TAŞIYICI SİSTEM DÜZENSİZLİKLERİ. DERSİN SORUMLUSU: Yrd.Doç.Dr.NURHAYAT DEĞİRMENCİ

Transkript

1 TAŞIYICI SİSTEM DÜZENSİZLİKLERİ DERSİN SORUMLUSU: Yrd.Doç.Dr.NURHAYAT DEĞİRMENCİ

2 2

3 DEPREM YÖNETMELİĞİNDE DÜZENSİZLİKLER İKİ GRUPTA TANIMLANMIŞTIR A- PLANDA DÜZENSİZLİK DURUMU (A-TİPİ DÜZENSİZLİK) B- DÜŞEY DOĞRULTUDA DÜZENSİZLİK DURUMU (B-TİPİ DÜZENSİZLİK) 3

4 Planda düzensiz olan yapılar: A1) Burulma Düzensizliği, A2) Döşeme Süreksizlik Düzensizliği, A3) Planda Çıkıntı Düzensizliği. Düşeyde düzensiz olan yapılar: B1) Dayanım (Zayıf Kat) Düzensizliği, B2) Rijitlik (Yumuşak Kat) Düzensizliği, B3) Süreksizlik Düzensizliği 4

5 A-TİPİ DÜZENSİZLİKLER A1- Burulma Düzensizliği 5

6 A-TİPİ DÜZENSİZLİKLER A2- Döşeme Süreksizlikleri Düzensizliği Bu durumda kat döşemesinin deprem yükünü düşey taşıyıcılara aktardığı gösterilmelidir 6

7 A-TİPİ DÜZENSİZLİKLER A3- Planda Çıkıntılar Bulunması Bu durumda da kat döşemesinin deprem yükünü düşey taşıyıcılara aktardığı gösterilmelidir. 7

8 B-TİPİ DÜZENSİZLİKLER B1- Komşu Katlar Arası Dayanım Düzensizliği Herhangi bir deprem doğrultusunda, herhangi bir katın etkili kesme alanının bir üst kat etkili kesme alanına oranının ηci < 0.80 olması durumu. Hesap yapılan kat duvarlarının, bir üst kat duvarlarına göre büyük olması durumu ( Ak )i > ( Ak )i + 1 ise, η ci = ( Ae )i ( Ae )i + 1 Ae = Aw + Ag 8

9 B-TİPİ DÜZENSİZLİKLER B2- Komşu Katlar Arası Rijitlik Düzensizliği (Yumuşak kat) Herhangi bir deprem doğrultusunda, herhangi bir katın göreli ortalama kat deplasmanı oranının bir alt ya da bir üst kat göreli ortalama kat deplasmanı oranına oranı ile ifade edilen Rijitlik Düzensizliği (ηci ) aşağıdaki gibi bulunabilir.her iki deprem doğrultusunda, tüm katlar için ηci hesaplanacak ve en küçük ηci değeri, (ηci )min belirlenecektir. Veya Bu düzensizliğin var olması eşdeğer deprem yükü hesabına izin olup olmadığını belirler, 9

10 B-TİPİ DÜZENSİZLİKLER B3- Taşıyıcı Sistem Düşey Elemanlarının Süreksizliği İZİN YOK İZİN YOK İZİN YOK 10

11 Yapıların Deprem Dayanımını Azaltan Etkenler Geometrik değişikliklerin olduğu kesitlerde aşırı gerilmelerin meydana gelmesinden dolayı binaların kat planlarında hiçbir derz bırakılmadan bitişik şekilde büyük girinti ya da çıkıntıların bulunması istenmez. A3 türü, diğer bir ifade ile planda çıkıntı bulunması durumudur. Deprem Yönetmeliğinde A3 türü düzensizliklerin bulunduğu yapıların, 1. ve 2. derece deprem bölgelerinde, kat döşemelerinin kendi düzlemleri içinde deprem kuvvetlerini düşey taşıyıcı sistem elemanları arasında güvenle aktarabildiğinin hesaplanarak doğrulanması koşulu getirilmiştir. Ek zorlamaların çıkmasını önleyerek, depremin taşıyıcı sistemdeki etkisini azaltmak için yapının planda basit ve düzenli seçilmesi gerekmektedir. T,L,U,H,Y gibi şekillerden kaçınmalı veya basit geometrik şekillerle ayrılmalıdır. Bitişik bölümlerin derzlerle ayrılması meydana gelecek zorlamaları ortadan kaldıracaktır. 11

