Perde ve Kolon-Kiriş Birleşim Bölgelerindeki Yapısal Sorunlar

Betonarme Yapılarda Perde ve Kolon-Kiriş Birleşim Bölgeleri: Yapısal Sorunlar, Tasarım İlkeleri ve Çözüm Önerileri

1. Giriş

Betonarme yapılar, taşıyıcı sistem bileşenlerinin birbirleriyle etkileşim içinde olduğu karmaşık sistemlerdir. Deprem gibi dinamik yükler altında yapı elemanlarının davranışını belirleyen en önemli faktörlerden biri, taşıyıcı elemanların birleşim noktalarının doğru tasarlanmış ve uygulanmış olmasıdır. Kolon-kiriş birleşim bölgeleri ile perde duvar birleşimleri, yapının rijitliği, sünekliği ve genel dayanıklılığı açısından kritik öneme sahiptir.

Son yıllarda yaşanan büyük depremler, yapıların birleşim bölgelerinde meydana gelen hasarları daha da belirgin hale getirmiştir. 1999 Marmara ve Düzce depremlerinde birçok betonarme yapıda kolon-kiriş birleşim bölgelerinin yetersizliği nedeniyle ciddi hasarlar ve göçmeler yaşanmıştır. Beton dayanımındaki düşüklük, yetersiz etriye sıklaştırması, yanlış donatı detaylandırması ve birleşim bölgelerinde yeterli kenetlenmenin sağlanamaması, bu göçmelerin başlıca nedenleri olarak öne çıkmaktadır.

Bu çalışmada, betonarme yapıların perde ve kolon-kiriş birleşim bölgelerinde karşılaşılan yapısal sorunlar ele alınarak, bu bölgelerin doğru tasarlanması ve uygulanması için önerilen yöntemler detaylandırılacaktır. Ayrıca, günümüzde kullanılan deprem yönetmeliklerinde birleşim bölgeleri için belirlenen kurallar incelenerek, yapı güvenliğini artırmaya yönelik tasarım önerileri sunulacaktır.

2. Kolon-Kiriş Birleşim Bölgelerinde Karşılaşılan Yapısal Sorunlar

Kolon-kiriş birleşim bölgeleri, yapı sisteminin enerji sönümleme kapasitesini ve genel dayanıklılığını belirleyen en kritik noktalardan biridir. Özellikle deprem yükleri altında bu bölgelerde oluşan gerilme birikimleri ve ani şekil değiştirmeler, birleşim bölgesinde plastik mafsalların oluşmasına ve taşıyıcı sistemin bütünlüğünün kaybolmasına neden olabilir.

Kolon-kiriş birleşim bölgelerinde sık karşılaşılan yapısal sorunlardan biri, donatıların yetersiz ankrajı ve kenetlenme uzunluğunun eksik olmasıdır. Betonarme çerçeve sistemlerde, kiriş donatılarının kolon içerisine yeterli uzunlukta gömülmesi, moment aktarımını sağlamak açısından büyük önem taşır. Ancak birçok yapıda, kiriş boyuna donatılarının kolon içine yeterli ankraj sağlayamadığı gözlemlenmektedir. Bu durum, birleşim bölgesinde aderansın kaybolmasına ve donatının sıyrılarak taşıma kapasitesinin düşmesine neden olmaktadır.

Bir diğer yaygın sorun, etriye düzenlemelerinin yetersiz olması veya düzensiz yerleştirilmesidir. Kolon-kiriş birleşim bölgelerinde yoğun kesme gerilmeleri oluştuğundan, bu bölgelerin yeterli enine donatıyla sarılması gerekmektedir. Ancak birçok yapıda, birleşim bölgelerinde etriye sıklaştırmasının yapılmadığı veya etriyelerin yetersiz sıklıkta olduğu görülmektedir. Etriye düzenlemesi yetersiz olan birleşim bölgelerinde, kesme çatlakları oluşarak düğüm noktalarının göçmesine neden olabilir.

Birleşim bölgelerinde sıkça karşılaşılan bir diğer hata, kolon ve kiriş genişliklerinin birbirine eşit olması nedeniyle donatı yerleşiminin zorlaşmasıdır. Kolon genişliği ile kiriş genişliği aynı olduğunda, kiriş donatıları ile kolon donatılarının birleşim noktalarında sıkışıklık meydana gelir ve beton yerleşimi zorlaşır. Bu tür durumlar, kolon donatılarının yeterli aderans sağlayamamasına ve betonun homojen bir şekilde yerleştirilememesine neden olur.

Kolon-kiriş birleşim bölgelerinde meydana gelen yapısal hasarlar, genellikle çekirdek betonun ezilmesi, donatıların sıyrılması ve plastik mafsalların oluşmadan birleşim bölgesinin tahrip olması şeklinde görülmektedir. Bu tür hasarların önüne geçebilmek için birleşim bölgesinde güçlü bir kesme kapasitesi sağlanmalı ve sünek davranışın korunması için gerekli tasarım ilkeleri uygulanmalıdır.

3. Perde Duvar Birleşim Bölgelerinde Karşılaşılan Yapısal Sorunlar

Perde duvarlar, yüksek binalarda yanal yüklerin karşılanmasında kritik rol oynayan elemanlardır. Ancak perde duvar birleşim bölgelerinde yapılan tasarım ve uygulama hataları, yapı güvenliğini ciddi şekilde riske atabilir.

