Süneklik Düzeyi Yüksek (SDY) Kiriş Koşulları
SDY (Süneklik Düzeyi Yüksek) kirişler, büyük depremlerde plastik mafsal oluşumuna izin verecek biçimde tasarlanan yüksek süneklikli kiriş elemanlardır. TBDY 2018 Madde 7.4 kapsamında enkesit koşulları, boyuna/enine donatı gereksinimleri, sarılma bölgesi detayı ve kapasite kesme kuvveti hesabı açıklanmaktadır.
TBDY 2018 Madde 7.4'te düzenlenen bu kurallar, yalnızca DTS 1, 1a, 2, 2a sınıflarındaki (yüksek ve orta deprem tehlikesindeki) binalara zorunlu olarak uygulanır. Türkiye'nin aktif fay kuşaklarında yer alan şehirlerinde — Kütahya dahil — tüm konut ve ticari binaların SDY kiriş koşullarına uyması yasal zorunluluktur.
Malzeme Ön Koşulları (TBDY 2018 Md. 7.2.5.3):
-
Beton sınıfı: Minimum C25; C25 ila C80 aralığında (TS EN 206 sınıflandırması)
Not: TDY 2007 (mülga, yerine TBDY 2018)'de minimum C20 idi; TBDY 2018 ile C25 zorunlu hale gelmiştir.
-
Donatı çeliği: TS 708'e göre B420C veya B500C nervürlü donatı (çift germe dayanımı koşulu)
-
S420 kullanımı: Yalnızca ek koşullar sağlandığında: ve
1. Enkesit Koşulları (TBDY 2018 Md. 7.4.1)
Kolona bağlı SDY kirişlerde aşağıdaki enkesit boyutu koşulları sağlanmalıdır:
SDY (DC1) kiriş kuralları: en-kesit geometri (bw≥250mm, h≥300mm, h/bw≤4), donatı (ρmin=0.8·fctd/fyd, ρmax=0.85·ρb, As'/As≥0.5), kilit bölgesi 2h sık etriye Φ8/100 + 135° kanca, capacity design kesme, plastik mafsalda bindirme yasağı (TBDY 2018 7.4 / TS 500).
Kiriş boyuna kesit (kilit bölgesi 2h sık etriye Φ8/100 + orta seyrek Φ8/200); enine kesit (üst çekme 4Φ22, alt basınç ≥%50, beton örtü c=25mm); plastik mafsal Mp,sol/Mp,sağ kolon yüzünde; 135° sismik kanca; capacity design Vd hesabı.
Tablo 1: Enkesit Koşulları (TBDY 2018 Md. 7.4.1)
| Koşul | Gereklilik | Madde |
|---|---|---|
| Minimum kiriş genişliği | 7.4.1.1(a) | |
| Genişlik–yükseklik oranı | 7.4.1.1(a) | |
| Kiriş genişliği–kolon genişliği | (her iki yanda) | 7.4.1.1(a) |
| Min. kiriş yüksekliği (döşeme) | ve | 7.4.1.1(b) |
| Max. yükseklik–genişlik oranı | 7.4.1.1(b) | |
| Eksenel kuvvet koşulu (kiriş olma) | 7.4.1.2 |
Burada:
- : Kiriş gövde genişliği (mm)
- : Kiriş toplam yüksekliği (mm)
- : Kolon genişliği (mm)
- : Kiriş doğrultusundaki kolon boyutu (mm)
- : Hesap eksenel kuvveti; bu koşul sağlanmazsa eleman kolon gibi tasarlanır
Dikkat: olan kirişlerde TBDY 2018'e göre etriye kolları arası mesafe ≤ 350 mm koşulu nedeniyle çift etriye zorunludur. Pratikte olan tüm kirişlerde çift etriye kullanılması gerekmektedir.
