Doğrusal olmayan yöntemler ile tasarımda beton davranışı
daha gerçekçi modellemek için, sargı ve boyuna donatının etkisi göz önüne
alınmalıdır. Özellikle sargı donatısının beton birim şekildeğiştirme
davranışına etkisi önemlidir. Uygun sargı donatısı kullanımı ile hem maksimum
dayanım hem de eleman sünekliği artmaktadır.
Sargı ve boyuna donatının beton gerilme-şekildeğiştirme davranışına
etkisi, deneysel çalışmalar ile incelenmiş ve bu davranışı idealize etmek için
çeşitli malzeme modelleri önerilmiştir. Bunlardan en sık kullanılan modellerden
biri Mander, Priestley ve Park ve arkadaşları tarafından önerilen ve Mander modeli
olarak bilinen modeldir. Konu ile ilgili makaleye aşağıdaki linkten ulaşabilirsiniz.
Mander Makale: Theoretical Stress-Strain Model for Confined Concrete_Mander_Priestley_Park_ASCE.pdf
Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY) de bu Mander modelini
esas alınmış olup, Bölüm EK 5A’ da ilgili bağıntılar detaylı olarak
verilmiştir. Aşağıda bu bağıntıların özeti yer almaktadır.
Bu bağıntılar kullanılarak, bir excel çalışması hazırlanmıştır.
Buna ait görsel aşağıdaki resimde verilmiştir. İlgili excel dosyasını ise aşağıdaki
linkten indirebilirsiniz.
Mander Excel: Mander-TBDY.xlsx
Beton gerilme-şekildeğiştirme ilişkisi, Sap2000 Section Designer gibi programlar kullanılarak da elde edilebilir. Pratikte bu gibi programların kullanılması daha uygun olabilmektedir. Sap2000 de dairesel kolonların da modellenebilmesi mümkündür.
Şekildeğiştirmeye göre tasarımda,
malzeme modelleri programlarda idealize edilerek tanımlanmaktadır. Aşağıdaki
resimde Perform 3D de kullanılan idealleştirmeye ait parametreler
gösterilmiştir.
Proje ofisleri tasarım pratiklerinde
beton gerilme şekildeğiştirme ilişkisini her bir eleman kesiti ve donatı
yerleşimi için ayrı ayrı hesaplayıp ve bunun için malzeme tanımları yapmayı tercih
etmeyebilir. Yaptığımız çalışmalarda görüldü ki, bu davranış aşağıdaki 4 durum
için yapılması yeterlidir.
1.
Sargısız Beton
2.
Dikdörtgen ve Kare Kolonlar
3.
Dairesel Kolonlar
4.
Perde Başlık Bölgeleri
Yukarıdaki 4 tipik durumda kare
ve dikdörtgen kolonlar da iki ayrı durum olarak düşünülerek tipler 5’ de
çıkarılabilir, biz 4 ana durumu yeterli gördük. Burada 4 tip durum
oluşturulurken, TBDY minimum sargı koşullarına uyulduğu ve boyuna donatı miktarının
%1.00 ~%2.50 mertebesinde olduğu düşünülmüştür. Farklı durumlar için çalışmalar
yapılıp, pratikte yapılacak çalışmalarda farklı tercihler yapılabilir. Aşağıdaki
diyagramda, sargısız beton, perde ve dikdörtgen kolon için gerilme
şekildeğiştirme bağıntıları ve Perform 3D için idealleştirilmiş grafikler
gösterilmiştir.
Şekildeğiştirmeye göre tasarımda,
malzeme modeli tanımları önemli giriş parametrelerinden biri olup, bunun doğru
şekilde modellenmesi önemlidir. Doğrusal olmayan analiz ve tasarım henüz
gelişmekte olan alan olup, tasarım pratiğinde tecrübelerin paylaşılması ve
çalışmalarınızda yardımcı olması için paylaşılmıştır. Yapacağınız yorum ve
paylaşımlar (makale, excel, sunum, vs.) ile bu gelişime katkılarını bekliyoruz.