TAŞIYICI SİSTEM TASARIMI 5 DERSİ

Transkript

1 TAŞIYICI SİSTEM TASARIMI 5 DERSİ Doç. Dr. Deniz GÜNEY SUNUM 8 Betonarme Yapılar 1 BETONARME YAPILAR Romalı mimar Marcus VITRUVIUS Pollio nun M.Ö yılları arasında yazdığı 10 ciltlik De Architectura (mimarlık üstüne) adlı Latince el yazması eseri 1414 yılında İsviçre nin bir manastırında bulunmuş, 1624 yılında Henry WOTTON tarafından İngilizciye tercüme edilmiştir. VITRUVIUS; iyi bir yapıyı firmitas, utilitas, Venustas (güvenli, fonksiyonel, güzel) ile tanımlar 2 1

2 Betonarme, beton ve donatının birleşmesi ile oluşan yapım sistemidir. Beton; çimento, agrega ve suyun uygun oranlarda karıştırılmasıyla elde edilir. Beton mukavemeti, çimento tipi, agrega gronülometrisine ve içindeki çimento/su miktarına bağlıdır. Beton içindeki çimento miktarı arttıkça mukavemeti artar, işlenmesi zorlaşır. Su miktarı artırıldıkça kolay işlenir ancak mukavemeti düşer Beton içinde agrega olarak: İnce agrega (kum gibi) miktarı arttıkça mukavemeti düşer. İri agrega (çakıl gibi) miktarı fazlalaştıkça çok su gerektirir, mukavemeti azalır. iri agrega miktarı arttıkça da işlenmesi zorlaşır. sünger taşı gibi boşluklu malzeme kullanıldığında (hafif beton) mukavemeti azalır. BETONARME YAPILAR 3 BETONARME YAPILAR Beton; çimento, agrega, su ve gerektiğinde katkı maddelerinin belirli oranlarda homojen olarak karıştırılması ile elde edilen, başlangıçta plastik kıvamda olup zamanla çimentonun hidratasyonu sebebiyle katılaşıp, istenilen kalıbın şeklini alarak sertleşen kompozit bir yapı malzemesidir. Betonu günümüzde önemli bir yapı malzemesi yapan özellikler şöyle sıralanabilir. 1. Ekonomik olması, 2. Yüksek basınç dayanımına sahip olması, 3. Çok düşük olan çekme dayanımının tasarım ve uygulamada çelik donatı ile dengelenebilmesi (Betonarme), 4. Dayanıklı olması, 5. Diğer yapı malzemelerine göre daha az enerji ile üretilebilmesi, 6. Şekil verilebilme kolaylığına sahip olması, 7. İstenen her yerde üretilebilir olması 8. Bakım onarımın kolay ve düşük maliyetli olması Zayıf yanları: 1. Ağır olması 2. Belirsizliklerin fazlalığı dolayısı ile emniyet katsayıları yüksektir. Bu durum kesitleri büyütür. 3. İşçilik hatalarına açıktır 4. İmalat süresi daha uzundur. 4 2

3 BETONARME YAPILAR Betonun basınç dayanımı yüksek çekme dayanımı çok düşüktür. Donatı çeliğinin ise dış etkilere dayanımı düşüktür. Korozyona uğrar, kesitten kaybeder, ayrıca yangın dayanımı düşüktür. *Beton ve çeliğin ısıl uzama katsayıları birbirlerine çok yakındır. Bu sayede çeliğin beton içinde donatı olarak kullanılarak betonarme eldesi mümkün olmuştur. Betonarme elemanlar hem basınç hem de çekme alabilirler. 5 BETONARME YAPILAR ÇİMENTO Bileşim Kalite BETONUN BİLEŞENLERİ AGREGALAR Boyut Biçim Granülometri İçerik Nem SU İçerik TAZE BETONUN PERFORMANSI Karıştırm a Taşıma Yerleştirme Sıkıştırma SERTLEŞMİŞ BETONUN PERFORMANSI Kür 6 3

