Aderans [İnşaat Mühendisliği]

ADERANS

Beton ile donatı meydana gelen etkiler nedeniyle şekil değiştirirler Bu sırada iki malzeme arasında gerilmelerin geçişi meydana gelir Arada kayma olmadan bu tür gerilme geçişinin ortaya çıkmasına ADERANS denir Aderans olayı betonarmenin en önemli faydalı özelliklerinden biridir Bu suretle iki malzemenin beraberce kullanılması ve birbirini tamamlaması mümkün olur Donatıda meydana gelen gerilme azalması ve çoğalması komşu beton bölgelerine gerilme geçişi ile meydana gelir Bu durum düz yüzeyli çelik çubuklarda kayma gerilmelerinin doğrudan oluşmasıyla açıklanabilir Nervürlü çubuklarda ise geçişin nervür etrafında oluşan karmaşık bir gerilme durumunun bileşkesi olarak ortaya çıkan kayma gerilmeleri tarafından sağlandığı kabul edilebilir Her iki durumda da ortaya çıkan kayma gerilmeleri aderans gerilmesi olarakta isimlendirilir

Genellikle aderansın çubuk düz yüzü ile çimento harcı arasındaki kimyasal yapışma sonucu ortaya çıktığı düşünülürse de düşük zorlamalar bile bu yapışmayı çözer ve çubuk sıyrılır Bu tür sıyrılmanın başlamasıyla sürtünme ve kama etkisiyle oluşan aderans başlarSürtünmeden ortaya çıkan aderans donatı çubuğunun pürüzlüğüne bağlıdırDonatının paslanmaya başlamasıyla pürüzlükle beton ile çelik arasındaki aderans artar Ancak pasın bir tabaka oluşturması donatının bu tabakadan sıyrılmasını kolaylaştırarak aderansın kolayca çözülmesine sebep olur Bu nedenle çok az paslanma aderansı olumlu yönde etkilediği halde genellikle paslanma aderansın kaybolmasına neden olur
Çekip- çıkarma deneyi olarak da bilinen düzenle beton bir kütle içinde gömülen donatı çubuğuna uygulanan kuvvetin beton kütleye aderans gerilmeleri yoluyla geçişi incelenir Donatıya uygulanan küçük bir yük bile yükleme ucunda aderans gerilmelerinin çıkmasına ve küçük de olsa bir sıyrılma meydana gelmesine neden olur
Sıyrılma bölgesinin diğer uca erişmesiyle çıkarma meydana gelirEğer aderans dayanımı yüksekse veya çubuğun beton içindeki boyu büyükse çubuk sıyrılmadan kopabilir Sıyrılma ve kopma olaylarının beraberce ortaya çıkmasını sağlayarak uygun bir durum hazırlanabilir

Elde edilen denklemin incelenmesinden, aderans gerilmesini eksenel donatı gerilmesinde meydana gelen bir değişiklikle ortaya çıktığı ve bu değişikliğin azalma veya artma olmasının aderans gerilmesinin yönünü belirlediği anlaşılır Eğer donatı gerilmesi bir bölgede sabit ise bu bölgede aderans gerilmesi meydana gelmeyecektir
Eğer aderans çözülmesiyle donatının akmaya erişmesinin beraber ortaya çıkması istenirse gerekli aderans boyu bulunur
Düz yüzeyli çubuklarda aderansın sebepleri :

a) Çubuk yüzeyi ile çimento harcı arasında oluşan ve kolayca çözülen kimyasal yapışma
b) Beton içindeki çubuk yüzünde meydana gelen sürtünmeden ortaya çıkan kuvvet
c) Nervürlü çubuklarda oluşturulan dişlerde oluşan kuvvet olarak sıralanabilir

Şekil 320 de nervürlerde meydana gelen ve beton ile donatıyı beraber şekil değiştirmeye zorlayan kuvvetler gösterilmiştir Bu kuvvetlerinde aderans kayma gerilmesi olarak çubuğun dış yüzeyine etkidiği kabul edilerek modellenebilir

Şekil 321 de çeşitli durumlar için betonda kabuk atma olayı gösterilmiştir
Şekil 322 de eksenel çekip – çıkarma deneyini sonuçlrı genel özellikleri bakımından gösterilmiştirYatay eksende çubuğun yüklenmiş ucunun betona göre olan hareketi  düşey eksende ise ortalama aderans gerilmesini betonun çekme basınç dayanımına oranı ﺡ bo c verilmiştir

Eğrilerde başlangıçta çok dik olarak başlayan eğrilerin aderans çözülmesinin ortaya çıkmasıyla yatıklaştığı ve büyük çözülmelerle çubuğun sıyrıldığı anlaşılmaktadır

Şekil 323 de Beton ile donatı arasındaki gerilme geçişi gösterilmiştirBurada beton ve çelik arasında tam bir aderansın varlığı kabul edilmekte ve eksenel yerleştirilen donatı çubuğuna artan bir çekme kuvveti uygulanmaktadır

Betonun içine giren yerdeki çelik uzarken aradaki aderans nedeniyle betonunda uzamaya çekme kuvvetini taşınmasına katılmaya zorlar Başlangıçta aderans gerilmesi dik bir şekilde artar ve sonra sönerek kaybolur Beton çelikte kısalmalar eşit olduktan sonra iki malzeme arasında karşılıklı zorlama olmayacağından aderans gerilmesi ortaya çıkmaz Beton ve çelik gerilmeleri sabit değerde kalır