1.1 Gövde Donatısı Koşulu (TBDY 2018 Md. 7.4.1.1-c)
Kiriş yüksekliğinin serbest açıklığın 1/4'ünden fazla olduğu durumlarda, kiriş gövdesinin her iki yüzüne boyuna gövde donatısı konulmalıdır:
- Toplam gövde donatısı alanı ≥ mesnet en büyük boyuna donatı toplamının %30'u
- Gövde donatısı çapı: ; aralık ≤ 300 mm
- Yatay gövde çirozları: kiriş yüksekliği boyunca ≤ 600 mm; kiriş ekseni boyunca ≤ 400 mm
Saha Notu: Türkiye şantiyelerinde gövde donatısı sıkça ihmal edilen bir detaydır. olan kirişlerde gövde donatısı çoğunlukla zorunlu olup hesaplarda bu alan dikkate alınmalıdır.
2. Boyuna Donatı Koşulları (TBDY 2018 Md. 7.4.2)
2.1 Donatı Oranı Sınırları
Minimum donatı oranı (her iki koşulun büyüğü alınır):
Maksimum donatı oranı:
Tablo 2: Donatı Oranı Sınırları
| Beton | Çelik | (0{,}8√fck/fyk) | (0{,}4/fyk) | Belirleyici |
|---|---|---|---|---|
| C25 | B420C | 0{,}0095 | 0{,}00095 | 0{,}0095 |
| C30 | B420C | 0{,}0104 | 0{,}00095 | 0{,}0104 |
| C30 | B500C | 0{,}00877 | 0{,}0008 | 0{,}00877 |
| C35 | B420C | 0{,}0113 | 0{,}00095 | 0{,}0113 |
2.2 Alt ve Üst Donatı Oranı İlişkisi
Kiriş mesnet bölgelerinde:
Yani mesnet üst ve alt donatı oranları arasında en az %50 ilişkisi sağlanmalıdır.
2.3 Minimum Bar Sayısı ve Çapı
- Üst mesnet donatısı: en az 2Ø14
- Alt açıklık donatısı: en az 2Ø14
- Minimum boyuna donatı çapı: (TBDY 2018 Md. 7.4.2)
Dikkat: Minimum donatı oranı koşulu sıklıkla yalnızca sayısal formülden hesaplanıp kontrol edilmeden geçilmektedir. değişkenine göre değeri değiştiğinden her yeni beton sınıfı için yeniden hesap yapılmalıdır.
Saha Notu: Türkiye şantiyelerinde B420C ve B500C donatı çeliğinin TS 708 sertifikası olmadan kullanımı yaygındır. TBDY 2018 Madde 7.2.5.3(b) gereği nervür şeklinden çelik sınıfının tespiti zorunludur; sertifika talep edilmelidir.
3. Boyuna Donatının Düzenlenmesi (TBDY 2018 Md. 7.4.3)
Tablo 3: Boyuna Donatının Düzenlenmesi (TBDY 2018 Md. 7.4.3)
| Kural | Gereklilik | Madde |
|---|---|---|
| Mesnet üst donatısı sürdürme | 1/4'ü tüm kiriş boyunca sürekli | 7.4.3.1(a) |
| Açıklık pozitif moment kapasitesi | (negatif kapasitenin 1/3'ü) | 7.4.3.1(b) |
| Bindirme ekleri | Sarılma bölgeleri dışında yapılmalı | 7.4.3.1(c) |
| Kolon içi kenetlenme (çekme) | ve | 7.4.3.1(b) |
| Kolon içi kenetlenme (basınç) | 7.4.3.1(b) |
3.1 Kenetlenme Boyu Hesabı (TS 500:2000 Md. 7.1)
Düz çubuk için temel kenetlenme boyu:
Burada:
- : Donatı hesap akma dayanımı (MPa)
- : Betonun hesap çekme dayanımı (MPa)
- : Donatı çapı (mm)
Örnek hesap: C30 / B420C kombinasyonu, Ø16 donatı:
TBDY 2018 Md. 7.4.3.1(b) koşuluyla: (çekme ucu)
Saha Notu: Kolon içine kenetlenmede kiriş donatısının kolon boyutunu geçmesi durumunda 90° kanca yapılmalı ve toplam kanca uzunluğu olmalıdır. Kolon genişliği olmayan durumlarda kanca zorunludur.
