BETONARME BİNALARDA OLUŞAN YAPI HASAR BİÇİMLERİ Bu çalışmanın amacı betonarme binaların taşıyıcı sistemlerinde meydana gelen hasarlar ve bu hasarların nedenleri tanıtılacaktır. Yapılarda hasarın belirtisi fazla sehim, titreşim, çatlaktır. Çatlağın niteliği önemlidir. Çatlağın yeri, genişliği, yönü diğer bir değişle yatay yada düşey ile yağtığı açıdır. Yapıda görülen çatlakların niteliği bize taşıyıcı elemanın neden hasar gördüğü hakkında bilgi verebilir. Çatlak taşıyıcı yada taşıyıcı olmayan elemanlarda olacaktır. Betonarme bir sistemde öncelikle dolgu duvar hasarı sonrasında ise perde kolon kiriş hasarı oluşacaktır. Betonarme homojen olmayan ve davranışı doğrusal elastik olmayan bir yapı malzemesidir. Betonarmede davranış zamana ve yükün geçmişine de bağlıdır. Betonarme taşıyıcı elemanların davranışını inceleycek olursak taşıyıcı elemanlarda oluşan çatlakların nedenleri de kolayca anlaşılabilir. Bunun için öncelikle taşıyıcı elemanlar, bu elemanlarda oluşan kuvvetler ve bu kuvvetler etkisindeki hasar biçimlerini tanıyalım. Aşağıdaki şekillerde taşıyıcı elemanlar, bu elemanlarda oluşan kuvvetler ve bu kuvvetler etkisindeki hasar biçimleri gösterilmiştir. Taşıyıcı Sistem Elemanları 1
KİRİŞLERDE HASAR Eğilme altındaki bir kirişte donatının önemi büyüktür. Kirişin sünek davranması donatı oranı ile sağlanır. Eğilme çatlaması düşük yükler altında oluşarak kirişin eğilme rijitliğini azaltır. Betonarmede çatlaklar asal gerilmelere dik yönde oluşur, bu nedenle kesmenin büyük olmadığı yerlerde eğilme çatlakları eksene diktir ve çatlak genişliği çekme bölgesinden basınç bölgesine doğru azalır. Donatı çatlamayı önleyemez fakat yeterli ve iyi yerleştirilmiş donatı çatlak genişliğinin kabul edilebilir düzeyde kalmasını sağlar. Betonarme bir kirişin eğilme yerine kesmeden kırılması gevrek bir kırılmaya yol açar eğilme yanında kesmenin önemli olduğun durumlarda asal çekme gerilmeleri eğik yönde oluşacağından, kesme çatlakları kiriş eksenine yaklaşık 45 0 lik bir açı ile oluşur. Kiriş uç noktalarına yakın yerlerde gözlenen eğik çekme çatlakalrı betonun dayanımının düşüklüğünü yada etrive veya pilye gibi kesme kuvveti taşıyan donatıların yetersizliğinden oluşur. Kesme kırılmasının önlenebilmesi için o bölgede yeterli oranda etriye bulundurmak gereklidir. Aşağıdaki şekilde kirişlerde düşey yüklerden dolayı oluşan çatlaklar gösterilmiştir. 2
Kirişlerde Düşey Yüklerden Dolayı Oluşan Çatlaklar Eğilme çatlakları asal çekme gerilmelerine dik yönde oluştuğundan momentin sabit olduğu bölgede kiriş eksenine diktir. Kesme kuvvetinin daha etkili olduğu yerdlerde eğikleşmiştir. Aşağıdaki şekilde eğilme çatlakları gösterilmiştir. Eğilme çatlakları Kesme çatlakları eğik yöndedir. ve genellikle 45 0 lik açı yapar. Aşağıdaki şekilde kesme çatlakları gösterilmiştir. Kesme çatlakları 3
Deprem sırasında kirişteki moment dapğılımı farklıdır. Özellikle şiddetli bir depremin kirişlerde oluşturduğu eğilme momentleri büyük değerlere ulaşabilmektedir. Taşıyıcı sisteme düşey yükler ile birlikte etkiyen deprem kuvveti bir çerçevede düğüm noktasının her iki yanındaki kirişlerde tersinir momentler oluşturur. Kiriş ucunda oluşan negatif ve pozitif momentler neticesindeki kiriş hasarı aşağıda gösterilmiştir. Deprem Etkisi Altındaki Krişlerde Moment Hasarı Resimde A ile gösterilen yerdeki çatlak kjolon eksenine diktir. Bu çatlak bir eğilme çatlağıdır. B ile gösterilen çatlak ise yaklaşık 45 0 lik açı yapmaktadır ve Kesme çatlağıdır. 4