4 Beton içindeki çimentonun bağlanabilmesi için ağırlığının %25-30u kadar su gerektir. Ancak bu oran kuru betonu oluşturur. Beton içindeki su miktarı; betonun işlenme tarzına, agrega cinsine, rutubetine ve su alma özelliğine, karışım oranına, hava şartlarına göre ayarlanır. Su miktarına göre beton; nemli, yumuşak veya akıcı olarak isimlendirilir. 7 BETON ÇEŞİTLERİ Tablo 1. Kıvamlarına göre betonların çökme (slump) değerlerini esas alarak sınıflandırma Beton Sınıfı Kıvam Çökme (Slump) (cm) K1 KURU 0 çökme<5 K2 PLASTİK 5 çökme<10 K3 AKICI 10 çökme<16 K4 ÇOK AKICI 16 çökme<22 K5 YAYILAN 22 çökme Slump (çökme) deneyi : betonun kıvam sınıfını belirlemek için yapılan bir deneydir. çökme deneyi olarak da bilinir. bu deneyde slump konisi kullanılır. bu koni, betonla 3 seferde doldurulup, her seferde beton 25 defa şişlenerek iyice yerleştirilir. Bu işlemden sonra slump konisi, 5 saniye içerisinde, hafif bir burgu yapılarak çekilir ve içindeki beton bir miktar çöker (slump denen şey budur; betonun çökmesidir). Çökme miktarı (uzunluk olarak) ölçülür. Örneğin; beton 12 cm. çökmüşse, "slump 12" denir. Beton ne kadar akışkan ise, slump o kadar fazladır. Slump konisi tabanı 20cm, kesik tepesi 10 cm çapında yüksekliği 30 cm olan bir kesik konidir. Şantiye için K4 (çökme >19 cm) tavsiye edilir. 8 4

5 Savar binası faciası On 24 April 2013, an eight-story commercial building, Rana Plaza, collapsed in Savar, a sub-district in the Greater Dhaka Area, the capital of Bangladesh. The search for the dead ended on 13 May with the death toll of 1,127. Approximately 2,500 injured people were rescued from the building alive. It is considered to be the deadliest garment-factory accident in history, as well as the deadliest accidental structural failure in modern human history. The building contained clothing factories, a bank, apartments, and several other shops. The shops and the bank on the lower floors immediately closed after cracks were discovered in the building. Warnings to avoid using the building after cracks appeared the day before had been ignored. Garment workers were ordered to return the following day and the building collapsed during the morning rush-hour. 10 5

6 BETON Beton mukavemeti basınç deneyleri ile saptanır, ve BS14, BS16, BS20,.. veya C14, C16, C20 olarak sınıflandırılır. Deprem yönetmeliği' ne göre deprem bölgelerinde; betonyersiz elle karıştırılan betonlar C20 (BS20)dan düşük dayanımlı yapılmamalıdır. Deprem riski olan bölgelerde C20 (BS20) veya daha yüksek dayanımlı beton kullanılması zorunludur. 11 Beton Sınıfı Karakteristlik Silindir Basınç Dayanımı (N/mm 2 ) Karakteristlik Küp Basınç Dayanımı (N/mm 2 ) C C C C C C C C C C C C C C C C

7 f, Gerilme MALZEME KATSAYILARI: Uygulamada ortaya çıkan belirsizliklerden dolayı hesaplamalarda malzeme dayanımı olarak kullanılan dayanımlar belli parametrelere bölünerek karakteristik dayanımlardan daha düşük değerler dikkate alınır. Karakteristik dayanımların bölündüğü katsayılara emniyet katsayıları denir. Belirsizlikler ne kadar fazlaysa emniyet katsayıları o kadar fazladır. TS500 e göre hesap dayanımları aşağıdaki şekilde bulunur. fu fyd akma kopma, Şekil Değiştirme fcd=fck/ mc fctd=fctk/ mc fyd=fyk/ ms mc=1.5 (Yerinde dökme beton) mc=1.4 (Prefabrike beton) mc=1.7 (Şantiyede hazırlanan beton ) ms=1.15 (Çelik çubuk için) fck: Betonun karakteristik basınç dayanımı (characteristic compressive strength of concrete) fctk:betonun karakteristik çekme dayanımı (characteristic tensile strength of concrete) fyk:çeliin karakteristik akma dayanımı (characteristic yield strength of reinforcement steel) fcd:betonun hesap basınç dayanımı (design compressive strength of concrete) fctd:betonun hesap çekme dayanımı (design tensile strength of concrete) fyd:çeliin hesap akma dayanımı (design yield strength of reinforcement steel) Hesap Dayanımı (MPa) C14 C16 C20 C25 C30 C35 C40 C45 C50 fck fcd fctd Hesap Akma Gerilmesi (MPa) fyk fyd BÇ I S BÇ III S BÇ IV S BETON Beton; ağır, gevrek, basınç mukavemeti yüksek, kayma mukavemeti küçük ve çekme mukavemeti ise yok denecek kadar az bir malzemedir. Bu nedenle yapıda çelik ile birlikte kullanılır. Beton ve çeliğin birlikte kullanımı, Betonarme yapıyı oluşturur. Betonarme yapı elemanlarının boyutlandırılması TS500 e göre yapılır. 14 7

