Kiriş binanın önemli taşıyıcı elemanı

Betonarme yapılarda döşemelerden gelen kuvvet ve yükü kolonlara ileten yapılara kiriş denir. Kirişler düşey olarak yerleştirilmiş olan kolonların üzerine yatay olarak koyulur. Betonarme yapılarda karkas dediğimiz ve döşeme, temel, kolon ve kirişlerden oluşan bir taşıyıcı sistem vardır ve her katta aynıdır. Bu sistem içerisine kirişin nasıl ve hangi bölgelere koyulacağı projede bellidir. Kirişlerin donatılması kalıp planında yer alan brifinglere göre yapılır. Kiriş donatıları pilye, etriye, üst demir ve alt demir donatı elemanlarıyla yapılır. Donatı olarak çapı 12 mm den aşağı eleman kullanılamaz. Bu donatma işlemi gerekli mühendislik çalışmaları yapılarak statik hesaplamalara neticesinde tespit edilir ve sonuçlar kiriş standartlarıyla karşılaştırılır.

Binalarda kullanılan kirişlere zemin kattan başlayarak en üst katlardaki de dahil olmak üzere yük binmektedir. Bu yük aktarımın gerekli hesap ve uygulamaları çok iyi yapılıp binada yaşayan insanların güvenliğinin sağlanması zorunludur. Kirişlere uzunluğu boyunca binada yer alan ölü ve hareketli yüklerin büyüklüğü, döşemenin kenar oranlarına ve mesnet koşullarına göre değişmektedir. Kiriş üzerine gelen yükler; kirişin kendi öz yükü, üzerindeki duvar yükü, döşemelerden gelen hareketli ve ölü yükler olarak sayılabilir.

Betonarme alanında yapılan uygulamalarda temel prensiplerden birisi şudur ki; döşeme köşelerinden çizilen açı ortaylar neticesine oluşan alanların yükünü o alanın altında kalan kiriş karşılar.Örneğin kare şekilli bir döşemede açıortaylar çizildiğinde üçgen alanlar oluşacak ve bütün kirişlere eşit yüklemeler olacaktır. iki doğrultuda çalışan plakların yanı sıra bir doğrultuda çalışan plaklar da uygulamalarda karşımıza çıkmaktadır. Bu tip döşemelerde kısa kirişlere aktarılan yükün değeri oldukça küçüktür. Bu sebeple döşemenin tüm yükünü uzun doğrultudaki kirişin karşılandığı varsayılır. Bu durumda uzun kirişlerin yükü düzgün yayılı olur.

Yönetmeliklerde müsaade edilen kiriş tipi denge altı kirişlerdir. Kesit olarak tek donanımlı olan kirişlerde sadece çekme etkisi oluşur ve bu kuvveti donatı, basınç kuvvetini ise beton karşılar. Kirişlerde herhangi bir yük altında oluşabilecek kırılmaların türünü donatı oranı belirler ki dengeli kırılmayı sağlayacak olan dengeli donatı oranı olmaktadır.

Kirişler koyulduğu yer itibariyle yüksek kuvvetler ve momentler altında ise bu bölgelerde güvenliği ve sağlamlığı sağlamak amacıyla çift donatılı kiriş kullanılabilir. Çift donatılı kiriş kullanılmasının amacı, kuvvetin geldiği bölgelerde basınç alanını artırmak olmaktadır.

Betonarme yapılar içerisinde yer alan elemanlar üzerine etki eden yatay ve düşey kuvvetler neticesinde eğilme momenti ve buna bağlı olarak yüksek değerde kesme kuvveti meydana gelmektedir. Meydana gelen bu yükler, asal çekme gerilmeleri tarafından karşılanmaktadır. Asal basınç gerilmelerinin kontrol altında tutulup gövdeyi deforme edecek seviyeye çıkarılmaması gerekmektedir. Tasarım kesme kuvveti, Vd mesnet yüzeyinden “d” kadar uzaklıkta hesaplanmaktadır ancak, kirişlerde dolaylı mesnet olarak ifade edilen ve başka bir eğilme elemanına oturan kirişlerde kesme kuvveti dikkati alınmaktadır.

Kiriş Güçlendirme Teknolojileri

Ülkemizde son yıllarda artan deprem olayları mevcut betonarme yapıların güçlendirilmesi ile ilgili çalışmaların hız kazanmasında önemli yere sahip olmaktadır. Betonarme kiriş elemanlarının güçlendirilmesinin yanında çevre koşulları değiştiği için artık hizmet veremeyen yapıların da güçlendirilmesi günümüzde yapılan çalışmalardan olmaktadır. Yapılan tüm bu çalışmalar yapılırken izlenen metotlar; çelik levha mantolaması, karbon lifli mantolama ve betonarme mantolama olarak sayılabilir. Ortaya çıkan bu güçlendirme çalışmaları sadece ülkemize mahsus olmayıp dünya çapında gelişen teknolojilerle devam etmektedir.

Tasarımı ve üretilmesi bakımından çeşitleri

1. Bütünleşik Kirişler: Bütünleşik kirişler denilen bu tip yapı elemanlarında çelik kirişler, döşeme yükünü sadece üst başlıklar ile taşımaz. Çelik tipli kirişler, ön yapımlı beton döşemenin ya da yerinde dökmenin yüksekliğinde, döşemenin içinde kalarak o sistemin bir bileşeni olur. Bu sayede herhangi bir yangın esnasında alt başlık hariç diğer bütün çelik kiriş korunaklı bir hale gelmiş olur. Bunun yanında çelik kirişin sistemin içerisinde yer alması, yapıya fazladan bir yüksekliğin verilmesine de mani olur.
2. Boşluklu Kirişler: Bu tip kirişler gelişen kesim teknolojisi ile beraber kirişin uzunluğu boyunca alev yardımıyla kesilip daha sonra uçtan uca kaynaklama yöntemi ile üretilir. Geçmişte uygulanagelen teknoloji ancak altıgen yapıda kastella kirişlerin üretimine olanak sağlarken gelişen teknoloji ile dikdörtgen yapıda kirişler elde edilebilmektedir.
3. Kısmen Kaplanmış Kiriş ve Kolonlar: Kısmen kaplanmış kolon ya da kirişler alt ve üst başlıklar arası kolon boşlukların, I kesitli çelik tipte taşıyıcıların, donatılı veya düz beton yardımıyla doldurulmasıyla elde edilir ve mukavemet olarak iyi sonuçlar verir. Bu tip kiriş ve kolonların yangına karşı dayanıklılığını artırabilmek için içerisine koyulan çeliğin daha fazla betonla kaplanması ile sağlanabilir. Diğer yöntem olarak beton içine koyulan donatı oran, miktar ve kalitesinin artırılması ile yangına karşı daha iyi bir dayanım sağlanabilir.