Patlama Altında Yığma ve Önüretimli Elemanlar: Dört Malzemenin Sınırı

1. Dört malzeme, dört cevap

Koruyucu yapılar serisinde aynı soruyu iki malzeme için sorduk: Bir eleman patlama altında ne kadar dönebilir? Betonarmede cevabı ayrıntılandırma verir (PRT-04); çelikte ise elemanın neyi koruduğu (PRT-07). UFC 3-340-02’nin 6. bölümü aynı soruyu iki malzeme daha için sorar: yığma ve önüretimli beton. Cevap bu kez kısadır: pek fazla değil.

2. Donatılı yığma duvarlar

Yığma duvarlar yangına, sese ve uçan parçalara karşı iyi korur ve düşük patlama basınçları için ekonomik olabilir. Ama UFC sınırlarını açıkça yazar: büyük şekil değiştirme kapasitesi sınırlıdır, ilk fazda oluşan çekme çatlakları geri tepmede kapasiteyi azaltır, konulabilecek donatının miktarı ve türü sınırlıdır (§6-7). Donatılı yığma duvarlar için önerilen en büyük mesnet dönmeleri (Tablo 6-2, §6-8):

• Yeniden kullanılabilir duvar: tek ve iki doğrultuda 0,5°.
• Yeniden kullanılmayacak duvar: tek doğrultuda 1,0°, iki doğrultuda 2,0°.

Dinamik artış katsayıları beton blok yığma için eğilmede 1,19, kesmede 1,00, basınçta 1,12; donatı için eğilmede 1,17’dir. Donatısız yığma duvarlar ayrı bir kısımda (§6-9) ele alınır.

3. Önüretimli beton elemanlar

UFC, önüretimli yapının üstünlüklerini sayar (hızlı yapım, parçalara karşı koruma, ekonomi), ama ana sınırlamasını da açıkça söyler: Önüretimli elemanlar yalnızca yaklaşık 1–2 psi’lik düşük basınç düzeylerinde ekonomiktir; daha yüksek basınçta yerinde dökme beton ya da çelik gerekir (§6-10). Önerilen şekil değiştirme sınırları (§6-14):

• Öngerilmeli eğilme elemanları: θ ≤ 2° ya da μ ≤ 1 — eleman neredeyse elastik kalmalıdır.
• Öngerilmesiz eğilme elemanları: θ ≤ 2° ya da μ ≤ 3.
• Basınç elemanları: μ ≤ 1,3.

Dinamik artış katsayılarında da bir ayrıntı dikkat çeker: Beton basınçta 1,19, normal donatı 1,17, kaynaklı hasır 1,10; ama öngerilmeli donatıda 1,00. Öngerme halatı, hızlı yüklemeden dayanım kazanmaz.

4. Geri tepme: öngerilmeli elemanın gizli zayıflığı

Patlamadan sonra eleman titreşir ve ters yönde eğilir. Öngerilmeli bir elemanda yükleme sırasında basınç bölgesi olan taraf, geri tepmede çekmeye çalışır; orada çekme taşıyacak donatı yoksa eleman bu fazda göçebilir. UFC bu yüzden o bölgeye öngerilmesiz donatı eklenmesini ve geri tepme direncinin patlama direncinin yarısından az olmamasını ister (§6-15.2).

5. Birleşim: depremde ve patlamada aynı ders

BA-02’de gördük: Öndökümlü bir yapıda zincirin en zayıf halkası birleşimdir. UFC’nin patlama için koyduğu kurallar bu dersi başka bir yönden tekrarlar (§6-16):

• Patlama yükleri, tercihen basit kiriş davranışıyla aktarılır; büyük dönmeler yüzünden moment aktaran birleşimler çok ağır ve pahalı olur.
• Birleşimin kapasitesinde dinamik artış katsayısı kullanılmaz.
• Birleşimin gevrekliğini karşılamak için kapasitesi, bağlanan elemanın tepkisinden en az %10 büyük olmalıdır.
• Göçme, betonun sıyrılmasıyla değil, çeliğin çekmesi ya da eğilmesiyle olmalıdır.

Deprem yönetmeliği de patlama el kitabı da aynı şeyi söyler: Birleşim, elemanlardan önce kırılmamalıdır.

6. Kurallar

1. Malzemeyi tehdide göre seçin. Yığma ve önüretimli elemanlar düşük basınçlar içindir.
2. Öngerilmeli elemanı elastik tutun. μ ≤ 1 bir öneri değil, bir sınırdır.
3. Geri tepmeyi unutmayın. Basınç bölgesine de donatı koyun.
4. Birleşimi elemandan güçlü yapın. En az %10 ve çelikte sünek göçme.