Dayanım Fazlalığı Katsayısı

Dayanım fazlalığı katsayısı akma dayanımının tasarım dayanımına oranla fazlalığını ifade eden katsayıdır. Yani elemanın güvenlik faktörleri eklenmiş halinin dayanımı yani tasarım dayanımının, elemanın gerçek dayanımına oranını ifade eden değerdir.

Dayanım fazlalığı katsayısı ile elde edilen kuvvetin üst sınırı, kapasite tasarımından elde edilen değer gibi düşünülmelidir. Bu kuvvet kapasite tasarımından elde edilen değerden büyük olamaz.

Kesit tasarımında beton ve donatının tasarım dayanımları kullanılır. Bu durumda kesitte dayanım fazlalığının en az  1,5 olduğu tahmin edilebilir.

fcd=fck/1,5

fyd=fyk/1,15

fyk≈fsu/1,25

Genellikle konstrüktif sebeplerle ve minimum donatı kuralları sebebiyle kesite konulan donatı gözönüne alınırsa, katsayının daha büyük olacağı anlaşılır.

Dayanım fazlalığı katsayısı bir kesitte veya elemanda veya birleşim bölgesinde Kapasite Tasarımı‘nın kullanılmadığı süneklik düzeyinin sınırlı kabul edildiği durumda gevrek güç tükenmesini önlemek için, gevrek güç tükenmesine sebep olan kesit etkisinin Dayanım Fazlalığı Katsayısı ile arttırılarak kesit geometrisinin belirlenmesi ve donatısının hesaplanması öngörülmüştür.

Taşıyıcı sistemin sünekliği ile ilgili kabul edilebilecek bu katsayı, taşıyıcı sistem türüne bağlı olarak 2,0, 2,5 , 3,0 olarak verilmiştir.

Kolon ve kiriş sarılma bölgelerinde sargı donatısının bulunması betonun sünekliği yanında betonun enine şekil değiştirmesinin de geciktirdiği için betonun dayanımı da artırır ve dolayısıyla kesitin dayanımını da artırır.

Dayanım fazlalığı katsayısı taşıyıcı sistem elemanlarının yüksek veya sınırlı düzeyde sünek davranışına karşı gelen (eğilme momenti, çekme kuvveti vb) azaltılmış iç kuvvetlerin hesabında kullanılmaz. D=1

Taşıyıcı sistem elemanlarının sünek olmayan davranışına karşı gelen (betonarme elemanlarda kesme kuvveti, çelik elemanlarda birleşime etkiyen kuvvetler vb) azaltılmış iç kuvvetler için Dayanım fazlalığı katsayısı çarpan olarak kullanılır. (D>1)

Süneklik düzeyi yüksek taşıyıcı sistemlerde D katsayıları ile büyütülen iç kuvvetler, kapasite tasarımı ilkesi’nin gereği olarak izin verilen kesitlerdeki akma durumu ile uyumlu iç kuvvetlerden daha büyük alınmaz. Örneğin kirişlerdeki kesme kuvveti.

Rijit perdelerle çevrelenen bodrumların bulunduğu binalarda bodrum katlarının bulunduğu alt bölümde (R/I)=2,5 ve D=1,5 alınacaktır. Sünek olmayan davranış sebebiyle deprem yükünün azaltılması sınırlandırılmış olur.

Süneklik düzeyi sınırlı kolon, kiriş ve perdelerde, düşey yükler ve Dayanım Fazlalığı Katsayısı D ile artırılarak hesaplanmış deprem etkilerinin ortak etkisi altında elde edilen kesme kuvveti Vd, enine donatı hesabında esas alınır.

Kirişli ve kirişsiz döşemeli binaların döşemelerindeki düzlem içi eksenel ve kayma gerilmeleri, elastik diyafram kabulü ile hesaplanır. Bu binaların döşemelerinde deprem etkisi altında oluşan düzlem içi ortalama çekme, basınç ve kayma gerilmelerine Dayanım Fazlalığı Katsayısı D uygulanır.

