Kolon Boyutlarinin Belirlenmesi - Pratik Yöntem
İdeal kolon boyutları ne olmalıdır? Betonarme yapılarda; inşaat mühendisliği öğrencilerinin, yeni mezun inşaat mühendislerinin, müteahhitlerin, mi...
Öncelikle yazıma şunu belirterek başlamak istiyorum. Bu yazıda anlatacağım kolon boyutlarının belirlenmesi hakkındaki pratik yöntem, basitleştirilmiş ön boyutlandırma çalışmasıdır. Dolayısıyla bir inşaat mühendisi tarafından SAP, Etabs, Sta4cad, Idecad ya da Prota gibi statik analiz programlarıyla yapılan hesaplar gibi kesin değildir. Sadece fikir vermesi amacıyla kullanılabilir.
İnşaat mühendisi tarafından yapılan hesapların ardından; ön boyutlandırmadaki kolon boyutları büyüyebilir veya küçülebilir. Statik analiz programlarıyla hazırlanmamış hiçbir projenin uygulanması doğru değildir.
Kolon boyutları nasıl belirlenir?
İnşaat mühendisliğinde çoğu zaman tek parametre yoktur. Kolon boyutunu belirlerken mimari faktörleri, binanın kullanım amacını, binanın bulunduğu lokasyonu, kiriş sürekliliğini ve binanın depreme karşı göstereceği performansı göz önünde bulundurmak zorunda kalırız.
Binanın lokasyonu neden önemli dediğinizi duyar gibiyim. Evet, binanın lokasyonu oldukça önemlidir. Özellikle de İstanbul, Ankara gibi büyük şehirlerde. Çünkü bu iki büyük şehirde terör eylemleri çok sık olur ve projenizin konumu ana arterde ise kolon boyutlarını belirlerken bunu dahi göz önünde bulundurursunuz.
 |
| Oklahama City'de yaşanan 1995 yılındaki kanlı terör eyleminde hasar gören bir bina |
Zaman zaman kiriş sürekliliğini korumak için kolon boyutlarını büyütmek zorunda kalabilirsiniz. Zemin gerilmesini aşırı zorlayan bir nokta tespit ettiğinizde de zaman zaman o noktadaki kolon boyutunu küçültmek daha mantıklı bir çözüm olabilir.
Ve tabi ki deprem tesirlerini göz önüne alarak, güvenli bir tasarım yapmanız gerekir.
Not: Binadaki perdelerin ve kolonların boyutları ve sayıları ne olmalı? Okumak için tıklayın.
TBDY 2018'e göre minimum kolon boyutları nedir?
TBDY 2018'e göre minimum kolon koyutları 30cm x 30cm olmalıdır. Rahmetli Profesör Doktor Ahmet Topçu ise en az 30cm x 40cm kolon boyutlarını önermiştir. Ancak tabi ki binanızın tasarımına göre, kat sayısına göre bu boyutlara inşaat mühendisinin karar vermesi gerekir.
Örneğin şu soruları pek çok kez duydum. 8 katlı bir binada minimum kolon boyutları ne olmalıdır? Ya da altı katlı binada kaça kaç kolon tasarlamam gerekir?
Binanız kaç katlı olursa olsun, mutlaka inşaat mühendisi tarafından statik analiz programları ile binanızı analiz ettirmelisiniz. Ancak tabi ki statik analiz programlarında modelleme yaparken hepimiz öncelikle, ön boyutlarımızı programa tanımlıyoruz. Peki bu kolonların ön tasarım boyutlarını nasıl belirleriz?
Kolon boyutlarının belirlenmesi - Zeki Aydın Hipotezi
Kolon boyutlarının belirlenmesi hakkında pratik yönteme (Zeki Aydın hipotezi) başlamadan önce, çok sık karıştırılan bir konuya değinmek istiyorum. Yani binanın statik olarak kaç katlı olduğu konusuna. Çoğunlukla imarda görünen kat sayısı, binanın kat sayısı zannedilir.
Ancak bu statik açıdan hatalıdır. Statik açıdan binanın kaç katlı olduğunu değerlendirecek olursak, bodrum kat gibi, asma kat gibi, çatı katı gibi alanları da hesaba katmamız gerekir. Yani özetle bu hesapta kullanacağımız kat sayısı: statik açıdan hesaba katılan kat sayısıdır. Daha basit bir tabirle, binada bulunan döşeme sayısı kadar kat vardır.
Örneğin yukarıda görünen bina 6 katlıdır. Ancak bodrum katı sayılmadığı için dışarıdan bakan biri burayı 5 katlı görecektir. Ancak biz bu hesapta 6 kat olarak değerlendireceğiz. Bu binada asma kat gibi, çatı katı gibi ekstra betonarme döşemeler olsaydı, onları da hesaba katacaktık.
