 1 Çizelge B-5 ile çözüm: K= /( )=0 mm 2 /knj =0.904 A s = /365.22/0.904/460=871 mm 2 cd =16.67 N/mm 2, ctd =1.17 N/mm 2, yd = N/mm 2, k 3 =0.85,ρ b = Minρ= /365.22=0.0026, Max ρ=0.02 Max (ρ-ρ')= = AYDIN 3 tabloları ile çözüm: K h =460 (250/132.3)/=6.32k s =0. A s = /460=863 mm 2 ANALİTİK çözüm: K= /0.85/16.67/250/460 2 =0.354 a=460(1- ( )=90.3 mm A s = /365.22=876 mm 2 KUYUCULAR 5 tabloları ile çözüm: K m = /250/460 2 =2.5 N/mm 2 ω=0.163 A s = / =856 mm 2 CELEP 2 A8 tablosu ile çözüm: k d =46/ (132.3/0.25)=2k s =2.99 A s = /46=8.6 cm 2 =860 mm 2 BERKTAY 4 tabloları ile çözüm: K= /13230=4 cm 2 /knρ= A s = =874 mm 2 TOPÇU 6 EK7B tabloları ile çözüm: K= /250/460 2 =25 N/mm 2 ω=76 A s = /10 4 =874 mm 2 Analitik ERSOY 1 CELEP 2 AYDIN 3 BERKTAY 4 KUYUCULAR 5 TOPÇU 6 Basınç bloğu Dikdörtgen Dikdörtgen Parabolik Parabolik Dikdörtgen Dikdörtgen Dikdörtgen A s (mm 2 ) Fark Seçilen 3φ20(942 mm 2 ) 3φ20(942 (mm 2 ) 3φ20(942 mm 2 ) 3φ20(942 mm 2 ) 3φ20(942 mm 2 ) 3φ20(942 (mm 2 ) 3φ20(942 mm 2 ) ρ Çizelgeden görüldüğü gibi, tablolar arası ark önemsenmeyecek kadar azdır. Neticede konulan çubuk sayısı, çapı ve donatı oranı aynıdır ERSOY, U, ÖZCEBE, G. Betonarme, CELEP, Z. Betonarme yapılar, AYDIN, M. R. Betonarme hesap tabloları, BERKTAY, Betonarme I-Taşıma Gücü ve Kesit Hesapları, KUYUCULAR, A. Betonarme yapılar, TOPÇU, A. Bak: EK7B Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, Analitik çözüme göre ark 166

14 500 mm 450 A s=? A s=? 50 M d =365 knm 50 C30/37-B420C, denetim iyi Çit donatılı dikdörtgen kiriş donatı hesabı - Tablolar ile çözüm ÖRNEK: Soldaki kesitin A s ve A' s donatı alanı arklı tablolar ile hesaplanacaktır. cd =20 N/mm 2, ctd =1.28 N/mm 2, yd = N/mm 2, ρ b = Minρ= /365.22=0.0028, Max ρ=0.02 Max (ρ-ρ')= = d'/d=50/ ERSOY 1 çizelge 7 ile çözüm K cd = /3650=3.33 Ψ=0.1, Ψ'=0.012 A s = =27 cm 2 A' s = =324 cm 2 CELEP A7 tablosu ile çözüm: m sd = //460 2 /0.85/20=0.35 ρ m =0.3, ρ' m =0.126 A s = /365.22=2532 mm 2 A' s = /365.22=792 mm 2 CELEP A8 tablosu ile çözüm: k d =45/ (365/0.3)=1.30 k s =3.45, ρ m =1, k' s =0.20, ρ' m =1.03 A s = /45=27.98 cm 2 A' s = /45=1.62 cm 2 AYDIN tablosu ile çözüm: k h =450/ (/365/)/=4.08 k s =0.33, ρ=1, k s1 =0.02, ρ 1 =1.05 A s = /450=2677 mm 2 A' s = /450=170 mm 2 KUYUCULAR tablosu ile çözüm: k m = //450 2 /20=0.30 k s =913, k' s =483 A s = /10 6 =2465 mm 2 A' s = /10 6 =1304 mm 2 TOPÇU EK7C tablosu ile çözüm: K= //450 2 =60 N/mm 2 ω=188, ω'=61 A s = =2538 mm 2 A' s = =824 mm Ersoy, U., v.d., Taşıma gücü el kitabı, 1980 Basınç bloğu Ersoy 1 CELEP-A7 CELEP-A8 AYDIN KUYUCULAR TOPÇU -EK7C Dikdörtgen Parabolik Parabolik Parabolik Dikdörtgen Dikdörtgen A s (mm 2 ) A' s (mm 2 ) ρ ρ' ρ-ρ' M r (knm) Hesaplanan A s ve A' s ile kesitin moment taşıma gücü Çözümlerin yorumlanması: Yukarıdaki çizelgeden görüldüğü gibi, arklı tablolar ile çok arklı donatı alanı ve oranı hesaplanmıştır. Konulacak çubuk sayısı ve çapı da çok arklı olacaktır. İlk bakışta şaşırtıcı olan bu sonuçlar doğrudur. Çünkü, kesit hangi çözüme göre donatılırsa donatılsın, moment taşıma gücü M r 365 knm olmaktadır. Çözümlerin arklı olmasının nedeni: M d momentini tek donatılı kesit taşımazsa, yanı ρ>0.02 veya ρ>0.85ρ b olursa, ya kesit büyütülür yada çit donatılı kesite geçilir. Tablo hazırlayanlar ρ nun bu üst sınırlarını biraz aşağı çekmiş olabilirler. Genellikle 0.50ρ b < ρ <0.85ρ b aralığında seçilir. İşte hangi ρ değerinde çit kesite geçildiğine bağlı olarak A s ve A' s alanları arklı çıkar. EK7C tablosunda çit donatıya geçiş sınırıρ=ρ l =0.235 cd / yd alınmıştır. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 167