Bodrumsuz binalarda veya bodrumlu binalarda kritik perde yüksekliğinin temel üst kotundan başladığı durumlarda;

a-Perdeden temele aktarılan eğilme (devrilme) momenti, perde taban kesitindeki eğilme momentinin üst bölüme ait D katsayısı ile çarpımından elde edilir. Ancak bu eğilme momenti, süneklik düzeyi yüksek perdelerde perde tabanındaki akma momentinden daha büyük alınmaz. ((üst sınır)

b-Perdelerin diğer iç kuvvet birleşenleri ve kolon gibi diğer elemanlardan temele aktarıalacak iç kuvvetler, 0,6D üst ile çarpılarak büyütülmesi ile elde edilir.

A2 ve A3 düzensizliklerinin bulunduğu kirişli döşemeli binalarda, döşemelerde, deprem yüklerini döşemeden perdeye aktaran kirişlerin kesit hesabında kirişlerde oluşan eksenel basınç ve çekme kuvvetleri Dayanım Fazlalığı Katsayısı D ile gözönüne alınır.

Kirişsiz döşemeli binalarda ve deprem yüklerinin döşemelerden düşey taşıyıcı elemanlara güvenli bir şekilde aktarıldığının hesapla gösterilmesi gereken kirişli döşemeli binalarda, döşemeden projeye kuvvetli doğrultuda aktarılacak deprem kuvveti, Dayanım Fazlalığı Katsayısı D ile gözönüne alınır.

Kirişsiz döşemelerde ve kirişli plak temellerde zımbalama kontrolü, sonlu eleman modeli çözümünden elde edilen düşey yüklerle beraber Dayanım Fazlalığı Katsayısı D ile büyütülmüş olan deprem etkileri altında oluşan düşey doğrultudaki kayma gerilmesi esas alınarak yapılır.

TBDY Eğitim El Kitabında Dayanım Fazlalığı Katsayısı (D) şu şekilde açıklanmıştır;

Dayanım Fazlalığı Katsayısının kullanılması, sünek olmayan (gevrek) davranışa karşı gelen iç kuvvetlerin, azaltılmış tasarım dayanımı düzeyinden akma dayanımı düzeyine, yani gerçek dayanım düzeyine çıkarılması için büyütülmesine karşı gelmektedir. Bu büyütme sayesinde, özellikle betonarme elemanlarda yeterli kesme dayanımı sağlanmakta, böylece sistemde göçmeye neden olabilecek gevrek kesme hasarı önlenmektedir.

Gerçekten akma dayanımı, betonarme ve çelik yönetmeliklerine göre hesaplanan taşıma gücünden daima daha büyüktür. Örneğin betonarme yönetmeliği TS-500’e göre taşıma gücü hesabında beton ve donatı çeliğinin tasarım dayanımları, karakteristik dayanımların ilgili malzeme güvenlik katsayılarına (sırası ile 1.5 ve 1.15) bölünmesi ile elde edilir. Esasen karakteristik dayanımlar da ortalama dayanımlara göre daha küçüktür. Aynca beton ve çelik üreticileri, kendilerini güvenceye almak için daima daha yüksek dayanımlı malzeme üretme eğilimdedirler. Yönetmeliklerde çeliğin yüksek şekildeğiştirmeler altında dayanımının artma özelliği (pekleşme özelliği) kesit tasarımı hesaplarında ihmal edilir. Öte yandan yönetmeliğe göre kullanılması zorunlu olan sargı donatıları betonun basınç dayanımını önemli ölçüde arttırmalarına karşın, bu artış kesit taşıma gücü hesabında dikkate alınmaz. Nihayet, hesap gerektirmese bile yönetmelikler, kesit boyutları ve donatı oranları için belirli minimum koşullar empoze ederler. Bütün bu faktörler, betonarme ve çelik yönetmeliklerine göre hesapladığımız tasarım dayanımının gerçekte ondan daha büyük bir akma dayanımına karşı geldiğini göstermektedir. Dayanım Fazlalığı Katsayısı (İngilizcesi Overstrenght Factor) bu farklılığı ifade etmek amacı ile tanımlanmıştır.