Betonarme Yapıların Projelendirilmesinde Beton Sınıfı Değişiminin İncelenmesi *

Transkript

1 İMO Teknik ergi, , Yazı 87, Kısa ildiri etonarme Yapıların Projelendirilmesinde eton Sınıfı eğişiminin İncelenmesi * li ERGÜN * yşegül LÜLE ** ÖZ Ülkemizde meydana gelen yıkıcı depremler sonucu birçok bölgede elle beton üretimi terk edilmiş, hazır beton kullanımı yaygınlaşarak, betonarme proje hesabında beton sınıfı olarak 0 daha yeni kullanılmaya başlamıştır. u çalışmada, tip ve tip olmak üzere iki farklı kat planına ve ayrıca tip de perdesiz ve çekirdek bölgesinde perde bulunan taşıyıcı sisteme sahip, 7 ve katlı binaların projelerinin betonarme hesabında donatı sınıfı ÇIII, beton malzeme sınıfı 0,, 0 alınması durumunda paket program kullanılarak TS 00 ve YHY göre optimum çözümler yapılmıştır. Çözüm sonuçlarına göre; beton malzeme sınıfı değişikliğinin binaların. doğal periyotları, tasarımda alınacak deprem yükleri, taşıyıcı elemanların beton ve donatı miktarlarındaki değişimi üzerine etkileri incelenmiştir. nahtar Kelimeler: etonarme bina, Proje hesabı, eton sınıfı STRT Investigation of oncrete lass Variation on Reinforced oncrete Structural esign s a result of the recent destructive earthquakes occurred in our country, the producing concrete with hand was given up, the ready-mixed concrete using has become widespread and 0(S0) quality concrete has begun to use newly in buildings. In this study, having two different floor plans as type and and two different structural systems with only frame and shear walls in the center of buildings for type have been taken into consideration. These type buildings are, 7 and story. The optimum analysis of reinforced concrete design for type and buildings have been done considering ÇIII(S0) reinforcing steel and 0, and 0 concrete classes with a structural analysis program suitable for TS 00 and YHY. ccording to the result of structural analysis; the variation of the first natural vibration period, the design seismic load, the quantity of reinforcing bars and concrete were investigated for different concrete classes. Keywords: Reinforced concrete building, Project analysis, oncrete class Not: u yazı - Yayın Kurulu na günü ulaşmıştır. - Mart 008 gününe kadar tartışmaya açıktır. * fyon Kocatepe Üniversitesi, Yapı Eğitimi ölümü, fyonkarahisar- aergun@aku.edu.tr ** TMMO. İnş.Müh. Odası, fyon Temsilciliği, fyonkarahisar - aysegullule@mynet.com