15 Tek donatılı tablalı kiriş donatı hesabı - Tablolar ile çözüm 700 mm A s=? M d=200 knm C25/30-B420C, denetim iyi ÖRNEK: Soldaki kesitin A s donatı alanı analitik ve arklı tablolar ile hesaplanacaktır. cd =16.67 N/mm 2, ctd =1.2 N/mm 2, yd = N/mm 2 k 3 =0.85 Minρ= /365.22=0.0026, Max ρ= mm A s=? M d=642 knm C25/30-B420C, denetim iyi ÖRNEK: Soldaki kesitin A s donatı alanı analitik ve arklı tablolar ile hesaplanacaktır. cd =16.67 N/mm 2, ctd =1.2 N/mm 2, yd = N/mm 2 k 3 =0.85 Minρ= /365.22=0.0026, Max ρ=0.02 ANALİTİK çözüm: M= (650-/2)=510 knm M>M d =200, yani basınç bloğu tabla içindedir K= /0.85/16.67/600/650 2 =0.111 a=650(1- ( )=37.1 mm A s = /365.22=864 mm 2 ERSOY tabloları ile çözüm: K cd = /( )=21.1, b/b w =600/=2 4 (en yakın tablo), t/d=/650=0.15 j=0.971 A s = /365.22/0.971/650=868mm 2 CELEP A9 tabloları ile çözüm: m r = /0.85/16.67/600/650 2 =0.06 h /d=/650=0.15, b w /b=/600=0.5ω=627 A s = /365.22=948 mm 2 AYDIN tabloları ile çözüm: m= /600/650 2 /16.67=0.047, h /d=/650=0.15 b/b 0 =600/=2ω=0.050 A s = /365.22=890 mm 2 TOPÇU EK8A tabloları ile çözüm: K= /16.67/600/650 2 =47, t/d=/650=0.15 b/b w =600/=2ω=484 A s = /10 4 /365.22=862 mm 2 Tabla betonunun karşılayabildiği moment Analitik ERSOY CELEP AYDIN TOPÇU Basınç bloğu Dikdörtgen Dikdörtgen Parabol Parabol Dikdörtgen A s (mm 2 ) Fark Seçilen 3φ20(942 mm 2 ) 3φ20(942 mm 2 ) 3φ20(942 mm 2 ) 3φ20(942 mm 2 ) 3φ20(942 mm 2 ) ρ ANALİTİK çözüm: M= (650-/2)=510 knm M<M d =642, yani basınç bloğu gövdeye sarkıyor M 1 = (600-)(650-/2)= N=255.1 kn A s1 = (600-)/365.22=1164 mm2 M 2 = =386.9 knm K= /0.85/16.67//650 2 =0.431 a=650(1- ( )=159.7 mm A s2 = /365.22=1859 mm 2 A s = =3023 mm 2 Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, Tabla betonunun karşılayabildiği moment M 1 momenti için gerekli donatı Gövde betonunun karşılaması gereken moment M 2 momenti için gerekli donatı M d =642 knm momenti için gerekli donatı ERSOY tabloları ile çözüm: K cd = /( )=6.6 b/b w =600/=2 4 (en yakın tablo), t/d=/650=0.15 j A s = /365.22/0.866/650=3123 mm 2 CELEP tabloları ile çözüm: m r = /0.85/16.67/600/650 2 =0.18 h /d=/650=0.15, b w /b=/600=0.5ω=2028 A s = /365.22=3068 mm 2 AYDIN tabloları ile çözüm: m= /600/650 2 /16.67=0.152 h /d=/650=0.15, b/b 0 =600/=2ω=0.172 A s = /365.22=3062 mm 2 TOPÇU EK8A tabloları ile çözüm: K= /16.67/600/650 2 =152 t/d=/650=0.15, b/b w =600/=2ω=1700 A s = /10 4 /365.22=3026 mm 2 Analitik ERSOY CELEP AYDIN TOPÇU Basınç bloğu Dikdörtgen Dikdörtgen Parabol Parabol Dikdörtgen A s (mm 2 ) Fark Seçilen 8φ22(3041mm 2 ) 8φ22(3041mm 2 ) 8φ22(3041mm 2 ) 8φ22(3041mm 2 ) 8φ22(3041mm 2 ) ρ Kulakların karşıladığı moment Kesite sığmaz, çit sıra yapmak gerekir 168

16 ÖRNEK: Kiriş donatı hesabı - Tablolar ile çözüm VERİLENLER: Kiriş ve kesit boyutları, karakteristik yükler ve C30/37, B420C. Şantiye denetimi iyi. malzeme: İSTENENLER: Yüklerden oluşan momenti güvenle taşıyabilmesi için A s donatı alanı ne olmalıdır? Donatı çap ve sayısını belirleyiniz. Çizim için yönetmeliklere uygun, konstrükti montaj ve sargı donatısı kullanınız. g=10 kn/m q=5 kn/m G= kn (sabit) 2.5 m 2.5 m (sabit) (hareketli) 460 mm A s=? 