Betonarme binaların en kritik taşıyıcı elemanlarından biri olan kolonlar, yapının ayakta kalmasını sağlayan, deprem ve düşey yükleri temele aktaran ana omurgayı oluşturur. Kolonların dayanıklılığı ve güvenliği, kullanılan betonun kalitesi kadar, içerisine yerleştirilen donatıların (inşaat demirlerinin) çapı, kalitesi ve yerleşim düzeni ile doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle, kolonlarda kullanılacak demirlerin özellikleri, mühendislerin inisiyatifine bırakılmayıp yönetmeliklerle katı kurallara bağlanmıştır.
Türkiye'de inşa edilecek binalar için bağlayıcı temel kaynak "Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği" (TBDY 2018) olup, bu yönetmelik kolon donatıları için asgari sınırları net bir şekilde çizer. Bir yapının deprem güvenliğinin sağlanabilmesi için statik hesaplamalar sonucunda belirlenen demir çapları kullanılmalı, ancak bu çaplar yönetmelikte belirtilen alt sınırların asla altında olmamalıdır. Aşağıda, TBDY 2018'e göre kolonlarda kullanılması gereken demir çapları ve ilgili kurallar ayrıntılı olarak ele alınmıştır.
Kolon Boyuna Donatı (Düşey Demirler) Çapı
Kolonun ana yük taşıyıcı demirleri olan ve kolon boyunca düşey olarak uzanan donatılara "boyuna donatı" denir. TBDY 2018, bu donatıların çapı konusunda kesin bir alt sınır belirlemiştir. Yönetmeliğe göre kolonlarda ⌀14 (14 mm) çapından daha ince boyuna donatı kullanılması kesinlikle yasaktır. Eski yönetmeliklerde izin verilen 12'lik demir kullanımı, yeni yönetmelikle birlikte kolon ana donatıları için kaldırılmıştır.
Dikdörtgen kolonlarda en az 4 adet, dairesel kolonlarda ise en az 6 adet boyuna donatı bulunması zorunludur. Kolonlarda kullanılacak toplam boyuna donatı alanı, kolonun brüt kesit alanının %1'inden az, %4'ünden fazla olamaz. Bu kural, kolonun hem çok zayıf olmasını engeller hem de betonun dökülmesini zorlaştıracak kadar sık donatı yığılmasının önüne geçer.
Kolon Enine Donatı (Etriye ve Çiroz) Çapı
Kolonlardaki düşey demirleri saran, onların burkulmasını önleyen ve kesme kuvvetlerine (deprem etkisine) karşı koyan yatay demirlere etriye denir. TBDY 2018'e göre, kolonların hem sarılma bölgelerinde (kolonun alt ve üst uç kısımları) hem de orta bölgelerinde ⌀8 (8 mm) çapından daha küçük enine donatı kullanılamaz.
Sarılma bölgelerinde etriye aralıkları sıklaştırılır. Bu bölgede etriye aralığı 50 mm'den küçük, 150 mm'den büyük olamaz ve en küçük kesit boyutunun 1/3'ünü aşamaz. Orta bölgede ise etriye aralığı en küçük kesit boyutunun yarısından ve 200 mm'den fazla olamaz.
Kullanılacak Donatı Malzeme Kalitesi Nasıl Olmalıdır?
Demir çaplarının yanı sıra, kullanılacak çeliğin sınıfı da hayati önem taşır. Yönetmelik, deprem etkisini karşılayacak elemanlarda belirli standartları zorunlu kılar. Deprem etkisini karşılayacak betonarme elemanlarda B420C ve B500C nervürlü (dişli) donatı çelikleri kullanılacaktır.
Düz yüzeyli (nervürsüz) donatı çeliklerinin taşıyıcı sistem elemanlarında kullanılmasına izin verilmez.
Özel Durumlar ve Tasarım Esasları Göz Önünde Bulundurulmalıdır
Kolon tasarımı yapılırken sadece minimum kurallar değil, yapının geometrisi ve maruz kalacağı yükler de belirleyicidir. Yukarıda belirtilen ⌀14 ve ⌀8 değerleri, yönetmeliğin izin verdiği en düşük sınırlardır. İnşaat mühendisi tarafından yapılan statik analizler sonucunda, binanın yüksekliğine, kat sayısına ve deprem yüklerine bağlı olarak kolonlarda ⌀16, ⌀8, ⌀20 veya daha kalın demirlerin kullanılması gerekebilir.
Dikdörtgen kesitli kolonların en küçük boyutu 300 mm'den, dairesel kolonların çapı ise 350 mm'den küçük olamaz. Bu boyutlar, donatıların sağlıklı bir şekilde yerleştirilebilmesi ve pas payının korunabilmesi için gereklidir.
