Yorulma yükleri, yüksek miktarda tekrarlı yüklerin oluşturduğu, bağlantı elemanlarında stres değişimlerine neden olan sürekli yüklerdir.
Ankrajlara etkiyen yorulma yüklerini iki sınıfa ayırabiliriz;
·        Vibrasyon etkisi : Yüksek tekrarlı ve düşük şiddetli yüklemedir
·        Tekrarlı Yükleme ve Boşaltma: Düşük frekanslı ve yüksek şiddetli yüklemedir.
Vibrasyon etkisine maruz kalan uygulamalar için aşağıdaki örnekleri verebiliriz;
o  Vantilatörler
o  Makineler (Dönen ve doğrusal hareket eden)
o  Kırıcılar (kaya, agrega veya benzer malzemeler için kullanılan)
o  Periyodik hidrolik etkiye maruz kalan yapılar ( boru destek elemanları, enerji santrallerindeki ekipmanlar vb.)                                          
o  İndirek etkiye maruz kalan bağlantı elemanları (titreşime maruz kalan elemanların yakınında olan bağlantı elemanları)

Tekrarlı yükleme ve boşaltma maruz kalan uygulamalar için aşağıdaki örnekleri verebiliriz;
o  Vinçler (Kule vinçler, mobil vinçler, raylı vinçler)
o  Asansörler
o  Robotlar
o  Köprü bileşenleri

Yorulma yüklerindeki yük döngüsü sıklığı, sismik ve şok etkisinin oluşturduğu dinamik etki sıklığından fazla olmakla beraber, malzemelerde meydana getirdiği deformasyon oranı, sismik ve şok etkisine göre daha düşük olmaktadır.

Yorulma Yükü Altında Malzeme Davranışları

Malzemelerin statik yük altındaki davranışlarını, temel olarak mukavemet (çekme ve basınç), elastik ve plastik davranışları ve kesme yükü altındaki durumu gibi konuları , basit test methodlarıyla ortaya çıkabiliriz.
Eğer malzemeye zamanla değişen ve sürekli yükleme yapılıyorsa, malzeme belirli bir yükleme sayısından sonra kopma hatasına maruz kalacaktır. Kopmaya maruz kaldığı yük değeri statik yük altında taşıdığı değerden çok küçük sayılar olmaktadır. Diğer bir değişle malzemenin sürekli ve değişken yükler altındaki mukavemeti statik dayanıma göre daha düşük performans göstermektedir.


Ankraja etki eden sürekli ve değişken yükler zamanla ankrajın çatlamasına ve oluşan çatlağın yayılmasıyla malzemenin kırılmasına yol açar. (Bknz. Şekil-1)

Şekil-1

Yapılan testlere göre, yorulma yüklerine maruz kalan ankrajların geometrik yapısıda yorulmaya karşı dayanımını etkileyen bir faktör olarak saptanmış, oval köşeli ankrajların keskin köşeli ankrajlara göre yorulmaya daha mukavim malzemler olduğu ispatlanmıştır.
Ek olarak sıcak haddelenmiş çeliklerinde yorulma yüklerine daha iyi dayandığı gözlenmiştir.

S-N Eğrisi (Wöhler Eğrisi)

Malzemelerin yorulma altındaki performanslarını karakterize etmek, S-N eğirisi diğer bir deyişle Wöhler Eğirisi yardımıyla mümkün olmaktadır.
Wöhler çizgisini oluşturmak ve malzenin performansını karakterize etmek için malzemeye belirlenen sürekli yükler verilir ve kırılana kadar yüklemeye devam edilir, bu test farklı yükler için de tekrarlanır ve performans eğrisi ortaya çıkar. (Bknz Şekil-2)

Şekil-2

X- ekseni sistem kırılana kadar yük döngüsü sayısını, y-ekseni yüklemenin büyüklüğünü göstermektedir. Yük döngüsü 1’den 10’a kadar ise, yükleme statik yükleme olarak kabul edilir. Yük döngüsünün 10’dan 5.104 e kadar olduğu durumlarda “oligo yorulma döngüsü” alanı olarak tanımlanır ve yüksek plastik deformasyonların meydanı geldiği bir bölgedir. Örnek olarak sismik etkiyi vermek doğru olacaktır.
Wöhler çizgisi olarak tanımladığımız yorulma mukavemet eğrisi ise 5.104 ile 5.106 yük döngüsü aralığında tanımlanır ve Wöhler çizgisinin en düşük sınırı “Dayanım Limiti” olarak adlandırılır.
Dayanım limiti altındaki yüklemeler için malzemede yorulmadan kaynaklı bir hata beklenmez.
Ankrajlarda yorulmayı yorumlarken yalnızca ankrajın yorulma dayanıma bakmak yetmemektir, ankrajla birlikte, beton,bağlantı ve çeliğe de bakılması ve yorumlanması gerekmektedir. (Bknz. Şekil-3)
Bu bağlamda, sistemin istenilen şekilde çalışması için sistemin diğer birleşenlerini de kontrol etmek ve yorulma onayına sahip ankraj kullanmak sistemin bütünlüğü açısında kritik bir öneme sahiptir.



                               Şekil-3

Tasarım Standartları ve Onaylar

Betona sonradan uygulanan tespit (ankraj,dübel) elemanlarının tasarımı TS EN 1992-4’e göre yapılmakta olup ilgili standartın 1.4 ,1.6 ve 8.1 maddelerinde yorulma yüküne dair açıklamalar, 4. Maddesinde ise tasarım esasları yer almaktadır.
Bunlara ek olarak TS EN 1992-4’ün madde 4.1,5. fıkrasına göre yorulmaya uygun bağlantı elemanlarının kullanılması zorunlu tutulmuştur.
Bu bağlamda, ilgili standartın belirttiği “Avrupa Teknik Mamul Şartnamesi” bizlere ETA(Avrupa Teknik Değerlendirme) dokümanını refere etmekte ve bağlantı elemanlarının yorulma performans değerlendirmesinde bu dokümanı zorunlu kılmaktadır.

Ankrajlarda Yorulma Tasarımı

Dizayn yükleri tasarım mimimum ve maksimum yük seviyesi aralığında tekrarlanan yüklemeler kullanılarak yapılır.
Şekil-4 deki grafikte okunan F değeri sisteme sürekli olarak etkiyen statik yüklemeyi ifade etmektedir. ΔV ya da ΔN olarak gösterilen değer ise yorulmadan kaynaklanan tekrarlı yüklemeleri temsil etmektedir. Ankrajlar üzerindeki sürtünme ve öngerme kuvvetleri dikkate alınmaz.
ΔF = F + ΔF

                                             Şekil-4
İki Tip tasarım methodu bulunmakta birlikte, EOTA TR 061 iki methodu da kapsamakta olup, TS EN 1992-4 yalnızca ikinci methodu içermektedir.
Birinci method statik ve dinamik yükleme etkileşimini hesaba katar,(Bknz. Şekil-5), ikinci method ise statik ve dinamik yükleri toplamakta ve n sayıda sonsuz yük döngüsünü ele almaktadır.(Bknz.Şekil-6)
 
 
 
 
 
  Şekil-5    


Şekil-6