8 SEGREGASYON 15 BETONARME TS500 Betonarme şartnamesi, betonun çekme mukavemetini yok sayar ve tüm çekme kuvvetlerinin çelik donatı ile karşılanacağını kabul eder. Beton ve çeliğin ısı genleşme katsayısı ~ aynı olduğu için iki malzeme birlikte çalışır. Burada beton, çeliği pastan korur. Betonarmede çelik, elemanlardaki çekme gerilmelerini karşılamak kolon ve kiriş kalınlığını azaltma amacıyla bazı basınç gerilmelerini almak için kullanılır. 16 8

9 DONATI Beton içinde kullanılan çelik, yuvarlak beton demiridir. Beton demiri, düz ve nervürlü olarak iki şekilde imal edilir. Çapları Ø6-40 arasında değişir. Beton demiri; BÇI, BÇIII ve BÇIV olarak mukavemetine göre sınıflandırılır. BÇI, normal yumuşak demirdir. Ø26 çapa kadar ve düz olarak imal edilir. BÇIII, yüksek mukavemetli demirdir. Ø6-40 arasında hem düz, hem de nervürlü imal edilir. BÇIV, yüksek mukavemetli, nervürlü, hasır çeliktir. Döşeme ve perde duvarlarında kullanılır. 17 DONATI Adapazarı, 1999 Perde ve döşeme hariç tüm taşıyıcı elemanlarda S420 (BÇIII)den daha yüksek dayanımlı donatı çeliği kullanılmamalıdır. Perde duvarların gövdelerinde ve kirişli kirişsiz tüm döşemelerde ve öngermeli prefabrike elemanlarda BÇIII ve BÇIV kullanılabilir. Halkalı,

10 DONATI Minimum Akma Gerilmelerine Göre: BÇ I: ST I: S220: Minimum akma sınırı 2200 kgf/cm 2 (220MPa) BÇ III: ST III: S420: Minimum akma sınırı 4200 kgf/cm 2 (420MPa) BÇ IV: ST IV: S500: Minimum akma sınırı 5000 kgf/cm 2 (500MPa) 19 DONATI Beton ve demirin birlikte çalışması için her iki malzemenin birbirine kaymaz bir şekilde bağlanması gerekir. Betonla demir arasındaki aderans (yapışma) mukavemeti yeterli olmalıdır. Donatı ekleri; yapılır. *düz, *kancalı, *kaynaklı *manşonlu Ø26 ya kadar olan ince donatıların kaynaklı eklerinde donatılar bindirilerek kaynaklanır. Kalın donatıların ekinde bindirme yapılmaz, küt kaynaklı olarak eklenir. Manşonlu eklerde manşonun kendisi de kalın olduğu için betonu patlatabilir. Manşon, sadece çekme donatılarının eki için uygundur

11 DONATI Kopma gerilmesine kadar yüklendiğinde demirin beton içinden kurtulup çıkmaması için donatı çapının 26 katı kadar l b -aderans payı bırakacak şekilde donatı uçlarına kanca yapmak gerekir. (Ø20 l b = 52cm) Emniyetli olmak için çekmeye çalışan donatı uçları en az 5Ø çaplı daire etrafında yada açılı bükülerek kanca yapılmalı, kanca ucundaki son teğet noktasından itibaren düz kısım; büküldüğünde 6Ø ve 60mm den, büküldüğünde düz yüzeyli çubuklarda 10Ø ve 100 mm den nervürlü çubuklarda ise 6Ø ve 80 mm den az olmamalıdır. Basınca çalışan donatıları 90 0 bükmek yeterlidir. Bu durumda kanca ucundaki düz kısım 12Ø den az olmamalıdır. Nervürlü donatıda kanca yapılmayabilir, çekme çubukları 90 0 bükülür. 21 BETONARME Betonarme dayanım açısından iyidir, ancak sünek bir malzeme değildir. Rijitlik bakımından diğer yapım sistemlerinden daha üstündür. Adapazarı, 1999 Yüksek dayanımlı beton, düşük dayanımlı betondan daha az sünektir, küçük şekil değiştirmelerde göçme oluşur

