Rijitlik nedir? Yapılarda Rijitlik, Rezonans ve kararlılık durumları nasıl olur?

İnşa edilecek yapılarda yeterli rijitlik sağlamak, yatay deprem yükleri altında yapıda meydana gelebilecek ikinci mertebe momentlerini, yapısal olan ve olmayan hasarları asgariye indirmek ile insanları rahatsız eden, makine ve cihazların çalışmasına engel olan deformasyonları engelleme adına yapılmaktadır. Deprem yönetmeliğine göre rijitliğin yatay deprem yükleri altındaki yapıda toplam yer değiştirme miktarından ziyade, herhangi bir katın altındaki ve üstündeki kata göre yapmış olduğu göreli kat ötelenmesi miktarı önemlidir. Söz konusu katlar arası göreli kat ötelenmeleri yüksek katlı yapılarda yükseklik arttıkça çerçeveli sistemlerde azalmakta iken, perde duvarlı taşıyıcı sistemlerde artmaktadır. Rijitlik bina boyutlarına, taşıyıcı eleman boyutlarına ve miktarına, beton malzemesi özelliklerine, kat yüksekliğine, dolgu duvar miktarına ve özelliklerine bağlı olarak değişiklik göstermektedir.

Rijitlik bina periyodu kararlılık ve rezonans nedir?

Rijitlik yapı periyodunun da değişimine sebep olmaktadır. Taşıyıcı sistemin rijitliği yapı periyodunun arttırılıp yahut azaltılmasında önemli bir etkendir. Sabit kütleye sahip bir yapıda rijitlik arttığında yapı periyodu azalmaktadır. Yapıyı tasarlarken göz önüne alacağımız zeminin hâkim periyodu ile yapı periyodu çakışmamalıdır. Aksi takdirde yapı rezonansa girecektir. Bunun için yapının rijitliği rezonansa mahal vermeyecek şekilde ayarlanmalıdır. Periyodu az olan rijit yapıların zemin hâkim periyodu büyük olan zeminlerde, periyodu büyük olan esnek yapıların ise zemin hâkim periyodu küçük olan zeminler üzerine inşa edilmesi ile rezonans oluşumunu engelleyecektir.

İnşa edilecek taşıyıcı sistem, inşasından itibaren kendi ağırlığını taşımaya başlar. Sabit ve hareketli yükler taşıyıcı sisteme ani olarak etki etmeyip, belirli sürede etki ederler. Bu sürede taşıyıcı sistemde oluşabilecek bir kusurun meydana gelmesi halinde mevcut yükleri boşaltmak suretiyle tedbir alınabilir. Deprem yükleri ise, sabit ve hareketli yüklerden farklı olarak dinamik özelliğe sahiptir ve yapıya çok kısa sürede etki ederler. Daha evvel herhangi bir yatay yüke maruz kalmayan taşıyıcı sistem, bu kısa sürede ciddi bir yatay kuvvet etkisinde zorlanır. Bu kısa süre zarfında taşıyıcı sistemde meydana gelebilecek kusurlar için önlem almak yeterince mümkün olmaz.

Deprem yönetmeliğimiz, deprem kuvvetlerine dayanıklı yapı tasarımının genel ilkelerinden söz ederken, deprem yüklerinin hepsini birlikte taşıyacak olan binanın taşıyıcı sistemi ve her bir elemanında, deprem yüklerinin güvenli ve sürekli bir biçimde temel zeminine kadar aktarılmasında yeterli dayanım, kararlılık ve rijitlikten bahsetmiş olsa da yapılarda süneklik, geometri ve süreklilik durumlarının da önemli olduğunu söyleyebiliriz.

Yapının üzerine gelen yükleri emniyetle taşıyabilmesi için dayanımının yanı sıra denge konumunu da koruması gerekir. Kararlılık göstererek denge konumunu koruyan yapı, çok az da olsa denge konumundan uzaklaşırsa ani bir şekilde çöker. İkinci mertebe momentlerinin birinci mertebe momentlerine oranı kararlılık durumunu belirler.