2 etonarme Yapıların Projelendirilmesinde eton Sınıfı eğişiminin İncelenmesi. GİRİŞ Yapıların betonarme projelendirilmesinde beton basınç mukavemeti ve donatının akma sınırı önemli rol oynar. Uygulamada öngörülen beton basınç dayanımından daha düşük beton basınç dayanımı ve donatı akma gerilmesinden daha düşük donatı akma gerilmesi meydana gelmesi durumunda betonarme elemanların taşıma gücünde kayıplar meydana gelmektedir[]. Projelendirmede beton sınıfının yükselmesi sonucu daha narin betonarme elemanlar oluşturulabilmekte, TS00 ve YHY göre sağlaması gereken koşullar daha kolay gerçekleşebilmektedir. yrıca beton malzeme sınıfının yükselmesi betonarme elemanlarının donatı korozyonu, betonun donma-çözülme, asit ve tuz etkisi bakımından dayanıklılığı kısaca dürabiliteyi de artırmaktadır []. yrıca yapılan bir araştırmanın sonuçlarına göre, yüksek sınıflarda beton kullanıldığı takdirde, yapı maliyetinin yükselmediği tersine düştüğü, sonucunda yerine sınıf beton kullanılması durumunda. derece deprem bölgesinde %,. derece deprem bölgesinde %6 oranında bir tasarruf sağlandığı belirtilmiştir []. Yapılan başka bir çalışmada ise beton dayanımının yükseltilmesinin, yapı maliyetini artırmadığı hatta küçük de olsa tasarrufa neden olduğu metraj yapılarak ortaya konulmuştur []. Ön inceleme niteliği taşıyan bu çalışmada, tip çerçeveli ve tip çerçeveli ve perdeli olmak üzere farklı kalıp planına sahip, 7 ve katlı binaların betonarme proje hesabında donatı sınıfı ÇIII, beton malzeme sınıfı 0, ve 0 alınması durumunda paket programı kullanılarak TS00 ve YHY göre optimum çözümler yapılmıştır. Çalışmada, bütün projelerde donatı sınıfı ÇIII alınmasının nedeni; ülkemizde ÇI çeliğinin üretiminin azalması ve ÇIII ile fiyat farkının olmamasıdır. eton malzeme için seçilen sınıfların belirlenmesinde ise YHY göre öngörülen tüm deprem bölgelerinde 0 veya daha yüksek dayanımlı beton kullanılması zorunluluğu ve hazır beton kullanımının ülke genelinde yaygınlaşmasına bağlı olarak ve 0 betonlarının olağan olarak üretilmesi rol oynamıştır.. ETON KLİTESİNİN ETONRME KESİT HESIN ETKİSİ etonarme kesit hesabında dış yüklerden meydana gelen iç kuvvetler, kesit boyutları ve malzeme (beton ve çelik) sınıfı bilgileri kullanılır. İç kuvvetlerin çeşitliğine göre ortaya çıkan mukavemet halleri esasına göre taşıma gücü ve boyutlandırma hesabı yapılır []. Yapılan bu hesaplamalara göre; basit eğilme etkisinde olan betonarme elemanlarda beton kalitesinin yükselmesi, taşıma gücü kapasitesini ve kesit hesaplarında gerekli donatı alanını çok fazla etkilememektedir. una karşılık kesitlerin eğrilikleri ve dolayısıyla sünekliliği önemli mertebede artırmaktadır. gerek TS 00 gerekse YHY göre aynı normal kuvvet etkisinde bir kolonun ön boyutlandırılmasında 0 betonu ile üretilmesi durumunda 0 ye göre %0, betonu ile üretilmesi durumunda % daha az kesite ihtiyaç gösterecektir. bileşik eğilme etkisi altında bulunan elemanlarda beton sınıfı kalitesinin artması küçük dışmerkezlik durumunda taşıma gücünü önemli mertebede artırmaktadır. 8

