“Bütün dünya bir sahne,

Ve bütün mühendislik teknikleri bir oyuncu,

Sahneye çıkışları ve sahneden inişleri olan,

Öngermeli betonun da, diğerleri gibi, bir rolü var,

Ve bu rolünü 7 aşamada oynuyor. İlk önce yeni doğmuş bebek,

Mucidinin kollarında gerilerek,

Sonra meraklı bir okul çocuğu,

Hayal güçleri büyük olan mühendisler tarafından varlıklı müşteriler için,

Gururla yaratılmış,

Başarıyla uygulanmış ama büyük paralara mal olmuş. Daha sonra bir sevgili,

İnişli çıkışlı bir ilişki yaşanılan, bazıları tarafından sevilen,

Bazıları tarafından omuz silkilen. Şimdi bir asker,

Tüm dünyada büyük miktarda üretilen. Savaşmaya hazır,

Her türlü malzemeye karşı, sadece kuvvette değil, ekonomide de,

Yakında adalet – kodlar ve şartnamelere uymak üzere,

Karar vermeniz için formüller ve tablolar şeklinde.

Ki bu formüller ve tablolar duayenler için sıkıcıdır,

Ama öngermeli beton kendi bölümünü oynar. Altıncı aşamada,

Detaylı araştırma ile daha cüretkar tasarım olmuştur,

Daha öncekiler ve fildişi kulelerde oturan adamlar tarafından hayal bile edilemeyecek,

Ve son sahne, sıklıkla kullanılan ve böylece unutulmaya yüz tutan,

Öngermeli betonun bu olaylara gebe tarihinin sonu demektir,

Mühendislik metodları ve malzemelerinden biri olarak,

Ahşap gibi, çelik gibi, betonarme gibi,

Herşey gibi…”

Bu parodi 1957’de San Francisco’da yapılan Öngermeli Beton Dünya Konferansı’nda efsanevi Çinli-Amerikalı mühendis T.Y. Lin tarafından sunulmuştur. Lin, aynı derecede efsanevi kitabını ‘şartnamelerin kurallarını körce uygulayan değil, doğanın kurallarını uygulamak için anlamaya çalışan mühendislere’ adamıştır. [1] Öngermeli beton doğanın kurallarını doğaya karşı uygulamak için en etkin, en basit ve güzel metodlardan biridir.

Şüphesiz, beton hakkında bilinmesi gereken ilk şey çekme gerilmelerine karşı ihmal edilebilir dayanımı olmasıdır. Bu sebepler, beton çekme gerilmelerine karşı inşaat demiri ile kuvvetlendirilir. (Betonarme, Fransızca’da ‘kuvvetlendirilmiş beton’ anlamına gelir) Bu demirler, beton kesitinde oluşan çekme gerilmelerini, beton ile aralarında oluşan ankraj yardımı ile karşılarlar. (Birim şekildeğiştirme uyumu)

Geleneksel inşaat demiri betonarme kesidin maruz kaldığı iç kuvvetleri ‘takip eder’. Bir başka deyişle, yapıya etki eden kuvvetleri pasif olarak karşılarlar. Örneğin, basit bir kiriş düşey kuvvetlere maruz kaldığında kiriş kesitlerinde iç kuvvetler oluşur. İnşaat demiri, sadece bu iç kuvvetler oluştuğunda devreye girer ve bu kuvvetleri karşılar.

Benim görüşüme göre öngermeli betonun güzelliği sadece çoğu durumda efektif ve ekonomik tasarıma elvermesi değil, aynı zamanda tasarımcıya yeteneklerini kullanması için daha fazla insiyatif vermesidir.

Bunu daha iyi açıklayabilmek için, öngermeli betonun çalışma prensibini kısaca anlatalım. Öngerme teknolojisi, beton kesitlerine yüksek dayanımlı çelik halatlar vasıtası ile iç kuvvetlerin empose edilmesidir. Bu işlem, tek ucundan ya da her iki ucundan özel jack’lerle gerilen halatların serbest bırakılması sonrası kısalmak istemesi, ancak beton kesitler ile aralarındaki ankrajdan dolayı betonun buna engel olması ve betona basınç kuvvetlerinin transfer edilmesidir. (Şekil 1) [2]

 

Şekil 1 – Öngermeli basit bir kirişte oluşan gerilmeler [2]

Öngermeli betonda kullanılan halatlar yüksek dayanımlıdır. Kopma dayanımlarının yüzde doksanı olan yaklaşık 1675 MPa’ya kadar çalıştırıldıkları düşünüldüğünde, konvansiyonel inşaat demirinin 4 katı mukavemete sahip oldukları anlaşılır.

Öngermeli beton, halatların gerilme durumlarına göre ikiye ayrılır:

Önçekmeli beton hemen hemen tüm durumlarda sadece prekast beton teknolojisinde kullanılır. Bu durumda halatlar tekil elemanlarda oluşan iç kuvvetleri karşılar. Önçekme sadece elemanı kuvvetlendirmede kullanılmaz, aynı zamanda elemanın uzun süreli sehim sorununu çözmede oldukça efektiftir.

Ardçekmeli beton ise tasarımcıya yapı ile ‘oynaması’ için daha fazla özgürlük tanır. Ardçekme halatları, sürekli bir şekilde istenilen profilde yerleştirilebilir. Böylece elemanın/çerçevenin moment diyagramı takip edilebilir ve etkiler dengelenebilir. Ardgermeli sürekli kiriş örneği Şekil 2’de verilmiştir. Görülebileceği gibi halatların profili kirişin moment diyagramını takip etmektedir.

 

Şekil 2 – Ardgermeli bir sürekli kiriş örneği [2]

Öngermeli beton çok büyük açıklıkların ve çok büyük yüklerin geçilebilmesini sağlar. Bu açıdan rakipsizdir. Ayrıca tasarımcıya daha küçük kesitler kullanma imkanı verir. Bu da daha ekonomik çözümlere ve mimari özgürlüğe imkan tanır.

Rakiplerine göre oldukça önemli üstünlüklere sahip olan öngermeli beton aşağıdaki alanlarda kullanılır:

Ardçekmeli beton, yapıya doğanın değil, tasarımcının etkittiği bir tür ‘canlı yük’tür. Sabit bir değerde değildir ve çok dikkatli analiz edilmelidir. Betonun elastik kısalması, ankraj kayması, sürtünme, sünme, büzülme gibi sebeplerden ötürü kısa ve uzun vadede değişkenlik gösterir. Ayrıca, özellikle betona ankrajsız kılıflar durumunda, ankraj tasarımı çok dikkatli yapılmalıdır. Çünkü ankraj göçmesi ciddi sorunlara yol açabilir. Bu sebeplerle öngermeli beton tasarımı tecrübeli mühendisler tarafından yapılmalıdır.

Ardgermeli beton alanında 10 yılı aşkın tecrübesi bulunan ekibimizle danışmanlık ve yazılım hizmetleri sunuyoruz.

Referanslar:

  1. Design of Prestressed Concrete Structures, T.Y. Lin, Ned H. Burns, John Wiley & Sons
  2. Prestressed Concrete: A Fundamental Approach, Edward G. Nawy