Plastik mafsal (plastic hinge), betonarme veya çelik bir elemanın, belirli bir moment değerine (Mp) ulaştıktan sonra momenti sabit kalırken sürekli rotasyon yapabilen bir bölgesidir. Depremde yapının sünek davranış sergilemesi için kontrollü plastik mafsal oluşumu önem taşır.
Mekanizma
Moment-rotasyon eğrisi:
- Elastik bölge: M < My → θ lineer artar
- Akma noktası: M = My (ilk donatı akması)
- Plastik bölge: M sabit ≈ Mp, θ hızla artar
- Göçme: θu aşıldığında kesit kaybeder
Plastik mafsal = Zorunlu rotasyonun olduğu bölge.
Betonarme Kirişte Plastik Mafsal
Mesnet (Negatif Moment)
- Çekme üstte, üst donatı akmaya başlar
- Lp ≈ 0.5h + 0.05z (plastik mafsal uzunluğu)
- Beton ezilmeden önce donatı akar → sünek
Açıklık (Pozitif Moment)
- Çekme altta, alt donatı akmaya başlar
- Benzer davranış
Kapasite Tasarımı (Sünek Tasarım İlkesi)
Amaç: Plastik mafsallar kirişlerde oluşsun, kolonlarda oluşmasın.
Güçlü Kolon - Zayıf Kiriş (TBDY 7.3.6)
ΣMrc ≥ 1.2 × ΣMrk
- Mrc: Kolon moment kapasitesi
- Mrk: Kiriş moment kapasitesi
Neden Kolonlar Korunmalı?
- Kolonlarda plastik mafsal → tüm kat mekanizması (göçme)
- Kirişlerde plastik mafsal → kiriş mekanizması (güvenli)
Plastik Mafsal Kapasitesi
Rotasyon Kapasitesi (θp)
| Eleman | θp (rad) |
|---|---|
| Kesme hakim kiriş | 0.01 - 0.02 |
| Eğilme hakim kiriş | 0.03 - 0.05 |
| Normal kolon | 0.01 - 0.03 |
| Sarılmış kolon | 0.02 - 0.05 |
| Çelik SMÇ kirişi | 0.04 - 0.06 |
| RBS birleşim | 0.04+ |
Performans Seviyeleri (TBDY 5)
| Seviye | Rotasyon Kriter |
|---|---|
| KH (Kesintisiz Hizmet) | θ ≤ 0.005 rad |
| HG (Hayati Güvenlik) | θ ≤ 0.020 rad |
| GÖ (Göçmenin Önlenmesi) | θ ≤ 0.035 rad |
Çelik Yapılarda Plastik Mafsal
SMÇ (Sünek Moment Çerçevesi)
- RBS (Reduced Beam Section) birleşimi
- Kiriş başlığı daraltılır → plastik mafsal buraya kaydırılır
- Test kanıtlı θp ≥ 0.04 rad
Dog-bone Detay
Plastik mafsal konumu planlanır. Kolon yakınında (pre-Northridge) değil, açıklıkta.
Nonlineer Analiz Tipleri
Pushover (İtme Analizi)
Yapıya artımsal yatay yük uygulanır. Her adımda:
- Hangi elemanda plastik mafsal oluştu?
- Mafsal hangi performans seviyesinde?
- Yapı kapasite eğrisi çıkarılır
Zaman Tanım Alanı (THA)
Gerçek deprem kaydı ile dinamik analiz. Plastik mafsaller zaman içinde açılır/kapanır.
Beton için Plastik Mafsal Modelleme
Lumped Model
- Mafsal = Tek bir noktada
- Moment-rotasyon yayı
- SAP2000, ETABS default
Distributed Plasticity
- Tüm kesit boyunca plastikleşme
- Daha gerçekçi, hesap ağır
- OpenSees, Perform-3D
Fiber Model
- Kesit liflere bölünür
- Her lif için ayrı gerilme-şekildeğiştirme
- En hassas
Yapım Kuralları (TBDY 7.3)
Plastik mafsal bölgelerinde:
- Sıkıştırma etriye aralığı → sarılma
- Kiriş sarılma ve diğer kritik bölgelerinde boyuna donatı bindirmesi yapılmaz
- Lokal burkulma kontrolü
- Kesme kapasitesi min %25 fazla
Sarılma (Confinement)
Plastik mafsal bölgesinde beton sarılması:
- Etriye aralığı azaltılır (h/3, 6Ø_boy, 100mm)
- Sarılmış beton sünek davranış gösterir
- Beton max gerilme artar (εcc > 0.003)
Sık Sorulan Sorular
Plastik mafsal neden istenir? Yapının sünek davranışı için gerekli. Büyük deprem altında enerji sönümleme ve yapının aniden göçmemesi bu mekanizmayla sağlanır.
Gevrek kırılma ile farkı?
- Gevrek: Ani, hasar yok → göçme (tehlikeli)
- Sünek: Deformasyon öncesi, uyarı (güvenli)
Plastik mafsal ömür boyu korunur mu? Hayır — büyük deprem sonrası çatlamış kesit onarılmalıdır. Epoksi enjeksiyon + FRP güçlendirme tipik.
İlgili
Son güncelleme: 22 Nisan 2026 · Kaynaklar: TBDY 2018 Madde 5, ASCE 41-17, FEMA 356.