12 BETONARME Betonarme elemanların donatıları, çeliğin pastan korunması için yeterli kalınlıkta betonla kaplanmalıdır. Bu kaplanan kısma pas payı denir. Pas payı yeterli olmayan elemanlarda paslanan donatı çapı büyür ve betonu patlatır. 23 BETONARME Betonarme yapım, kalıp ve iskele gerektirir. Portland çimentosu kullanılarak dökülen büyük açıklıklı döşeme betonunun kalıpları en az 21 gün sonra alınmalıdır. Soğuk hava koşullarında beton dökmek sakıncalıdır. Hava sıcaklığı en az +4 dereceye kadar hiçbir tedbir alınmadan beton dökülebilir

13 BETONARME KOLONLAR Dikdörtgen kolonların kısa kenarı 25cm ve kolon kesit alanı 750cm 2 den az yapılmamalı, kolon uzun kenarının kısa kenarına oranı 3 den büyük olmamalıdır (DBYBHY2007)(TS-500). b 25cm, h/b 3 25cm 30cm 20cm 12cm Daire kesitli kolonlarda en küçük çap 30cm, T, L ve I kesitli kolonlarda en küçük boyut 20 cm, kutu kesitte et kalınlığı 12cm yapılmalıdır. 25 BETONARME KOLONLAR Boyuna Donatılar Betonarme kolonlarda boyuna ana donatılar doğrusaldır. Boyuna donatılar, betonla birlikte basınç gerilmelerini ve yanal yükler nedeniyle oluşan çekme gerilmelerini taşır. Donatı, betonarme kolon dış yüzünün cm (pas payı) içine yerleştirilir. Kolonlarda boyuna donatı brüt alanı, kolon kesitinin %1 inden az, %4 ünden fazla olmamalıdır. En az donatı, dikdörtgen kesitli kolonlarda 4Ø16 veya 6Ø14, olmalıdır. dairesel kolonlarda ise 6Ø14 Kolonlarda boyuna donatılar arası, en fazla 30cm olmalıdır. 1. ve 2. derece deprem bölgelerinde bu mesafe 20cm i geçmemelidir (DBYBHY2007)

14 BETONARME KOLONLAR Boyuna Donatılar Boyuna donatıların %50 sinin veya daha azının kolon alt ucunda eklenmesi durumunda bindirmeli ek boyu, l b nin en az 1.25 katı olmalıdır. l b = 40Ø Boyuna donatıların %50 den fazlasının kolon alt ucunda eklenmesi durumunda bindirmeli ek boyu, l b nin en az 1.5 katı olmalıdır. Temelden çıkan kolon filizlerinde de bu koşula uyulmalıdır. 27 BETONARME KOLONLAR Boyuna Donatılar Yukarıdan zemine doğru indikçe kolon yükleri de artacağı için boyutlarının artırılması gerekir. Boyutlardaki bu değişiklik 2-3 katta bir uyumlu bir şekilde yapılmalıdır. 6 b e a c b e a Katlar arasında kolon kesitinin değişmesi durumunda, boyuna donatının kolon - kiriş birleşim bölgesi içinde düşeye göre eğimi 1/6 dan daha fazla olmamalıdır. 1 Kesit değişiminin daha fazla olması durumunda veya en üst kat kolonlarında; kenetlenme boyu l b nin 1.5 katından ve 40Ø den daha az yapılmamalıdır. (a+b) 1.5 l b (a+b) 40 b 12 e 1.5 l b e 40 (a+b+c) 1.5 l b (a+b+c) 40 c 12 Karşı tarafta kiriş bulunmadığı durumlarda, gerekirse kolonun karşı yüzünde aşağıya doğru kıvrım yapılarak kenetlenme sağlanmalı, 90 0 yatay kancanın veya aşağıya kıvrılan düşey kancanın boyu en az 12Ø olmalıdır

15 BETONARME KOLONLAR Boyuna Donatılar Hesaplar sonucu bir en-kesitte gerekli donatı alanı (cm 2 ) bulunduktan sonra tablolar yardımıyla kaç adet Ø donatı kullanılacağı seçilir. Salt basınca çalışan kolon donatıları kolon çevresinde simetrik olarak yerleştirilir. 29 BETONARME KOLONLAR Sargı Donatıları Betonarme kolonlarda düşey donatıyı bir arada tutup burkulma boyunu kısaltmak ve kayma gerilmelerini karşılamak üzere kolon boyunca yatay sargı donatıları düzenlenir. Sargı donatıları, kolon geometrisine bağlı kapalı bir çokgen oluşturuyorsa etriye, sürekli bir spiral şeklinde ise fret olarak adlandırılır. etriye çiroz a a a a a a Deprem bölgelerinde Ø8 den küçük etriye, Ø6 dan küçük fret kullanılmamalıdır. Etriye yada fretin yatay uzunluğu (a) sargı donatı çapının 25 katından fazla olmamalıdır. a 25Øsargı donatı çapı 30 15