12 Yapılardaki A3 düzensizliği, bina kat planlarında çıkıntı yapan kısımların birbirine dik iki doğrultudaki boyutlarının her ikisinin de, binanın o katının aynı doğrultudaki toplam plan boyutlarının %20 sinden daha büyük olması durumudur Deprem Yönetmeliğinde, A3 türü düzensizlik olarak nitelendirilen bu düzensizliğin bulunması halinde katlarda deprem yüklerinin düşey taşıyıcı elemanlara güvenle aktarılabildiğinin gösterilmesi önerilmektedir. 12

13 A3 Düzensizligi Planda çikintilar bulunmasi 13

14 14

15 15

16 Yapinin geometrisine bagli olarak uygun deprem derzleri düzenlenmesi 16

17 17

18 18

19 19

20 20

21 21

22 22

23 23

24 24

25 Depreme dayanıklı bina tasarımında basitlik ve simetri temel ilkelerdir Bu tür yapıların deprem davranışı kolay anlaşılabilmekte ve depreme dayanıklılık için gerekli ayrıntıların hesaplanması da daha kolay olmaktadır. Simetri yalnız plandaki şekille değil, taşıyıcı sistemdeki ayrıntılarla da sağlanmalıdır. Kolon ve perdelerin plan şemasıyla uyumsuz olması ve simetrik düzende bulunmaması halinde rijitlik merkezi (R) ve kütle merkezi (G) birbirinden uzaklaşır. Dinamik etkilere maruz kalan böyle bir yapı, rijitlik merkezi çevresinde dönme eğilimine girer ve yapıda burulma meydana gelir. 25

26 Planda simetrik olmayan yapılar genelde düzensiz olarak kabul edilir. Çeşitli ülke ilgili yönetmeliklerinde yapı plan şemalarındaki karmaşıklıklar / düzensizlikler tanımlanmıştır. Burulma etkisini artırıcı girintili köşeler oluşma-sına sebep olan U,L,T,H,Y gibi düzensiz plan şemaları, deprem bölgelerinde uygulanmamalı veya bu tür yapıların deprem kuvvetleri karşısındaki güvenliği hesapla doğrulanmalıdır 26

27 Rijitlik ve kütle merkezi Deprem kuvvetinin planda etkimesi 27

28 Planda taşıyıcı sistem 28

29 Planda düzensiz yapılar Düzensizlik A1) Burulma düzensizliği Tanım Bir katta %5 lik yatay kuvvet dışmerkisliği altında öteleme ve burulma sonucu oluşan en büyük göreli yerdeğiştirmenin ortalama göreli ötelemeye oranının 1.2 den büyük olması (η bi > 1.2) A2) Döşeme süreksizliği düzensizliği A3) Planda çıkıntı düzensizliği Katlarda diyafram görevi yapan döşeme sisteminde 1/3 den fazla boşluk bulunması Ab / A > 1/3) Önlem η bi > 1.2. ise ek dışmerkezlik arttırılır η bi > 2.0. mod birleştirme yöntemi kullanılır. Deprem yükünün döşemelerden kolon ve perdelere iletildiği hesapla gösterilir. Planda her iki doğrultudaki çıkıntıların bu doğrultudaki bina boyutunun 1/5 inden fazla olması (ax >lx/5; ay >ly/5) 29

30 Planda düzensiz yapılar a x / l x > 0.20 a y / l y > 0.20 i, min i, max ly ay ax lx deprem yönü i,ort == ( η bi == ( A1 + i, max / i, max i, min i, ort düzensizliği )/2 ) > 1.2 A3 Ab A = boşluk alanı toplam kat alanı A2 düzensizliği > 1/3 düzensizliği 30

31 Planda taşıyıcı sistem UYGUN UYGUN DEĞİL a) simetriden ayrılma (planda burulma etkisi ve zorlama) b) ani rijitlik değişimi (planda değişim bölgelerinde zorlama) simetri düzgün rijitlik 31

32 Planda taşıyıcı sistem UYGUN DEĞİL UYGUN c) iki doğrultuda çok farklı rijitlik iki doğrultuda dengeli rijitlik d) rijitlik bakımında simetriden ayrılma (planda burulma etkisi) simetrik düzenleme e) kirişsiz döşeme (düşey süneklik ve perdeli düzenleme ve 32

