Dayanım Fazlalığı Katsayısı “D” ve Süneklik İlişkisi
Giriş
Betonarme yapıların tasarımında kullanılan dayanım fazlalığı katsayısı (D), tasarım kuvveti (Fd) ile gerçek taşıma kapasitesi (Fy) arasındaki ilişkiyi ifade eder. TBDY 2018’de Tablo 4.1’de farklı taşıyıcı sistemler için “D” değerleri verilmiştir. Betonarme binalarda bu katsayının genellikle 2 ile 3 arasında değiştiği görülmektedir. Bu makalede, “D” katsayısının taşıyıcı sistem tasarımındaki rolü, süneklikle ilişkisi ve gevrek davranışı kontrol altına alma açısından önemi ele alınacaktır.
Dayanım Fazlalığı Katsayısının Tanımı
Dayanım fazlalığı katsayısı, bir yapının tasarım kuvveti (Fd) ile gerçek taşıyabileceği kuvvet (Fy) arasındaki oranı ifade eder. Örneğin, “D” katsayısının 2,5 olması, taşıyıcı sistemin tasarım kuvvetinden 2,5 kat daha fazla kuvveti taşıyabileceği anlamına gelir. Bu durum, tasarımda kullanılan güvenlik katsayılarının ve malzeme dayanımlarının düşürülmesinden kaynaklanır. Örneğin:
- Beton dayanımı tasarımda 1,5 ile bölünür.
- Çelik dayanımı 1,15 ile bölünür. Ayrıca, üreticilerin malzeme dayanımlarını standart değerlerin üzerinde üretmesi, taşıyıcı sistemin gerçek kapasitesini artıran diğer bir faktördür.
Süneklik ve Dayanım Fazlalığı İlişkisi
Süneklik, betonarme sistemlerde enerjiyi emme ve şekil değiştirme kapasitesini ifade eder. Ancak bu özellik her yapısal tesir için geçerli değildir:
- Eğilme Tesirleri: Eğilme donatısının akmasıyla plastik mafsallar oluşur ve sünek davranış gözlenir.
- Kesme, Basınç ve Zımbalama Tesirleri: Bu kuvvetler, sünek değil, gevrek davranışa neden olur.
Bir kiriş veya kolonun sünek davranış sergileyebilmesi için gevrek kırılmaya yol açan kesme ve zımbalama tesirlerinin kontrol altına alınması gerekir. Bu noktada “D” katsayısı devreye girer.
Dayanım Fazlalığı Katsayısının Kullanım Alanları
Dayanım fazlalığı katsayısı (D), özellikle gevrek davranışa yol açan kuvvetlerin tasarımında dikkate alınır:
- Kesme Kuvveti: Kiriş ve kolon etriyeleri tasarlanırken “D” katsayısı, kesme kuvveti etkilerini artırmak için kullanılır.
- Zımbalama Kuvveti: Plaklarda zımbalama donatısı hesaplanırken, zımbalama kuvveti “D” katsayısı ile artırılarak kapasite kontrolü yapılır.
- Basınç Kuvveti: Kolon basınç dayanımı değerlendirilirken sargı donatısının etkisi dikkate alınır ve “D” katsayısı ile ilişkilendirilir.
Bununla birlikte, eğilme donatısı tasarlanırken “D” katsayısı kullanılmaz. Çünkü eğilme davranışı sünektir ve sünek davranışın kapasiteye katkısı, doğrudan malzeme akması ile ilgilidir.
Pratik Örnek
Bir betonarme taşıyıcı sistem için “R=8” sismik yük azaltma katsayısı kullanılarak tasarlanan kuvvet Fd ise, bu sistemin gerçek kuvvet kapasitesi Fy olarak kabul edilir. Kesme kuvveti tasarımında, Fy’ye ulaşmak için kesme kuvveti “D” katsayısı ile artırılır. Bu artırılmış kesme kuvvetine göre etriye hesabı yapılır ve taşıyıcı sistemin gevrek kırılmalara karşı dirençli olması sağlanır.
Sonuç
Dayanım fazlalığı katsayısı (D), taşıyıcı sistemlerin güvenliğini sağlamak için kritik bir tasarım parametresidir. Bu katsayı, sünek olmayan davranışların (kesme, basınç, zımbalama) kontrol altına alınmasında önemli bir rol oynar. Betonarme tasarımında doğru bir “D” katsayısı kullanımı, yapının güvenlik ve dayanıklılık seviyesini artırırken, sünek davranışların daha etkin şekilde kullanılmasına olanak sağlar.