250 kesit M d=? Sağda açıklık kesiti verilen kirişin M d momentini güvenle taşıyabilmesi için A s ne olmalıdır? Donatı çap ve sayısını belirleyiniz, kesiti çiziniz. Malzeme: C30/37-B420C, şantiye denetimi iyi. Çizim için yönetmeliklere uygun, konstrükti montaj ve sargı donatısı kullanınız. cd =20.0 N/mm 2, ctd =1.28 N/mm 2, yd = N/mm 2, k 3 =0.85 Min ρ= /365.22=0.0028, Max ρ=0.02 Kesit tablalı ve b/b w >2 olduğundan ρ 0.85ρ b kontrolü gerekmez mm A s=? M d=314.6 kn. m Karakteristik etkiler kn. m kn. m kn. m cd =20 N/mm 2, ctd =1.28 N/mm 2, yd = N/mm 2, k 3 =0.85, ρ b = M g M q M G min ρ= /365.22=0.0028, max ρ=0.02 Max (ρ - ρ ) = 0.85ρ b = ÇÖZÜM: Çözüm için bu örnekte EK8A tabloları kullanılmıştır. EK8A tablosu ile: K= /20/0/560 2 =50 t/d=/560= (en yakın tablo) b/b w =0/=3.3 3 (en yakın tablo) A s = /10 4 /365.22=1582 mm 2 ω=516 ÇÖZÜM: M d =1.4 ( ) =138.8 kn. m Seçilen 5φ20(1571 mm 2 ) alt Montaj 2φ12(226 mm 2 ) üst konstrükti Çözüm için bu örnekte EK7B tabloları kullanılmıştır. Etr.: φ8/200 konstrükti EK7B tablosu ile: K= /250/460 2 =26.2 N/mm 2 ω=79 ρ=79/10 4 = A s = = 909 mm 2 Seçilen 3φ20(942 mm 2 ) alt Montaj: 2φ12 (226 mm 2 ) üst Konsrükti Etr.: φ8/200 konstrükti Tablodan alınan ω Min ρ-max ρ arasında olduğundan donatı oranlarını kontrole gerek yoktur. 460 mm 2φ12 3φ Etr. φ8/200 φ8/ Kontrol: ρ=1571//560= Min ρ<ρ<max ρ Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, εε2 5ε20 Etr. ε8/200 ε8/ 169

17 Sorular: Kiriş kesiti donatı hesabı - Tablolar ile çözüm Aşağıda verilen kesitlerin M d momentini güvenle taşıyabilmesi gerekli olan donatı çap ve sayısını belirleyiniz, kesiti çiziniz. Malzeme: C30/37-B420C, denetim: iyi, beton örtüsü: mm. Çizim için yönetmeliklere uygun, konstrükti montaj ve sargı donatısı kullanınız. M d =1176 knm 250 mm M d =1176 knm M d =1176 knm 250 mm mm 120 M d =1176 knm M d =1176 knm 500 Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 170

18 700 mm ÖRNEK: Kiriş donatı hesabı ve çizimi VERİLENLER: İki ucu ankastre varsayılan soldaki K101 kirişi x kolonlara oturmaktadır. Malzeme: C25/30-B420C, denetim: iyi, beton örtüsü : 50 mm İSTENENLER: Kirişin boyuna donatılarını belirleyiniz ve şantiyeye gidecek çizimi hazırlayınız. Not: Etriye hesabı henüz bilinmemektedir. Çizimlerde, yönetmeliklere uygun, konstrükti etriye kullanınız. ÇÖZÜM: Yük etkileri: Hesaplanan M G, M g ve M q yük etkileri solda verilmiştir Tasarım momentleri: Açıklıkta: M d =1.4(45+45) =174 knm Mesnetlerde: M d = 1.4(-45-90)+1.6. (-60)= -285 knm BETONARME: Önce açıklık, sonra mesnet donatıları hesaplanır. Çünkü açıklıklardan mesnetlere donatı gelecektir. Tabla açıklıkta basınç bölgesindedir, çalışır. Mesnetlerde çekme bölgesindedir, çalışmaz! Etkili (çalışan) tabla genişliği: Tabla genişliği b=800 mm olarak verilmiştir. Ancak tamamı çalışır mı? kontrol edilmesi gerekir. b =1450 mm, b =898 mm>b=800 mm olduğundan tablanın tamamı çalışır, b=800 mm alınacaktır. b b w +12t b b w +0.2 αl h C25/30-B420C malzemesi için: cd =16.67 N/mm 2, ctd =1.2 N/mm 2, yd = N/mm 2, ρ b = Min ρ= /365.22=0.0026, Max ρ=0.02 Max (ρ-ρ )=0.85ρ b = = Bu iki koşul hem mesnette hem de açıklıklarda sağlanmalı b>2b w olduğundan açıklıkta bu kontrol gerekmez. Mesnetlerde sağlanmalı. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 171

19 Açıklık donatısı, EK8A tablosu ile: K= /16.67/800/650 2 =31 t/d=/650=0.15 ω=316 b/b w =800/250=3.2 3 A s = /365.22=750 mm 2 Seçilen: 3φ18(763 mm 2 ) alt Montaj :3φ12(339 mm 2 ) üst 1 Kontrol: ρ=763/250/650= Min ρ<ρ<max ρ A ve B mesnedi donatısı, EK7B tablosu ile: K= /250/650 2 =27 N/mm 2 ω=83 A s = =1349 mm 2 A s ek = =1010 mm 2 Seçilen ek: 4φ18 (1018 mm 2 ) üst Kontrol: A s Mesnet = =1357mm 2 Mesnetler altta: 763 mm 2 > 1357/2=679 mm 2 Açıklık üstte: 339 mm /4=339.3 mm 2 K=0M d / cd /b/d 2 A s =ω cd bd/10 4 / yd Çubukların kesite sığıp sığmadığı kontrol edilir. Sığmazsa; ya çubuk çapı büyütülür, ya kesit genişletilir yada çit sıra konur Mesnet momentinin gerektirdiği donatı alanı Mevcut 3φ12(339 mm 2 ) düşülüyor Mesnet momentini karşılamak için konulan ek donatı. Tablodan alınan ω Min ρ-max ρ arasında olduğundan donatı oranlarını kontrole gerek yoktur. Mesnetin üstündeki toplam donatı A mm b=800 mm A s=? 