Plastik Mafsal

Mafsallı Birleşimler ve Plastik Mafsal etkisi

Plastik mafsal etkisinin detaylarına geçmeden önce Mafsallı birleşimler hakkında bir kaç bilgi sunmak daha doğru olacaktır. Mafsallı birleşimler, iç kuvvetleri aktarabilen ancak yapı elemanlarını ya da yapıyı olumsuz olarak etkileyecek kadar moment aktaramayan birleşimler olarak tanımlanırlar. Eğilme dayanımı, bağlandığı elemanın eğilme dayanımının %25’inden fazla olmayan ve yeterli dönme rijitliğine sahip olmayan birleşimler bu sınıfa girerler. Bununla birlikte 0,02 rad dönme değerinde bir birleşim, bağlı olduğu kirişin plastik moment kapasitesinin %20’sinden fazlasını taşıyamıyorsa da bu birleşim mafsallı olarak kabul edilir ve tasarım aşamasında eğilme dayanımı ihmal edilir. Rijit birleşimler ise moment aktarırken bağlandığı elemanlarla arasında neredeyse hiç dönmenin olmadığı birleşimlerdir.

Plastik Mafsal Nedir?

Bir betonarme yapıda deprem etikisi altında elemanlarında (kirişler ve kolonlar) oluşan eğilme momenti, elastik sınır içinde olması durumunda bina için bir tehlike teşkil etmez. Eğer depreminin şiddeti belli bir büyüklüğün üzerinde ise elemanlarda oluşan eğilme momenti elastik sınırı aşar. Elastik sınırın aşıldığı yapı elemanlarında plastik mafsallar oluşur.
Yapılarda deprem esnasında yapının plastik deformasyon yapabilmesi gerekir. Yapıda hasar oluşmalı ancak yapı göçme düzeyi performans seviyesini sağlamamalıdır. Yapı plastik deformasyon yaptıkça, artan süneklilikle deprem enerjisi karşılanmaktadır. Deprem esnasında mafsallaşmanın ilk olduğu yerler dolgu duvarlar olduğu için, dolgu duvarlar yapının sünekliliğini arttırır ve dolgu duvarlar sayesinde yapı göçmeden plastik deformasyon yapabilir. Dolgu duvarlar binada çatlayan ilk elemanlar olduğu için, depremden gelen enerjiyi bu çatlamalar sayesinde büyük ölçüde sönümler. Kolonların üst ve alt ucunda beklenen plastik mafsallaşma kolonun farklı bir bölümünde oluşabilir, bu durumda kolonu tasarlarken hesapladığımız kuvvetlerden daha fazlasına maruz kalmasına sebep olur.

Plastik Mafsal Örneği
Plastik Mafsal Örneği

Moment aktaran çelik çerçevelerin tasarımı yapılırken, yapının deprem yükleri altında istenen performansı gösterebilmesi için, plastik deformasyonların kirişlerdeki plastik mafsal bölgesinde yoğunlaşması ve kolonların bunun dışında tutulması hedeflenir. Böylece, şiddetli yer sarsıntılarında plastik mafsalların aynı kat içerisindeki tüm kolonların üst ve alt enkesitlerinde oluşmasının önüne geçilerek, büyük göreli kat ötelemesiyle yapıda göçmeye neden olabilecek yumuşak kat mekanizmasının önüne geçilir.

Plastik mafsal bölgeleri, kolon ve kirişte eğilme etkisiyle, kesitte çekme liflerinde akma ve basınç liflerinde ise akma ve burkulma ile oluşabileceği gibi, panel bölgesinde kesme kuvvetleri nedeniyle meydana gelen akma davranışı ile de oluşabilmektedir.