Üstte üç boyutlu görseli bulunan binanın kalıp planından bir bölümü paylaşıyorum.
Üstteki görselde görüldüğü gibi, kılavuz çizgilerimiz sayesinde her bir kolonun hitap ettiği alan, yani taşıdığı alan ortaya çıktı. Örneğin tam ortadaki S219 kolonu, etrafındaki D210, D211, D218 ve D219 döşemelerinden yük aldı. Oradaki kirişlerin de yükünü aldı ve ortaya bir dikdörtgen çıktı. Kırmızı renk ile gösterilen alan, S219 kolonunun taşıdığı alan.
S227 kolonuna bakalım. Yeşil ile boyadığım sağdaki bölge. Etrafındaki D219, D220, D227 ve D228 döşemelerinden ve kirişlerden yük almış. Şimdi tek yapmamız gereken bu alanların kaç metrekare olduğunu bulmak. Bunun için de her bir renkli dörtgenin enini ve boyunu çarpmamız gerekiyor.
Not: Her bir kolonun taşıyacağı kılavuz çizgilerimizi çekip, alanları belirledikten sonra açıkta kalan hiçbir alan kalmaması gerekiyor.
Kolon boyutları nasıl belirlenir?
Geldik hesap bölümüne. Örneğin boyalı alanın 20 m² olduğunu ölçtük diyelim. Yapmamız gereken hesap oldukça basit.
Tasarım betonunuz C30 ise;
Kolonun Taşıdığı Alan (m²) x Binanın kat sayısı x 20 = Kolonun kesit alanı (cm²)
Tasarım betonunuz C25 ise;
Kolonun Taşıdığı Alan (m²) x Binanın kat sayısı x 24 = Kolonun kesit alanı (cm²)
Yani diyelim ki kolonunuz 15 metrekare alanı taşıyor. Projenizin beton sınıfı da C30. Bu durumda kullanmanız gereken kolon ön tasarımı boyutları;
15 x 6 kat x 20 = 1800 cm²
Bu da yaklaşık olarak 40 cm x 45cm kolon veya 35 x 55 cm kolon veya 30 x 60 cm kolon anlamına gelir.
Peki aynı açıklıkta proje sınıfınız C25 olsaydı kolon ön tasarımı boyutlarınız ne olmalıydı? Hemen hesaplayalım;
15 x 6 x 24 = 2160 cm²
Bu da kolonlarınızın 45 cm x 50 cm veya 40cm x 55 cm veya 35 cm x 65 cm veya 30 cm x 75 cm olarak ön boyutlandırılması anlamına geliyor.
Buradaki altın kural ise, kirişlerin muhakkak kolona ortasından bağlanması olacak. Yani kiriş sağ yanağa sıfır veya sol yanağa sıfır bağlanmayacak. 50x50 cm boyutlarında bir kolon varsa ve 30 cm genişliğinde bir kirişiniz varsa; kiriş kolona tam ortadan bağlanacak ve kenarlarda onar cm kolon payı kalmış olacak.
Kabuller, ihmaller, detaylar ve dahası
Bir binanın ortalama ağırlığının metrekarede 1,3 ton olduğunu bir başka makalemde kaleme almıştım. Bu yöntemde döşemeden aktarılan, kirişten gelen, duvar yükünden gelen tasarım yükleri onlarca projede hesaplanmış ve idealize edilmiştir.
Döşemeden kirişe yük aktarımı için döşemenin köşelerinden 45 derecelik açıyla çizgilerimizi çekeriz. Bu yük aktarımının kolonlara hitap eden bölümü içinse, yukarıdaki pratik yöntemi kullanabilirsiniz. Kirişlerin sürekli olduğu, saplama kirişlerin olmadığı ideal tasarımlarda bu yöntem oldukça kullanışlıdır.
Örneğimizde kullandığımız 15 metrekareye yakından bakalım.
15 metrekare x 6 kat x 1.3 ton / m² = 117 ton
Şimdi de üstte seçtiğimiz kolonun boyutlarına bir bakalım.
40 cm x 45 cm x 0,2 ton / cm² = 360 ton (0,2 ton / cm² = 20 N/mm²'dir. Yani C30 betonun 1.5 güvenlik katsayısına bölünmüş hali.)
Bu aşamada güvenlik katsayısını asgari 3 olarak kullanacağız. 360 ton / 117 ton = 3,07 güvenlik katsayısı
Özetle bu yöntemde birçok tasarım yükü idealize edilmiştir. Kolonun içindeki demir donatının kapasitesi ihmal edilmiştir. Sadece kolonun ön boyutlandırması için kullanılması uygundur. Deprem kuvvetlerinin betonarme perdelerle karşılandığı durumlarda sadece düşey yük taşıyan kolonların boyutları ile bu pratik yöntemle elde edilen veriler daha yakındır.
Görüşmeye katılın