Beton gerilmelerini değişiminden çatlağın yükleme uçlarından belirli bir uzaklıkta ve orta bölgede meydana geleceği görülmektedirÇatlayan kesitte beton gerilmesi sıfıra inerken yatay kuvvet dengesinin sağlanması gereğinden çelik gerilmesi artar Tamamen uç bölgelerde olduğu gibi çatlağın 2 tarafındaki bölgede iki malzeme arasındaki malzeme geçişini sağlamak için aderans gerilmeleri ortaya çıkarAderans gerilmelerinin yönü dolayısıyla işareti yükün donatıdan betona mı, yoksa betondan donatıya mı aktarıldığına bağlı olarak değişirYükün devam etmesiyle betonda yeni çatlaklar oluşur Beton gerilmesi değişiminin incelenmesinden yeni çatlağın mevcut bir çatlağa aderans boyundan daha yakın olmayacağı görülür İki malzeme arasında gerilme geçişini sağlayan aderans boyu ise; düz çubuklarda nervürlülere göre daha uzundurBuna bağlı olarak nervürlü çubuklarda çatlakların sık kalınlıklarının küçük, düz çubuklarda ise çatlakların seyrek ve kalınlıkların büyük olarak ortaya çıkacağı söylenebilir

Kenetlenme boyu 100/ 132- Ø mm oranı ile çarpılarak arttırılmalıdırKenetlenme boyunun hesabında donatı gerilmesinin akma gerilmesine ulaştığı kabul edilmiştirEğer gereğinden fazla donatı yerleştirilmişse kenetlenme boyu bunların alanları oranında azaltılabilir

ℓb(Gerekli)= ℓb (Hesaplanan) As(Gerekli)/As (Mevcut) Kenetlenme boyunu donatını beton tarafında sıkı biçimde sarılarak donatı ile betonu değme yüzeyinde tam aderansın oluştuğu kabul edilmiştirBu ise donatının betonun içinde düşeye yakın veya kalıbın altında bulunması durumunda gerçekleşirBu amaçla donatı kesitteki durumunu iki konumda değerlendirebilirizKonum iki olarak;betonlama sırasında eğimi yatayla 45° ile 90° arasında veya kesitin alt yarısında beton yüzünden en az 300mm Uzaklıkta bulunan çubukları kapsarBunun terside konum biri tanımlar

Donatı ucu kanca veya fiyonk yapılarak ℓb kenetlenme boyu /b kadar azaltılabilir Kanca ve fiyonk kenetlenme boyunu küçültmek için veya özellikle fiyonk mesnetlerde donatının uzatılamadığı durumlarda kullanılabilirKancanın donatı ekseni ile yaptığı açı 90° ile 180° olabilirBeton ezilmelerini önlemek için kanca iç çapı donatı çapının 5 katından az olamazDonatı ucundaki gerilme yığılmalarını sınırlı tutmak için kanca yapılan donatının serbest ucunda bırakılan mesafe etriyelerde donatı çapının 6 katı veya 50mm olmalıdır

Fiyonk bükülme çapı dm ≥(07+14 Ø/a)(fyk/fck) Ø bağıntısını sağlamalıdırBurada a= 2 fiyonk arası veya fiyongun beton yüzüne uzaklığıdırDonatı gerilmesi ve donatı çapı arttıkça betona geçirilecek donatı kuvveti fazla olacağı için fiyongun büküm çapı artarFiyonkların birbirine yakın düzenlenmesi geçiş sırasında ortaya çıkan gerilmeleri üst üste binerek artmasına sebep olacağından ve beton yüzüne yakın fiyonklar betonun serbest yüzünde çatlamalar ortaya çıkabileceğinden yukarıdaki gibi bir sınırlama ön görülmüştür
ÇEKME KUVVETİ ALTINDA KENETLENME

Çekmeye çalışan çubuklarda kenetlenmenin ,düz kenetlenme boyu ile sağlanmasına sadece nervürlü donatı için izin verilirKenetlenme boyu ℓb/3 veya Ø 20 den az olmamalıdırDüz yüzeyli çubukların kenetlenmesini kanca ve fiyonkla yapılması gerekirDüz yüzeyli çubuklarda boy kanca ve fiyonk durumunda ℓb azaltılabilirAncak azaltma sonucunda elde edilen boy düz yüzeyli çubuklarda ℓb/3 veya 15 Ø az olamaz Beton kalitesinin düşük olduğu ve donatı çapının büyük olduğu durumlarda kancanın varlığında dolayı müsaade edilen azaltmanın yapılmaması uygundur Yoksa kısa betonda kenetlenme boyu ucundaki kancanın iç tarafında meydana gelen yerel büyük basınçlar betonda ezilmelere ve çatlamalara yol açabilir

Ayrıca bütün donatıların kancalarını bir araya getirilmesi uygun değildirBetonun buralara yerleştirilmesi zordur ve beton içinde boşluklar kalabilirBu nedenle kancaların 15 Ø aralıkla şaşırtmalı olması gerekir

BASINÇ KUVVETİ ALTINDA KENETLENME

Basınç çubukları kenetlenmesi düz kenetlenmede verilen kurallara uyularak yapılabilirDonatıdaki basınç kuvveti aderans gerilmeleri yanında ,donatı ucunda meydana gelen basınç gerilmesiylede betona iletilebilirBu durumda sağlanan kenetlenme boyu 06 ℓb 10 Ø ve 150mm den az olmamalıdırDonatının sürekli olarak Basınç kuvveti taşıdığı bilinirse düz yüzeyli çubuğa dış kanca yapılmayabilirEğer donatıda yüksek gerilmeler varsa ve kanca beton yüzüne yakınsa ortaya çıkan dış merkezlikten dolayı donatı burkularak beton örtüsünü patlatabilirŞekil 327 ve şekil 328
Burkulma etkisini azaltmak için enine etriyeler tavsiye edilir