Yeni Deprem Yönetmeliği Kapsamında Dolgu Duvarlar. Prof. Dr. Erdem Canbay Prof. Dr. Barış Binici

Transkript

1 Yeni Deprem Yönetmeliği Kapsamında Dolgu Duvarlar Prof. Dr. Erdem Canbay Prof. Dr. Barış Binici

2 Duvarlar Deyip Geçmeyin Ayırıcı Çevre Dostu Isı İzolasyonu Aşınma Direnci Ses İzolasyonu MEDENİ YAŞAM Yangın Direnci YAPISAL (TAŞIYICI) OLMAYAN ÖZELLİKLER Enerji Verimli Aydınlatma Ekonomik Stabilite Dayanım YAPISAL ÖZELLİKLER İşlevsel

3 Depremlerde Dolgu Duvar Kocaeli 1999

4 Depremlerde Dolgu Duvar Düzce 1999

5 Depremlerde Dolgu Duvar Simav 2011

6 Dolgu Duvar-Çerçeve Etkileşimi Doğru zaptedilmiş duvar Düzlem dışı devrilme Van Depremi Gözlemleri (DMAM 2012)

7 Dolgu Duvar-Çerçeve Etkileşimi Dolgu Duvarlar yapısal sistem içerisine bölme, ayırma, izolasyon gibi amaçlarla inşa edilen yapısal olmayan elemanlar olup tasarımda dikkate alınmaz. Betonarme-çerçeve etkileşimi sebebi ile yapı deprem davranışı beklenenden ciddi anlamda farklılık gösterebilir. Ülkemizdeki betonarme yapı stokunun hemen hemen tamamında kullanılmaktadır.

8 Neden Hasar Alıyor? köşe ezilmesi diyagonal basınç diyagonal çatlama DÜZLEM İÇİ köşe ezilmesi çerçeve hasarı kayma kesmesi DÜZLEM DIŞI 8

9 Dolgu Duvar Çerçeve Etkileşimi Düşük deplasman istemlerinde dolgu duvarlar yapıya rijitlik ve dayanım sağlayarak yapısal hasarı azaltır. Yüksek deplasman istemlerinde ise dolgu duvar göçmesi sonucu sistem deplasman istemleri artarak hasar beklenenden fazla olabilir. İlk kat duvar göçüyor (1) (2) (3)

10 Can Kaybı Neye Mal Oluyor?

11 Neye Mal Oluyor? Mal Kaybı

12 Psikolojik Etki Neye Mal Oluyor?

13 Yönetmeliklerde Dolgu Duvarlar Yeni binalarda düzlem dışı zapt edilmeli (IBC, EC8). Yeni binalarda kat ötelenmesi sınırlanmalı (% ) (EC 8). Mevcut yapıların değerlendirilmesi sırasında, dolgu duvarlara bitişik kolonların üzerine etki etmesi beklenen kesme kuvvetlerinin dikkate alınmalı (ASCE/SEI 41-06, EC8).

14 Yönetmeliklerde Dolgu Duvarlar ASCE/SEI Dolgu duvarlara bitişik kolonlar için gerekli dayanım: Kenar kolonların kesme kapasitesi -dolgu duvarın aktaracağı kesme kuvveti -kısa kolon oluşumu ile etki edecek kesme (kolonun eğilme dayanımından dolayı oluşacak) isteminden büyük olmalıdır.

15 Yönetmeliklerde Dolgu Duvarlar Eurocode 8; Part 1; 5.9 (1) Zemin kat tüm kolon yüksekliği boyunca sıklaştırma bölgesi (4) Basınç çubuğu kuvveti, l c uzunluktaki kolon kısmı üzerine uygulanmalı ve kısa kolon etkisi göz önüne alınarak eğilme kaynaklı kesme dikkate alınmalı.

