Kapasite tasarımı (capacity design), bir yapının göçme modunun mühendis tarafından önceden seçildiği ve sünek elemanların gevrek elemanlardan önce hasar görmesinin sağlandığı modern deprem mühendisliği felsefesidir. 1970'lerde Park & Paulay (Yeni Zelanda) tarafından sistematik hale getirilmiş, TBDY 2018, Eurocode 8 ve ACI 318'in temelini oluşturur.
Temel Felsefe
"Yapının nerede ve nasıl göçeceğini, deprem değil tasarımcı belirler."
Geleneksel tasarımda elemanlar eşit kapasite'ye getirilir → en zayıf yerde ani göçme olur.
Kapasite tasarımında elemanlar dayanım hiyerarşisi'ne göre dizilir → sadece seçilmiş bölgelerde plastik davranış izin verilir.
Dayanım Hiyerarşisi (Zincir Analojisi)
Yapıyı bir zincire benzetelim:
- Her halka = bir eleman
- Toplam dayanım = en zayıf halka
- Sünek halka = öngörülü olarak esneyen (uyarı veren)
- Gevrek halka = aniden kopan (uyarı vermeyen)
Kapasite tasarımı: Zayıf halkayı sünek seç, diğer halkaları daha güçlü yap.
Uygulama Alanları (TBDY 2018)
1. Güçlü Kolon-Zayıf Kiriş
TBDY 2018 Md. 7.3.5 Denklem 7.3:
- M_rc: Kolonların moment dayanımı toplamı (düğümde)
- M_rb: Kirişlerin moment dayanımı toplamı (düğümde)
- 1,2: Aşırı dayanım katsayısı
Amaç: Plastik mafsal kirişte oluşsun, kolonda değil. Aksi halde yumuşak kat (soft story) mekanizması, bina aniden çökebilir.
2. Kesme — Eğilme Hiyerarşisi
Kirişte kesme dayanımı, iki uçtaki moment kapasitelerine göre belirlenir:
- M_pi, M_pj: A ve B uç moment kapasiteleri
- L_n: Net açıklık
- V_dy: Düşey yük kesme payı
Amaç: Eğilme akması (sünek) önce, kesme göçmesi (gevrek) sonra.
3. Düğüm Noktası Dayanımı
Süneklik düzeyi yüksek çerçeve sistemlerinde kolon-kiriş birleşimleri değerlendirilir. TBDY Md. 7.5'e göre:
- Düğüm kesme dayanımı kontrol edilir
- Yatay kesme = ΣT_kiris − V_kolon
- Genellikle çevreleyici sargı donatısı (kapalı etriye) ile karşılanır
4. Perde Tabanı Sünek Davranış
Kapasite tasarımında perde duvarda plastik mafsalın tipik olarak taban bölgesinde oluşması hedeflenir:
- Üst bölgelerin kapasite tasarımı prensiplerine göre genel olarak elastik kalması amaçlanır
- Taban bölgesi → sarılmış sınır eleman + yoğun donatı
- Üst kesitler → tipik kapasite tasarımı yaklaşımında 1,25·M_taban ile (veya yönetmeliklerdeki artırılmış kapasite kurallarına göre) tasarlanır
Plastik Mafsal Konumlandırma
|||||||||||
| Kolon |
| (güçlü) |
|||||||||||
|
◄─── plastik mafsal ───►
==(kiriş)========(kiriş)==
(zayıf, sünek)
Plastik mafsallar kiriş uçlarında oluşur; kolonlar bütünlüğünü korur, bina ayakta kalır.
