Burulma nedir? Burulma momenti hesabı nasıl yapılır?

Kesitte yalnızca moment vektörünün kesit normali doğrultusunda bileşeninin bulunması hali, başka bir deyişle bir çubukta sıfırdan farklı tek kesit etkisinin burulma momenti olması hali burulma momenti hali olarak tanımlanmaktadır. Burulma hali, basit mukavemet hallerinden birisidir. Basit mukavemet hali olarak burulmanın en tipik örneği gücü bir noktadan diğer bir noktaya nakletmede kullanılan millerdir. Mukavemet hali olarak burulmanın incelenmesinde çubuk kesiti büyük rol oynamaktadır. Çubuk kesitinin dairesel olması halinde burulma, elemanter yöntemler kullanılarak incelenebilmektedir. Ancak çubuk kesitinin dairesel olmaması durumunda, kesit burulma etkisi altında düzlem kalmayıp çarpılacağından dolayı, burulma hesaplarında elemanter yöntemlerin kullanılması doğru sonuçlar vermemekte ve çözüm matematiksel elastisite teorisi ile mümkün olmaktadır.

Burulma, genellikle eğilme ve kesme ile birlikte etki eden, pratikte tek başına pek rastlanmayan bir durumdur. Ancak basit burulma bir sınır durum oluşturacağından dolayı, betonarme yapı elemanlarının basit burulma altındaki davranışlarının ve dayanımlarının bilinmesi gerekmektedir.

Betonarme yapılarda, taşıyıcı sistem elemanlarının çoğunun burulma etkilerine maruz kaldıkları bir aşikârdır. Bu burulma etkileri çoğu zaman düşük düzeyde kaldığından ihmal edilebilirken, bazı durumlarda meydana gelen burulma momentleri nedeni ile oluşan kayma gerilmeleri aşırı kayma donatısı gerektirebilmektedir. Bu durum, mühendislerin projelerini oluştururken burulma etkilerini ihmal edip etmemeleri konusunda çelişkiye düşmelerine sebep olmaktadır.

Burulma momentleri, betonarme yapılarda sistemin geometrisinden veya simetrik olmayan yük dağılımlarından dolayı oluşabilmektedir. Yapı elemanlarında farklı mertebelerde oluşan burulma momentleri, çoğu kez mertebesi küçük olduğundan dolayı ihmal edilmektedir. Burulma hesabına en çok ızgara sistemlerde, düzleminde eğri köprülerde, betonarme binalarda kenar kirişlerde ve balkon, merdiven kirişlerinde rastlanmaktadır.

Hiperstatik sistemlerde, yapı elemanlarına etki eden burulma momentlerinin malzemenin doğrusal elastik olarak davrandığı kabulüne göre hesabı gerçekçi sonuçlar vermemektedir. Burulmadan dolayı çatlayan betonarme yapı elemanlarının burulma rijitlikleri büyük ölçüde azaldıklarından dolayı, sistemde ihmal edilemeyecek bir uyum meydana gelmektedir. Bu uyumun meydana gelmesi ile malzemenin doğrusal elastik davrandığı kabulüne göre hesaplanan burulma momentleri, gerçek değerlerinin çok çok üstünde çıkmaktadır.

Betonarme yapılarda taşıyıcı sistem elemanlarına etkiyen burulma momentlerinin saptanması ve bu burulma momentlerinin diğer elemanlara dağılışı, betonarmenin monolitik özelliğinden ve doğrusal olmayan davranışından dolayı son derece karmaşıktır. Burulma momentleri taşıyıcı sistem elemanlarında kayma gerilmelerine neden olmaktadır. Oluşan bu kayma gerilmeleri, elemanın bir yüzünde kesme kuvvetinin oluşturduğu kayma gerilmeleri ile aynı yönde, diğer yüzünde ise ters yönde meydana gelmektedir.

Betonarmenin önemli sorunlarından biri olan eğik asal çekme gerilmeleri, kayma gerilmelerinin aynı yönde olduğu yüzde yüksek mertebelere ulaşmaktadır. Bu sebeple, taşıyıcı sistem elemanlarında oluşacak burulma etkileri üzerinde dikkatle durulması gerekmektedir. Eğilme ve kesme kuvveti ile oluşan asal çekme gerilmelerinin yol açtığı sorunların ne denli karmaşık olduğu ortada iken, bu etkilere burulmanın da dâhil olması ile sorun daha da karmaşık bir hal almaktadır. Böyle bir durumda kesin ve rasyonel çözümler sunulması çok mümkün gözükmemektedir. Günümüzde betonarmede yapılan burulma hesaplarının çoğu, geçen yüzyılın son kırk yılında yapılan deneysel araştırmalara ve deneylerden elde edilen sonuçlar ışığında geliştirilen analitik modellere dayanmaktadır.

Burulmanın, kesme ve eğilme ile birlikte etki ettiği durumların incelenmesi en gerçekçi yaklaşımdır. Çünkü betonarme elemanlarda burulma, genellikle kesme ve eğilme ile birlikte etki etmektedir. Burulma ve eğilme etkileşimi donatılar bağımsız hesaplandığında ihmal edilebilirken, burulma ve kesme etkileşimi ise her ikisi de kesme gerilmelerine neden olan etkiler olduğundan dolayı ihmal edilememektedir.

Betonarme elemanların burulma hesaplarında, burulma momentinin saptanması ve saptanan burulma momenti için donatı hesabı yaparak gerekli güvenliğin sağlanması olmak üzere iki önemli aşama bulunmaktadır.