16 Kolon sarılma Kolon orta bölgesi Kolon sarılma bölgesi bölgesi BETONARME KOLONLAR Sargı Donatıları Dikdörtgen kolonlarda köşelerdeki donatılar etriyelerle sarıldıktan sonra ara donatılar etriye ya da çirozlarla bağlanır. 135 Çap 5 etr etriye 6 (10 ) 80 mm (100 mm) çiroz Etriyelerin her iki ucunda mutlaka en az 5 çaplı daire etrafında bükülmüş kıvrımlı kancalar bulunmalıdır. Çirozlarda ise bir uçta 90 0 kıvrımlı kanca yapılabilir. Bu durumda kolonun veya perdenin bir yüzünde, kanca kıvrımları ve 90 0 olan çirozlar hem yatay hem de düşey doğrultuda birer atlayarak düzenir. 31 BETONARME KOLONLAR Sargı Donatıları Deprem kuvvetlerine karşı koyabilmesi için etriye aralıkları ve fret adımları kolon-kiriş birleşim bölgesinde sık sarılır. En alçak kirişin yüksekliği boyunca alttaki sarılma bölgesindeki enine donatı miktarının en az %50si Gölcük, 1999 Avcılar, 1999 Kolon orta bölgesinde: Etriye aralıkları ana donatı çapının 12 katı (TS-500) kolon kısa kenarının 1/2si (DBYBHY2007) 200mm (DBYBHY2007) den fazla yapılmamalıdır. En alttaki sarılma bölgesindeki enine donatı miktarının en az %40ı 32 16

17 Kolon sarılma Kolon orta bölgesi Kolon sarılma bölgesi bölgesi BETONARME KOLONLAR Sargı Donatıları Kolon sarılma bölgesi, mesnet yakınlarında döşeme üst kotundan yukarıya doğru veya kolona bağlanan en derin kirişin alt yüzünden başlayarak aşağıya doğru ölçülmek üzere; kolon serbest yüksekliğinin 1/6 sından, kolon kesitinin büyük boyundan (dairesel kesitlerde kolon çapından) 50cm den az yapılmamalıdır. Konsol kolonlarda sarılma bölgesi kolon alt ucunda oluşturulmalı ve uzunluğu kolon büyük boyutunun 2 katından az olmamalıdır. 33 BETONARME KOLONLAR Sargı Donatıları Süneklik düzeyi yüksek kolonların sarılma bölgesinde: Etriye aralıkları en az kolon kısa kenarının 1/3 yada 100mm den fazla, 50mm den az Fret adımları kolon çapının 1/5 yada 80mm den fazla yapılmamalıdır. En alçak kirişin yüksekliği boyunca alttaki sarılma bölgesindeki enine donatı miktarının en az %50si Süneklik düzeyi normal kolonların sarılma bölgesinde: Etriye aralıkları kolon kısa kenarının 1/3 en küçük boyuna donatı çapının 8 katından yada 150mm den fazla yapılmamalıdır. Konsol kolonlarda sarılma bölgesindeki donatılar temelin içinde 300 mm den ve en büyük boyuna donatı çapının 20 katından az olmayan bir yükseklik boyunca devam ettirilmelidir. En alttaki sarılma bölgesindeki enine donatı miktarının en az %40ı 34 17

18 Kolon sarılma Kolon orta bölgesi Kolon sarılma bölgesi bölgesi Kolon sarılma Kolon orta bölgesi Kolon sarılma bölgesi bölgesi BETONARME KOLONLAR Sargı Donatıları En alçak kirişin yüksekliği boyunca alttaki sarılma bölgesindeki enine En alçak kirişin donatı miktarının en az yüksekliği boyunca %50si alttaki sarılma bölgesindeki enine donatı miktarının en az %50si Kolon sargı donatıları kolon-kiriş birleşim bölgesinde de devam eder. En alttaki sarılma bölgesindeki enine donatı miktarının en az %40ı En alttaki sarılma bölgesindeki enine donatı miktarının en az %40ı 35 BETONARME KOLONLAR Sargı Donatıları Kobe, 1995 Erzincan, 1995 Avcılar,

