Betonarme ile üretimi yapılan yapılar; içerisinde kiriş, döşeme gibi yatay taşıyıcı elemanlar ve yatay yükler nedeniyle eğilme durumları yaşayabilir. Bu elemanlar genel anlamda eğilmeye ek olarak bir de kesme kuvveti taşır. Kirişlerde kesme donatısı olmayan yapılarda, kesme etkisi ani olur. Kirişlerde kesme donatısı ise ancak 3 yolla gerçekleştirilebilir. Kesme donatıları:

• Etriyeler,
• Pilyeler
• Hasır donatılardır.

Pilyelerin kesme kuvvetlerinden daha ziyade boyuna şeklinde oluşan donatılar olarak çalışma gerçekleştirilir. Yani kesme kuvvetine olan katkılar etriyelerin yanında ihmal edilebilir. Bu durum sonrasında da kesme donatısı olarak isimlendirilir. Pilyeler kesit içinde tek bir yönde kıvrılır. Bu nedenle deprem gibi yön değiştiren kuvvetlerde asal çekme gerilmelerine karşı etkisiz kalınır.

Hasır donatılar, uygulamalarda zordur. Bu nedenle kirişlerde kesme donatısı olarak kullanımı tercih etmek mantıklı değildir. Kirişlerde kesme donatısı olarak kullanım tercihlerinde ana donatı genelde etriye olarak tavsiye edilir ve uygulanır.

Kirişlerde Kesme Donatı Uygulamasında Nelere Dikkat Edilir?

Eğilme etkilerinin karşılanması için betonarme kiriş donatıları iki aşamada uygulanır. İlk olarak boyuna donatı uygulanır. Ardından kesme etkilerinin karşılanması için enine donatı etriye hesabı yapılır.

Çekme gerilmelerinin donatı çubukları ile karşılanma ihtiyacının gidermekte de etkilidir. Bunun için çekme gerilmeleri yönünde donatılar yerleştirilmeye başlanır. Temel işlevi ise elemanların kesilmeden kırılmasını önlemek ve eğilme kapasitesine ulaşabilmektir.

Yapılan araştırmalara göre (Ersoy, Uğur ve Özcebe, Güney. Betonarme, Evrim Yayınevi, İstanbul, 2001), kesme donatılı bir kirişin, eğik çatlamalar meydana gelene kadar donatısız bir kirişin görevini üstlendiği belirtilmiştir. Eğik çatlakların oluşması ile çatlakla kesişme sağlayan etriyelerde aniden görülen büyük gerilmeler olabilir. Yeterli miktarda bulundurulmaması ya da etriyelerin çok seyrek olması durumunda eğik çatlakların oluşma riski görülür. Diğer bir yandan da sanki donatısız kiriş gibi davranış göstererek kırılma sergileyebilir.

Bu nedenle TS500-TBDY 2018 yönetmeliğine göre en büyük olan etriye aralığı d/2 olmalıdır. Bahsi geçen aralıkta ise uygun yerleştirilen donatılar oldukça önemlidir. Çünkü, eğik çatlak birden fazla etriye ile karşılaşma yaşar ve etriyeler görevlerini yerine getirir. Ancak bu durumda da etriyeyi sınırsız olarak aktarmak ve kırılmaların önüne geçmek söz konusu olamaz. Bunun nedeni ise donatıların gövdede var olan asal basınç gerilemelerine büyüme gerçekleştirmesidir. Beton asal basınç gerilmeleri bu yönde ezilme yaşar ve gevrek kıvrılma ile karşılaşır.

Bu durumlar için kesme kuvveti durumlarında üst sınır konulmuştur. Bu da “Vd ≤ Vmax” şeklinde olmalıdır.

Betonarme kiriş donatısının kirişler üzerindeki etkisini anlayabilmeniz için bazı davranış/formül şekillerini bilmek gerekir. Bu etmenlerden betonarme kiriş hesabında ilk sırada yer alan kısmı:

Kesme açıklığının (a), faydalı yüksekliğe (d) bölümüyle elde edilen oranıdır. Bu da formüle edildiğinde (a/d) şeklinde olur.

Kesme açıklığı (a): Kiriş üzerinde olan yükün mesnet ile arasındaki mesafeyi ifade eder.

3<a/d=4.7<7 durumunda ise eğilmelerde çatlaklar oluşur. Eğilme çatlakları kiriş eksenine tam olarak dik yerleştirilir. Bu şekilde de yükün artmasıyla beraber tarafsız eksene uzama gerçekleşir.

