Geleneksel Mantolama Dübellerinin Yapı Statiği Üzerinde Olumsuz Etkileri Hakkında

22 Mart 2017 | TEKNİK MAKALE 153. Sayı (Aralık 2016)

M. Gökhan Korkmaz ALFOR Plastik San. ve Tic. A.Ş. Yönetim Kurulu Başkanı

Giriş

Bu yazıda, dış cephe ısı yalıtım levhalarının mekanik olarak alt katmana delgi yöntemiyle bağlanmasında kullanılan bağlantı elemanlarının, özellikle betonarme (tünel kalıp, perdeli, çerçeveli ve perde-çerçeveli) yapılar üzerindeki olumsuz etkilerinden ve bu konuda daha fazla mühendislik çalışmalarının proje ve uygulama aşamasında yapılmasının gerekliliğinden bahsedilecektir.

1- Taşıyıcı Sistemlerinin Farklılığına Göre Yapı Tipleri

1.1 Tünel Kalıp Yapılar
Yığma yapılar prensibiyle benzerlik gösteren tünel kalıp yapılar, duvarları taşıyıcı nitelikte olan, dolayısıyla taşıyıcı kesitleri diğer sistemlere göre en büyük olan sistemlerdir. Bu tarz yapılarda dış cephe ısı yalıtım amacıyla açılacak dübel deliklerinin, taşıyıcı sistemin kesitinde meydana getirecekleri kesit azalması önemsenmeyecek ölçüde az olacaktır.

1.2 Betonarme Kolon-Kiriş Yapılar
Betonarme kolon-kiriş sistemlerde oluşan taşıyıcı çerçevelerde kesitler diğer sistemlerdekine göre küçük olduğundan, bu tür sistemler diğer sistemlerden daha fazla risk altındadır.

1.2.1 Dübel Deliklerinin Taşıyıcı Sisteme Etkisi
Konutlarda uygulanan tipik kiriş kesitleri aşağıdaki şekillerde gösterilmiştir. Aynı boyutlara sahip tablalı ve yatık kirişlerde basınca çalışan beton kesit alanı (Şekilde temsili olarak koyu renkli kısımlar) dikdörtgen kiriştekinden büyüktür. Dolayısıyla bir dübel deliğinin etkisi en fazla dikdörtgen kesitlerde görülür.
Dış cephe ısı yalıtımda, kat yüksekliği ve konumuna göre en fazla birim alanda 12 dübel uygulanmaktadır. Başka bir deyişle, dübel aralıkları ortalama olarak √1.0/12 = 28 cm’den az değildir. 28 cm maksimum etriye aralığından (20 cm) daha büyük olduğundan, dübel deliklerinin kirişte kesilme etkisi yaratması söz konusu olmaz. Betonarme bir yapı elemanında beton basınç, donatılar çekme kuvvetlerini karşılar. Yani betonarme hesapları, betonun çekme gerilmesi almadığı varsayımıyla yapılır. Dolayısıyla kesitin basınca maruz kalan bölümündeki dübel deliğinin etkisi söz konusu olur. Dübel delikleri söz konusu olduğunda tek (çekme) donatılı kirişler, çift (çekme+basınç) donatılı kirişlere göre daha fazla etkilenirler. Bu nedenle tek donatılı kirişler ele alınacaktır (A. Gedikli İTÜ, Ekim 2008).
Örneğin kesit ölçüleri bw=25 cm, h=30-75 cm aralığında değişen, betonu C16…30 ve donatısı S420 olan kirişlere açılan Ø10 mm çapında ve h=50 mm derinliğinde açılan deliğin, kirişlerin taşıma kapasitelerini ne ölçüde azaltacağını belirlemeye çalışalım. Ayrıca izin verilen çekme donatısı oranlarının (p=0.80 fcd/fyd, TDY paragraf 3.4.2.1) 0.002 ile 0.02 aralığında düşünelim. Dübel delik alanı Adelik=5 cm2 (10 adet toplam), faydalı yükseklik d=h-2 olur. fcd=fck/1.5 ve S420 için fyd= 365 Mpa olur. Bu değerler kullanılarak, kiriş eğilme kapasitesinin, kiriş yüksekliğine, çekme donatısı oranına ve beton dayanım sınıfına bağlı olarak nasıl değiştiği aşağıdaki grafikte sunulmuştur.
Uygulamada kullanılan dübel çapı 8 mm ve beton yüzeylerde delik derinliği 50 mm’dir (A. Gedikli İTÜ, Ekim 2008).
Grafikten de anlaşıldığı üzere, üzerinde dübel deliği bulunan bir kirişin kesit yüksekliği azaldıkça, beton dayanım sınıfı yükseldikçe ya da çekme donatısı oranı azaldıkça kirişin eğilme kapasitesinde azalma gözlenmektedir. Yönetmeliklere uygun yapıldığı varsayılıp, örnek olarak ele alınan yapıda dış cephe ısı yalıtımı yapılması halinde yapının taşıma gücü, önceki halinin yüzde 98 ile 75’i olur. Dış cephe kirişleri çoğunlukla yarım tablalı ya da yatık kirişlerdir ve dübel deliğinin bir kısmı eğer sıvalı bir yapıysa sıva içinde kalır, ki bu durumlar dikkate alındığında kapasite azalma oranlarının daha yüksek (olumsuz etkilerin daha az) olacağı açıktır. Ele alınan örnek en olumsuz durum için öngörülmüştür ve yapının tüm elemanlarının aynı anda tam kapasite çalıştığını söylemek pek mümkün değildir (A. Gedikli İTÜ, Ekim 2008).
Yönetmeliklerde izin verilen minimum kolon, kiriş kesitinden daha küçük değildir. Dolayısıyla dübel delikleri kolonlarda, kirişlerde olduğundan daha fazla etkiye sahip olmayacaktır. Bu nedenle kolonlar için örnekleme yapılmasına gerek duyulmamıştır. Mevcut bir yapı üzerinde açılacak deliklerin tasarımda öngörülmeyen ek yüklerin yapı üzerinde hiçbir etkisi olmayacağını söylemek doğru olmaz. Ancak bu etkinin kabul edilebilir ölçülerde sınırlı kalıp kalmadığından söz edilebilir (A. Gedikli İTÜ, Ekim 2008).

