Yangın koşullarında betonarme yapı elemanlarının Eurocode'a göre tasarımı

Abstract

Yüksek katlı betonarme yapıların tasarımında mimari ihtiyaçların sebep olduğu kısıtlamalar dışında, dış etkiler ve bunların sebep olduğu kısıtalamar da mevcuttur. Bu kısıtlamaları güvenli bir şekilde aşmak ve talep edilen mimari ihtiyacı karşılamak adına statik hesap yöntemleri de oldukça önemlidir. Ülkemizde doğal affet olan dış etken denilince, doğal olarak deprem afeti öncelikli akla gelmektedir. Ancak değişen iklim koşulları, hızlı bir şekilde artan kentleşme oranı ve şehir içi sanayileşme gibi etkenler yapılarda yangın tasarımı ve güvenliğinin de öncelenmesi gerektiğini göstermektedir. Bu çalışmanın amacı, Eurocode'da sağlanan yöntemlere göre, betonarme yapılarda, talep edilen bir yangın dayanımı elde etmek için yapıların nasıl tasarlanacağını belirlemektir. Ayrıca bu tasarımı yapı elemanlarının boyutlandırılması düzeyinde, kapsamlı bir şekilde açıklamaktır. Amaç Eurocode'u birebir kopyalamak değil, farklı tasarım yöntemlerinin anlaşılmasını ve irdelenmesini sağlamaktır. Malzemenin anlaşılması iyi bir tasarımın anahtarı olduğundan, betonun yüksek sıcaklıklar altındaki özel davranışına ve içinde hangi süreçlerin meydana geldiğine de dikkat edilmektedir. Bu süreçlerde doğrusal olmayan analiz programlarıyla elamanlardaki ısı-enerji yayılımının nasıl olacağı da irdelenmiştir. Ayrıca, verilen tasarım yöntemleri eleştirel olarak değerlendirilmekte ve daha fazla çalışmanın gerekli olduğu noktalara ilişkin tavsiyeler verilmektedir. Bu metin, yangın tasarımı veya beton ve yangın kombinasyonu hakkında önceden bilgi sahibi olmayı gerektirmeyecek şekilde geniş anlamda yazılmıştır. Ancak okuyucunun beton malzemesine ve normal sıcaklıklar için statik tasarımın temel tekniklerine aşina olduğu varsayılmaktadır. Beş ayrı bölümden oluşan bu tezde birçok konu irdelenmiştir. İlk bölümde genel bir giriş bölümü ve bugüne kadar yapılmış olan çalışmaların bir özeti maiyetinde olan literatür taraması bulunmaktadır. Bölüm 2'de yangın fiziğine giriş yapılmakta, yüksek sıcaklıkta yapı malzemelerinin nasıl davranış sergilediği özetlenmektedir. Ayrıca yangına karşı korunma yöntemlerinden bahsedilip yangına karşı tasarımda en önemli unsurlardan olan dökülme konusu detaylıca incelenmiştir. Bölüm 3 Eurocode'a göre yangına karşı tasarım seçeneklerinin ne olduğuna odaklanmaktadır. Ayrıca bu bölümde Eurocode'da da kısa bir şekilde temas edilen, yapı elamanlarındaki ısı yayılımının lineer olmayan yöntemler ışığında ticari bilgisayar programı olan ANSYS (2021 – R2) Transient – Thermal ile nasıl belirlenebileceğine dair detaylı bir bölüm de mevcuttur. Bölüm 4, bir önceki bölümde anlatılan yöntemlerin detaylı bir şekilde numerik örneklerle açıklandığı kısımdır. Ayrıca ANSYS ile betonarme kesitlerde termal analizin yapıldığı bir alt başlık da mevcutur. Son bölüm olan bölüm 5'te, betonarme yapıların yangın tasarımına dair elde edilen bilgiler eleştirel bir gözle incelenmiştir. Ayrıca, araştırmanın durumu tartışılmakta ve bu tasarım yöntemlerinin iyileştirilmesi için önerilerde bulunulmaktadır.