16 Yönetmeliklerde Dolgu Duvarlar Deprem Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (DBYBHY 2007)

17 Yönetmeliklerde Dolgu Duvarlar Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) Etkin Göreli Kat Ötelemelerinin Hesaplanması ve Sınırlandırılması X i = u x x i u i 1 δ i X = R I i X i X : x-yönü azaltılmış göreli kat ötelemesi u i X : x-yönü depremi i nci kat azaltılmış deprem yüklerine göre hesaplanan yatay yerdeğiştirme δ i X : etkin göreli kat ötelemesi I: Bina önem katsayısı R: Taşıyıcı sistem davranış katsayısı

18 Yönetmeliklerde Dolgu Duvarlar Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) Etkin Göreli Kat Ötelemelerinin Hesaplanması ve Sınırlandırılması Gevrek malzemeden yapılmış boşluklu veya boşluksuz dolgu duvarlarının ve cephe elemanlarının çerçeve elemanlarına, aralarında herhangi bir esnek derz veya bağlantı olmaksızın, tamamen bitişik olması durumunda: λ δ X i,max h i κ Gevrek malzemeden yapılmış dolgu duvarları ile çerçeve elemanlarının aralarında esnek derzler yapılması, cephe elemanlarının dış çerçevelere esnek bağlantılarla bağlanması veya dolgu duvar elemanının çerçeveden bağımsız olması durumunda: λ δ X i,max h i κ λ: binanın göz önüne alınan deprem doğrultusundaki hakim titreşim periyodu için DD-3 depreminin elastik tasarım spektral ivmesinin, DD-2 depreminin elastik tasarım spektral ivmesine oranıdır. Betonarme binalarda κ = 1, çelik binalarda κ = 0.5 alınacaktır.

19 Yönetmeliklerde Dolgu Duvarlar Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) 2.2 Deprem Yer Hareketi Düzeyleri Deprem Yer Hareketi Düzeyi-1 (DD-1) DD-1 Deprem Yer Hareketi, spektral büyüklüklerin 50 yılda aşılma olasılığının %2 ve buna karşı gelen tekrarlanma periyodunun 2475 yıl olduğu çok seyrek deprem yer hareketini nitelemektedir. Bu deprem yer hareketi, göz önüne alınan en büyük deprem yer hareketi olarak da adlandırılmaktadır Deprem Yer Hareketi Düzeyi-2 (DD-2) DD-2 Deprem Yer Hareketi, spektral büyüklüklerin 50 yılda aşılma olasılığının %10 ve buna karşı gelen tekrarlanma periyodunun 475 yıl olduğu seyrek deprem yer hareketini nitelemektedir. Bu deprem yer hareketi, standart tasarım deprem yer hareketi olarak da adlandırılmaktadır Deprem Yer Hareketi Düzeyi-3 (DD-3) DD-3 Deprem Yer Hareketi, spektral büyüklüklerin 50 yılda aşılma olasılığının %50 ve buna karşı gelen tekrarlanma periyodunun 72 yıl olduğu sık deprem yer hareketini nitelemektedir Deprem Yer Hareketi Düzeyi-4 (DD-4) DD-4 Deprem Yer Hareketi, spektral büyüklüklerin 50 yılda aşılma olasılığının %68 (30 yılda aşılma olasılığı %50) ve buna karşı gelen tekrarlanma periyodunun 43 yıl olduğu çok sık deprem yer hareketini nitele

20 Yönetmeliklerde Dolgu Duvarlar Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) Tablo 4.2. Betonarme Taşıyıcı Sistem Elemanlarının Etkin Kesit Rijitliği Çarpanları DBYBHY 2007 δ i,max h i TBDY 2018 X δ i,max h i 0.008κ λ κ = 1 Rijitlik farkları 1.35 X δ i,max h i λ = Artık aynı binayı 2.5 katı rijit yapmalısınız!

21 Yönetmeliklerde Dolgu Duvarlar Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) Etkin Göreli Kat Ötelemelerinin Hesaplanması ve Sınırlandırılması Ancak, bu durumda derzli dolgu duvar elemanlarının, esnek dolgu duvar elemanlarının ve esnek bağlantılı cephe elemanlarının düzlem içi yatay ötelenme kapasitelerinin λ δ i,max sağladığı deneye dayalı olarak belgelendirilecektir. 1.4 Deneye dayalı tasarım X h i κ ile verilen sınır değeri Bu Yönetmeliğin uygulanmasında ihtiyaç duyulabilecek özel yapı bileşenlerinin testleri, kendi teknik düzenlemeleri kapsamında belgelendirme gerekmedikçe, TS EN ISO/IEC standardına göre akredite olan veya TS EN ISO/IEC standardına göre akredite olmuş bir belgelendirme kuruluşunca yapılacaktır. Yeterli hesap modellerinin bulunmadığı, çok sayıda benzer bileşenin kullanıldığı durumlarda veya tasarımda kullanılan varsayımların doğrulanması amacıyla yapılacak deneysel çalışmalarda TS EN 1990 Ek D de verilen esaslar veya eşdeğer uluslararası yöntemler dikkate alınacaktır.