4. Enine Donatı Koşulları ve Sarılma Bölgesi (TBDY 2018 Md. 7.4.4)
4.1 Sarılma Bölgesi Tanımı
Sarılma bölgesi, kiriş–kolon birleşim yüzünden itibaren her iki uçta uzunluğu kadar devam eder:
4.2 Sarılma Bölgesinde Özel Deprem Etriyesi Koşulları (TBDY 2018 Md. 7.2.8)
Sarılma bölgesi boyunca özel deprem etriyesi kullanılır. Bu etriye, 135° kanca açısına sahip olmalıdır. (90° kanca deprem sırasında açılır — kiriş davranışını ve sünekliği olumsuz etkiler.)
İlk etriyenin kolon yüzüne uzaklığı:
Sarılma bölgesinde etriye aralığı, aşağıdaki koşulların en küçüğüdür:
Tablo 4: Sarılma Bölgesinde Özel Deprem Etriyesi Koşulları (TBDY 2018 Md. 7.2.8)
| h (mm) | hk = h−50 (mm) | hk/4 (mm) | 8×φ14 (mm) | Belirleyici s (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 400 | 350 | 88 | 112 | 88 → 80 |
| 500 | 450 | 113 | 112 | 112 → 110 |
| 600 | 550 | 138 | 112 | 112 → 110 |
| 700 | 650 | 163 | 112 | 112 → 110 |
Pratikte 5 mm'nin katlarına yuvarla: 88 mm → 80 mm, 112 mm → 110 mm vb.
4.3 Sarılma Bölgesi Dışında Etriye Aralığı
Kiriş ortasında (sarılma bölgesi dışında):
Minimum etriye çapı: (TBDY 2018 Md. 7.4.4)
4.4 Etriye Kol Sayısı ve Etriye Kol Mesafesi
TBDY 2018 ile getirilen yeni kural (TDY 2007 (mülga, yerine TBDY 2018)'de yoktu):
Kiriş eksenine dik doğrultuda etriye kolları aralığı 350 mm'yi aşmayacaktır. (TBDY 2018 Md. 7.4.4)
Bu kurala göre:
- : Tek etriye (2 kol) yeterli
- : Çift etriye (4 kol) gerekli
- : Üçlü etriye (6 kol) gerekebilir
Dikkat: Bu yeni kural çoğu zaman gözden kaçmaktadır. 400 mm ve daha geniş kirişlerde çift etriye zorunludur. Proje çizimlerinde bu detay özellikle belirtilmelidir.
Saha Notu: Türkiye şantiyelerinde etriye bindirme eklerinin kiriş köşelerine denk getirilmesi yaygın bir hatadır. Bindirme ekleri köşelerde değil, kiriş ortasında (etriye uzun kenarı ortasında) yapılmalıdır.
5. Kiriş Kesme Güvenliği — Kapasite Tasarımı (TBDY 2018 Md. 7.4.5)
5.1 Tasarım Kesme Kuvveti (TBDY 2018 Denklem 7.9)
Kapasite tasarımı ilkesine göre kiriş tasarım kesme kuvveti, kirişin taşıyabileceği maksimum momentten geriye hesap yöntemiyle bulunur:
Burada:
- , : Kiriş sol ve sağ uç pekleşmeli moment kapasiteleri
- : Kirişin net açıklığı (m)
- : Düşey yüklerden hesaplanan basit kiriş kesme kuvveti (kN)
- Formül, depremin her iki yönü için (+) ve (−) ile hesaplanıp büyük olan alınır
Önemli: Kapasite tasarımında betonun kesme dayanımına katkısı alınır — yalnızca etriye taşır. Bu koşul; kirişin her iki ucundaki durumunda uygulanır (TBDY 2018 Md. 7.4.5.2).
5.2 Kesme Kuvveti Üst Sınırı (TBDY 2018 Denklem 7.10)
Bu sınır aşılırsa enkesit büyütülmelidir; etriye artırımı ile çözüm mümkün değildir.
