FİLİZ EKİMİNDE YANGIN TASARIMI

Yüksek sıcaklıklarda yapıştırıcı özellikteki malzemelerin davranışları değişmektedir. Yangına dayanıklı bir sistemin (zemin, çatı, vb.) parçası olan ve sonradan ekilen filiz bağlantıları için, zamana bağlı yapışma katsayısındaki azalma bağlantı mukavemetini önemli ölçüde etkiler. Bu yüzden tipik geometriler ve zaman-sıcaklık yükleme protokolleri göz önüne alınarak bağlantının yangın direncinin test verileri ile yapışma katsayıları değerlendirilmelidir.

Yangına maruz kalan sonradan sonradan ekilen filizlerin yapışma katsayıları, yeni bir EAD'ye [18] dayalı testlerle değerlendirilmiştir. İlgili ürünün sonradan ekilecek filiz aplikasyonu için alınmış ETA'sında yapışma katsayısına uygulanacak azaltma faktörü sıcaklığın fonksiyonu olarak yansıtılmıştır. Örnek olarak, Şekil 1, HIT-RE 500 V4 için sıcaklığa karşı azaltma faktörünü göstermektedir.

Şekil 1: Sıcaklığın Fonksiyonu olarak Azaltma Faktörü Kfi(θ) (ETA – 20/0540)

 
Ankraj uzunluğu boyunca sıcaklık profili veya sabit (Şekil – 2a) veya beton paspayı ve maruziyet süresinin fonksiyonu ya da ankraj uzunluğunun kendisinin ve maruziyet süresinin  fonksiyonu olabilir (Şekil – 2b). Döşemeden döşemeye bağlantı, örneğin birinci koşulu “paralel” temsil ederken, basit desteklenen bağlantı ikinci koşulu “ankraj” temsil eder.

(a)

(b)

Şekil 2: Döşeme-döşeme birleşimi (a) ve kirişi döşeme birleşimi (b) çizimleri

 
Yangına maruz kalacak elemanların filiz ekimi tasarımları Eurocode 2’nin yönlendirmesini takip etmelidir.
 
Ed,fi ≤ Rd,t,fi
 
Ed,fi, ‘’soğuk’’ durumun p’idir ( binada yangın çıkması durumunda bina maksimum tasarım yüküne maruz kalmamaktadır.). Reaksiyon, Rd,t,fi, bağlantının yangın süresince maruz kaldığı sıcaklığa göre azaltılır.
 
Bu tasarım yapılırken beton, çelik ve kimyasal ankraj yangın etkileri altında kontrol edilmelidir.
 
Beton, yüksek sıcaklıklarda kimyasal ankraj ve çeliğe göre daha az hassasiyet gösterir. Kimyasal ankraj ve çelik için yüksek sıcaklıklardan kaynaklı dayanım azalması, sırası ile ETA ve Eurocode 2 ‘de bulunan azaltma faktörleri kullanılarak belirlenir.
 
Gömü derinliği boyunca sıcaklık profilinin değişimi bazı durumlarda sonlu elemanlar programlarının kullanımını ve sürecin uzamasını gerektirebilir. Müşterilerimizi desteklemek amacı ile Hilti farklı aplikasyon tipleri için performans tabloları geliştirmiştir. Bu tablolarda bağlantı dayınımı, yapışma katsayıları ve bağlantı yükleri raporlanmıştır. Özellikle bindirmeli bağlantıların dayanımı beton paspayına bağlı iken basit mesnetli veya moment alan birleşimlerde bağlantı dayanımı ankraj derinliğine ve süreye bağlıdır.
 

‘’PARALEL’’ (DOLAYLI YANGINA MARUZ KALAN DONATI)

Şekil 3: Yangın durumu “paralel” 

Tablo – 1 Beton paspayı fonksiyonu olarak uygulanabilir tasarım yapışma dayanımı τRd,fi (τc), paralel durumda

 
Paralel durumdaki yangın anında, belirleyici parametreler, yangına maruz kalan beton yüzeyinden donatı çevresine ("net paspayı c") olan net mesafe ve maruz kalınan yangın süresidir. Yangın süresi için kimyasal ankraj için tasarım yapışma dayanımı tablo – 1’den alınacaktır.
 
