Sürekli Yük Nedir?

 
Sürekli yükler kısaca uzun süreli yükleme ya da kalıcı yükler olarak tanımlanabilir. Bir cisme ömrü boyunca etkiyecek yükler sürekli yükleme olarak kabul edilir. Bu yükler cismin öz ağırlığının yanısıra buna etkiyen düşey ve yatay yüklerin birleşiminden oluşabilir.
Yapılarda başlıca sürekli yüklere sebep olan durumlara örnek olarak aşağıdakiler sayılabilir;
·        Şap, kaplama, dolgu, parapetler vb. kalıcı yükler
·        Mekanik borulama, tesisat ve cihazlar
·        Elektrik tesisatları ve cihazları
·        Asma tavan yükleri
·        Tünellerde asılı mekanik ve elektrik tertibatlar
 

Şekil-1 : Tünellerde bağlantı elemanları sürekli yük etkisi altındadır.

Kısaca uzun süreli olarak yük aktarımı söz konusu olduğunda sürekli yüklerden bahsedebiliriz. Uzun süreli yükleme aynı zamanda yarı statik yükleme olarak da bilinirler ve sünme durumuna sebep olurlar.
 

Sünme ve Sünmenin Malzeme Üzerindeki Etkisi

 
Sabit gerilme altında malzemenin yavaş ve sürekli şekil değiştirmesine genel olarak sünme adı verilir. Sürekli yüklemeler sabit gerilmeler yaratırlar, dolayısıyla sürekli yükler etkisinde olan malzemelerde sünme etkisi söz konusudur.
Sünme etkisi genel olarak aşağıdaki faktörlere göre değişir;
·        Kullanılan malzeme
·        Yük seviyesi ve uygulama süresi
·        Sıcaklık

Şekil-2 : Tipik sünme kaynaklı şekildeğiştirme/zaman grafiği

Sürekli Yükler Altında Ankraj Tasarımı

 
Sürekli yükler altında tüm malzemelerde olduğu gibi ankraj dübellerinde de sünme oluşabilir. Zamana bağlı olarak ankrajlarda sünme etkisinden kaynaklı yük kayıpları oluşabilir. Yük kaybını belirleyen ana faktörler şu şekildedir:
 
·        Kullanılan ankraj: Farklı ankraj tipleri/ürünlerinde sünme davranışı da farklıdır.

·        Yük seviyesi ve yükleme durumu: Sürekli yüklerden kaynaklanan çekme kuvvetinin toplam çekme kuvvetine oranı 0.6’dan azsa sürekli yüklerden kaynaklanan sünme etkisi ihmal edilebilir. (Bkz: Şekil 3)

·        Sıcaklık: Sünme davranışı sıcaklığa bağlı olarak değişir. Yüksek sıcaklıklar sünme etkisini arttırırlar.

·        Uygulama: Tam kapasite kullanımı için doğru uygulama yapılmalıdır. Doğru delik temizliği, delikte hava kalması vb. durumlar kapasiteyi düşürecektir.
 

Şekil-3 : Boston ABD, sürekli yük etkisi ve uygun olmayan ankraj imalatı sonucu çöken tünel tavan döşemesi

 
Sürekli yükler altında ankraj tasarımı TBDY 2018’de belirtilen “Çevre ve Şehircilik Bakanlığı Betonarme İşleri Genel Şartnamesi” uyarınca TS EN 1992-4’e göre yapılmaktadır.
TS EN 1992-4 çekme etkisindeki kimyasal bağlı bağlantı elemanlarında, birleşik sıyrılma ve beton kopma dayanımı hesabında sürekli yükleri göz önüne alır.

𝛼sus ≤ 𝜓sus0 için 𝜓sus = 1
𝛼sus > 𝜓sus0 için 𝜓sus = 𝜓sus0 + 1 − 𝛼sus

𝜓sus0: sürekli yükün bağ dayanımı üzerindeki etkisini dikkate alan mamule bağlı faktördür ve ilgili Avrupa Teknik Mamul Şartnamesi’nden (ETA) alınabilir.

𝛼sus: sürekli etkilerin (kalıcı etkiler ve değişken etkilerin kalıcı bileşeninden oluşan) değeri ile ULS'de dikkate alınan toplam bütün etkilerin değeri arasındaki orandır.
 

Şekil-4 : Sürekli yük oranı ve sürekli yüke bağlı dayanım azaltma katsayısı grafiği

 
Sürekli yüklerden kaynaklı dayanım azaltma katsayısı “𝜓sus“ kullanılan ankraja göre değişmektedir. %100 sürekli yükler etkisi altında olan bir bağlantı elemanı tasarımında 𝜓sus katsayısı 0.6’ya kadar düşebilmektedir. Bu %40’lık bir kapasite kaybı anlamına gelmektedir.
 

Hilti Tecrübesi

Yüksek performanslı Hilti bağlantı elemanları sürekli yükler altında minimum kapasite kaybıyla çalışırlar.
Sürekli yüklere göre ankraj tasarımında kullanılan malzemenin sürekli yükler için ETA onayının olması, yapılan tasarımın optimize ve ömür boyu güvenilir olması açısından gereklidir.
Sürekli yükler altında ETA onayı bulunan bazı yüksek performanslı Hilti ürünleri aşağıdaki tabloda sunulmuştur.

 
*24-40°C aralığı için.
Not: Diğer Hilti ürünleri ve detaylı bilgi için lütfen saha mühendislerimizle irtibata geçiniz.
Optimize bağlantı hesapları için Hilti PROFIS Engineering yazılımı kullanılabilir. Aşağıda sürekli yükler altında tasarım için bir örnek bulunabilir.
Bu örnekte tavana asılı olan bir mekanik ekipman için sürekli yükler altında ankraj tasarımı yapıldı. Birleşim elemanında 4 adet bulon var ve profil üzerinde 120 kN çekme kuvveti var.
Statik yükler altında dizayn yapılırken bu 120 kN’luk çekme kuvvetinin sürekli yük olmadığı kabulüyle hesap yapılırsa ankraj tasarımımız uygun olmakta. (bkz. Şekil-5)

Şekil-5 : Sürekli yük etkisi ihmal edilerek tasarım yapıldığında çıkan sonuç

Ancak bu 120 kN’luk yük tamamen sürekli yükler altında oluşan bir çekme kuvveti olduğunda aynı hesabı tekrarlarsak, sonuç olumsuz çıkmakta. (Bkz Şekil-6)



Sonuç olarak sürekli yükler altında tasarım yaparken, tasarım yükünün ne kadarının sürekli yüklerden kaynaklandığı ve seçilen birleşim elemanı gibi etkenlerin tasarımı etkilediği ortadadır.
Bu doğrultuda, TS EN 1992-4’e göre ankraj tasarımı yapabilmek için Profis Engineering ankraj tasarım programına aşağıdaki linkten ulaşabilirsiniz.

https://profisengineering.hilti.com/