Bina Takviyesindeki Teknoloji ve Kıstasları Polat Gülkan

Transkript

1 Bina Takviyesindeki Teknoloji ve Kıstasları Polat Gülkan Orta Doğu Teknik Üniversitesi İnşaat Mühendisliği Bölümü Deprem Mühendisliği Araştırma Merkezi Ankara

2 Şartname Hükümleri Yatay yükleri emniyetle temele aktaracak sistem Şartname hükümlerinde verilen kuvvetleri emniyetle taşıma kapasitesi 2007 Katlar arası yer değiştirme farklarının kontrolü Taşıyıcı eleman ve birleşim noktalarının nasıl olacağının tariflenmesi

3 Şartnameler Performansa Direkt Atıfta Bulunmaz 2007 Sık meydana gelen depremlerde hasar olmamalı Seyrek depremlerdeki hasar giderilebilir seviyede kalmalı Meydana gelebilecek en şiddetli depremde göçmeden ve can güvenliğini kaybetmeden ayakta kalabilmeli sene 500 sene 2,500 sene Performans denen nesne hala garanti değil!

4 Bina Şartnameleri ve Performans Teminatları Diyelim ki bir bina depreme maruz kaldı ve gözlenen hasarı fazla bulundu: Binanın göstermesi gereken performans hakkında bir beklenti var fakat bunun garantisi yok. Kanunen sağlanması gereken tek garanti bunun şartnameyi sağlamasıdır. Hukuk sisteminin aradığı tek nesne yapılan hesabın şartnameye uygun olup olmadığıdır.

5 Performansa Dayalı Hesabın Şartnamedeki Dayanağı Bölüm ye Bakalım: Bu Yönetmeliğin kapsamı dışındaki yapılara uygulanacak kurallar... ilgili Bakanlıklar tarafından çağdaş uluslararası standartlar göz önünde tutularak saptanacak ve projeleri bu esaslara göre düzenlenecektir.. Genel prensip: Alternatif hesap veya yapı türleri ilgili makam tarafından şartnamenin hükümlerine uygun olmak şartıyla kabul edilebilir. (Esneklik)

6 İlk Nesil Standartlar ASCE/SEI ile FEMA işbirliği ile kılavuz belgeleri: Deprem Değerlendirmesi FEMA178: Gelecekteki depremlerdeki muhtemel performans nedir? Deprem İyileştirmesi FEMA 356: İstenilen bir performans seviyesini temin edecek müdahale nedir? 2007 Şartname düzenlemesi büyük ölçüde buradan mülhemdir. Seismic Evaluation of Buildings ASCE-31 Seismic Rehabilitation of Buildings ASCE-41

7 Depreme Maruz Kalan Binadan Beklentiler: Halihazır Şartname Bakkal Bakkal Joe s Bakkal Joe s Beer! Food! Beer! Food! İşletme Derhal Kullanım Can Güvenliği Göçme Öncesi İşletme binada ihmal edilebilir hasar bulunmaktadır. Derhal Kullanım bina kullanmaya devam edilebilir fakat hafif takviyeye ihtiyaç görülebilir. Can Güvenliği binanın deprem sonrası kullanılması güvenli değildir. Göçme Öncesi bina çökme eşiğinde bulunmaktadır; kayıp kompledir.

8 Şartnamenin Tarif Ettiği Performans: Bakkal Joe s Beer! Food! Sık(ça) meydana gelen deprem (tekerrür aralığı sene) Derhal Kullanım Bakkal Joe s Beer! Food! Hesaba Esas Deprem 500 sene Azami Deprem 2475 sene! Can Güvenliği Göçme Öncesi

9 Bundan Sonraki Yeni Nesil Standartlar ATC-58 Projesi 10 senelik program Edinilen tecrübe ve gözlemlerin ışığında konulan kıstasların değerlendirilmesi Yeni performans tarifleri İhtimal hesapları: Doğrudan ekonomik kayıplar (tamir/yeniden inşa) Can kayıpları (ölüm ve yaralanmalar) Binanın kullanılamama süresi Yer sarsıntısı, yapı davranışı, hasar ve hasar sonuçlarındaki belirsizlik

10 Performansa Dayalı Hesap için Yaklaşım Mal sahibi Mühendis Belediye/yapı denetçisi Performans Hedefleri Ön Hesap Belediye ve Yapı Denetçisi Tadil et Performansı Değerlendir H Performans? E Tamam

11 Mevcut Yapıların Deprem Performansının Tayini Performansa dayalı metotların kullanılması tek çıkar yol.

12 Performans Lafından Neyi Anlamalıyız? Bina N Future sene extreme sonraki event ekstrem (e.g. deprem earthquake) Kaya Fay Zemin Rock Fault Soil Building Site Bina Mahalli SITE RESPONSE Motion can be zemin amplified by soil conditions. tesiri ATTENUATION Seismic waves lengthen and diminish in strength as they travel away from the epicenter. Yer hareketi azalması

13 Bilinen Şartname Hesabı Bina Gelecekteki depremler Elastik model Kuvvetlerin azaltılması V T Elastik tesirler eleman kapasitelerinden az mıdır? Evet: Şartname sağlanmıştır Hayır: Ebatların tadili lazım gelir