Eğilme çatlağında tarafsız eksene doğru uzama gerçekleştiğinde asal çekme gerilmelerinde dik yönde eğikleşme görülür. Böylelikle meydana çatlaklar gelir. Eğik çatlama, donatıya paralel olduğunda; aderans çatlaklarını meydana getirir. Bu çatlakların oluşması ile gelişme sağlanır ve gevrek bir şekilde kıvrılma oluşur.

Kirişlerde Kullanılan Donatılar

Köprü ve viyadük elemanları arasında oldukça önemli yer kaplayan kirişler, şantiyelerde tamamlandığında sahada da ayrıca kontrol edilmelidir. Bu kontrol sağlanırken kirişlerde kesme donatıların farklı türlerini ve görevlerini bilmek oldukça önemlidir.

Kesme Donatısı

Kesme kuvvetini her zaman yata elemanlar taşır. Kuvveti karşılamak için kirişlerde her zaman etriyelerden faydalanılır. Etriyenin amacı betonun iç dayanımını sağlamak ve kesitlerde meydana gelecek çatlakları engellemektir. Kesme donatısının bulunmadığı kirişlerde kesme donatı etkisi ani ve gevrek şekilde oluşur.

Boyuna Donatı

Kolon ve kirişlerin uzun doğrultusu boyunca yerleştirilmesi yapılan donatının adıdır. Yerleştirilen bölgede basınç ya da çekme bölgesi olarak da isimlendirilmektedir.

Montaj (Basınç) Donatısı

Çekmelerden kaynaklı olarak görülen kirişlerin mesnet kısmında üst ya da açıklıkların alt bölgesinde meydana gelir. Basınç gerilmelerinde ise açıklık kısımları kirişin üst bölgesinde oluşur. Çekme gerilmelerinin karşılanması için de alt bölgeye donatılar yerleştirilir.

Montaj donatısı; donat beton oranının durumunu sabit tutmak ve basınç gerilemelerini karşılayabilmek için üst bölgelere konumlandırılır.

Gövde Donatısı

Kiriş donatı hesabında, yükseklik 60 cm’yi geçtiğinde çatlakların ve burulma etkilerinin azaltılması için kirişin orta noktasından enine kadar donatı yerleştirilir.

Yönetmeliğe göre bu oran: “Gövde donatısının açıklık / Yükseklik oranının 4’ten küçük olduğu kirişlerde kesme donatısı kullanılması” şeklinde kabul edilmiştir.

İlave Donatı

Yoğun çekme gerilmelerine karşılık verebilmek için mesnetlerin üzerine konulur. Kesme kuvveti etkisiyle oluşan kırılmaları engellemek asıl amaçtır. Genelde “şapo” olarak da isimlendirilir.

Betonarme Kiriş Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler

Kirişler ve kolonlar deprem gibi etkenlerde yapı elemanları arasında en fazla zarar gören kısımlardır. Bu nedenle kirişlerde kesme donatısının doğru bir şekilde tasarlanması gerekir. Bu hususta, kiriş boyunun kısa olması ya da oldukça büyük yükler taşıması gibi durumlarda iç kesme kuvveti değeri büyür. Bu büyüme de göz önünde bulundurmalıdır. Kiriş tasarımında dikkat edilmesi gereken hususlar:

1. Kiriş düğüm noktasında düşey taşıyıcılara doğru şekilde oturtulmalıdır.
2. Kirişin mesnete yakın olan noktasında saplama kiriş olmamasına dikkat edilmelidir.
3. Bütün kiriş kesintilerinin aynı olması gerekir.
4. Güçlü kolon ve zayıf kiriş ilkesi dikkate alınmalıdır.
5. Nervürlü döşemelerin kullanıldığı sistemlerde kirişler uzun kenara paralel olacak şekilde tasarlanmalıdır.
6. Konsol döşemelerde ise çerçeve kirişleri konsol ucuna kadar devam ettirilmelidir.
7. Burulma önlemelerine yönelik gövde donatıları yerleştirilmelidir.
8. Çift etriye kullanımı varsa etriye kollarını tutmak amacıyla alttan ve üstten en az 4 adet donatı kullanılmalıdır.
9. Sürekli sağlanan kirişler için donatı sürekliliği sağlanmalıdır.
10. Kırık akslı kiriş kullanılmamalıdır.
11. Mesnet bölgelerinde kesme kuvvetlerinden kaynaklı oluşan eğik çekme kuvvetlerine yönelik daha sık etriye tercih edilmelidir.
12. Çekme kuvvetinin uygulandığı bölgeye boyuna donatı yerleştirerek çekme bölgesinde kuvvetler denk getirilmelidir.