5.3 Etriye Tasarımı (Sarılma Bölgesinde )
Gerekli etriye alanı:
Minimum etriye donatısı (TS 500:2000 Md. 8.1.5.1):
5.4 Kesme Kuvveti Hesabında TS 500 Kontrolü
Düşey yük kombinasyonlarında (1{,}4G + 1{,}6Q), TS 500 Denklem 8.7 ile gövde betonunun ezilmesini önlemek amacıyla:
6. SDY Kiriş Tasarım Akışı
8. Türkiye Saha Koşulları ve Bölgesel Değerlendirme
8.1 Kütahya İli Deprem Parametreleri
Kütahya, TBDY 2018'e göre aktif deprem riski taşıyan bir il olup eski Gediz (1970) ve Simav (2011) depremleri nedeniyle tarihsel açıdan önem taşır. AFAD Türkiye Deprem Tehlike Haritası verilerine göre Kütahya merkez için tipik değerler:
- Zemin sınıfı (tipik): ZC–ZD (Kütahya merkez alüvyon zemin; silt, ince kum, düşük plastisiteli kil)
- Kısa periyot spektral ivme katsayısı SS (475 yıl): Yaklaşık 0{,}40g–0{,}60g (ZD için büyütülmüş)
- DTS sınıfı: Konut binaları için çoğunlukla DTS 2 veya DTS 1
- Tasarım spektral ivme SDS: FS × SS katsayısıyla ZD zemin için yaklaşık 0{,}55g–0{,}80g
Kesin deprem parametreleri için AFAD Deprem Tehlike Haritası (tdth.afad.gov.tr) üzerinden koordinat girişiyle hesap yapılmalıdır.
8.2 Kütahya Zemin Koşulları
Kütahya merkez ilçesinde zemin araştırmalarına göre yaygın zemin profili:
- Üst katman: Yumuşak-orta katı kil (CL) ve düşük plastisiteli silt (ML)
- Orta derinlik: Gevşek-orta sıkı siltli kum (SM)
- Derinde: Taşkın alüvyonu, çakıl seviyeleri
Dikkat: Kütahya merkez bölgelerinde sıvılaşma potansiyeli gösteren zeminler mevcuttur. TS 3234:2012 "Zemin Araştırması ve Sondaj" standardına göre zemin etüdü yaptırılmaksızın temel tasarımı yapılmamalıdır.
8.3 İlgili Türk Mevzuatı
- İmar Kanunu (3194): Yapı ruhsatı zorunluluğu; proje müellifinin mühendis olması şartı
- Yapı Denetimi Kanunu (4708): Onaylı yapı denetim kuruluşu ile denetim zorunluluğu
- İş Güvenliği Kanunu (6331): Şantiyede donatı kesme/bükme ekipmanlarında ISG gereklilikleri
9. Örnek Problemler
Problem 1 — Kolay
Veriler:
- Kiriş boyutu: ,
- Beton: C30 (, )
- Donatı çeliği: B420C (, )
- Paspayı: ; etriye çapı
- Boyuna donatı: üstte 4Ø16, altta 2Ø16
İstenen: Sarılma bölgesinde etriye aralığını belirle.
Çözüm:
Adım 1 — Etkili yükseklik:
Adım 2 — Sarılma bölgesi uzunluğu:
Adım 3 — Min. boyuna donatı çapı: (tüm donatılar Ø16)
Adım 4 — Etriye aralığı koşulları (TBDY 2018 Md. 7.4.4):
Adım 5 — Belirleyici koşul:
Adım 6 — İlk etriye mesafesi: ≤ 50 mm kolon yüzünden
Sonuç: Sarılma bölgesinde φ8/100 mm etriye; olduğundan tek etriye (2 kol) yeterlidir. Sarılma bölgesi uzunluğu:
Kontrol: s = 100 mm < 112{,}5 mm, s < 128 mm, s < 150 mm, = 300 mm ≤ 350 mm (tek etriye) — tümü sağlandı.