22 Yönetmeliklerde Dolgu Duvarlar Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) 4C.1 Dolgu Duvarları için Esnek Bağlantı Detayı Örneği Sıkça tekrarlanan DD-3 ve DD-4 depremleri altında yığma duvarların hasar görmesinin engellenmesi amacı ile gevrek yığma duvarlar ile bitişik olduğu kolonlar/perdeler arasında esnek derzler oluşturulur. Bu derzler, duvarın şekildeğiştirmesini engellemeyen esnek bir malzeme ile doldurulmalıdır. Dış cephe duvarlarında uygulanabilecek esnek derzler için örnek bir detaylandırma Şekil 4C.1 de verilmektedir. Esnek derz, kolon/perde yüksekliği boyunca kolon/perde iç yüzlerine ve üst kiriş/döşeme alt yüzüne ankraj ile bağlanan bir C-profil ile sağlanmaktadır. Bu profil aynı zamanda deprem sırasında duvarın düzlem dışı hareketini de engellemektedir. Detayın uygulanmasında yangın, ısı, ses ve su yalıtımına ilişkin önlemler ayrıca alınmalıdır.

23 Yönetmeliklerde Dolgu Duvarlar Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (TBDY 2018) 4C.1 Dolgu Duvarları için Esnek Bağlantı Detayı Örneği

24 Dolgu Duvarlı Çerçeve Çalışmaları (ABD) INSYSME (EU) INNOVATIVE SYSTEMS FOR EARTHQUAKE RESISTANT MASONRY ENCLOSURES IN RC BUILDINGS EU FP7 Grant Agreement n

25 Literatürde Dolgu Duvarlı Çerçeve Deneyleri 51 Deney Eğrisinin Zarfı

26

27 Tek Katlı Çerçeve Deneyleri

28 Tek Katlı Çerçeve Deneyleri Duvarsız çerçeve Sıvasız ve çerçeveye temas eden gazbeton Sıvasız ve köpük ile temas eden gazbeton Fileli sıvalı ve köpük ile temas eden gazbeton

29 Deney N2

30 Deney Sonuçları Ötelenme N2 N3 N4 %0.5 %2.0 %4.0

31 Tuğla Dolgu Duvar Performansı Ötelenme Çerçeve Duvar Sıvalı Duvar %0.5 %2.0 %4.0

32 Gazbeton Dolgu Duvar Karşılaştırma Tuğla Dolgu Duvar Parametreler Gazbeton Tuğla Rijitlik Az Fazla Deformasyon Kap. Fazla Az Kapasite Artışı Az Fazla

33 Düzlem Dışı Deneyler

34 OOP Force (kn) Düzlem Dışı Deneyler OOP Displacement (mm) Fig. 6. Load-deflection response and the observed crack pattern for Specimen E2

35 L ateral L oad / Capacity (kn) OO Düzlem Dışı Deney Sonuçları OOP Displacement (mm) Fig. 6. Load-deflection response and the observed crack pattern for Specimen E2 (a) (b) (c) -0.4 IP-only -0.8 IP+OOP %-4%-3%-2%-1% 0% 1% 2% 3% 4% 5% Drift Fig. 7. Damages of AAC infill wall (Specimen E3) : (a) inclined cracks at a drift ratio

36 Düzlem İçi-Dışı Etkileşim

37 Gazbeton Dolgu Duvar Dinamik Benzeri Deneyler Kuvvet Deplasman Zaman Serisi Adım adım integrasyon

38 Gazbeton Dolgu Duvar Dinamik Benzeri Deneyler

39 Gazbeton Dolgu Duvar Dinamik Benzeri Deneyler

40 Sonuçlar Dolgu duvarlar tasarım hesaplarında göz önüne alınmamaktadır. Dolgu duvarlar deprem sırasında yapı davranışını büyük oranda etkilemektedirler. Türkiye Bina Deprem Yönetmeliği (2018) dolgu duvarları göz önüne almaktadır. Derzsiz bitişik; kat ötelemelerinde ciddi sınırlandırma Derzli ayrık; kat ötelemeleri biraz daha rahat Duvar üreticileri dolgu duvarları ile çerçeve elemanlarını birbirine esnek bağlayacak yeni teknikler/detaylar geliştirmeli!

41 AKG Gazbeton DEGAS Sistemi