YAPI GÜVENLİĞİ

          İnşaat mühendisliğinin bir gayesi de yapıları, sahip olacakları fonksiyonların gereği olarak  belirli bir güvenlik altında ekonomik olarak çözümlemektir. Burada güvenliğe tesir eden üç ayrı faktör vardır:

          ı) Yapı  elemanlarını  oluşturan  malzeme özelliklerinin hangi yanılma payı ile bilindiği belli olmalıdır.

          ıı) Yapıya tesir edeceği varsayılan dış yük değerlerinin tam ve doğru olarak bilinmesi gerekir. Bu yüklerin tahmininde yapılan hatalar yapı güvenliğine tesir eder.

          ııı) Yapının önem derecesi, yapı güvenliğine tesir eder. Sıradan bir yapı ile postahane, hastahane gibi yapıların, yapı güvenliği açısından  aynı tutulması doğru olmayacaktır.

          Yapılardaki güvenliğin, bugün geçerli olan TS. 500 şartnamesinde iki ayrı metotla sağlanabileceği belirtilmektedir.

Emniyet Gerilmeleri Metodunda Yapı Güvenliği

          İnşaat Mühendisliğinde, en önemli kaynaklardan biri olan TS 498 (Yapı elemanlarının boyutlandırılmasında alınacak yüklerin hesap değeri) şartnamesinin kapsam bölümünde: “Bu standart; konutlar, bürolar, resmi daireler, okullar, hastahaneler, spor tesisleri, eğlence yerleri, garajlar ve benzeri yapılardaki  taşıyıcı elemanların  boyutlandırılmasında alınacak yüklerin hesap değerini kapsar.” denmektedir. İlerde bahsedilecek olan karakteristik yük değerleri, TS498 de verilen hesap değerleridir.

          Emniyet Gerilmeleri metodunda yapıya, dolayısıyla taşıyıcı elemanlara tesir eden yükler, TS 498 de verilen hesap yükleri veya karakteristik yükler olarak alınacaktır.

          Bu metotta güvenlik sadece malzeme üzerinde düşünülmüştür. Daha önceki bölümde beton için bahsedilen karakteristik basınç mukavemeti (fck) ile çelik için bahsedilen minimum akma sınırı (fyk)  değerleri, hesabedilen  kesitin geometrisi ve o kesite tesir  eden dış  etkenler  Normal  kuvvet, moment, normal kuvvet ile moment v.b.) göz önüne alınarak bazı güvenlik sayılarına bölünerek emniyet gerilmeleri bulunmuştur. Beton sınıfına göre emniyet gerilmeleri ile çelik sınıfına göre emniyet  gerilmeleri kgf/cm² olarak TS 500 de, yapı elemanı ve zorlama biçimiyle bu yapı elemanının kullanıldığı bölgeye göre tablo halinde verilmiştir.

Taşıma Gücü Metodunda Yapı Güvenliği

          Taşıma gücü metodunda yapı güvenliği; malzeme üzerinde olduğu gibi, yapıya tesir eden yükler konusunda da düşünülmüştür. Dolayısıyla yük ve malzeme açısından yapı güvenliği olmak üzere iki ayrı bölüm halinde incelemek gerekmektedir.

Yük Açısından Yapı Güvenliği

          TS 498 de yapı elemanlarının boyutlandırılmasında alınacak yüklerin hesap değerleri verilmişti. Uygulamada karşılaşılabilecek olan bazı  durumlarda yükler, TS 498 de verilen hesap yüklerinden daha fazla olabilir. Bu gibi durumları göz önüne alarak TS 498 de verilen  karakteristik yükler, gf gibi bir yük katsayısıyla (gf >1) çarpılarak büyültülmelidir. gf olarak verilen yük katsayıları, çeşitli yük durumlarına göre farklı olarak alınmalıdır.

          a) Yapıda sadece düşey sabit yük (G), ve hareketli yük (Q) olması  halinde, sabit  yük %40, hareketli yük ise %60 artırılarak toplanmalı ve  böylece “artırılmış  yük”  veya  tasarım yükü        ( dizayn yükü )  bulunmalıdır.

          1.4 * G + 1.6 * Q

          b) Sabit ve hareketli yüklere ilave olarak, farklı oturma, sıcaklık farkı, büzülme, şekil değiştirmelerden dolayı oluşan yüklerin (T) ile  gösterilmesi halinde:

          1.4 * G + 1.6 * Q

1.0   * G + 1.2 * Q + 1.2 * T 

iki kombinezondan elverişsiz olanı dikkate alınmalıdır.

          c) Sabit ve hareketli yüklere ilave olarak, rüzgar yükü (W) olması halinde

          1.4 * G + 1.6 * Q

                         1.0 * G + 1.3 * Q + 1.3 * W

          0.9 * G + 1.3 * W 

üç kombinezondan elverişsiz olan dikkate alınmalıdır.

          d) Sabit ve hareketli yüklere ilave olarak, deprem yükünün de  ( E )   tesir etmesi halinde

          1.4 * G + 1.6 * Q

                          1.0 * G + 1.0 * Q + 1.0 * E

          0.9 * G + 1.0 * E

bu üç durumdan elverişsiz olan durum dikkate alınacaktır.