250 Md=174 knm Tabla çekme bölgesinde olduğundan çalışmaz, hesap için kesit dikdörtgen modellenecektir Mesnet alt donatısı mesnet üst donatısı/2 olmalı Montaj donatısı mesnet donatısı/4 olmalı K /700 Ø8 a Ø8 Ø8 Gövde donatısı: h>60 cm olduğundan gövde donatısı gerekir. A s gövde = =163 mm 2 Seçilen: 2φ12(226 mm 2 ) Sargı donatısı(etriye): Etriye hesabı henüz bilinmediğinden yönetmeliklerin koşullarına göre konacaktır. ρ w =A sw /s/b w Min ρ w =0.3. ctd / yd A sw /s/b w /365.22= φ8 çit kollu etriye kulanılırsa, A sw =2. 50= mm 2 /s/250=0.0010s=0 mm>70/2=35 cm s=20 cm seçilecek: Etr. φ8/200 orta bölgede φ8/ sarılma bölgelerinde Çizim: 1/20 ölçekli boyuna ve en az bir enine kesit çizilir. Kenetlemeyi sağlamak için boyuna donatılar kenar mesnetlerde aşağı-yukarı bükülür. Boyuna donatıların ve etriyenin açılımı, üst-üste düşmeyecek şekilde, gösterilir. Çizimin, gerçek projelerdeki gibi olmasına özen gösterilmiştir. Mesnet donatıları 250 mm gövde genişliğine sığmadığı için ek donatılar tablaya yerleştirilmiştir. Çizimde ölçüler mm cinsindendir. b 50 B 20 cm den daha seyrek sargı kullanmayız 700 mm Karar a-a 3Ø12 2Ø12 3Ø18 50 Etriye aralığı yüksekliğin yarısından azla olamaz Etr. Ø8/200 L= a 50 mm 6000 mm 4Ø18 L= Ø18 L= Ø12 L= Ø12 L=6520 gövde 3Ø18 L= AÇIKLAMA: TBDY-2018 e göre montaj donatısı mesnet donatısının en az ¼ ü olmalıdır (Bak: Kiriş sınır değerleri). Mesnette hesap henüz yapılmadığından donatısı belli değildir. Ancak iyi bir tahmin yapılabilir.: Açıklıkta 174 kn. m moment için 750 mm 2 donatı hesaplandı. Mesnette 285 kn. m moment için gerekli donatı, orantı ile, A stahmin /174=1228 mm 2 den biraz daha azla olacaktır, çünkü mesnette tabla çalışmamaktadır. Bu nedenle 1 mm 2 ye yuvarlayarak montaj donatısını 1/4=325 mm 2 tahmin edebliriz. Bu ise 3φ12 (339 mm 2 ) ye karşılık gelir. Bir diğer iyi tahmin de A stahmin M d /(0.96. yd. d) ormülü ile yapılabilir: A stahmin /( )=1251 mm 2. Bu ormül dikdörtgen ve tablalı kesitlerin hem açıklık hem de mesnet donatılarını hızlı akat gerçeğe çok yakın tahmin etmek için her zaman kullanılabilir, akat kesin hesap yerine kullanılamaz. 172 Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 10 b mm 2Ø18 b-b 2Ø18 3Ø12 2Ø12 3Ø Etr. Ø8/ L=1860 C25/30-B420C

20 ÖRNEK: Kiriş donatı hesabı ve çizimi VERİLENLER: Soldaki kirişin paralel komşu kirişlere net mesaesi 4 m dir, 30x50 cmxcm boyutlu kolonlara oturmaktadır. Kiriş boyunca kesit a-a da ki gibidir. g etkisi ve q yükü en elverişsiz etkileri verilmiştir. Malzeme: C35/45-B420C, Denetim : iyi, beton örtüsü: mm İSTENENLER: Kirişin boyuna donatılarını belirleyiniz ve şantiyeye gidecek çizimi yapınız. Not: Etriye hesabı henüz bilinmemektedir. Çizimlerde, yönetmeliklere uygun, konstrükti etriye kullanınız. Max Mq Max Mq (2. açıklık) (1. açıklık) ÇÖZÜM: Tasarım momentleri: Sadece G ve Q etkisi söz konusu olduğundan açıklık ve mesnet tasarım momentleri M d =1.4G+1.6Q yük birleşiminden hesaplanır = kn. m (1. açıklıkta) = kn. m (2. açıklıkta) 1.4 ( )+1.6 (-48.55) = kn. m (orta mesnette) Max Mq (orta mesnet Tabla açıklıklarda çalışır(basınç bölgesinde) Tabla mesnette çalışmaz(çekme bölgesinde) Sadece G ve Q etkisi söz konusu olduğundan açıklık ve mesnet tasarım momentleri M d =1.4G+1.6Q yük birleşiminden hesaplanır. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 173

