İTÜ Mimarlık Fakültesi Mimarlık Bölümü Yapı ve Deprem Mühendisliği Çalışma Grubu BETONARME YAPILAR MIM 232. Yüksek Binalar

Transkript

1 İTÜ Mimarlık Fakültesi Mimarlık Bölümü Yapı ve Deprem Mühendisliği Çalışma Grubu BETONARME YAPILAR MIM 232 Yüksek Binalar 2015

2 Yüksek bina: h>20~40m Düşey yüklerden çok yatay kuvvetler önemli Çelik, BA veya karma Optimum çözüm gerekli; taşıcı sistem+mimari+tesisat vs. bir arada dikkate alınmalı Birçok alternatif çözüm yapılıp değerlendirilmeli

3 Bina yüksekliğinin artışıyla ek problemler ortaya çıkar Önemli olan; yatay yüklerin emniyetle taşınması ve yatay+düşey yüklerin emniyetle zemine aktarılması Düşey+yatay yük taşıma, tesisat vs. problemleri normal binalara göre özel önlemler gerektirir Yer seçiminde, hava koşulları,zemin vs. etkilidir. Büyük tayfunlara maruz bölgelerde bu etki dikkate alınmalıdır

4 Hemen her yüksek yapıda Tesisat Katı bulunur Mimari proje, fonksiyona uygun ve estetik olmalı, taşıyıcı sistemi tesisat yerleşimine imkan verecek şekilde hazırlanmalıdır Bunun için tüm disiplinler bir arada ve uyumlu çalışmalıdır

5 Tarihçe Yüksek yapılar, 1930 dan itibaren ivme kazanmıştır; Çelik yapılarda; 19.yy sonu 118 m (Park Row. New York) 1913 de 242 m (Woolworth Bld., New York) 1929 de 313m (Chrysler) 1931 de 381m (Empire state) 1972 World Trade Center (415m) 1975 Chicago Sears (445m)

6 BA yüksek yapılarda 60 lardan itibaren gelişme başlamıştır 1903 de ancak 64m ye ulaşılabilmiş; daha sonra 100m ye ulaşmak ise 50 yıl sürmüştür. BA yüksek yapılarda gelişme; yeni yapı biçimleri, yüksek dayanımlı beton, kalıp teknolojisi vs. ile birlikte olmuştur Türkiye de; 1950; 40m 1958; 80m

7 Taşıyıcı sistem tipleri: 1960 lara kadar; çerçeve+perde

8 1964; Khan çerçeve+perde sistem ile yatay yükler için uygun taşıyıcı sistem ve basit hesap yöntemi Beck; boşluklu perdeler

9 Bina çevresinde oluşturulan çerçevelerle düzenlenmiş tüplerin (Hohlkasten) kullanımı ile 3 boyutlu taşıyıcı sistem modeli ortaya çıkmıştır.

10 Yüksek dayanımlı beton: Yüksek yapılar büyük kolon boyutları Yüksek dayanımlı beton; bu sorunu azaltır fc> 42Mpa 1962 Chicago 1000 Lake Shore; 41.4Mpa 1988 Seatle P.F.C. ; 131 Mpa Yüksek dayanımlı beton pahalı olmakla birlikte, toplam bina maliyeti daha ekonomiktir.

11 İnşaat hızı fazladır Ancak dayanım arttıkça betonun gevrekliği de artar, hesaplarda bu durum dikkate alınmalıdır. Sehim vs. nedeniyle boyutlar belli değerler altına düşemeyeceği için, yüksek dayanımlı betonlar sadece alt katlarda kullanılabilir.

12 Yatay yük taşıyıcı elemanlar a) 2 boyutlu elemanlar: Çerçeveler, perdeler, boşluklu perdeler, çerçeve perdeli elemanlar b) 3 boyutlu elemanlar: Tüp çerçeveler, çekirdekler Çerçeveler: Kolon+kiriş Perdeler: Kesitte uzun/kısa kenar oranının 7 den büyük olduğu, diktörtgen kesitli düşey eksenli konsollardır.

13 Boşluklu perdeler: kapı/pencere nedeniyle gövdelerinde boşluk bulunan perdeler Çerçeve+perde eleman: Çerçeve ve perdenin bağ kirişiyle birleştirilmesiyle oluşturulur Tüp çerçeveler: Yapının dört cephesinde sık kolonlar ve kirişlerle meydana getirilen dikdörtgen kesitli kutulardır. Kolon aralıkları 3m veya daha az, kiriş yükseklikleri 60cm civarındadır.

14 Çekirdekler: Genelde, binadaki merdiven/asansör boşluklarının etrafı çevrilerek elde edilen ince cidarlı düşey eksenli elemanlardır YATAY YÜK TAŞIYICI SİSTEMLER Yukarıda bahsedilen yatay yük taşıma elemanlarının birden fazla adedi kat döşemeleri, bazen de kat kirişleri ile birleştirilerek bütün yapının taşıyıcı sistemi oluşturulur

15 Yüksek Binalar Yüksek Binalar, Yatay Yüklere Göre Tasarım BA yüksek yapılarda, yapı yüksekliğine bağlı olarak rijitleştirme elemanlarının kullanım alanları

16 Çerçevelerden oluşan sistem: Çok yüksek olmayan yapılarda (~8 10 kat); düşey+yatay yükleri taşımada kullanılır Ancak yapı yükseldikçe, kolon kesitleri ve yerdeğiştirmeler artar. Bu nedenle yükseklik daha da artarsa perdeli/çekirdekli sistemlere geçilir

17 Perde+Çerçeve Sistemler Yatay yükler altında perde ve çerçevelerin yerdeğiştirmesi farklıdır Perdeler alt katlarda yatay yükler altında küçük yerdeğiştirme yapar, ancak üst katlarda yerdeğiştirmeler çok büyür; Çerçeveler ise bunun tam tersidir Perde+çerçeve sistemlerde, perdeler alt katlarda yatay yüklerin tümünü taşır, üst katlarda ise bütün yük çerçevelere gider. Bu ise perde tabanındaki eğilme momentlerini azaltacak yönde etki eder.

