Yapı Elemanlarının Davranışı

Transkript

1 Önceki Depremlerden Edinilen Tecrübeler ZEMİN ile ilgili tehlikeler Yapı Elemanlarının Davranışı Yrd. Doç. Dr. Barış ÖZKUL MİMARİ tasarım dolayısıyla oluşan hatalar 1- Burulmalı Binalar (A1) 2- Döşeme Süreksizlikleri (A2) 3- Girinti ve Çıkıntılar (A3) 4- Yumuşak Kat (B1-B2) 5- Düşey Süreksizlikler (B3) STATİK tasarım dolayısıyla oluşan hatalar 1- Yanlış Taşıyıcı Sistem Seçimi 2- Güçlü Kiriş Zayıf Kolon Teşkili 3- Rijit Olmayan Düğüm Noktası Teşkili 4- Malzeme Kalitesi Yetersizliği İŞÇİLİK ve KULLANICI hataları 6- Kısa Kolonlar 7- Bitişik Nizam Yapılar 8- Ağır Döşemeler 9- Ağır Cephe Panelleri 5- Gereksiz Saplamalar 6-Kirişsiz Döşemelerde Zımbalama 7- Balkonlarda Donatı Hataları ZEMİN İLE İLGİLİ TEHLİKELER Zemin ile İlgili Tehlikeler Hiçbir yapı, üzerine inşa edildiği zeminden daha sağlam değildir. Prof. Dr. Murat MOLLAMAHMUTOĞLU 17 Ağustos 1999 Marmara depremi maksimum zemin ivmeleri Balıkesir de olması muhtemel büyük bir depremde oluşacak yer ivmesi dağılımı (Ansal Yöntemine Göre) Fay Hattı; 1967 Caracas, Venezuella

2 Fay Hattı; Kocaeli , M=7.4 Fay Hattı; Kocaeli , M=7.4 Sıvılaşma Sonucu Akma Kayması; Alaska (M=8.6) Sıvılaşma Sonucu Akma Kayması; Kocaeli, , M=7.2, Bolu Yolu Video (Zemin( Sıvılaşması) Zemin Sıvılaşması; 1964 Niigata,, Japonya

3 Zemin Sıvılaşması Zemin SıvılaS laşması Sonucu Kum Kaynaması; M=7.1, Loma Prieta, California Zemin SıvılaS laşması; , M=5.9, Ceyhan, Adana Zemin Sıvılaşması Sonucu Yanal Yayılma; M=7.2, Kobe,, Japonya Zemin SıvılaS laşması; Sakarya , M=7.4 Zemin SıvılaS laşması; Sakarya , M=7.4 ~1.5m ~15m

4 Zemin SıvılaS laşması; Sakarya , M=7.4 Zemin SıvılaS laşması; Sakarya , M=7.4 Zemin SıvılaS laşması; Sakarya , M=7.4 Zemin SıvılaS laşması; Sakarya , M=7.4

5 Zemin SıvılaS laşması; Sapanca Otel, Kocaeli , M=7.4 Zemin SıvılaS laşması Sonucu Oturma; Sakarya , M=7.4 Kısmen Batmış Bir Apartman; Gölcük, Kocaeli , M=7.4 Sıvılaşma Dolayısıyla yla Yan Yatmış Bina; Gölcük, Kocaeli , M=7.4 Zemin Taşı şıma Kapasitesi Yetersizliği i Sonucu Oturma; Sakarya , M=7.4 Zemin Taşı şıma Kapasitesi Yetersizliği i Sonucu Oturmalar; Sakarya , M=7.4

6 Zemin Etüdü Zorunlu Olan Binalar (TDY-2007, Madde ) H H = 60 m m den yüksek y binalar Okul, kışk ışla, müze, m hastane, v.b. ( I 1.4 ) Diğer tüm t m yapılarda; Yerel bilgiler veya Gözlem sonuçlar ları yeterlidir. Önceki Depremlerden Elde Ettiğimiz imiz Tecrübeler Bu Konuda Daha Dikkatli Davranılmas lması Gerektiğini ini GöstermiG stermiştir. tir. Bina Tasarımında ZEMİN N ETÜDÜ Çok Büyük B Önem Taşı şımaktadır. MİMARİ TASARIM DOLAYISIYLA OLUŞAN HATALAR Gerçekte, bir binanın deprem güvencesinden mimar değil inşaat mühendisi sorumludur. Ancak, bir binanın deprem güvencesini risk altına sokabilecek ve tehlike unsuru oluşturabilecek cinsten tasarım hatalarına düşmemek, başka bir deyimle, deprem hesaplarında zorluklar, karmaşa ve belirsizlikler yaratabilecek cinsten taşıyıcı sistemlere olanak vermemek de doğrudan mimarın sorumluluğundadır. Prof. Dr. Rıfat YARAR Yönetmelikte Tarif Edilen Düzensizlikler 1) PLANDA DÜZENSİZLİK DURUMLARI; A1 Burulma Düzensizliği A2 Döşeme Süreksizlikleri A3 Planda Çıkıntılar Bulunması 2) DÜŞEY DOĞRULTUDA DÜZENSİZLİK DURUMLARI; B1 Komşu Katlar Arası Dayanım Düzensizliği (Zayıf Kat) B2 Komşu Katlar Arası Rijitlik Düzensizliği (Yumuşak Kat) B3 Taşıyıcı Sistem Düşey Elemanlarının Süreksizliği PLANDA DÜZENSİZLİK DURUMLARI A1 - Burulma DüzensizliD zensizliği Rijitlik Dolayısıyla yla Oluşan Burulma A1 - Burulma DüzensizliD zensizliği Hesap Yönteminin Seçiminde Etkendir Dikkat!! BURKULMAile karıştırma!! min i+1.kat ort max ort=( max+ min)/2 bi : max / ort i.kat Deprem Yönü Düzensizliğin mevcut olma şartı : bi 1.2 max: Maksimum Rölatif Kat Ötelemesi ort: Ortalama Rölatif Kat Ötelemesi bi: Burulma Düzensizliği Katsayısı

7 A1 - Burulma DüzensizliD zensizliği A1 - Burulma DüzensizliD zensizliği i Varsa ( bi( 1.2 ise) Hesap Yöntemi: (TDY/2007 ye göre) Rijitliğin Simetrik ve Dengeli Dağıtılmaması Dolayısıyla Burulma Oluşur bi > 2 ise; Dinamik Analiz Yapılacaktır. 1.2 bi 2, H < 25m ise; Eşdeğer Deprem Yükü Hesabı %5 Eksantrisite Etkileri ( bi/1.2) 2 ile Çarpılarak Arttırılacaktır. Simetrik Ancak Dengeli Değil 1.2 bi 2, 25 < H < 40m ve B2 Türü Düzensizlik Yok ise; Eşdeğer Deprem Yükü Hesabı %5 Eksantrisite Etkileri ( bi/1.2) 2 ile Çarpılarak Arttırılacaktır. 1.2 bi 2, 25 < H < 40m ve B2 Türü Düzensizlik Var ise; Dinamik Analiz Yapılacaktır. Simetrik ve Dengeli H > 40m ise; Dinamik Analiz Yapılacaktır. Banco Central de Nicaragua Binası,, Tipik Kat Planı Banco de America Binası,, tipik kat planı Banco Central de Nicaragua ve Banco de America Binaları (23 Aralık k 1972, Managua, Nicaragua,, M=6.2) A2 Döşeme SüreksizlikleriS Statik Hesapta İlave Eksantrisite Değerinde Etkendir Banco de America Banco Central de Nicaragua Düzensizliğin mevcut olma şartı : A boşluk 1/3 A brüt A boşluk = Bir kat döşemesindeki boşluk alanlarının toplamı A brüt = O kat döşemesinin, boşluklar dahil brüt alanı

8 A2 Döşeme SüreksizlikleriS A2 Döşeme SüreksizlikleriS A2 Türü Düzensizlik Durumu I A2 Türü Düzensizlik Durumu II A b A b1 Ab2 A b = A b1 +A b2 I) Merdiven ve Asansör Boşlukları Dahil, Boşluk Alanları Toplamının Kat Brüt Alanının 1/3 ünden Fazla Olması Durumu II) Deprem Yüklerinin Düşey Taşıyıcı Sistem Elemanlarına Güvenle Aktarılabilmesini Güçleştiren Yerel Döşeme Boşluklarının Bulunması Durumu A2 Döşeme SüreksizlikleriS A2 Türü Düzensizlik Durumu II ve III A2 Döşeme Süreksizlikleri S Varsa I. ve II. Derece Deprem Bölgelerinde Kat Döşemelerinin Kendi Düzlemleri İçinde Deprem Kuvvetlerini Düşey Taşıyıcı Elemanlarına Güvenle Aktarabildiği Hesapla Doğrulanacaktır. B x A A e jx e jx A-A Kesiti III) Döşemenin Düzlem İçi Rijitlik ve Dayanımında Ani Azalmaların Olması Durumu e jx =0.05 Bx Döşeme yeterli sayıda bölmelere ayrılarak, her bir bölmeye ilave %5 eksantrisite verilir. O bölmeye ait yatay yükler etkitilerek, yatay yük analizi yapılır ve bu yükler altında düşey taşıyıcılara gelen kesit tesirleri hesaplanır. Düşey taşıyıcı elemanlar bu kesit tesirlerine göre boyutlandırılırlar. Eleman boyutları ve/veya donatıları artar. A2 yada B3 DüzensizliD zensizliği i Bulunan USSR Academy Binası 7 Aralık k 1988 Ermenistan M:6.9 A3 Planda Çıkıntılar Bulunması (Geometri Dolayısıyla yla Oluşan Burulma)