19 BETONARME KOLONLAR Kolon Hasarları Basınç Çatlakları Kesme Çatlakları Kolon hasarları Basınç Çatlakları donatı burkulması sonucu beton patlaması Kesme Çatlakları yanal yükler sonucu diyagonal çatlaklar Burulma Çatlakları düşey ve yanal kuvvetler sonucu dönme ve diyagonal çatlaklar şeklinde oluşur. Burulma Çatlakları 37 BETONARME KOLON TASARIMI Kolon Sürekliliği Kolonların üst üste gelmemesi, kirişlerle bağlantısı uygun yapılamayacağı için deprem yükleri karşısında yapıyı olumsuz etkiler

20 BETONARME KOLON TASARIMI Kolon Sürekliliği Binanın bazı cephe kolonlarının konsol kirişlerin ucuna veya kolonlardan taşan guselere oturtulması halinde, o binada kesilen kolon düzensizliği vardır. Kolonların çıkma kirişe oturtulup temele kadar indirilmemesi, bir alt katın kesme dayanımını düşürür ve bu kat yumuşak kata dönüşür Türkiye Deprem Yönetmeliği ne göre bu düzensizliğe hiçbir zaman izin verilmez, KESİNLİKLE YASAKLANMIŞTIR. Düşey taşıyıcılar zemine kadar kesintisiz devam etmelidir. 39 BETONARME KOLON TASARIMI Kısa Kolon Davranışı Herhangi bir katın kolonları arasındaki dolgu duvarlarının eksik örülmesi, tesisat, havalandırma vb. nedenlerle herhangi bir katın diğerlerine nazaran daha kısa yükseklikte tasarlanması kısa kolon davranışını ortaya çıkarır. Depremde kısa kolonlara gelen kesme kuvvetleri, normal yükseklikteki katın kolonlarına gelen kesme kuvvetlerinden çok fazladır. Kolon ne kadar kısa ise üzerine çektiği kesme kuvveti de boyunun üçüncü kuvveti ile doğru orantılı olarak artar. Bu aşırı yüklenmeden dolayı kısa kolonların depremde güç yitirmesi olağan hasarlardandır ve çoğunlukla yapının göçmesine neden olur

21 BETONARME KOLON TASARIMI Kısa Kolon Davranışı Yunanistan Depremi, 1999 Bodrum kat pencereleri kenarlarındaki kolonlar kısa kolon davranışı gösterebilir. El Asnam Depremi, 1980 Cezayir 41 Boumerdes Depremi, 2003 Cezayir BETONARME KOLON TASARIMI Kısa Kolon Davranışı Deformasyonu tek yönde engellenmiş kolon Kısa kolon davranışında: Deprem yükleri, deformasyonu en fazla engellenen (kısa) kolon üzerinde yoğunlaşır. Kolonun deformasyon kabiliyetinin azalması, gevrek kırılmaya yol açar. Deformasyonu iki yönde engellenmiş kolon 42 21

22 BETONARME KOLON TASARIMI Kısa Kolon Davranışı Kısa kolonlar çok aşırı kesme kuvvetlerine göre boyutlandırılır ve tüm kat yüksekliği boyunca bu kolonların sık sarılmaları gerekir. Bu durum bina maliyetini önemli ölçüde artırır. 43 BETONARME KOLON TASARIMI Kısa Kolon Davranışı Tuzla, 1999 Avcılar,

23 BETONARME KOLON TASARIMI Kısa Kolon Davranışı Kısa kolon oluşturmaktan kaçınmak için: Dolgu duvarları ile taşıyıcı kolonlar arasında belirli bir boşluk bırakılmalı Dolgu duvarları, rijit olmayan bir malzeme ile yapılmalı Tokachi-Oki Depremi, Jp, BETONARME KOLON TASARIMI Süneklik Northridge Depremi, California, 1994 Deprem şartlarını yerine getirebilmesi için kolonlar sünek tasarlanmalıdır. Betonarme kolonlarda dayanımın artırılması ve süneklik, sık etriyeler ile sağlanır. Yeterli etriye ile sarılmamış betonda tekrarlı yük altında elastisite modülü azalır, bir süre sonra da beton artık yük taşıyamaz