Yangın tasarımı için, ankraj uzunluğu boyunca sıcaklık profili ve indirgeme katsayısı gibi yapışma koşullarını hesaba katan parametrelere gerek yoktur. Hesaplanan bindirme veya ankraj uzunluğunun, verilen yangın tasarım yapışma dayanım gücü  τRd,fi ile yükü yangın altında aktarmak için yeterli olduğu gösterilmelidir. Tablo 1’e göre, örneğin, c=70mm paspayı için tasarım yağışma dayanımı τRd,fi ve yangına maruz kalma süresi R60 olduğu durumda τRd,fi= 0.9 N/mm2'ye eşittir. Buna dayanarak, varsayılan sınır koşulları altında donatı üzerindeki maksimum çekme kuvveti aşağıdaki gibi hesaplanabilir:
 
𝐹𝑓𝑖𝑟𝑒=𝜏𝑅𝑑,𝑓𝑖∙𝜋∙ℎ𝑒𝑓∙𝜙 (N)
 
Fakat bu hesap biçimi sadece Eurode 2‘ye göre tasarlanan birleşimler için uygulanabilmektedir.
 

‘’ ANKRAJ’’ (DOĞRUDAN YANGINA MARUZ KALAN DONATI)

Şekil 2: Yangın durumu “ankraj” 

Tablo 2: Donatı çapının, gömü derinliğinin ve maruz kalınan yangın süresi sınıfının bir fonksiyonu olarak yangın altında uygulanabilir çekme kuvveti Ffire (Fs,T)
 
Donatının doğrudan yangına maruz kalması durumunda, tablo 2’deki ilgili çap, gömü derinliği, paspayı ve yangına maruz kalma süresi için yangın dayanımı kuvvetleri [kN] cinsinden gösterilir.
 
Tablolar, donatı çapının, gömü derinliğinin ve maruz kalınan yangın süresinin bir fonksiyonu olarak yangın altında maksimum çelik kuvvetlerini sağlar. Bu değerlerin, inşaat demirinin akma dayanımının belirli bir değerinden türetildiğine, fyk,fi ve diğer fyk,mfi değerleri için farklı olacağına dikkat edilmelidir. ). Örneğin Tablo 2'ye göre, gömü derinliği c=270mm, paspayı 10 mm ve yangın süresi R60 için maksimum tasarım bağ yükü, Fbd,fi = 19.2 kN'ye eşittir.
 
Gömü derinliği dikkate alınarak yangın tasarımında verilenler arasındaki maksimum çelik kuvvetinin ara değerleri lineer enterpolasyon yapılabilirken, bir ekstrapolasyona izin verilmez.
 
Bir HILTI yazılımı olan Profis Rebar, beton-beton birleşimlerinde yangın etkileri altında tasarım yapma imkanı sağlamaktadır. Yangın tasarımı seçeneğini tıklayarak ve ilgili parametreleri yazılım üzerinden tanımlayarak, sonradan ekilecek donatıların tasarımını kolayca gerçekleştirebilirsiniz. Yangınlı ve yangısız durumlarda gömü derinliklerinde meydana gelen değişiklikleri kıyaslayabilirsiniz.

İlgili konuda daha fazla desteğe ihtiyacınız var ise Hilti teknik personeli ile iletişime geçin.
 
Kaynakça:
1-       Hilti Post-Installed Reinforcing Bar Guide
2-       DIN EN 1992: Eurocode 2: Bemessung und Konstruktion von Stahlbeton- und Spannbetontragwerken – Teil 1-1: Allgemeine Bemessungsregeln und Regeln für den Hochbau; Deutsche Fassung EN 1992-1-1:2004