          Yukarıda verilen her dört hal için, hareketli yükün sabit yüke göre küçük olduğu durumlarda (Q = 0.33*G) ve bununla birlikte çerçeveyi oluşturan kiriş açıklıklarının eşit veya birbirine yakın olduğu durumlarda; (küçük açıklık/ büyük açıklık = 0.8)

          1.4 * G + 1.6 * Q yerine basit olarak 1.5 (G + Q) değeri alınabilir.  Sonuç olarak taşıma gücü hesabında kullanılacak olan  Tasarım yükü (dizayn yükü ) Fd ise

                                           Fd = gf * Fk     yazılabilir.

          TS 498 de verilen Karakteristik yüklerin (Fk), yukarda bahsedilen kombinezonlardan elde edilen yük katsayısı ( gf ) ile çarpılması sonucunda elde edilen yüklere “artırılmış yük” veya tasarım yükü ( dizayn yükü ) denilmektedir.

Malzeme Açısından Yapı Güvenliği

          Betonarmeyi oluşturan ana malzemeler beton ve çeliktir. Bu malzemelere ait karakteristik mukavemetler daha önceki bölümde verilmişti. Uygulamada, tasarımda bu değerleri kullanmak doğru değildir. Çünkü uygulama sahası olan şantiyelerde ,laboratuar veya fabrikada olan şartları sağlayarak imalat yapmak   mümkün değildir. Dolayısıyla tasarımda malzeme karakteristik  değerlerinden( fck , fyk ) daha küçük olan Malzeme tasarım dayanımları (fcd , fyd ) kullanılmalıdır. Malzeme tasarım dayanımları veya malzeme hesap değerleri   Malzemelerin karakteristik değerlerinin birden büyük olan  malzeme güvenlik katsayısına  (g m > 1) bölünmesiyle bulunur.

          Malzeme  güvenlik  katsayıları,  beton ve çelik için ayrı ayrı düşünülmelidir. Çünkü çelik, betona nazaran yapısal özelliği, imal edildikleri ortam  açısından daha güvenilir bir malzemedir. Beton ise imal edildiği  malzemelerden kum ve çakılın yöresel oluşundan, beton imalinde çalışan  insanların yetenek farklarından dolayı çeliğe nazaran daha az güvenilir bir malzemedir. Bu sebeplerden dolayı beton için düşünülen malzeme güvenlik katsayısı (g mc) ile çelik için düşünülen malzeme güvenlik  katsayısı (g ms)  birbirinden farklı değerlerdir.

          fcd = fck/ g mc  ;  fyd= fyk/ g ms  ;  fctd= fctk/ g mc

        g mc :  Beton için malzeme güvenlik katsayısıdır.

          gmc=1.5 Şantiyede, yerinde dökülen betonlar içindir.

          gmc=1.4 Fabrikasyon, önceden dökülen betonlar içindir.

          gmc=1.7 Kalite kontrolünün yapılamayacağı durumda, daha az güvenilen betonlar için alınmalıdır.

          gms=1.15 Çelik için malzeme güvenlik katsayısıdır. Bütün çelik çeşitleri ve imal durumları için aynı  değer alınmalıdır.

          Emniyet gerilmeleri metodu ile taşıma gücü metodu arasında güvenliğin sağlanması hususunda en önemli fark buradadır. Emniyet gerilmeleri metodunda Beton ve Çeliğin karakteristik değerleri, aynı emniyet katsayısına bölünerek malzeme emniyet gerilmeleri bulunduğu halde; taşıma gücü metodunda beton ve çelik, farklı malzeme güvenlik katsayılarına bölünerek malzeme hesap değerleri bulunmaktadır. Ayrıca, elemana tesir  eden yük olarak, Emniyet gerilmeleri metodunda TS 498 de verilen karakteristik yükler kullanılmasına rağmen, taşıma gücü metodunda artırılmış yükler, dizayn yükleri kullanılmaktadır.

 Beton İçin Karakteristik  ve Hesap Dayanımları

Not: Değerler kg/cm² birimindedir.  g  mc=1.5 dir.

Çelik için Karakteristik ve Hesap Dayanımları

Not: Değerler kgf/cm² birimindedir. g  ms=1.15 dir.