Problem 2 — Orta
Veriler:
- Kiriş boyutu: , ;
- Beton: C30 (, )
- Donatı çeliği: B420C ()
- Sol mesnet üst donatı: 3Ø16+3Ø14; sol alt: 2Ø14+3Ø14
- Sağ mesnet üst donatı: 3Ø14+4Ø16; sağ alt: 2Ø14+3Ø16
- Sol mesnet ; Sağ
- Taşıma gücü momentleri: ; ; ;
İstenen: TBDY 2018 Denklem 7.9'a göre tasarım kesme kuvvetini hesapla.
Çözüm:
Adım 1 — Pekleşmeli moment kapasiteleri ():
Adım 2 — 4 adet kombinasyon (Denklem 7.9):
Adım 3 — En büyük değer:
Adım 4 — Kesme kuvveti üst sınırı kontrolü (Denklem 7.10):
Adım 5 — Gerekli etriye ():
Adım 6 — Mevcut etriye kontrolü (φ8/90 çift etriye):
Sonuç: Tasarım kesme kuvveti ; φ8/90 çift etriye ile kesme güvenliği sağlanır.
Problem 3 — Zor
Veriler:
- Bina: 5 katlı konut; Kütahya, ZD zemin sınıfı; DTS 2
- Kiriş boyutu: , ; net açıklık
- Beton: C30 (; ; )
- Donatı çeliği: B420C (; )
- Hesap momenti mesnet sol: (negatif)
- Hesap momenti mesnet sağ: (negatif)
- Düşey yükler basit kiriş kesme kuvveti:
İstenen: Tüm SDY kiriş tasarım aşamalarını uygula.
Çözüm:
Adım 1 — Enkesit Kontrolü:
Adım 2 — Etkili Yükseklik:
Adım 3 — Min. Donatı Oranı:
Adım 4 — Mesnet Donatısı Hesabı (sol, Md = 320 kNm):
As,min = 1721 mm² belirleyici → Seçim: 5Ø22 = 1901 mm²
Alt mesnet donatısı (): 4Ø18 = 1016 mm²
Adım 5 — Sarılma Bölgesi:
Adım 6 — Kapasite Kesme Kuvveti:
Adım 7 — Etriye Hesabı (Vc = 0):
Φ10 tek etriye: gerekli aralık = 157 / 1{,}059 = 148 mm → s = 130 mm (sarılma bölgesi sınırıyla örtüşüyor)
Sonuç:
Tablo 6: Problem 3 — Zor
| Konum | Donatı | Aralık |
|---|---|---|
| Sol mesnet üst | 5Ø22 = 1901 mm² | — |
| Sağ mesnet üst | 5Ø22 = 1901 mm² | — |
| Alt açıklık | 4Ø18 = 1016 mm² | — |
| Sarılma bölgesi etriye | Φ10/130 mm | l₀ = 1200 mm |
| Orta bölge etriye | Φ10/250 mm | s ≤ h/2 = 300 mm |
Kontrol: — sağlandı.