Aşırı Dayanım Katsayıları
Kapasite tasarımında gerçek dayanım karakteristik dayanımdan yüksek olabilir (Ω₀ aşırı dayanım katsayısı):
| Eleman | Ω₀ | Açıklama |
|---|---|---|
| Betonarme kiriş | 1,2-1,5 | Donatı pekleşmesi, kür etkisi |
| Çelik kiriş | 1,1-1,3 | f_y > f_y,nominal |
| Bağlantı | tipik olarak 1,5-2,0 | Korumalı bölge |
TBDY 2018: D kat. 1,2 (kiriş üzerinden hesapta)
Tarihsel Gelişim
| Yıl | Olay |
|---|---|
| 1960'lar | Park (NZ) — sarılma kavramı |
| 1975 | Paulay — Strong column-weak beam ilk yazım |
| 1992 | NZS 3101 — capacity design standartlaştı |
| 1998 | DBYBHY (TR) — sınırlı kapasite tasarımı |
| 2007 | DBYBHY-2007 — daha kapsamlı |
| 2018 | TBDY 2018 — tam modern uygulama |
Sünek vs Gevrek Davranış
| Sünek (İstenir) | Gevrek (Önlenmeli) |
|---|---|
| Eğilme akması | Beton ezilme |
| Donatı akması | Kesme göçmesi |
| Plastik mafsal | Aderans kaybı |
| Yavaş, uyarı verir | Ani, uyarısız |
| Enerji yutar | Enerji yutmaz |
R (Davranış Katsayısı) İlişkisi
R = R_μ · R_Ω
- R_μ: Süneklik katsayısı (kapasite tasarımı ile sağlanır)
- R_Ω: Aşırı dayanım katsayısı
TBDY 2018'de:
- R = 8 (süneklik düzeyi yüksek BA çerçeve) → kapasite tasarımı esas alınır
- R = 4 (süneklik düzeyi sınırlı) → kısmi kapasite tasarımı
- R = 2-3 (sünek olmayan) → kapasite tasarımı genel olarak aranmaz
Uygulama Adımları (Pratik)
- Mimari plan onayı — Düzensizlik kontrol
- Süneklik düzeyi belirleme — Yüksek/Sınırlı
- R, D, S hesabı — Tasarım spektrumu
- Elastik analiz — Modal/eşdeğer deprem yükü
- Eğilme tasarımı — Kiriş ve kolonlar
- Güçlü kolon-zayıf kiriş kontrolü — Md. 7.3.5
- Kesme tasarımı — Moment kapasitesi temelli
- Düğüm dayanımı kontrolü
- Sarılma donatısı detayları
- Perde sınır elemanı tasarımı
Sık Yapılan Hatalar
- Plastik mafsal ezilmeyi unutma — Sünekliği donatı sağlar, beton sağlamaz
- 1,2 katsayısını atlama — TBDY Denklem 7.3 koşulu kontrol edilmelidir
- Kesme V_e kullanmama — V_d (elastik kesme) ile tasarım yetersiz
- Düğüm noktası gözardı — En kritik bölge
- Sarılma donatısı yetersiz — L_h boyu, S_max aralık
- Üst kat istisnası uygulamama — En üst düğümde kural gevşetilebilir
Eurocode 8 vs TBDY 2018
| Parametre | TBDY 2018 | Eurocode 8 |
|---|---|---|
| GKZK katsayısı | 1,2 | 1,3 |
| Süneklik sınıfları | Yüksek/Sınırlı | DCH/DCM/DCL |
| q (R) katsayısı | 4-8 | 1,5-6,75 |
| Kesme V_e | M_pi+M_pj/L_n | Benzer + γ_Rd |
Sık Sorulan Sorular
Yumuşak kat (soft story) kapasite tasarımı ile önlenir mi? Evet, güçlü kolon-zayıf kiriş ilkesi tam olarak bu amaçla geliştirildi. Ancak mimari yumuşak kat (zemin katta perde kesintisi) için yetmez; ek perde, çapraz veya simetrik plan gereklidir.
Mevcut yapıda kapasite tasarımı uygulanabilir mi? Doğrudan hayır. Mevcut yapıda performans değerlendirmesi (TBDY 2018 Bölüm 15) yapılır; eksik dayanım belirlenir; güçlendirme (FRP, mantolama, perde ekleme) ile kapasite hiyerarşisi yeniden kurulur.
Çelik yapılarda kapasite tasarımı? Aynı felsefe uygulanır: korumalı bağlantılar (welded moment connection), zayıf kiriş-güçlü kolon, RBS (azaltılmış kiriş kesiti) ile mafsal konumlandırma. TBDY 2018 Bölüm 9 ele alır.
İlgili Terimler
- duktilite suneklik terimi
- Plastik Mafsal
- TBDY 2018
- R — Yapı Davranış Katsayısı
- Güçlü Kolon-Zayıf Kiriş
Son güncelleme: 18 Mayıs 2026 · Kaynaklar: TBDY 2018, TS EN 1998-1, Park & Paulay "Reinforced Concrete Structures", NZS 3101.
İlgili Hesaplama Araçları
Bu konuyla bağlantılı ücretsiz mühendislik hesaplama araçları: