MOMENT AKTARAN BİRLEŞİMLER YAPI MERKEZİ DENEYSEL ÇALIŞMALARI

Transkript

1 Türkiye Prefabrik Birliği İ.T.Ü. Steelab Uluslararası Çalıştayı 14 Haziran 2010 MOMENT AKTARAN BİRLEŞİMLER YAPI MERKEZİ DENEYSEL ÇALIŞMALARI Dr. Murat Şener Genel Müdür, Yapı Merkezi Prefabrikasyon A.Ş. Yönetim Kurulu Üyesi, Türkiye Prefabrik Birliği 1

2 SUNUM İÇERİĞİ 1. Yapı Merkezi O.D.T.Ü. Ortak Çalışması (1999) Ard germeli Moment Aktaran Kolon Kiriş Birleşimi Ölçekli Birleşim Deneyleri (O.D.T.Ü.) 1:1 Ölçekli Yapı Üzerinde Deneyler (Yapı Merkezi) 2. Yapı Merkezi İ.T.Ü. Ortak Çalışması (2008) Karma Sistem Kiriş Kolon Tam Ölçekli Birleşim Deneyi Uygulama Örneği 2

3 Yapı Merkezi O.D.T.Ü. Ortak Çalışması Ardgermeli Moment Aktaran Kiriş Kolon Birleşimi ARGE Projesi Projenin Amacı Çok katlı yapılar için 1997 A.B.Y.Y.H.Y. gereği çok katlı prefabrik yapılarda kullanımı zorunlu olan moment aktaran kiriş kolon birleşimlerine yönelik ardgermeli bir alternatif geliştirmek Deprem Etkisine Karşı Tasarım Konulu Yönetmelikler 1975 Yönetmeliği: Moment aktarmayan birleşimli çerçeveler 1997 Yönetmeliği: Çok katlı yapılarda moment aktaran birleşimler veya perde kullanımı zorunlu kaynaklı, ıslak, manşonlu birleşimler 2007 Yönetmeliği: Birleşim bölgelerinin güvenlik düzeyi arttırıldı 3

4 Yapı Merkezi O.D.T.Ü. Ortak Çalışması Projenin Katılımcıları: Yapı Merkezi Prefabrikasyon A.Ş. Freysaş O.D.T.Ü. Boğaziçi Üniversitesi : Tasarım, Üretim : Tasarım, Uygulama : Deneysel Çalışmalar : Ölçüm Çalışmaları 4

5 1. ETAP: ½ Ölçekli Laboratuvar Deneyleri, O.D.T.Ü. Çalışma Kapsamı: Islak döküm monolitik betonarme birleşim düzeneği ile ardgermeli kiriş-kolon birleşiminin davranışını karşılaştırmalı olarak incelemek. 1 adet ıslak döküm monolitik, 3 adet ardgermeli olmak üzere 4 adet düzenek test edilmiştir. Referans; 17. B.I.B.M. Uluslararası Prefabrike Beton Kongresi Tutanakları, Tuğrul Tankut et.al., 1-4 Mayıs 2002 İstanbul 5

6 1. ETAP: ½ Ölçekli Laboratuvar Deneyleri, O.D.T.Ü. Deneysel Parametreler: Numune Kiriş Birleşim Gözlem Donatı Alanı Ardgerme Donatı Alanı Üst Alt Üst Alt MR1 942 mm mm mm mm 2 Referans PO1 942 mm mm 2 2 x mm mm 2 Yetersiz Kapasite PM1 942 mm mm 2 4 x mm mm 2 Yetersiz Kiriş Kap. PM mm mm 2 4 x mm mm 2 Yeterli Kapasite 6

7 1. ETAP: ½ Ölçekli Laboratuvar Deneyleri, O.D.T.Ü. Deney Sonuçları; Yük- Deformasyon Eğrisi 7

8 1. ETAP: ½ Ölçekli Laboratuvar Deneyleri, O.D.T.Ü. Deney Sonuçları; Moment Dönme Açısı 8

9 2. ETAP: 1/1 Ölçekli Yapı Üzerinde Deneyler Çalışma Kapsamı: Yapı Merkezi Prefabrikasyon A.Ş. Samandıra üretim tesislerinde inşa edilen 1:1 ölçekli deney yapısı üzerinde statik ve dinamik yükleme deneyleri ve veri toplama çalışması Referans; 17. B.I.B.M. Uluslararası Prefabrike Beton Kongresi Tutanakları, Ezel Özdil et.al, 1-4 Mayıs 2002 İstanbul 9

10 2. ETAP: 1:1 Ölçekli Yapı Üzerinde Deneyler Deney Düzeneği 2 katlı 6.45 m x 6.00 m aklar 1. kat yüksekliği 4.45m Mahya altı 7.35m. Kolon ölçüleri 45cmx45cm. 40 cm x 60 cm I Kiriş 20 cm kalınlıkta boşluklu döşeme elemanı kg/m2 döşeme yükü 10

11 11

12 12

13 13

14 14

15 15

16 16

17 2. ETAP: 1:1 Ölçekli Yapı Üzerinde Deneyler Deneylere Esas Eşdeğer Yatay Yüklerin Hesabı Lineer elastik taban kesme kuvveti (Q mesbsl ) = tonf Tasarım taban kesme kuvveti (Q redl ) = /R = 35 tonf (R=5) Eşdeğer kat düzeyi yatay test kuvveti (Q red-test ) = 49 tonf Uygulanan maksimum test yükü (Q ul ) = 150 tonf (Q ul )/(Q red-test ) = 150 / 49 =