21 BETONARME: Önce açıklık, sonra mesnet donatıları hesaplanır. Çünkü açıklıklardan mesnetlere donatı gelecektir. Çok sayıda açıklık varsa, momentleri birbirine yakın(ark: %10 civarında) olan grup için tek hesap yapılır. Önce momenti büyük açıklık hesaplanır. Donatı minimum çıkarsa daha küçük momenti olan açıklıklar da minimum olacaktır, böylece hesap yükü azaltılır. Mesnet donatı hesabında da benzer yol izlenir. Etkili (çalışan) tabla genişliği: b b w +12t b b w +0.2 αl h K101 açıklığında b =1450 mm, b =970 mm K102 açıklığında b =1450 mm, b =810 mm Çalışan tabla genişliği biraz daha küçük ve her iki açıklıkta eşit alınacaktır, b=800 mm C20/25-B420C malzemesi için: cd =23.33 N/mm 2, ctd =1.4 N/mm 2, yd = N/mm 2, ρ b = Min ρ= /365.22=0.0031, Max ρ=0.02 Max (ρ- ρ )=0.85 ρ b = Bu iki koşul hem mesnette hem de açıklıklarda sağlanmalı b>2b w olduğundan açıklıkta bu kontrol gerekmez. Mesnetlerde sağlanmalı. K101 açıklık donatısı, EK8A tablosu ile: K= /23.33/800/560 2 =26.4 t/d=/570= (en yakın tablo) ω=268 b/b w =800/250=3.2 3(en yakın tablo) A s = /10 4 /365.22=767 mm 2 K=0M d / cd /b/d 2 A s =ω cd bd/ mm K102 açıklık donatısı, EK8A tablosu ile: K= /23.33/800/560 2 =21.6 t/d=/570= (en yakın tablo) ω=219 b/b w =800/250=3.2 3(en yakın tablo) A s = /10 4 /365.22=627 mm mm Seçilen 5φ14 (770 mm 2 ) alt Montaj 3φ12 (339 mm 2 ) üst 1 Kontrol: ρ=770/( )= Min ρ<ρ<max ρ Çubukların kesite sığıp sığmadığı kontrol edilir. Sığmazsa; ya çubuk çapı büyütülür, ya kesit genişletilir yada çit sıra konur. Pilye yapılıp-yapılmayacağına, çubukların kesilip kesilmeyeceğine karar verilir. KARAR: Pilye yapılmayacak, çubuklar elden geldiğince kesilmeyecek Seçilen 4φ14 (616 mm 2 ) alt Montaj 3φ12 (339 mm 2 ) üst Kontrol: ρ=616/( )= Min ρ<ρ<max ρ 1 AÇIKLAMA: TBDY-2018 e göre montaj donatısı mesnet donatısının en az ¼ ü olmalıdır (Bak: Kiriş sınır değerleri). Mesnette hesap henüz yapılmadığından donatısı belli değildir. Ancak iyi bir tahmin yapılabilir.: Açıklıkta kn. m moment için 767 mm 2 donatı hesaplandı. Mesnette kn. m moment için gerekli donatı, orantı ile, A stahmin /155=1123 mm 2 den biraz daha azla olacaktır, çünkü mesnette tabla çalışmamaktadır. Bu nedenle 1200 mm 2 ye yuvarlayarak montaj donatısını 1200/4= mm 2 tahmin edebliriz. Bu ise 2φ14 (308 mm 2 ) veya 3φ12 (339 mm 2 ) ye karşılık gelir. Burada 3φ12 (339 mm 2 ) tercih edilecektir. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 174

22 Mesnet donatıları hesaplanmadan önce açıklık donatılarının nasıl yerleştirileceğine, pilye yapılıp yapılmayacağına karar verilmelidir. Çünkü açıklıktan gelen ve komşu açıklığın belli bir yerine kadar uzatılan çubuklar mesnetteki donatı miktarını etkiler. Bu donatılar çekme veya basınca çalışacaktır. Açıklıktaki çubuklar iki arklı yol izlenerek yerleştirilebilir: 1.YOL: Hesaplanan donatılar açıklığa konur ve komşu açıklığın ¼ üne kadar uzatılarak kesilir. Bu durumda ara mesnedin altında birinci açıklıktan 5φ14 ve ikinci açıklıktan 4φ14 olmak üzere 9φ14 çubuk olacaktır. Mesnedin üstünde ise birinci açıklıktan 3φ12 ve ikinci açıklıktan 3φ12 olmak üzere 6φ12 olacaktır. 2.YOL: Çubuk boyu yeterliyse kesmeden boydan boya uzatılır. Kiriş toplam boyu 9 m ve kenetlemeyi sağlamak için yukarı-aşağı kıvrılan kısım toplam 1 m düşünülürse yaklaşık 10 m çubuk boyu gerekir. Çubuk normal boyu 12 m yeterlidir, kesmek gerekmez. 1. ve 2. açıklığın altına 4φ14 boydan boya uzatılır. 