14 Performans Lafından Neyi Anlamalıyız? Bina Gelecekteki ekstrem deprem Future extreme event (e.g. earthquake) Kaya Rock Fay Fault Zemin Soil Building Bina Site ve yer SITE RESPONSE Motion can be amplified zemin by soil conditions. Mahalli etkisi ATTENUATION Seismic Azalım waves lengthen and diminish in strength as they travel away from the epicenter. Ne meydana gelebilir? P İşletme kayıpları Tesisin tatil edilmesi Zararlı sızma ve kaçaklar = RİSK

15 Performans esaslı hesap Gelecekteki depremler Kaya Rock Fault Fay ve zemin Soil Bina, yer Building Site SITE Mahalli RESPONSE zemin etkisi Motion can be amplified by soil conditions. Yer hareketi şiddet göstergesi V ATTENUATION Azalım Seismic waves lengthen and diminish in strength as they travel away from the epicenter. T Kuvvet, V Pushover Statik itki curve eğrisi Immediate Life Collapse Global Yer değiştirme occupancy d.k. c.g. safety prevention g.ö. Displacement parametresi, D Parameter Performance Levels (EDP) Performans noktası

16

17

18

19

20

21 Depremin yol açması beklenen kayıplar Nonlineer hesap Earthquake force on Tesir building Az Orta Ağır Komple slight moderate extensive complete Statik itki Pushover curve Global displacement of Global building y.d. Fragility relationships Kırılganlık eğrilerinin çıkarılışı Beklenen kayıplar İhtimal Az Orta Yaygın Komple Can kaybı Tamir masrafı Kullanılamama Zayıf Orta şiddette Kuvvetli Spektral Ölçü

22 Örnek Bina

23 Örnek Bina (Güçlendirme Öncesi) Taban Kesme Kuvveti (kn) 1e4.75e4.5e4.25e4 Kolonlarda kesme kırıl. Döşeme kirişlerinde kesme kırıl. Perde duvarda bindirme eki kırılması Güçlendirme öncesi statik itki Üst Kat Yer D. (m)

24 Güçlendirme Tedbirleri İç kolonlarda çelik kılıf Perde duvar bindirmeleri takviyesi Birinci kat kolonlarında mantolama 3ncü 2nci 1nci Bodrum. Bodrum. duvarlarında takviye

25 Taban Kesme Kuvveti (kn) Örnek Bina (Güçlendirme Sonrası) Zaman Entegrasyonu (Azami) Eşit Yer Değiştirme FEMA 356: Katsayı metodu ATC 40: Kapasite Spektrumu 1e4 Zaman Entegrasyonu (Ort.).75e4.5e4.25e Üst Kat Yer D. (m)

26 İkinci Örnek Bina

27 Örnek Bina-Plan Çerçeve ve perde Kuzey

28 Örnek Bina-Batı Cephesi 6.1 m 23 m Perde ve çerçeve

29 Kolonların Ankastre Olma Hali Perde ve çerçeve

30 Ankastre Haldeki Statik İtki Eğrisi Perdelerdeki Kesme mekanizması 15,000 Taban kesme kuvveti, kn 7500 Duvarın kesme sınırı Çerçeve mekanizması Z2 Duvar mekanizması Duvarda akma Duvar d.k. Maks. Z2 Duvar c.g. Z4 Yer Değiş. Sınırları d.k.: derhal kullanım c.g.: can güvenliği g.ö.: göçme öncesi Perf. noktaları Maks. Z4 Duvar g.ö. Hesap dep. Z2 veya Z4 grubu zemin için Kolonlar ihmal ediliyor Üst Kat Yer D., (m)

31 Temel Şekil Değiştirmesinin Hesaba Katılması K h K v1 K v1 ' Perde ve çerçeve

32 Temellerdeki Esnekliğin Dikkate Alınması Hali Nonlineer mekanizma kazık başlarındaki akmadan Taban kesme kuvveti, kn 15,000 7,500 Kazık başlığı akması Çerçeve mekanizması D3 duvar Kolon c.g. Z2 Maks. Z2 Yer Değiş. Sınırları d.k.: derhal kullanım c.g.: can güvenliği g.ö.: göçme öncesi Perf. noktaları C3 duvar Hesap dep. Z2 = B Z4 = D Kolonlar ihmal ediliyor Kolon g.ö. Z4 Kazıkların mekanizma hali Maks. Z Üst Kat Yer D., (m)

33 Erzincan Kazım Karabekir Lisesi, 1992

34

35

36 Barrington Tıp Merkezi Binası (17 Ocak 1994)

37

38 Barrington Tıp Merkezi Binası (Hasar detayı)

39 Tork Mühendislik

40 Tork Müh.

41

42 Çokgen Mühendislik

43 Tork Mühendislik

44 Maurer-Söhne

45

46 Son Söz Takviye gelişigüzel değil belirli hedef performans seviyelerini sağlayacak şekilde yapılmalıdır. Bunun gerçekleştirilmesi çeşitli malzeme sınıflarının kullanılması veya yapıyı meydana getiren elemanlardaki müdahale usulleri ile sağlanabilir. Performans içinde hasarın hesaplanması bulunur; onun için lineer hesap usullerini yol gösterici esaslar olarak almak mümkün değildir. Her bina farklıdır; genel bir yaklaşım mevcut değildir.