24 b BETONARME KİRİŞLER ho Betonarme kirişler dolu gövdeli yapılır. Kiriş genişliği: en az 25cm dir. bo 25cm Bu genişlik kirişin; *mesnetlendiği kolon eni + döşeme kalınlığının 1,5 katından, *mesnetlendiği kolonun eni + kiriş yüksekliğinden fazla yapılmamalıdır. h bo b+1.5d bo b+ho d ho ho 30cm ho 3d ho 3.5bo b bo L/15 ho L/4 bo ho Kiriş yüksekliği: en az 30cm dir. Yükseklik; *döşeme kalınlığının 3 katından, *kiriş açıklığının 1/15inden az, * kiriş açıklığının 1/4ünden * kiriş genişliğinin 3,5 katından fazla yapılmamalıdır. 47 BETONARME KİRİŞLER Yapıların dış cephesinde kolonların yardımı ile düşey hatlar oluşturmayı amaçlayan mimari kaygı, deprem açısından sakıncalı bir birleşim olan, kirişlerin kolonlara eksantrik bağlanmasını getirir. Kiriş genişlikleri kolon genişliğinin %75inden az olmamalıdır. Bu tür birleşimlerde kiriş ile kolon arasındaki kesme alanı küçüldüğü için büyük gerilmeler ortaya çıkar

25 BETONARME KİRİŞLER Donatılar Betonarme kirişlerde donatı, teorik olarak çekme yörüngeleri doğrultusunda yerleştirilir. Uygulamada bunu gerçekleştirmek zor olduğu için aynı taşıma gücü, etriyelerle birlikte çalışan düz donatı ve pilyelerle sağlanır. 49 BETONARME KİRİŞLER Donatılar Betonarme kirişlerin hesabında, kiriş en-kesitinde liflerin uzayıp kısalmasından etkilenmeyen, tarafsız eksenin yerine bağlı bir teori kullanılır. Kirişin pozitif moment bölgesindeki en-kesitte, tarafsız eksenin alt kısmı çekme, üst kısmı basınca çalışır. Burada kiriş, döşeme ile bir döküm yapılmışsa döşemenin bir kısmı da kiriş çalışmasına katıldığı için tablalı kiriş olarak ele alınır. Negatif moment bölgesi Pozitif moment bölgesi Kirişin negatif moment bölgesindeki en-kesitte tarafsız eksenin üst kısmı çekmeye çalıştığı için döşeme kiriş çalışmasına katılamaz ve dikdörtgen kiriş olarak ele alınır

26 BETONARME KİRİŞLER Donatılar Kirişlerde ana donatılar, düz ve pilyedir. Düz donatılar, eğilme sonucu oluşan çekme gerilmelerini karşılar. Pilyeler, düz donatılarla birlikte çekme gerilmelerini karşılarken mesnetlere yakın bölgelerdeki kesme kuvvetlerini alır. Sargı donatısı olarak etriyeler, ana donatıların burkulma boylarını kısaltır ve kesme kuvvetlerini karşılar. Etriyelerin sarılabilmesi için kirişlerin basınç bölgesine montaj donatısı yerleştirilir. Pas payı en az; iç elemanlarda 1.5cm, dış elemanlarda 2.0cm dir. 51 BETONARME KİRİŞLER Donatılar En büyük mesnet üst donatısının 1/4 ü Boyuna çekme donatılarının en az çapı BÇI için 12 mm, BÇIII için 10mm dir. Bir kiriş en-kesitinde en az 3 adet çekme donatısı bulunmalıdır. Komşu açıklık alt donatısı l b l n l b Komşu açıklık alt donatısı Donatı aralığı donatı çapı kadar ve en az 20mm olmalıdır. Yüksekliği az olan kirişlerin basınç bölgesine de donatı gerekebilir. Basınç donatısı Perde en az 12mm dir. 1. ve 2. deprem bölgelerinde basınç donatısı çekme donatısının %50 sinden az l b olmamalıdır. 3. ve 4. deprem l b bölgelerinde bu oran %30a indirilebilir. b b a (a+b) l b a 0.4 l b b Kirişin alt ve üstünde en az iki donatı çubuğu, kiriş açıklığı boyunca sürekli olarak bulunmalıdır. Kirişin iki ucundaki mesnet üst donatılarının büyük olanının en az 1/4 ü tüm kiriş boyunca sürekli olarak devam ettirilmelidir

27 BETONARME KİRİŞLER Donatılar Pilye Bir enkesite Pilyeler simetrik yerleştirilecek şekilde bulunmalıdır. Bu nedenle pilyeler ya çift sayıda olmalı yada tek pilye kiriş ortasına yerleştirilmelidir. Bir enkesitte en fazla 3 adet pilye yan yana kırılır. Daha fazla adet pilye için 2. ve 3. kırma sırası yapılmalıdır. İlk pilye kırılması, kiriş mesnetinde, kiriş yüksekliğinin yarısı mesafesinde, 45 0 açıyla yapılır. İki pilye kırması arası 2z den az olmalıdır. 53 BETONARME KİRİŞLER Boyuna Donatılar Hesaplar sonucu bir enkesitte gerekli donatı alanı (cm 2 ) bulunduktan sonra tablolar yardımıyla kaç adet Ø donatı kullanılacağı seçilir