Sonuç
Kaynak gösterilen ve atıf yapılan bu çalışmaya (A. Gedikli İTÜ, Ekim 2008) aşağıdaki katkıları yapmakta yarar vardır:
1- Bu çalışma en kötü senaryo olan dikdörtgen kesitler hakkındadır ve dübel delgisi nedeniyle kirişlerde yüzde 2-25 arasında taşıma gücü kaybı iddiası üzerinde çalışılmalıdır (A. Gedikli İTÜ, Ekim 2008). Tablalı ve Yatık sistemlerde delgi yapılmasında nispeten daha az etkilenme söz konusu olsa bile analiz gereklidir ve risk mevcuttur (özellikle demir ve donatı tasarımına göre basınç kuvvetlerine ilave kesme kuvvetleri bakımından her proje için ayrı ayrı incelemeye ihtiyaç vardır).
2- Yapılan çalışma ideal durumlar için Ø8 mm delik çapı ve 50 mm betonarme içinde delik uzunluğu için yapılmıştır. Yapım aşamasında bu ölçülerde sapmalar ve yanlış uygulamaların olumsuz etkileri için mutlaka delgi parametresi bir faktör (cf: 1.20, örnek Ø8 yerine Ø 9-10, 50 mm yerine 60 mm derinlik gibi) ile düzeltilmelidir ve bu durum doğal olarak kirişin eğilme kapasitesini olumsuz etkiler.
3- Özellikle ülkemizin yer aldığı deprem bölgesinde, yapılarda brüt beton yüzeyler oransal olarak büyümüştür. Mantolama uygulamalarında halen verimli bir şekilde uygulanan(1)doğru tasarıma sahip Tabancalı Çakma Dübellerinin (TÇD) yaygınlaştırılması delme gerektirmemesi nedeniyle statik açıdan tercih edilmeli ve daha çok yaygınlaştırılmalıdır (G. Korkmaz, Alfor, Haziran 2016).
4- Türk Deprem Yönetmeliği (Mart 2007) ve TS500 (2000) yönetmeliklerinin yürürlüğünden öncesi yapılan özellikle 5 kat ve üzeri mevcut yapıların betonarme kalitesi ve yapı denetim sistemi eksikleri gözönüne alınarak daha fazla risk taşıdıkları dikkate alınmalı, özellikle eski yapılarda mantolama işleri yapılırken Tabancalı Çakma Dübelleriyle (TÇD) delme gerektirmeden, darbe etkisiyle 20-30 mm bir çivi penetrasyonuyla mekanik sabitleme yapılmalıdır (Bkz. Geleneksel standart dübel ve TÇD ile yapılan uygulamanın karşılaştırılması).

Kaynaklar
-     İTÜ İnşaat Fak. Doç. Dr. Abdullah Gedikli “Dış Cephe Isı Yalıtımının Bina Deprem Güvenliği Üzerine Etkileri”, Ekim 2008, İstanbul, çalışmadan detaylı yararlanmak için hesap yöntemi hakkında bkz. http://alfor.com.tr/Makale/dis-cephe-isi-yalitiminin-bina-deprem-guvenligi-uzerindeki-etkileri/16/
-     Alfor Plastik, M. Gökhan Korkmaz, “Isı Yalıtım-Mekanik Bağlantı Elemanlarında Radikal Bir Değişim”, Haziran 2016, İstanbul, çalışmadan detaylı yararlanmak için hesap yöntemi hakkında bkz. http://alfor.com.tr/Makale/isi-yalitim-mekanik-baglanti-elemanlarinda-radikal-bir-degisim/19/

 

---

R E K L A M