1. açıklığa 1φ14 ayrıca konur ve ikinci açıklığın ¼ ünde kesilir. Üstte 3φ12 her iki açıklık boyunca uzatılır. Bu durumda mesnedin altında 5φ14 üstünde 3φ12 çubuk olur. Donatılar elden geldiğince kesilmemelidir. Çünkü kenetlenme daha iyi olacak ve mesnetlerde donatı yığılması önlenmiş olacaktır. Ayrıca daha az işçilik gerektirir. Bu örnekte yukarıda verilen 2.YOL tercih edilecektir. Mesnette hem altta hem de üstte açıklıktan gelen donatı vardır, yani kesit gerçekte çit donatılıdır. Mesnet ek donatısı hesaplanmadan önce, basınç bölgesindeki donatının dikkate alınıp alınmayacağına da karar vermek gerekir. El hesaplarını basitleştirmek için basınç bölgesindeki donatılar dikkate alınmayabilir. Bu örnekte basınç bölgesindeki donatılar dikkate alınmayacak, kesit tek donatılı imiş gibi hesaplanacak, akat ek donat hesabıbda ve denge altı kontrolünde basınç donatısı dikkate alınacaktır. B mesnedi donatısı, EK7B tablosu ile: K= /250/560 2 =29 N/mm 2 ω=86 ρ=80/10 4 = A s = =1204 mm 2 A sek = =865 mm 2 Seçilen ek: 3φ20 (942 mm 2 ) üst Kontrol: A s Mesnet = =1281 mm 2 Mesnet momentinin gerektirdiği donatı alanı Mevcut 3φ12(339 mm 2 ) düşülüyor Tablodan alınan ω Min ρ-max ρ arasında olduğundan donatı oranlarını kontrole gerek yoktur. Orta mesnet altta: 770 mm 2 >1281/2=641 mm 2 Açıklıklarda üstte: 339 mm2>1281/4=320 mm 2 Mesnet momentini karşılamak için konulan ek donatı. Çubuk çapı, yığılmayı önlemek için, kalın seçilmiştir) Mesnetin üstündeki toplam donatı Mesnet altındaki donatı üstündekinin yarısından az olamaz Montaj donatısı mesnet tekinin ¼ ünden az olamaz Tabla çekme bölgesinde olduğundan çalışmaz, hesap için kesit dikdörtgen modellendi 560 mm 250 M d= knm Gövde donatısı: h>60 cm olmadığı için gövde donatısı gerekmez Sargı donatısı(etriye): Etriye hesabı henüz bilinmediğinden yönetmeliklerin koşullarına göre konacaktır. ρ w =A sw /s/b w Min ρ w =0.3. ctd / yd A sw /s/ /365.22= φ8 çit kollu etriye kulanılırsa, A sw =2. 50= mm 2 /s/250=0.0009s=444 cm>60/2=30 cm s=20 cm seçilecek: 20 cm den daha seyrek etriye kullanmayız Etr. φ8/200 orta bölgede φ8/ sarılma bölgelerinde Karar Etriye aralığı yüksekliğin yarısından azla olamaz Çizim: Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 1/20 ölçekli boyuna ve en az bir enine kesit çizilir. Kenetlemeyi sağlamak için boyuna donatılar kenar mesnetlerde aşağı-yukarı bükülür, kesilen çubuklar komşu açıklığın ¼ üne kadar uzatılır. Boyuna donatıların ve etriyenin açılımı, üst-üste düşmeyecek şekilde, gösterilir. 175

23 Şantiyeye gidecek çizimin hazırlanması - Kiriş açılımı : Hesaplar özetlenirse; K101 kirişinin alt taraına 5φ14, üst taraına 3φ12, K102 kirişinin alt taraına 4φ14, üst taraına 3φ12 ve orta mesnedin üstüne 3φ20 ek donatı konulacaktır. 4φ14 her iki açıklıkta ortak olduğundan ve toplam çubuk boyu 12 m yi aşmayacağı için kesilmeden boydan boya uzatılacaktır. K101 açıklığına 1φ14 eklenerek bu açıklık 5φ14 ile donatılmış olacaktır. 1φ14, ikinci açıklıkta gerekli olmadığı için, kesilecektir. Montaj donatıları da, her iki açıklıkta aynı olduklarından, kesilmeden boydan boya uzatılacaktır. 3φ20 mesnet ek donatısı da açıklıkların üstünde gerekli değildir, kesilecektir. A ve C kenar mesnetlerinde donatılar 90 0 bükülerek kiriş derinliğince uzatılacak, kenetlenme iyileştirilecektir. Kesilen donatılar net açıklıkların dörtte birine kadar uzatılacaktır. Boyuna donatılar kalın ve nervürlü (gevrek) olduğundan kıvrımlı kanca yapılmayacaktır. Nasıl hesaplanacağı henüz bilinmediğinden, konstrükti olarak φ8 çit kollu etriye kullanılmıştır. Etriye adımı (aralığı) açıklıklarda 200 mm, sarılma bölgelerinde sıklaştırılarak mm alınacaktır. Etriye bükülerek kancalı yapılacaktır. Kirişin 1/20 ölçekli boyuna ve en az bir enine kesiti çizilir. Her bir donatı çubuğunun açılımı kirişin altına çizilir. Çubukların kanca, yatay boyları, toplam boyları, adet ve çapları üzerine yazılır. Çubukların açılım sırası, yukarıdan aşağı, şöyledir: Mesnet üst ek donatıları, açıklık üst donatıları, gövde donatıları, açıklık alt donatıları, mesnet alt ek donatıları. Bu düşünceler ışığında hazırlanan, şantiyeye gidecek çizim aşağıda verilmiştir. Çizimin, gerçek projelerdeki gibi olmasına özen gösterilmiştir. Mesnet donatıları 250 mm gövde genişliğine sığmadığı için 3 adet ek donatı çubuğunun 2 tanesi tablaya yerleştirilmiştir. Çizimde ölçüler mm cinsindendir. 5 5 C35/45-B420C Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 176