3 li ERGÜN, yşegül LÜLE. İNELENEN YPILRIN ÖZELLİKLERİ u çalışmada değişik planda iki tip yapı incelenmiştir. Her iki tip binada, kolon kesitleri üçüncü kata kadar zemin katla aynı, üçüncü kattan sonraki her kat için kesitler küçültülmüştür. inalar.80 m kat yüksekliğine, cm kalınlıklı kirişli plak döşeme sistemine ve /0 cm/cm kirişlere sahiptir. öşemelerde zati ağırlık 0. t/m, hareketli yük 0. t/m, kenar kirişlerde zati ağırlık. t/m ve iç kirişlerde ise.0 t/m alınmıştır. inanın birinci deprem bölgesinde bulunduğu ( o =0.), kullanım amacının konut (I=) ve yerel zemin sınıfı Z olduğu kabul edilmiştir. Projelendirmede temel hesabı dikkate alınmamıştır. onatı sınıfı ÇIII (S0) dir. İncelenen binaların 0, ve 0 beton sınıfına göre TS00 ve YHY göre optimum çözümleri yapılmıştır.. Tip inalar:. tip binalar, zemin kat planı şekil. de verilen planda simetrik, ortogonal akslar üzerine kurulu düzgün taşıyıcı sisteme sahip, 7 ve kattan oluşmakta ve taşıyıcı sistem davranış katsayısı R=8 dir. 00 KZ0 (/0) KZ0 (/0) KZ0 (/0) KZ0 (/0) KZ0 (/0) SZ0(/0) SZ0 (/) SZ0(/) SZ0(/) SZ0 (/0) Z0 Z0 Z0 Z0 KZ (/0) KZ8 (/0) KZ (/0) KZ (/0) KZ06 (/0) KZ (/0) KZ (/0) KZ6 (/0) KZ7 (/0) SZ0 (0/0) SZ0(0/0) SZ08(0/0) SZ07(0/0) SZ06 (0/0) Z0 Z06 Z07 Z08 KZ6 (/0) KZ (/0) KZ (/0) KZ (/0) KZ07 (/0) KZ8 (/0) KZ (/0) KZ0 (/0) KZ (/0) SZ(0/0) SZ (0/0) SZ (0/0) SZ (0/0) SZ (0/0) Z0 Z0 Z Z KZ7 (/0) KZ0 (/0) KZ (/0) KZ (/0) 00 KZ08 (/0) KZ0 (/0) KZ0 (/0) KZ (/0) SZ0(/0) SZ(/) SZ8(/) SZ7(/) SZ6(/0) Şekil. Tip bina zemin kat kalıp planı. Tip inalar:. tip binalar, mimari gereksinimlere göre konut tasarımında çoğu zaman ortaya çıkan karmaşık planlı, açık çerçeve özelliği gösteren tamamen çerçeveli (Şekil ) ve çekirdek bölgesinde perde bulunan çerçeveli, 7 ve katlı olmak üzere toplam 6 ayrı binaları kapsamaktadır. eprem yüklerin hesabında tamamen çerçeveli olan binada R=8, perde+çerçeveli olan binalarda ise R=7 alınmıştır.

4 etonarme Yapıların Projelendirilmesinde eton Sınıfı eğişiminin İncelenmesi E F G H I K L M N O P KZ (/0) KZ0 (/0) KZ (/0) KZ (/0) KZ (/0) KZ (/0) KZ (/0) KZ6 KZ0(/0) KZ0 (/0) KZ0 (/0) KZ0 (/0) KZ0 (/0) KZ06 (/0) KZ07 (/0) SZ0(0/) SZ0(6/) SZ0(/) SZ0(6/0) SZ0(6/) SZ06(70/) SZ07(6/) Z0 Z0 Z0 Z06 Z0 Z0 Z07 KZ08 (/0) KZ0 (/0) SZ0(0/) SZ0(/6) SZ (/6) SZ(0/) Z08 Z0 KZ0 (/0) SZ KZ (/0) (/) Z0 Z KZ (/0) SZ (/) KZ7 (/0) KZ8 (/0) KZ (/0) KZ60 (/0) KZ (/0) KZ (/0) KZ (/0) KZ6 (/0) KZ7 (/0) KZ8 (/0) SZ (0/) SZ6(/6) SZ7 (0/60) SZ0 (0/60) SZ(/6) SZ Z SZ (/) (0/) KZ (/0) Z Z KZ0 (/0) Z Z6 SZ8(/) SZ(/) SZ(/) KZ(/0) Z7 Z8 KZ (/0) KZ6 (/0) KZ6 (/0) KZ6 (/0) KZ6 (/0) KZ6 (/0) KZ66 (/0) KZ67 (/0) KZ68 (/0) KZ6 (/0) KZ70 (/0) KZ7 (/0) SZ7 SZ8 KZ (/0) SZ (/0) (/0) (/0) KZ (/0) KZ6 (/0) SZ(/0) SZ6(/0) SZ0(/0) SZ(/0) Z Z Z Z0 KZ7(/0) KZ8 (/0) KZ (/0) KZ (/0) KZ (/0) KZ (/0) KZ6 (/0) KZ7 (/0) KZ8 (/0) SZ(0/) SZ0(6/) SZ(70/) SZ(6/) SZ (6/) SZ(70/) SZ(6/) SZ6(0/) Şekil. Tip çerçeveli bina zemin kat kalıp planı KZ7 (/0) KZ7 (/0) KZ7 (/0) KZ7 (/0) KZ76 (/0) KZ77 (/0) KZ78 (/0) KZ7 (/0) KZ80 (/0) KZ8 (/0) (/0) KZ8 KZ8 (/0) KZ8 (/0) KZ8 (/0) KZ86 (/0) KZ87 (/0) KZ88 (/0) KZ8 (/0) KZ0 (/0) KZ (/0) KZ (/0) SZ08(0/) SZ KZ (/0) (/) KZ0 (/0) SZ SZ(/) SZ8(/) (/6) KZ (/0) KZ (/0) KZ (/0) Z Z KZ (/0) KZ (/0) KZ6 (/0) SZ(0/) SZ6 (/6) SZ7(0/60) SZ(/) SZ0(0/60) SZ (0/) Z Z6 Z7 KZ7 (/0) SZ(/) Z8 Z Z0 SZ(/) KZ8 (/0) Z KZ (/0) Z Z KZ0 (/0) SZ6(/6) KZ (/0) SZ(0/) SZ7 SZ8 (/6) (0/) SZ (/0) KZ (/0) KZ (/0) E F G H I K L M N O P. SONUÇLR VE ÖNERİLER Çok sayıda proje hesaplamaları yukarıda belirtilen tipteki binalar için gerçekleştirilmiştir. Sonuçlardan beton sınıfı değişiminin yapının. doğal periyoda, tasarım deprem yüküne, kullanılacak beton ve donatı miktarına etkisinin belirlenmesi esas alınmıştır. Yapılan proje hesap sonuçlarına göre tip düzenli yapı sistemi tablo. de, tip tamamen çerçeveli sistem tablo. de ve tip çekirdek bölgesinde perde bulunan sistem tablo. de ve 0 beton sınıflarının 0 beton sınıfına göre. doğal periyot, tasarım deprem yükü, donatı miktarı ve beton miktarındaki değişimleri verilmiştir. Kat Sayısı 7 Tablo. Tip yapı sistemi için değişim yüzdeleri (%) eton Sınıfı eğişimi.oğal Periyot Tasarım eprem Yükü onatı eton /0 0.6% -0.% -0.07% -.% 0/0.08% -0.% -.% -.88% /0.80% -.% -.0% -.% 0/0.70% -.0% -.% -.7% /0.7% -.66% -.6% -.% 0/0.7% -.6% -.% -.0% 60

5 li ERGÜN, yşegül LÜLE Tablo. Tip tamamen çerçeveli yapı sistemi için değişim yüzdeleri(%) Kat Sayısı 7 eton Sınıfı eğişimi.oğal Periyot Tasarım eprem Yükü onatı eton /0.% -.8% -.7% -.% 0/0.7% -.% -.7% -.% /0.0% -0.% -8.% -.8% 0/0.6% -.% -.80% -6.7% /0.% -0.% -0.0% -6.% 0/0.87% -.80% -.% -7.8% Tablo. Tip çekirdek bölgesinde perde bulunan yapı sistemi için değişim yüzdeleri(%) Kat Sayısı 7 eton Sınıfı eğişimi.oğal Periyot Tasarım eprem Yükü onatı eton /0.% -0.% -.% -.% 0/0.8% -0.6%.% -.% /0 8.6% -.% -.8% -.% 0/0.% -.% -.% -.% /0.% -.% -.8% -.% 0/0.7% -0.% -.6% -6.