Resimdeki çatlak yaklaşık 45 0 lik açı yapmaktadır ve Kesme çatlağıdır. KOLONLARDA HASAR Kolon taşıma gücüne basınç bölgesindeki betonun ezilmesi ile ulaşır. Betonun ezilmesi ile basınç kuvvetinin tümünü almak zorunda kalan donatı burkulur. Betonun ezilse bile parçalanmasını engellemek, burkulmayı önlemek yada geciktirmek daha sık yerleştirilmiş etriyeler ile sağlanabilir. Kesme çatlakları eğik yöndedir. ve genellikle 45 0 lik açı yapar. Aşağıdaki şekilde kesme çatlakları gösterilmiştir. Eğilme çatlakları asal çekme gerilmelerine dik yönde oluştuğundan kolon eksenine diktir. Aşağıdaki şekillerde tipik kesme ve eğilme çatlakları gösterilmiştir. Kolonda Kesme Çatlağı Kolonda Eğilme Çatlağı 5
Betonarme Kolonda Tipik Çatlak Tarzları 6
Betonarme Kolonda Ezilme Ve Dökülme Çeşitleri 7
KOLON ÜST BAŞINDA İLERİ DERECEDE KESME KIRILMASI KOLONDA İLERİ DERECEDE KESME KIRILMASI Betonarme Kolonda Basınç Kırılması Aşamaları Resimde betonun ezilmesi sonucu boyuna donatı akmıştır. Beton kalitesi yetersiz ve etriyeler usulüne göre yerleştirilmemiştir. 8
Taşıyıcı sistemde deprem enerjisi kolonun rijit ek yerinin mafsallı ek yerine dönüşmesi ile tüketilmektedir. Betonarme çerçevede oluşan hasar kolon uçlarında çekme ve basınç hasarı ve daha sonraki aşamalarda da kolon uçlarının mafsallaşması ile gerçekleşir. Kolon mafsallaşmasında önce kolonun bir yanında, deprem kuvvetinin etkime yönüne göre, betonda çekme çatlakları oluşurken, diğer yandaki basınç bölgesinde ise ezilme oluşur. Deprem hareketinin yönünün değişmesi ile tersinir etki ile ezilme olan tarafta çekme etkisi ile beton dökülmesi ve diğer taraftata çekme çatlaklarının oluştuğu yerde de ezilmeler oluşur. Aşağıdaki şekilde kolonda mafsallaşmanın gelişme aşamaları verilmektedir. Kolonda Mafsallaşmanın Gelişme Aşamaları 9
Deprem hareketinin tersinmesi sonucu kolonun etriye ve boyuna donatısı dışında kalan ve kabuk betonu olarak nitelenen dış beton tümü ile dökülmektedir. Eğer kolon uçlarında etriye sıklaştırılması yapılmamış ise betonun ezilmesi ve parçalanması etriye ve boyuna donatıların içinde kalan çekirdek betonu olarak nitelelen bölgeyede yayılır. Eğer etriye sıklaştırması yapılmış ise çekirdek betonunda fazla bir çatlama olmamakta ya da ancak depremin çok şiddetli olduğu zaman oluşmaktadır. Aşağıdaki şekilde depreme dayanıklı yapıdaki kolonda mafsallaşmanın gelişme aşamaları verilmektedir. Depreme Dayanıklı Yapıdaki Kolonda Mafsallaşmanın Gelişme Aşamaları 10
Kolon alt ve üst uçlarında betonun ezilmesi ve mafsallaşma görülmekterdir. 11
Aşağıda betonarme kolonlarda sık görülenkırılma türlerindenolan kesme kırılması resimleri gösterilmiştir. 12
13
Verilen resimler incelendiğinde kesme kırılmasının yatayla yaklaşık 45 0 lik bir açı yaptığı görülmektedir. Kesme kırılması olan yerlerde etriye sıklaştırmasının olmadığı ve beton kalitesinin yetersiz olduğu tespit edilmiştir. 14