Betonarme dediğimiz sistem, beton ve çeliğin beraber bulunduğu sistem demek değildir.Beton ve çelik her birleştiğinde betonarme olmaz.Betonarme dediğimiz sistem beton ve çeliğin “BERABER ÇALIŞTIĞI” sistemdir.Beraber çalışmaktan kastımız nedir ona da bakalım:
Beton ne kadar kısalırsa, çelikde o kadar kısalır.
Beton ne kadar uzarsa çelikde o kadar uzar.
Kısacası beraber çalışmaktan kasıt, çeliğin betondan sıyrılmaması durumudur.
Hesaplarımzda betonarme için bir takım değerler kullanıyoruz.Bir kısmı çelik için bir kısmı beton için. fyk, fyd, fsu gibi.Bu değerleri bağlı olduğumuz yönetmelikler belirler.Ancak bilmeliyiz ki bu değerler binanın ömrünü belirlemekte.Mühendis olarak bu degerleri farklı alarak bina ömrünü artırmamız mümkün.Bu yazıyı okurken TDY2007 yi aklınızdan çıkarın.Teknik bir yazı düşünün, fikir jimnastiği olarak düşünün.Hesapta kullandığımız çelik değerleri neyi ifade eder şimdi ona bakalım:
fyk bildiğiniz gibiÇeliğin akma dayanımı diyebilriiz.BCIII için 4200 kg/cm2 dir diyebilriiz.Yani çelik 4200 değerine ulaştıktan sonra kalıcı şekil değiştirmeler başlar.Eğer siz dizaynda çeliği hiç bir koşulda(tüm kombinasyonlarda) 4200 değerine ulaşmayacak şekilde kullanıyorsanız, çelikde kalıcı değişiklikler olmaz.Mesela bir kirişteki çekme donatısını düşünün.Yatay kuvvet , düşey kuvvet geldiğinde çelikdeki akma gerilmesiinin maximum 3000 kg/cm2 ye çıktığını düşünün.Yükleme kalkıncada çelikdeki gerilmenin tekrar ilk haline gelerek azaldığını düşünün.Kirişte hiçbir kalıcı şekil bozukluğu olmaz.Dha sonraki kuvvet artışlarındada bu çelik aynı şekilde çalışır.Uzar, kısalır.Elastik bölgede çalışır.4200 değerine kadar çeliğin doğrusal çalışabilecegini düşünmek yanlış olmaz. SİGMA= EPSİLON x E düşünülürse 4200=epsilon x 2000000 gereği EPSİLON=0.0021 olur ki bu dğer çeliğin elastik şekil değiştirme sınırıdır.Çelikde 0.0021 birim uzama olması demek betondada aynı uzmanaın olması anlamına gelir ki betonarmenin birlikte çalışma kuralı budur.Çelik 0.0021 uzarken beton daha küçük bir şekil değiştirmeye ugruyorsa donatı sıyrılması anlamına gelir ki betonarme davranış bozulmuş demektir.0.0021 durumunda da betonda çatlaklar oluşur.Biz gerçek betonarmede bu çatlağı ölçerek içerideki donatının akıp akmadığına bile karar verebilriz.Eğer yaptığımız gerçek manada bir betonarme ise tabi.
Siz mühendis olarak hesaplamalarda, çeliğin akmadan sonraki değerlerinizde kullanıyorsunuz.Pekleşmeyide dikkate alarak siz 5500 kg/cm2 değerini baz alıyorsanız, yükleme anında çelik 5500 kg/cm2 değerini alabilir.Ancak kuvvet ortadan kalkınca çelik eski haline dönmez.Çünkü değer 4200 kg/cm2 den buyuk olduğundan artık çelik akmıştır ve şekil değişikliği yükleme kalksa bile o şekilde kalır.Dha sonra tekrar bir yükleme olursa mesela deprem gibi çelik akmış olduğundanb artık o çelik tekrar ilk hali gibi çalışmaz hasar kalıcıdır, yapı güvenliğini kaybetmiştir.
Şimdi TDY2007 deki duruma genel bakalım:
TDY2007 de betonarme donatısını hesap dayanımını 4200/1.15=3650 kg/cm2 alıyorsunuz.Sizde mühendis olarak bu deger 4200 den düşük olduğundan çelik elastik bölgede kalıyor doğrusal çalışıyor diye düşünebilrisiniz.Ancak unutmayın deprem kuvvetleri R=4,5,6,7,8 BÖLÜNÜYOR VE BU DEĞERDEN ÇIKAN KUVVETE GÖRE 3650 alıyorsunuz.Yani aslında doğrusal olmayan durumuda siz projeye yansıtıyorsunuz.Çelikdeki hasar tasarım depreminde kalıcı oluyor ve yapı kullanılamaz hale gelebiliyor.Siz gerçek anlamda sadece çeliğin elastik bölgede çalışmasını istiyorsanız R=1 düşünmeli ve 4200 değerini kullanmalısınız.Bu takdirde çeliğin doğrusal hareketinden yararlanmanız mümkündü.
Ahmet ÇELİKKOLLU
İnşaat Mühendisi
ESKİŞEHİR
