Kısa Kolon Nedir? Nasıl Oluşur? Ne Önlem Alınır?

Kısa Kolon Tanımı

Yapılarda normal ya da kısa kolon ayrımı, eleman net yüksekliğinin, kesit deriniliğe oranı ile yapılmaktadır. Kolon net yüksekliğinin, kolon derinliğinin 2 katından uzun olması gerekmektedir. Dolayısıyla kolon net yüksekliğinin, kolon derinliğinin iki katından az olduğu (h0/D≤2) kolonlara kısa kolon adı verilir.

Bina yapılarında projelendirme aşamasında veya sonradan oluşturulan kısa kolonlar yüksek rijitliğe ve düşük sünekliğe sahip olan yapı elemanlarıdır. Yüksek rijitliğe sahip olmalarından dolayı deprem esnasında büyük yatay kuvvetlere karşın küçük deplasmanlara maruz kalırlar. Bu durum kolonların kesme kırılmasıyla güç kaybederek göçmelerine neden olmaktadır. Deprem nedeniyle yapıda oluşan kat kesme kuvvetleri kolonlara yatay ötelenme rijitlikleri ile dağılır. Artan yatay kuvvetle birlikte kolonda kesme kuvveti artarken, kolonun etkili boyunun azalmasıyla beraber eğilme momenti de düşük bir değerde kalır. Kolonun etkili boyu ne kadar kısa ise deprem nedeniyle kolon rijitliği de kolonnun etkili boyu ile ters orantılı olarak artar.

Kolon etkili boyunun kısalmasıyla beraber kolonda oluşacak kesme kuvveti de kısa kolonun serbest boyu ile ters orantılı olarak artmaktadır. Başka bir ifadeyle kolon etkili boyu ne kadar azalırsa, kolona etki eden kat kesme kuvveti de buna bağlı olarak artmaktadır.

Kısa Kolon Neden Oluşur? Nasıl Oluşur?

Mevcut binaların büyük çoğunluğunda özellikle yetersiz kayma donatısı, bodrum ve zemin katlarda örülen yarım duvarlar, dolgu duvarlar arasında bırakılan boşluklar, pencere üstü hatıllar, endüstriyel sanayi türü yapıların dış çerçeve dolgu duvarlarında aydınlatma ve havalandırma amacıyla bırakılan bant pencereler, kapı boşlukları da kısa kolon oluşumunun ortaya çıkmasına neden olurlar.

Bu durumda rijitliği artan kolonlar kısa kolon davranışı gösterirler ve yapıda gevrek bir göçme şekli olan kesme kırılması meydana gelir.

• Eğimli arazilerde temellerin farklı seviyelerde yapılması
• yapıda asma kat bulunması,
• kat kirişlerinin süreksiz olması,
• merdiven sahanlıkları  yapıda kısa kolon oluşumuna neden olur.

Viyadüklerde arazinin engebeli olması nedeniyle kolon ayaklarının oturtulduğu temel seviyeleri genelde farklı olabilmektedir. Bu şekilde viyadüklerde kolon ayak temellerinin farklı seviyelerde yapılması, kolon boylarının birbirlerinden farklı uzunlukta olmalarına neden olmaktadırlar. Oluşan kısa kolon etkisi nedeniyle olası bir deprem durumunda; yatay deprem kuvvetleri kolonlara rijitlikleri ile orantılı olarak dağıtıldığından dolayı rijitliği artan kolonlar daha fazla yatay deprem kuvvetine maruz

Kısa Kolon Örnekleri

Kısa Kolon Davranışı

Kolonlarda diğer önemli bir deprem hasarı da, taşıyıcı olmayan rijit elemanlarla kolonun depremdeki şekil değiştirmesinin önlenmesi sebebiyle kısa kolon oluşması şeklinde ortaya çıkar. Rijit bölme duvarı kolonlardan birinin etkili boyunu kısaltırken, kolonun yanal yerdeğiştirme rijitliğini artırır. Depremden oluşan kat kesme kuvveti kolonlara yatay öteleme rijitlikleri ile dağıldığı için, yatay öteleme rijitliği artan kolon, öngörülenden daha fazla yatay kuvvet karşılamak durumunda kalır. Kısa kolonda kesme kuvveti artarken, etkili boyun kısalması sebebiyle eğilme momenti düşük değerde kalır. Böylece kesme kuvveti ile oluşan gevrek güç tükenmesi ortaya çıkabilir. Bu şekilde hiç beklenmeyen güç tükenmesi şekli, taşıyıcı sistemde önemli hasar oluşturabilir.

Özellikle ticari amaçla kullanılam mekanlarda bant pencere adı verilen kıse fakat geniş pencerelerin açılması, açılması, kirişlerdeki süreksizlik durumları ya da herhangi çeşit rijit elemanların kolon etkili boyunu küçültmesi, kolonların deprem sırasında kısa kolon davranışı göstermesine sebep olmaktadır.

Duvarların serbest yükseklikten daha kısa ve düşey taşıyıcı elemanlara sabit şekilde yapıldığında, kolonlar deprem
etkisiyle oluşan kuvvetler altında eğilememekte, yalnız serbest olan kısa yükseklik boyunca eğilmeye zorlanmaktadır. Bu durum da kolonların, bu kısa bölgelerinin çok yüksek kesme kuvvetlerine maruz kalmasına sebep olmaktadır.

Kısa Kolona Karşı Alınacak Önlem

Yapılarda kısa kolon oluşması mümkün olduğunca engellenmeli, bu durumun engellenemediği durumlarda de deprem sırasında meydana gelebilecek kesme kuvvetinin karşılanabileceği tedbirler alınmalıdır.

Burada alınacak tedbir, kısa kolon davranışının oluşmaması için kolonun serbest şekil değiştirmesinin sağlanması veya kısa kolon oluşumunun engellenmediği durumda, donatının pekleşmesi gözönünde tutularak arttırılan uç kesit eğilme momenti kapasiteleri ile hesaplanan kesme kuvveti esas alınarak tasarımının yapılmasıdır. Böylece, sünek olmayan kesme kuvveti güç tükenmesine sünek olan eğilme momenti güç tükenmesinden önce erişilmemesi sağlanmış olur. Burada etriyelerin sıklaştırılması, kısa kolon davranışı beklenen kolonun iki tarafının ezilebilir malzeme ile örülmesi gibi önlemler alınabilir. Ayrıca yapıya perde ilave edilmesi ya da rijitliğin artırılarak kolonların
deplasmanın azaltılması da bir diğer çözüm yöntemi olabilir.

Kaynaklar; TBDY-2018 , TBDY 2018 Eğitim Elkitabı, Zekai Celep Ders Notları,
BİNALARDA KISA KOLONA ETKİ EDEN PARAMETRELERİN İNCELENMESİ, İsmail Hakkı ÇAĞATAY
Mehmet ŞEKER-DÜŞÜK DAYANIMLI BETONA SAHİP BETONARME KISA KOLONLARIN KESME BASINÇ GÖÇMESİNİN İNCELENMESİ