10. Sık Yapılan Hatalar
Tablo 7: Sık Yapılan Hatalar
| # | Hata | Sonuç | Doğru Uygulama |
|---|---|---|---|
| 1 | Etriyede 90° kanca kullanımı | Depremde kanca açılır, süneklik kaybolur | TBDY Md. 7.2.8 → 135° kanca zorunlu |
| 2 | İlk etriyenin kolon yüzünden > 50 mm uzakta başlaması | Birleşim bölgesi korumasız kalır | s_ilk ≤ 50 mm |
| 3 | C20 veya C25'ten düşük beton kullanımı | Yönetmelik ihlali; bina denetimden geçemez | Min C25 zorunlu (TBDY 7.2.5.3) |
| 4 | Mpi = 1{,}4 Mri yerine Mpi = Mri alınması | Ve düşük hesaplanır; kesme kırılması riski | Pekleşme katsayısı 1{,}4 zorunlu |
| 5 | ρ_min formülünde fck etkisini görmezden gelme | Yüksek beton dayanımlı kirişlerde yetersiz donatı | Her beton sınıfı için ρ_min yeniden hesapla |
| 6 | Sarılma bölgesinde Vc alınması (Vc ≠ 0) | Yetersiz etriye | Sarılmada her zaman Vc = 0 |
| 7 | bw > 350 mm kirişlerde tek etriye kullanımı | Etriye kol mesafesi > 350 mm | TBDY 2018 yeni kural: Ek kol zorunlu |
| 8 | Gövde donatısı ihmal edilmesi | h > ln/4 olan derin kirişlerde çatlak kontrolü | 7.4.1.1(c) koşulu kontrol edilmeli |
| 9 | Bindirme ekinin sarılma bölgesinde yapılması | Plastik mafsal bölgesinde ek → kırılganlık | Ekler sarılma bölgesi dışında |
| 10 | Alt/üst donatı oranı (%50) kontrolünün atlanması | Negatif yük altında yetersiz alt donatı | Açıklık pozitif kapasitesi ≥ Mesnet negatif/3 |
11. Tasarım Özeti — SDY Kiriş Kuralları
SDY Kiriş Tasarım Hiyerarşisi (TBDY 2018 Bölüm 7.4):
1. Enkesit boyutlandırma (bw, h sınırları)
├── bw ≥ 250 mm; bw/h ≥ 0.25; h ≤ 3.5 bw
└── Nd ≤ 0.10 Ac fck (kiriş olma koşulu)
2. Malzeme seçimi
├── Beton: Min C25 (TBDY 2018 yeni kural)
└── Çelik: B420C veya B500C (TS 708)
3. Boyuna donatı hesabı (moment → As)
├── ρ_min = max(0.8√fck/fyk ; 0.4/fyk)
├── ρ_max ≤ %2.5
└── Alt/üst donatı oranı ilişkisi (ρ' ≥ 0.5ρ)
4. Kenetlenme ve düzenleme
├── lb = 0.12 × φ × fyd/fctd (TS 500 Md. 7.1)
├── Kolona kenetlenme: lbk ≥ 1.5lb (çekme ucu)
└── Bindirme: Sarılma bölgesi dışında
5. Sarılma bölgesi detayı (l0 = 2h)
├── İlk etriye ≤ 50 mm
├── s ≤ min(d/4 ; 8φmin ; 150 mm)
├── Etriye: 135° kanca (Md. 7.2.8)
└── Etriye kol mesafesi ≤ 350 mm (yeni kural)
6. Kapasite kesme kuvveti
├── Mpi = 1.4 × Mri (pekleşme katsayısı)
└── Ve = (Mpi + Mpj) / ln ± Vdy
7. Etriye hesabı (sarılmada Vc = 0)
└── Vr = Asw/s × fywd × d ≥ Ve
Kaynaklar
- TBDY 2018. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği, Bölüm 7.4. T.C. Resmi Gazete, 18 Mart 2018, Sayı 30364.
- TS 500:2000. Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları, Md. 7.1, 8.1. TSE, Şubat 2000.
- TS 708:2010. Çelik — Betonarme Çelikleri, TSE.
- Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik Uygulama Örnekleri. ideCAD Yardım Merkezi. https://help.idecad.com
- Bayındırlık ve İskan Bakanlığı (2018). TBDY 2018 Şekil 7.7 — Boyuna Donatı Düzenleme Detayları.
- Çukurova Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü. "Betonarme Problemleri Çözüm Örnekleri". abs.cu.edu.tr.
İlgili Hesaplama Araçları
Bu konuyla ilgili ücretsiz mühendislik hesaplama araçlarımızla ön tasarım ve kontrol yapabilirsiniz:
Önemli Mühendislik Uyarısı: Bu içerik yalnızca bilgilendirme amaçlıdır; nihai tasarım, hesap ve uygulama kararları, güncel yönetmelikler ile proje koşulları çerçevesinde yetkili bir inşaat mühendisinin denetiminde alınmalıdır. Sayısal örnekler ve formüller genel mühendislik pratiğini yansıtır; her projenin kendine özgü zemin, yük ve çevre koşulları proje müellifince ayrıca değerlendirilmelidir.