9 A3 Planda Çıkıntılar Bulunması A3 Planda Çıkıntılar Bulunması Statik Hesapta İlave Eksantrisite Değerinde Etkendir Bina kat planlarında çıkıntı yapan kısımların birbirine dik iki doğrultudaki boyutlarının her ikisininde, binanın o katının aynı doğrultudaki toplam plan boyutlarının %20 sinden daha büyük olması durumu L x a x a y L y a y L y L y ay a x L x a x a y a x a x L x Düzensizliğin mevcut olma şartı: ax>0.2lx ay>0.2ly A3 Planda Çıkıntılar Bulunması Durumu Varsa; , Meksika, M: 8.1 Bu tip düzensizliğin bulunduğu binalarda, kat döşemelerinin yatay deprem kuvvetlerini, düşey taşıyıcı sistem elemanlarına güvenle aktardığı hesapla gösterilmelidir. Hesap Yöntemi A2 de tarif edildiği gibidir. Bu tip geometrik düzensizliklerin bulunduğu binalarda,aşağıda görüldüğü gibi yapı derzleri yapılmak sureti ile düzensizlik problemleri giderilebilir.

10 DÜŞEY DOĞRULTUDA DÜZENSİZLİK DURUMLARI YUMUŞAK KAT Geçmiş depremlerde oluşan bina hasarları incelendiğinde; dükkan, mağaza, restoran ve banka gibi çeşitli ticari işletmelere geniş alanlar sağlayabilmek için, dolgu duvar örülmeyen zemin katlar deprem hasarlarının odak noktası olmuştur. Çünkü, dolgu duvarlardan yoksun olan zemin katın yatay deplasmanlara karşı direnci, dolgu duvarlar bakımından zengin olan üst katlara göre çok azdır. Dolayısıyla yapının deprem sırasında yapması gereken toplam deplasmanın tümü sadece dolgu duvarları bulunmayan zemin katta meydana gelmekte ve bu bölümde yer alan düşey taşıyıcılar ağır hasara uğramaktadırlar. Dolgu duvarlar, betonarme taşıyıcı sistemin iç kuvvet hesabında kesinlikle göz önüne alınmazlar. Çünkü, dolgu duvarların yatay deprem yüklerinden pay alarak, düşey taşıyıcı elemanlara gelen iç kesit taleplerini küçültmesine ve böylece taşıyıcı sistemin gereğinden zayıf olarak tasarlanmasına izin verilmez. Rijitlikleri yokmuş gibi hesaplanarak güvenli tarafta kalınmaktadır. Ancak, dolgu duvarlar bulundukları katın yatay deplasmanlarını azaltmada çok büyük rol oynarlar. Her ne kadar dolgu duvarlar taşıyıcı sistemin teşkilinde sadece yük olarak hesaba katılsalar dahi yatay deplasmanların sınırlandırılmasında önemli etkiye sahiptirler. Bu etki göz ardı edilerek dolgu duvarların tamamı bir katta kaldırıldığında depremlerde yumuşak kat hasarları ortaya çıkmaktadır.