18 Perde ve çerçevelerin yatay yükler altında şekil değiştirmeleri birbirinden farklıdır. çerçeveler perdeler Perde+çerçeve

19 Çerçeve+perde davranışı

20 Perde+Çerçeve Sistemler Perde+çerçeve Boşluklu perdelerin elastik eğrisi perde ile çerçeve arası bir şekil verir.

21 Perde+Çerçeve Sistemler,

22 Boşluklu perde perde çerçevelerden oluşan sistemler: Davranışı; perde çerçeve sistemler gibidir, Boşluklu perde

23 Boşluklu perde çerçeve çekirdekten oluşan sistemler:, Boşluklu perde

24 Yalnız perdelerden oluşan sistemler: Bu durumda perde iki yanından döşemeye büyük ölçüde kesme kuvvetleri aktarır. Bu nedenle perdeler arasında kiriş gibi çalışan döşeme plağının kalınlığı çok olmaktadır. Özel hesap gerektirir.

25 Perde kolon veya çekirdek kolonlardan oluşan sistemler,,

26 Tüplerden oluşan sistemler : Yüksek binalarda sadece çevre tüplerden faydalanılır. Yükseklik daha da artarsa çevre tüpü ile birlikte çekirdeklerden de faydalanılabilir. En yüksek binalarda ise çevre tüpler kafes kiriş şeklinde dizayn edilir. Tüp sistemlerde bütün yatay yükler ve düşey yüklerin bir kısmı çevre tüp tarafından taşınır.,,

27 Projelendirmede genel hususlar: Stabil,iyi Mimari zorluk Stabil, çok iyi değil, döner Labil, burulma rijitliği çok az Labil. çekirdek. G. G.G Labil İyi değil Daha iyi ideal Tek doğrultuda Burulma rijitliği yok iyi

28 Yüksek Binalar Yüksek Binalar, Yatay Yüklere Göre Tasarım Projelendirmede genel hususlar: Kullanılabilir ancak çok uygun değil Ortaya çıkacak çeşitli zorlamalar nedeniyle tercih edilmemeli

29 Projelendirmede genel hususlar: Eksenleri tek noktada kesişen perdeler; burulma problemi

30 Projelendirmede genel hususlar Düşey taşıyıcı elemanların eksenleri mümkün olduğunca intibak etmelidir Düşey yükler en kısa yoldan temele aktarılmalıdır Daimi düşey yükler, yatay yük taşıtılmasında faydalı faktör olarak kullanılmalıdır Çekirdek, tüp sistemler dışında yatay yük taşıyıcıları mümkün olduğunca binanın dış çevresine yakın ve bina kenarlarına paralel olmalıdır

31 Çekirdeklerin esas taşıyıcı olduğu sistemlerde, çekirdekler kütle merkezine yakın olmalıdır Çekirdeklerin esas taşıyıcı olduğu sistemlerde büyük burulma momenti etkisinden kurtulmak için kenarlarda birbirine paralel en az iki tane yatay yük alacak perde veya çerçeve yapılmalıdır

32 SÜNME: Genel olarak sabit yüklerden dolayı kolon kesitlerindeki normal gerilmeler perde kesitlerindeki normal gerilmelerden büyüktür. Bu sebeple sünme deformasyonu kolonlarda daha çok olur. Bu da, bu tip iki elemanı birleştiren yatay elemanlara mesnet çökmesi gibi etkiyerek önemli iç kuvvetler doğmasına neden olur. Bu iç kuvvetleri azaltmak için perdelere büyük sabit kuvvetler gelecek şekilde sistemi tayin etmek ve kat adedinin fazla olduğu durumlarda kolonla perdeyi birleştiren kirişlerin mesnetlerini mafsallı yapmak veya çelik kolon kullanmak gibi tedbirlere başvurulabilir.

33 Yüksek Binalar «Hall of Fame»

34 Türkiye ve Dünyada Betonarme Yüksek Binalar Yapı Yükseklik / Kat Şehir İnşa Tarihi Dünya Trump International Hotel & Tower CITIC Plaza Central Plaza Almas Tower Shimao International Plaza Q1 Wenzhou Trade Centre Nina Tower 423m / 98 Kat 390m / 80 Kat 374m / 78 Kat 360m / 68 Kat 333m / 60 Kat 323m / 78 Kat 322m / 68 Kat 319m / 80 Kat İstanbul Chicago Guangzhou Hong Kong Dubai Shanghai Queensland Wenzhou Hong Kong Skyland Office & Residential Towers Sapphire Tower Maslak Spine Tower Anthill Residence 1 Anthill Residence 2 284m / 65 Kat 261m / 54 Kat 202m / 47 Kat 195m / 54 Kat 195m / 54 Kat İstanbul İstanbul İstanbul İstanbul İstanbul

35 Trump International Hotel & Tower CITIC Plaza Central Plaza Almas Tower

36 Shimao International Plaza Q1 Wenzhou Trade Centre Nina Tower

37 Sapphire Tower Maslak Spine Tower Anthill Residences

38 Skyland Office & Residential Towers

39 ve 2019 da

40 Kingdom Tower

41

42 Teşekkürler