Perde birleşim bölgelerinde en sık karşılaşılan sorunlardan biri, perde uç bölgesinde yeterli donatı düzenlenmemesidir. Perde uçlarında yeterli donatı bulunmadığında, deprem sırasında oluşan büyük kesme kuvvetleri ve eğilme momentleri nedeniyle perde uç bölgelerinde ani çatlaklar ve göçmeler meydana gelebilir.

Bir diğer sorun, perde gövde kalınlıklarının gereğinden fazla büyük seçilmesidir. Özellikle asansör ve merdiven perdelerinde, perde kalınlıklarının yönetmelikte belirtilen minimum sınırların oldukça üzerinde olduğu görülmektedir. Bu durum, yapının rijitliğini artırırken, gereksiz malzeme tüketimine ve ekonomik olmayan tasarımlara yol açmaktadır. Yapılan araştırmalar, perde uç bölgelerinde başlık elemanlarının kullanılması durumunda, perde gövde kalınlıklarının daha ekonomik değerlere indirilebileceğini göstermektedir.

Perde birleşim bölgelerinde sıkça yapılan bir diğer hata, iki perde duvarın birbirine dik olarak birleştiği noktalarda donatı düzenlemesine yeterince özen gösterilmemesidir. Perde birleşim noktalarında uygun donatı detaylandırması yapılmadığında, bağlantı bölgelerinde lokal gerilmeler artar ve birleşim noktalarında çatlaklar meydana gelebilir.

Bu tür yapısal sorunların önüne geçebilmek için perde birleşim bölgelerinde yeterli donatı düzenlemesi yapılmalı, perde uç bölgelerinde rijitliği artıracak detaylandırmalar tercih edilmeli ve perde birleşim noktalarındaki kesme gerilmeleri uygun donatı yerleşimi ile dengelenmelidir.

4. Tasarım İlkeleri ve Deprem Yönetmeliklerine Göre Birleşim Bölgeleri

Betonarme yapılarda birleşim bölgelerinin doğru tasarlanması, yapının deprem dayanıklılığını doğrudan etkileyen bir faktördür. Bu nedenle, günümüz deprem yönetmelikleri birleşim bölgelerinin tasarımı konusunda çeşitli kurallar getirmektedir.

1998 Deprem Yönetmeliği’ne göre, kolon-kiriş birleşim bölgelerinde minimum kolon boyutunun 25×30 cm olması, kiriş genişliğinin en az 25 cm olması ve birleşim bölgesinin yeterli enine donatıyla güçlendirilmesi gerekmektedir.

Eurocode 8’e göre, kolon ve kirişlerin birleşim bölgelerinde sünek davranışı sağlamak için kolon boyutlarının en az 30×30 cm olması, perde uç bölgelerinde başlık elemanlarının kullanılması ve birleşim bölgelerinde sıklaştırılmış etriye düzenlemesi yapılması gerekmektedir.

UBC 1997 yönetmeliğinde, kolon boyutlarının minimum 30 cm olması, perde kalınlıklarının bina yüksekliğine bağlı olarak belirlenmesi ve birleşim bölgelerinde donatı düzenlemelerinin yönetmelikte belirtilen ankraj kurallarına uygun olması gerektiği belirtilmiştir.

5. Sonuç ve Öneriler

Yapı güvenliğinin artırılması için birleşim bölgelerinin tasarımında ve uygulamasında aşağıdaki temel ilkelerin dikkate alınması gerekmektedir:

Kolon-kiriş birleşim bölgelerinde yeterli kenetlenme sağlanmalı ve donatı düzenlemeleri yönetmeliklere uygun olmalıdır.
Birleşim bölgelerinde etriye sıklaştırması yapılmalı ve kiriş donatıları yeterli ankraj uzunluğuna sahip olmalıdır.
Perde uç bölgelerinde başlık elemanları kullanılarak perde kalınlıkları optimize edilmelidir.
Kolon-kiriş ve perde birleşimlerinde beton yerleşimini kolaylaştıracak donatı detaylandırmalarına özen gösterilmelidir.

Bu önerilerin uygulanması, yapıların depreme karşı dayanıklılığını artırarak can ve mal kayıplarını minimize etmeye yardımcı olacaktır.

Kaynakça

Güler, K., & Altan, M. (2003). Betonarme Yapılarda Perde ve Kolon-Kiriş Birleşim Bölgelerinde Yaşanan Sorunlar Üzerine Bir İrdeleme. Beşinci Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, İstanbul.
ABYYHY (1975). Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik. Bayındırlık Bakanlığı, Ankara.
ABYYHY (1998). Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik. Bayındırlık Bakanlığı, Ankara.
TS 500 (2000). Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları. Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
ACI 318 (1999). Building Code Requirements for Reinforced Concrete. American Concrete Institute, Detroit.
Eurocode 8 (1998). Earthquake Resistant Design of Structures-Part I: General Rules and Rules for Buildings. CEN, Berlin.
Paulay, T., & Priestly, M. J. N. (1992). Seismic Design of Reinforced Concrete and Masonry Buildings. John Wiley & Sons, New York.
UBC (1997). Uniform Building Code. International Conference of Building Officials, Whittier, CA.
Wallace, J. M., & Thomsen, J. H. (1995). Design of Reinforced Concrete Structural Walls: Applications. Journal of Structural Engineering ASCE, 121(1), 88-101.

Erhan Baytak, Yüksek İnşaat Mühendisi, 2025