11 Video Yumuşak Kat Deprem Doğrultusu Deprem Doğrultusu Duvarsız z Kat 8d 8d d 8d B1 Komşu u Katlar Arası Dayanım m DüzensizliD zensizliği Kesme Alanı Dolayısıyla yla Yumuşak Kat (Zayıf f Kat) Statik Hesapta Deprem Yüklerinin Belirlenmesinde Etkendir B1 Komşu u Katlar Arası Dayanım m DüzensizliD zensizliği Rijitlik Dolayısıyla yla Yumuşak Kat (Zayıf f Kat) Düzensizliğin mevcut olma şartı : 0.6< ci <0.8 i + 1 i A e = A c + A s A w A e = Etkin Kesme Alanı A c = Kattaki Kolon Gövde Alanı A s = Kattaki Perde Gövde Alanı A w = Bölme Duvarların, pencere ve kapı boşlukları hariç, plandaki alanlarının toplamı ci =A e(i) /A e(i+1) ci : Burulma Düzensizliği Katsayısı Bir katta mevcut olan kolon, perde ve bölme duvarlarının hepsi bir alt veya bir üst katta aynen devam etmeyebilir. Genelde binaların giriş katlarında dükkan ve restoran gibi nedenlerle özellikle bölme duvarlar azaltılmakta yada tamamen kaldırılmaktadır. İşte herhangi bir kat planında göz önüne alınan deprem doğrultusundaki kolon, perde ve bölme duvar alanlarının toplamını gösteren A e = Etkin Kesme Alanı nın bir üstteki katın etkin kesme alanı na oranı ci 0.8 den küçük yada 0.6 dan büyükse o binada zayıf kat (rijitlik dolayısıyla yumuşak kat) düzensizliği vardır denir. Eğer bu oran ( ci ) 0.6 dan küçükse bina tasarımı yeniden yapılmalıdır. B1 Komşu u Katlar Arası Dayanım m DüzensizliD zensizliği Rijitlik Dolayısıyla yla Yumuşak Kat (Zayıf f Kat) Varsa Taşıyıcı Sistem Davranış Katsayısı (R), 1.25 c değeri ile çarpılarak her iki deprem doğrultusunda binanın tümüne uygulanacaktır. Yani Taşıyıcı Davranış Katsayısı (R) küçültülerek yapıya etkiyecek yatay yükler arttırılımış olacak, dolayısıyla düşey taşıyıcıların boyutlarının arttırılması sağlanacaktır. A0 I. S( T) V t W.. R Hiçbir zaman ci <0.6 olmayacaktır. Bu durumunda yapı tasarımı yeniden yapılmak zorundadır. i B2 Komşu u Katlar Arası Rijitlik Düzensizliği Deplasmanlar Dolayısıyla yla Yumuşak Kat Hesap Yönteminin Seçiminde Etkendir d i : i nci katın ortalama kat ötelemesi i+1 d i+1 d i d i+1 : i+1 nci katın ortalama kat ötelemesi h i : i nci katın yüksekliği h i+1 : i+1 nci katın yüksekliği s i =[(d i+1 d i ) / h i ] s i : i nci katın ortalama rölatif kat ötelemesi oranı s i+1 : i+1 nci katın ortalama rölatif kat ötelemesi oranı ki =(s i ) / (s i+1 ) Düzensizliğin mevcut olma şartı : ki >2.0

12 B2 Komşu u Katlar Arası Rijitlik Düzensizliği Deplasmanlar Dolayısıyla yla Yumuşak Kat Varsa Yumuşak Kat; 17 Ağustos A 1999,Marmara, M = 7.4 ki > 2 ise; ±%5 ek dış merkezlik etkileri de göz önüne alınarak Dinamik Analiz Yapılacaktır. Yumuşak Kat; 9 Şubat 1971, California, ABD, M=6.5 Yumuşak Kat; 17 Ağustos A 1999, Marmara, M = 7.4 Yumuşak Kat; 199 Mayıs s 2011, Kütahya, K Simav, M = 5.9

13

14

15

16 B3 Kesilen Kolon veya Perde Dü Düzensizliğ zensizliği Yasaklanmış Yasaklanmışttır yada iç iç kuvvet hesabı hesabında etkendir B3 Kesilen Kolon veya Perde Dü Düzensizliğ zensizliği Varsa a) Bazı Bazı cephe kolonları kolonları n konsol kiriş kirişlerin ucuna veya alt kat kolonları kolonları na oluş oluşturulan guselere oturtulması oturtulması, b) Bazı Bazı kolonları kolonları n aş aşağı katlarda kaldı kaldı rılarak kiriş kirişlere oturtulması oturtulması, c) Üst kattaki bir perdenin her iki ucundan alttaki kolonlara oturtulması oturtulması, d) a) Yasaklanmış Yasaklanmışttır. Tasarıım Yeniden Yapı Tasar Yapı lmal lmalııd ır. b) Tü Tüm iç iç kuvvet değ değerleri %50 arttıırı lmal artt lmalııdır. Üst kattaki bir perdenin kiriş açıklığına oturtulması. Düzensizliğin mevcut olma şartı : Kesilen Kolon yada Perde Konsola Oturan Bir Kolon c) Yasaklanmış Yasaklanmıştt ır. Tasarıım Yeniden Yapı Tasar Yapı lmal lmalııd ır. d) Yasaklanmış Yasaklanmışttır. Tasarıım Yeniden Yapı Tasar Yapı lmal lmalııd ır.

17 Teşekkürler Haftaya; Mimari ve Statik Tasarım Hataları