18 2. ETAP: 1:1 Ölçekli Yapı Üzerinde Deneyler Dinamik ve Statik Yükleme Deneyi Sonuçları Yatay Yük Yatay Deplasman Titreşim Frekansı Titreşim Sönüm Oranı tonf Cm Hz % 10 0,044 4,14 0, ,310 3,99 1, ,800 3,5 7,00 18

19 2. ETAP: 1:1 Ölçekli Yapı Üzerinde Deneyler Gözlemler Deney yükünün kaldırılması ile kiriş-kolon birleşim bölgelerinde elastik olmayan deformasyonların kaybolduğu gözlendi. Elastik olmayan deformasyonlar ağırlıklı olarak kolon - temel birleşim bölgelerinde oluştu 19

20 Ardgermeli Kiriş Kolon Birleşim Deneylerinin Sonuçları 1. Tasarlanan ardgermeli birleşimin yük dayanımı ve enerji sönümlendirme kapasitesi, betonarme monolitik birleşim ile benzerdir. 2. Ardgermeli birleşimin davranışı farklılık göstermektedir; şekil değiştirme düğüm noktasında oluşmaktadır. 3. Ardgerme halatları elastik davrandığı için sistemin enerji sönümlendirme mekanizması irdelenmelidir. 4. Ardgermeli birleşim kullanılan prefabrike beton yapıların, özel davranışına uygun olarak modellenmesi ve tasarlanması gerekmektedir. 20

21 Yapı Merkezi İ.T.Ü. Ortak Çalışması Karma Sistem için Kiriş Kolon Birleşimi ARGE Projesi Değerlendirme Betonarme Prefabrike Yapı Sistemlerinin Avantajları Kalite Hızlı üretim ve montaj Döşeme sisteminde ekonomi (öngerilme kullanımı) Prefabrike Yapı Sistemlerinin Yüksek Yapılar için Kısıtlamaları Kolon boyları (yüksek yapılarda tek parça kolon üretimi için) Prefabrike beton perde kullanımının zorluğu Düşey taşıyıcı elemanların göreli olarak yüksek maliyeti 21

22 Yapı Merkezi İ.T.Ü. Ortak Çalışması Karma Sistem için Kiriş Kolon Birleşimi ARGE Projesi Projenin Amacı Düşey taşıyıcıları (kolon ve perde) yerinde dökme betonarme, yatay taşıyıcıları (kiriş ve döşeme) öndökümlü (precast) öngerilmeli betonarme olan karma yapı sistemine yönelik, kiriş kolon birleşim sisteminin kapasite doğrulaması. Prefabrike betonarme yapı sistemlerinin orta yükseklikte (5-20 kat) yapılara uygulanması için, tünel kalıp yapı sistemi ile hız ve maliyet rekabeti sağlayabilecek yeni bir sistem ve iş modeli geliştirilmesi. 22

23 Yapı Merkezi İ.T.Ü. Ortak Çalışması Karma Yapı Sistemi 23

24 Yapı Merkezi İ.T.Ü. Ortak Çalışması Birleşim Sistemlerinin Karşılaştırılması 24

25 Yapı Merkezi İ.T.Ü. Ortak Çalışması Deneysel Çalışma, STEELab, İ.T.Ü. Monolitik Numune Davranışı Deney Düzeneği: Kiriş test düzeneği ile, mesnet bölgesinden düşey yük etkitilerek, iki taraflı yükleme deneyi yapılmıştır. Karma Sistem Birleşim Davranışı 25

26 Yük (kn) TPB İTÜ STEELab Uluslararası Ç a l ı ş t a y ı Yapı Merkezi İ.T.Ü. Ortak Çalışması Deneysel Çalışma Sonuçları Monolitik Manşonlu-Islak Birleşim Yerdeğiştirme (mm) Monolitik betonarme birleşim ile karma sistem birleşiminin dayanım, davranış ve enerji sönümlendirme niteliklerinin benzer olduğu gözlenmiştir. 26

27 Karma Sistem Uygulama Örneği Yakupoğlu Tekstil, İkitelli İş Merkezi 27

28 Karma Sistem Uygulama Örneği Yakupoğlu Tekstil, Proje Verileri Kat adedi 6 (2 Bodrum + 4 Normal) Toplam inşaat alanı; m 2 Düşey taşıyıcı sistem; yerinde dökme betonarme kolon ve perde Yatay taşıyıcı sistem; precast öngerilmeli kiriş ve boşluklu döşeme Tamamlanma süresi; 4 ay Normal kat alanı; m 2 Normal kat imalat süresi; 10 gün 28

29 Karma Sistem Uygulama Örneği Karma Sistem ve Konvansiyonel Sistem Karşılaştırması Karma Sistem Konvansiyonel Sistem Fark Toplam Maliyet 3 Birim 3.75 Birim %20 ekonomik Kalıp (m2) %43 az Donatı (ton) %27 az Beton (m3) %25 az Yapı Ağırlığı (tonf) %35 hafif Uygulama Süresi 4 ay 6 ay % 33 kısa 29