28 BETONARME KİRİŞLER Boyuna Donatılar Betonarme kiriş en-kesiti sınırlı olduğu için, seçilen donatı çap ve miktarının bu en-kesite sığıp sığmayacağı kontrol edilmelidir. 55 BETONARME KİRİŞLER Donatılar Sürekli kirişlerde mesnet üst donatıları ve pilyeler, kolon yüzünden itibaren komşu açıklığın (-) momentini karşılayacak kadar uzatılmalıdır. Bu, komşu açıklığın 1/4-1/5 i kadar bir mesafedir. Düz, boyuna donatılar mesnette l b -kenetlenme boyu kadar uzatılıp kesilir

29 BETONARME KİRİŞLER Donatılar Etriye olarak Ø6,8,10 donatılar kullanılır. 1. ve 2. deprem bölgelerinde en az Ø8 kullanılmalıdır. Etriye, basınç bölgesinde kenetlenir. Montaj donatısı olarak etriye çapından 2 no büyük çaplı donatı kullanılır. Montaj donatısı en az Ø12 olmalıdır. Kiriş yüksekliği 60cm den büyük kirişlerde çekme donatısının en az %5i kadar kiriş gövdesinin her iki yüzüne, simetrik olarak gövde donatısı konmalıdır. 60cm den yüksek kirişlerde her 30cm için bir çift gövde donatısı yerleştirilmelidir. Gövde donatısı Toplam gövde donatısı alanı, üst ve alt boyuna donatı alanları toplamının en büyüğünün %30 undan daha az yapılmamalıdır. Gövde donatısı çapı 12 mm den az, aralığı ise 30cm den fazla olmamalıdır. 57 BETONARME KİRİŞLER Donatılar 50mm h k s k Etriye aralığı cm arasında, kiriş genişliğinden ve kiriş yüksekliğinin yarısından fazla olmayacak şekilde düzenlenir. Kiriş sarılma bölgesi = 2 h k Kiriş orta bölgesi (minimum enine donatı TS-500 e göre) s k h k / 4 Kiriş sarılma bölgesi = 2 h k s k 8 ( = en küçük boyuna donatı çapı) s k 150 mm Etriye, mesnet yakınlarında, mesnetten kiriş yüksekliğinin 2 katı kadar mesafede sık sarılır. Bu bölge, Sarılma Bölgesi olarak tanımlanır. Sarılma bölgesinde etriye aralıkları: kiriş yüksekliğinin 1/4 ünü, en küçük boyuna donatı çapının 8 katını ve süneklik düzeyi yüksek kirişlerde 150 mm yi normal kirişlerde 200 mm yi aşmamalıdır. Bu bölgede, ilk etriyenin kolon yüzüne uzaklığı en çok 50 mm olmalıdır. Kiriş etriyesi kolon içinde devam ettirilmez

30 BETONARME KİRİŞLER Donatılar Kolona birleşen kirişlerin kolonun öbür yüzünde devam etmediği durumlarda; kirişin alt ve üst donatısı, kolonun etriyelerle sarılmış çekirdeğinin karşı taraftaki yüzeyine kadar uzatılıp etriyelerin iç tarafından 90 0 bükülmelidir lik kancanın yatay kısmı 0.4l b den, düşey kısmı ise 12Ø den az olmamalıdır. Perde l b l b 50 b b a (a+b) l b a 0.4 l b b 12 Perdelere kendi düzlemleri içinde bağlanan kirişlerde boyuna donatılar, düz olarak kenetlenebilir. Donatının perde içindeki kenetlenme boyu l b den ve 50Ø den az olmamalıdır. 59 BETONARME KİRİŞLER L L L L Betonarme kirişler: -Basit mesnetli: L/10 L/12 -Sürekli kiriş: L/12 L/16 açıklık geçebilir

31 KİRİŞ HASARLARI Basınç ezilmesi Kesme çatlakları Çekme çatlakları

32

33 65 KAYNAKLAR Prof. Dr. Görün ARUN, Taşıyıcı Sistem Tasarımı Ders Notları (Basılmamış) Williams, T. I. (2000). A history of invention. New York: Checkmark Books