24 Özel durumlar: Kesitin yeterli, büyük, küçük(yetersiz) olması - EK7B ve EK7C tabloları ile çözüm Bir kirişin soldaki kesitinin boyutları(b w, h, d), malzemesi(beton ve çelik sınıı), denetim koşulları(γ mc ) ve kesiti zorlayan momenti(m d ) biliniyor. Gerekli donatı alanı(a s ) hesaplanmak isteniyor. d h M d Kirişlerde sadece yk =420 N/mm 2 çeliği kullanılabilir. Bu çelik ve her tür beton için tek ve çit donatılı dikdörtgen kesit tabloları EK7B ve EK7C de verilmiştir. Bu tablolardaki uygun K, k ve ω değerleri kullanılarak ρ ve A s hesaplanır. Min ρ ρ Max ρ olmalıdır. Önceki konulardan bilindiği gibi, Min ρ =0.8 ctd / yd, Max ρ =0.02 ve Max (ρ - ρ')=0.85 ρ b dir. Sehim hesabı istenmezse ρ ρ l =0.235 cd / yd ile sınırlandırılır. Tablolarda bu sınırlar vardır, ayrıca hesaplanması gerekmez. b w Tablolarla A s yani oranı ρ hesaplanırken, momentin değerine bağlı olarak, arklı durumlarla karşılaşabiliriz. Aranan ρ sınırlar arasında olabilir, veya sınırlar dışında kalabilir. Her bir durumda ne yapabileceğimiz örnekler ile açıklanacaktır. Bu örneklerde montaj donatısı ve etriye, hesaplanmadan, konstrükti yerleştirilmiştir. 560 M d=60 knm A s=? C30/37-B420C, denetim: iyi ÖRNEK: Soldaki kesitte EK7B C30/37 tablosunda K=10M d /b w /d 2 = //560 2 =6.4 N/mm 2 değeri yok, tablonun üstten dışında kalıyor. Kesit bu moment için büyüktür anlamındadır. Ne yapalım? Ya kesit küçültülür yada Min donatı konur. Uygulamada hemen her zaman ikinci yol tercih edilir. Biz de öyle yapalım. Tabloda koyu-sürekli çizginin altındaki satırından ω=28 okunur. ρ=min ρ , A s = =470 mm 2. Seç.: 4φ12 (452 mm 2 ) alt-çekme donatısı 2φ12 (226 mm 2 ) üst-montaj Donatı oranlarını kontrole gerek yoktur, zaten Min donatı kondu M d=200 knm A s=? C30/37-B420C, denetim: iyi ÖRNEK: Soldaki kesitte EK7B C30/37 tablosunda K=10M d /b w /d 2 = //560 2 =21.3 N/mm 2 değeri var, Min ρ-max ρ sınırları arasındadır. K=21.3 için ω= 63 okunur. ρ =0.0063, A s = =1058 mm 2. Seç.: 3φ22 (11 mm 2 ) alt-çekme donatısı 2φ12 (226 mm 2 ) üst-montaj Donatı oranlarını kontrole gerek yoktur, zaten Min-Max arasındadır A s=? M d=500 knm C30/37-B420C, denetim: iyi 700 mm 660 M d=500 knm A s=? C30/37-B420C, denetim: iyi Yeni kesit ÖRNEK: Soldaki kesitte sehim hesabı gerektirmeyecek EK7B C30/37 tablosunda K=10M d /b w /d 2 = // N/mm 2 değeri var, ω=180, ρ = dir. Fakat bu değer kesik çizginin altında kalıyor. Eğer bu değeri kullanırsak ρ > ρ l olacaktır. Sehim hesabı gerektirmeyecek A s istendiğinden ρ ρ l olmak zorundadır. ω yi ρ l nin sınırı olan değer seçelim: K=, ω=127, ρ = ρ l = olur. Seçtiğimiz ρ gerekli olan ρ = den küçüktür. Bu ise, ρ = ile kesitin M d =500 knm momenti taşıyamayacağı anlamındadır. Ne yapalım? Üç yol var 1) Kesit yüksekliğini artırmak 2) Kesit genişliğini artırmak 3) Basınç bölgesine de donatı koymak(çit donatılı kesit). Kesit boyutlarını artırmak, mimari bir sorun yaratmıyorsa, tercih edilir. Her üç durum aşağıda örneklenmiştir. 