33 Planda taşıyıcı sistem UYGUN DEĞİL f) belirsiz çerçeve davranışı (dolaylı mesnetlenme, dışmerkez mesnetlenme, bir doğrultuda yetersiz çerçeve) g) düşük burulma rijitliği UYGUN belirgin çerçeve davranışı yüksek burulma rijitliği 33

34 Dismerkezlik ve olusan etkiler 34

35 Alternatif perde yerlesimi ile tasiyici sistemler 35

36 Tasiyici sisteme perde ilave edilerek dismerkezligin azaltilmasi 36

37 37

38 38

39 39

40 40

41 Kiriş süreksizliği olan(zayıf)akslardaki kolonların yapının dayanımına katkısı çok azdır.yapının dayanım ve rijitlik koşullarının diğer akslardaki kolonlar tarafından yerine getirilmesi gerekir. 41

42 42

43 43

44 İmar İşl.Müd. öngörüsü 44

45 Kiriş süreksizlikleri olan sistemlerde davranış Kiriş bağlantısı olmayan kolonların yatay rijitlikleri çok düşüktür. Bu durumda yatay yüklerin önemli bir bölümünü kiriş bağlantısı olan kolonlar taşır. Kiriş bağlantısı olan kolonların hem rijitlik hem de dayanım bakımından yeterli olmaları gerekir. 45

46 Kiriş bağlantısı olan kolonların x yönünde gerekli rijitlik ve dayanım sağlama olasılığı çok düşük 46

47 Kiriş bağlantısı olan kolonların her iki yönde gerekli rijitlik ve dayanım sağlama olasılığı yüksek 47

48 Kolon Yatay Rijitliğini (Kesme kuvvetlerini ve momentleri) etkileyen faktörler: Kolon boyutları Deprem doğrultusuna paralel yöndeki kolon boyutu Kolon uçlarına bağlanan kirişlerin varlığı ve boyutları 48

49 X yönünde taban kesme kuvvetleri(kn) 49

50 y yönünde taban kesme kuvvetleri(kn) 50

51 Düşeyde düzensiz yapılar Düzensizlik B1) Dayanım (zayıf kat) düzensizliği Tanımı Bir katın etkili kesme alanının (kolon + perde kargir duvar alanı) üst katınkine oranının 0.80 den küçük olması (η ci min < 0.80) Önlem 0.60 < η ci min < 0.80 ise, R katsayısı 1.25 η cimin ile çarpılarak küçültülür η ci min < 0.60 olmasına izin verilmediği için, kolon ve perde kesitleri arttırılarak bu oran büyütülür B2) Rijitlik Bir katta %5 lik yatay kuvvet dışmerkezliği Dinamik hesap yapılır (yumuşak kat) altında oluşan ortalama relatif düzensizliği yerdeğiştirmenin üst ve alt katınkine oranının 1.5 dan fazla olması (η ki > 2.0) B3) Yatay yük taşıyan düşey elemanların alt Kolon konsola oturamaz Süreksizlik katlarda devam etmemesi Perde kirişe ve kolona düzensizliği mesnetlenemez Kolonun iki ucundan mesnetli kirişe oturması durumunda veya perdenin iki ucunda kolona oturması durumunda iç kuvvetler %50 artırılır 51

52 Düşey düzensizlikler Zayıf kat düzensizliği (B1) Yumuşak kat düzensizliği (B2) Düşey elemanların süreksizliğ (B3) Kütle düzdensizliği Geri çekme düzensizliği 52

53 Kütle düzensizliği 53

54 Geri çekme düzensizliği 54

55 DBYBHY 2007 madde 2,3,2,4 55

56 DBYBHY 2007 madde 2,3,2,4 c)üst katlardaki perdenin alttaki kolonlara oturmasına hiçbir zaman izin verilmez. Özel durum Üst katlarda (L/b=8) perde alt katlarda (L/b<7) kolon 56

