Süneklik Düzeyi ve Depremin yapılara etkisi
Süneklik düzeyi yapının dayanımında güç kaybı olmaksızın yeterli miktarda plastik deformasyonlar yapabilmesidir. Yapılar tasarlanırken plastik davranacak şekilde tasarlanır. Plastik davranan bir yapı hasar alabilir ancak göçme olmaması gereklidir. Bu nedenle süneklik kavramı deprem ihtimali yüksek yerlerde büyük önem taşımaktadır. Süneklik, bir malzemenin, kesitin, elemanın veya taşıyıcı sistemin, gerilmede, kesit tesirinde, yada yükte hatırı sayılır bir değişme olmadan, elastik sınırın ötesinde şekil değiştirme, dolayısıyla yer değiştirme yapma yeteneğidir. Başka bir ifade ile betonarme kesitin dayanımında kritik bir azalma olmaksızın yapabileceği doğrusal ötesi şekil değiştirme kapasitesi (maksimum dayanımın %15 azalmasına müsaade edilir) olarakta söylenebilir.
Depreme dayanıklı bir yapı tasarımında süneklik kavramı da en az rijitlik kadar önemlidir. Deprem esnasında yapının enerji yutabilmesi için plastik deformasyonlar yapabilmesi gerekmektedir. Yapı elemanlarında meydana gelen plastik deformasyonlar belirli bir bölgede oluşmakta ve bu bölge plastik mafsal bölgesi olarak isimlendirilmektedir. Plastik mafsal bölgesi elemanın yük taşıma ve deformasyon kapasitesi açısından oldukça önemlidir.
Perdeler boyutları itibari ile önemli yatay rijitlikleri olan elemanlardır. Rijitliğin haricinde deprem sırasında perdelerin yükseklik / genişlik (kesme açıklığı) oranına bağlı olmak kaydıyla mümkün olduğunca sünek bir şekilde davranıp payına düşen deprem kuvvetini elastik ötesi deformasyonlar yaparak emmesi istenir. Bu nedenle perdenin plastikleşecek olan kritik bölgesinde özel tasarım yapılır. Bu bölgede perdenin plandaki uzunluğuna yakın bir yükseklik boyunca enine donatılar sıklaştırılmaktadır ve perde elemanının burkulmasını önlemek için de perde uç bölgelerinde kolonlara benzer bir tasarım gerçekleştirilmektedir.
Sünek bir yapıdan beklenen davranış, deprem sırasında zeminden yapıya iletilen enerjinin önemli bir bölümünü yapının dayanımında ciddi bir azalma olmaksızın, sönümlemesidir. Yüklemedeki aşırı artış ile beraber akma seviyesine ulaşan kesitlerde, süneklik sayesinde plastik şekil değiştirmelerle enerji alınır ve iç kuvvetler daha az zorlanan kesitlere iletilmiş olur. Süneklik, izin verilen hasarla orantılıdır ve sünek taşıyıcı sistem tarafından yapı göçmeden hasarın karşılanması beklenir. Sünekliğin gereği plastikleşme bölgelerinin oluşmasıdır ve plastik mafsallar yapının kapasitesini belirlemektedir.
Bina tasarımında en çok tercih edilen taşıyıcı sistemler olan yapısal çelik ve betonarmenin birbirlerine göre avantajları mevcuttur. Çelik, yüksek mukavemet, yüksek süneklik düzeyi, malzeme imalatında düşük hata oranı ve yapım kolaylığı gibi özellikleriyle ön plana çıkarken beton da ekonomiklik ve basınç etkilerine karşı mukavemetiyle tasarımcıya avantaj sağlamaktadır. Her iki sistemin avantajlarından yararlanmak ise kompozit yapı sistemleri ile mümkün olmaktadır.
Süneklik düzeyi düşük olarak adlandırılan sistemlerin potansiyel sünekliklerinin tamamını sergileyecek şekilde tasarlanmamış olmalarından dolayı deprem etkilerinin yüksek olduğu bölgelerde kullanımında kısıtlayıcı kurallar mevcuttur. Fakat kullanımına izin verilen bölgelerde süneklik düzeyi düşük çerçeveler yüksek maliyetli sünek birleşim detayları gerektirmedikleri için ekonomik olduklarından tercih edilirler. Kompozit süneklik düzeyi düşük moment aktaran çerçevelerin birleşimleri genel olarak kiriş moment kapasitesine göre tasarlanır.
Süneklik düzeyi yüksek kompozit çerçeve sistemlerinin ise, çerçeveyi oluşturan elemanların ve birleşimlerin sismik yükler altında iyi bir performans göstermesini sağlayacak (enerji yutulmasına imkan verecek) şekilde tasarlanması ve detaylandırılması gerekir. Yönetmeliklerde büyük deprem yükü azaltma katsayısına izin verilmesi ve mimariyi en az etkileyen sistem olması sebebiyle süneklik düzeyi yüksek moment aktaran çerçeveler en çok tercih edilen yatay yük taşıyıcı sistemlerdir.
Kompozit süneklik düzeyi yüksek moment aktaran çerçevelerin çerçeve elemanlarının yerleşimi süneklik düzeyi düşük moment aktaran çerçeveler ile aynıdır. Ancak sistemin sünekliğinin öngörülen seviyede olmasının sağlanabilmesi için hem çelik hem de betonarmede oldukça kısıtlayıcı detaylandırma kuralları mevcuttur. Bu kuralların amacı kirişlerde plastik mafsallar oluşurken kolonların ve birleşim elemanlarının elastik davranışlarını sürdürmelerini sağlamaktır. Taban kesme kuvvetinin tasarım değerinin belirlenmesine dair kurallar süneklik düzeyi yüksek moment aktaran çelik ve betonarme sistemlerinkiyle aynıdır.
Kompozit süneklik düzeyi yüksek moment aktaran çerçevelerin tasarımında hem çelik hem de betonarme çerçeveler için belirlenmiş tasarım kurallarına uyulmalıdır. Tasarım güçlü kolon – zayıf kiriş yaklaşımıyla yapılmalıdır. Çerçevelerin çelik gömme kompozit kolonlarında betonarme kolonlar için belirlenen enine donatı gereklilikleri sağlanmalı, etriye ve çirozlar için yönetmeliklerde belirlenen detaylar uygulanmalıdır.
Kompozit süneklik düzeyi yüksek moment aktaran çerçevelerin kiriş kesitleri kompaktlık sınırlamalarına uymalı, kirişlerin yatay çaprazlarla desteklenmeleri sağlanmalıdır. Kirişin plastik eğilme kapasitesinin tamamının kullanılabilmesi için yerel burkulma ve yanal burulmalı burkulma durumlarının önlenmiş olması gerekir.