% Çeşitli tip ve taşıyıcı sisteme sahip binaların projelendirilmesinde beton sınıfının yükselmesi sonucu yapıların kolonları daha narin kesitlere sahip olduğundan.doğal periyot değerlerinde artışlar meydana gelmektedir..doğal periyodun artışına bağlı olarak spektrum katsayısında ve narin kolon kesitlerine bağlı yapı ağırlığında düşmeler dolayısıyla binalara gelecek tasarım deprem yükünde azalmalar görülmektedir. eprem yükleri altında bileşik eğilme etkisinde olan kolonlarda tasarım deprem yükünde azalma, kesitleri daha narin boyutlandırmakta, bunun sonucu olarak da donatı ve beton miktarlarında azalma ortaya çıkmaktadır. onatı ve beton miktarlarında azalma oranları yaklaşık yapıya gelen tasarım deprem yükündeki azalma oranına paralel olmaktadır. eton sınıfı 0 olması ve 7 kat ve daha yüksek binalarda değişim etkisi oldukça önemli mertebede olmaktadır. Projelerin 0 beton sınıfı yerine 0 sınıfı beton sınıfına göre çözülmesi halinde donatı ve beton miktarlarında sağlanan ekonomi, beton sınıfının değiştirilmesinden kaynaklanan maliyet artışını dengelemekte, hatta toplam maliyeti azaltabilmektedir. eton kalitesinin yükseltilmesi ekonominin yanında ayrıca betonun geçirimsizliğini artırarak donatının korozyonu önlemekte ve dayanıklılığı sağlamaktadır. u nedenle YHY... maddesinde verilen 0 beton sınıflarının deprem bölgelerindeki yapılar için en az sınıfına yükseltilmesi hem taşıma gücü açısından narin kesitler elde edilmesi, hem de yapının ekonomikliği ve dayanıklılığı bakımından gereklidir. Günümüzde hazır beton kullanımı ile ve 0 beton üretimi teknik ve ekonomik açıdan ilave zorluklar getirmemektedir. ununla birlikte, betonarme proje hesabında belirtilen beton sınıfının sağlanması için ülke çapında hazır beton kullanılmasının tüm yapılarda zorunlu olması, gerekli denetimlerin, bakım ve kür koşullarının standartlarda öngörüldüğü şekilde 6

6 etonarme Yapıların Projelendirilmesinde eton Sınıfı eğişiminin İncelenmesi yapılması gereklidir. Şayet proje dayanım sınıfından daha düşük beton üretilmesi taşıyıcı sistem elemanlarından özellikle yatay yükler(deprem ve rüzgar) nedeniyle bileşik eğilme etkisinde olan betonarme kolonlarda taşıma gücünde önemli mertebede kayıplar ortaya çıkaracaktır. Kaynaklar [] Eren, İ., Çeşitli Sınıflardaki eton ve Çelik Kalitelerinin Yapı Tasarımına Etkisi, TMMO İnşaat Müh. Odası, İstanbul Şubesi, Eğitim Semineri, ( ) İstanbul. [] kman, S., Yapı Malzemeleri, İTÜ İnşat Fak. Matbaası, İstanbul, 0. [] Karaesmen, E., Erkay., eton asınç Mukavemetindeki eğişikliklerin Yapı Maliyetine ve Kalitesine Etkileri, Türkiye Hazır eton irliği raştırma Projesi, İstanbul, 8. [] Özkan, Ö., Çeşitli Sınıflardaki eton ayanımlarının Yapı Maliyetine Etkisi, TH eton 00 Kongresi, İstanbul, 00. [] elep, Z., Kumbasar, N., etonarme Yapılar, Sema Matbaacılık, İstanbul, 8. [6] TS 00, etonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları, Türk Standartlar Enstitüsü, nkara, 000. [7] YHY, eprem ölgelerinde Yapılacak inalar Hakkında Yönetmelik, T.. ayındırlık ve İskan akanlığı, nkara,