1) Kesit yüksekliğini K= N/mm 2, yani ρ = ρ l = olacak kadar artıralım, gerekli d: K= //d 2 =d=645.5 mm, h=645.5+=685.5 mm. Uygulamada kesit boyutları 50 mm nin katları olarak seçilir. Biz de öyle yapalım, h=700 mm seçelim. Artık hesabın devamını b w = mm, h=700 mm, d=700-=660 mm için yapmalıyız. K= //660 2 =38.3 N/mm 2, C30/37 tablosunda bu değer var ve kesik çizginin üstündedir: ω=120, ρ= olur. A s = =2376 mm 2 Seç.: 4φ24 (1810 mm 2 ) alt-1.sıra çekme donatısı 2φ20 (628 mm 2 ) alt-2.sıra çekme donatısı 2φ12 (226 mm 2 ) üst-montaj Kesite sığmaz, çit sıra yapılacak. Donatı oranlarını kontrole gerek yoktur, otomatik olarak ρ - ρ ' ρ l dir. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, mm

25 Özel durumlar: Kesitin yeterli, büyük, küçük(yetersiz) olması - EK7B ve EK7C tabloları ile çözüm 560 M d=500 knm A s=? 0 C30/37-B420C, denetim: iyi Yeni kesit 2) Kesit genişliğini K=, yani ρ = ρ l = olacak kadar artıralım, gerekli b w : K= / b w /560 2 = b w =398.6 mm, b w =0 mm alalım. Artık hesabın devamını b w =0 mm, h=, d=600-=560 mm için yapmalıyız. K= /0/560 2 =39.9, C30/37 tablosunda bu değer var ve kesik çizginin üstündedir: ω=126, ρ = okunur. A s = =2822 mm 2 Seç.: 6φ22 (2281 mm 2 ) alt-1.sıra 2φ20 (628 mm 2 ) alt-2.sıra 2φ12 (226 mm 2 ) üst-montaj Kesite sığmaz, çit sıra yapılacak. Donatı oranlarını kontrole gerek yoktur, otomatik olarak Min ρ< ρ ρ l dir Etr. /200 / 3) Basınç bölgesine de donatı koyalım (çit donatılı kesit) : Bunun için EK7C çit donatılı kesit tablosunu kullanarak A s ve A' s donatı alanlarını hesaplamalıyız. 560 A s =? M d =500 knm C30/37-B420C, denetim: iyi EK7C C30/37 tablosunda K=10. M d /b w /d 2 = // N/mm 2 değeri var. Bunun anlamı, kesit M d =500 knm momenti çit donatılı olarak taşır. Bu tablodan K=53, d'/d=/560= için ω=165,ω'=38 okunur. A s = =2772 mm 2 A' s = =638 mm 2 Seç.: 4φ24 (1810 mm 2 ) alt-1.sıra çekme donatısı 4φ18 (1018 mm 2 ) alt-2.sıra çekme donatısı 3φ18(763 mm 2 ) üst-basınç donatısı Kesite sığmaz, çit sıra yapılacak. Donatı oranlarını kontrole gerek yoktur, otomatik olarak ρ - ρ ' ρ l ve ρ 0.02 dir A s=? M d=600 knm 0 mm C30/37-B420C, Denetim: iyi ÖRNEK: Soldaki kesitin yüksekliğini artırmak mümkün değildir. Sehim hesabı gerektirmeyecek Bu tür, geniş akat yüksekliği az, kirişlere(yatık yada yastık kiriş) dişli veya asmolen döşemelerde rastlanır. Rijitlikleri düşüktür. Aşırı zorlanırlar, aşırı sehim yaparlar. Bu nedenle sehim hesabı gerektirmeyecek şekilde donatılmaları gerekir. Kesit yüksekliğini değiştirmek genelde mümkün mümkün olmaz, çünkü diş yüksekliği ile aynı olmak zorundadır. EK7B C30/37 tablosundan A s yi hesaplamaya çalışalım. K= /0/290 2 =71.3 N/mm 2 değeri tabloda yok, alttan tablo dışında kalıyor. Bu, kesitin tek donatılı olarak yetersiz olduğu anlamına gelir. Büyütülmeli veya çit donatılı yapılmalıdır. Çit donatılı yapmayı deneyelim : EK7C C30/37 tablosunda da 71.3 değeri yok, alttan tablo dışında kalıyor. Bu, kesitin çit donatılı olarak da yetersiz olduğu anlamına gelir. Bu durumda tek çare kalıyor: kesiti büyütmek. Kesiti büyütelim: Yüksekliği artırmak mümkün olmadığından sadece genişliği artırabiliriz. EK7C C30/37 tablosunda ve d'/d=30/ sütununda ω, ω' değeri olan en büyük K değeri 64 var. O halde K 64 olacak şekilde kiriş genişliğini artırmalıyız. K= /b w / b w 1115 mm=111.5 cm olmalı. b w =115 cm=1150 mm seçelim. Bu yeni kesit için A s ve A' s yi hesaplayalım. Yeni kesit K= /1150/290 2 =62 K=62 ve d'/d 0.10 için ω=194, ω'=67 okunur. A s = =6470 mm 2 A' s = =2234 mm 2 Seç.: 17φ22(6460 mm 2 ) alt-çekme donatısı 9φ20 (2826 mm 2 ) üst-basınç donatısı Donatı oranlarını kontrole gerek yoktur, otomatik olarak ρ-ρ' ρ l ve ρ 0.02 dir. Ahmet TOPÇU, Betonarme I, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, 2019, 178