57 Alt katı kolonlu perdenin yapı dayanımına katkısı yok denecek kadar azdır Alt katta kolonlar kullanılması halinde altı dolu perdelerin (ve kolonların) momentleri artmaktadır. Üst katlarda altı dolu ve altı kolonlu perdelerin momentler aynı düzeydedir. Alt katı kolonlu perde yerine tüm katların kolonlu ve kirişli düzenlenmesi durumunda yer değiştirmeler önemli oranda artmaktadır. Alt katı kolonlu perde halinde düzenlenmesi durumunda yer değiştirmeler biraz azalmaktadır. Yer değiştirme koşullarını sağlamak amacıyla bazı kolonların boyutlarını değiştirmek yeterli olabilir. Alt katlarda kolonlara oturan perdelerin yapı dayanımına katkıları yoktur.bunların süneklik düzeyleri de düşüktür. Bu tür elemanların tek olumlu katkıları yer değiştirmeleri bir miktar sınırlamalarıdır. 57

58 Zayif Kat (B1) Düzensizligi (Dayanim düzensizligi) 58

59 Yumusak Kat (B2) Düzensizligi (Rijitlik düzensizligi) 59

60 Yumusak kat olusumu 60

61 Düşeyde düzensiz yapılar (Σ A e) (Σ A e) i+1 i i+1 i η Σ A e =kolon+perde kargir duvar kesit alanı = küst i η = kalt i i, ort i, ort i-1 / i + 1, ort > 2.0 / i - 1, ort > 2.0 B 2 düzensizliği n ci = ( Σ A e ) i / ( Σ A e ) i + 1 < 0.80 B 1 düzensizliği a a d B3 düzensizliği c b 61

62 Düşey kesitte taşıyıcı sistem UYGUN DEĞİL h) bağlanmamış yüzeysel temel UYGUN derin bağlı tekil, sürekli veya plak temel, rijit bodrum kat 62

63 UYGUN DEĞİL a) Narin ve kütle merkezi yüksek bina UYGUN bodur ve kütle merkezi aşağıda binalar Düşey kesitte taşıyıcı sistem b) süreksiz kolon sürekli kolonlar c) zorlama ana birleşim mafsallı ana birleşim d) kiriş süreksizliği sürekli kirişleri e) kuvvetli kiriş zayıf kolon kuvvetli kolon, zayıf kiriş 63

64 UYGUN UYGUN DEĞİL Düşey kesitte taşıyıcı sistem f) Farklı seviyede temel aynı seviyede temel g) farklı rijitlikteki sistemler farklı rijitlikteki sistemlerin ayırımı h) yetersiz ara derz yeterli ara derz i) farklı kat seviyeleri (çarpışmaya hassas) aynı kat seviyeleri j) dolgu duvarlarında ani rijitlik değişimi dolgu duvarlarında veya kolonlarda düzgün rijitlik değişimi 64

65 65

66 66

67 67

68 68

69 69

70 70

71 Çerçeveler zayıf kiriş-kuvvetli kolon prensibiyle tasarlanmalıdır. 71

72 72

73 73

74 Zayıf Kolon-Güçlü Kiriş Zayıf kolon-güçlü kiriş halinde kolonlar mekanizma durumuna geçerek, yapı göçme moduna girebilmektedir. Kolonların güçlü, kirişlerin zayıf olması halinde ise plastik mafsallaşma kiriş uçlarında meydana gelmekte, büyük deformasyonlarda dahi sistem stabilitesini koruyarak sünek bir davranış gösterebilmektedir. 74

75 Kolonlarda Hasar NedenleriDeprem Deprem esnasında kolonlara gelen kesme kuvvetini karşılayacak yeterli etriye yoksa kolonda ani ve gevrek kırılma meydana gelebilir. Kolonlarda yaygın, genişlemiş kesme çatlakları ağır hasarın varlığına işarettir. Doğru yerleştirilmiş donatı, çatlağın genişlemesini önleyerek kılcal düzeyde kalmasını sağlar. Donatı, olabildiğince asal çekme gerilmeleri doğrultusunda yerleştirilmelidir.kolonun depremde iyi bir davranış göstermesi için uçlarının sarılmasının yanı sıra, kesit boyutlarının da büyük seçilmesi gerekir. Onarım ve güçlendirmedeki bir amaç da kolon kesitlerinin artırılmasıdır 75

76 Kolonlarda Hasar Nedenleri Deprem 76

77 77

78 Çerçeve taşıyıcı sistemi olan bir yapıda düğüm noktalarının tamamen tahrib olması, kolon ve kiriş uçlarında mafsal oluşumu ve yetersiz aderans nedeniyle donatıların sıyrılması 78

79 Ara katlarından biri diğerlerinden alçak olan bir bina İstanbul (Balyemez, 2003) 79