DEPREM BÖLGELERİNDE YAPILACAK BİNALAR HAKKINDA YÖNETMELİK BÖLÜM 7 MEVCUT BİNALARIN DEĞERLENDİRİLMESİ VE GÜÇLENDİRİLMESİ

Transkript

1 DEPREM BÖLGELERİNDE YAPILACAK BİNALAR HAKKINDA YÖNETMELİK 2007 BÖLÜM 7 MEVCUT BİNALARIN DEĞERLENDİRİLMESİ VE GÜÇLENDİRİLMESİ YRD. DOÇ. DR. TAHİR AKGÜL HASARLI YAPILARIN İYİLEŞTİRİLMESİ

2 KAPSAM 1. Deprem bölgelerinde bulunan mevcut ve güçlendirilecek tüm binaların ve bina türü yapıların deprem etkileri altındaki performanslarının değerlendirilmesinde uygulanacak hesap kuralları 2. Güçlendirme kararlarında esas alınacak ilkeleri 3. Güçlendirilmesine karar verilen binaların güçlendirme tasarım ilkeleri bu bölümde tanımlanmıştır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 2

3 KAPSAM DIŞI BİNALAR Çelik yapılar: Mevcut ve güçlendirilen çelik binaların hesab ve değerlendirilmesi Bölüm 2 ve Bölüm 4 de yeni yapılacak yapılar için tanımlanan esaslar çerçevesinde yapılacaktır. Yığma yapılar Mevcut ve güçlendirilen yığma binaların hesap ve değerlendirilmesi ise Bölüm 5 deki esaslar çerçevesinde yapılacaktır. Prefabrik betonarme yapılar Mevcut prefabrike betonarme binalar, yeni yapılar için Bölüm 2 ve Bölüm 3 de verilen kurallara göre değerlendirilebilir veya bu binaların performanslarının belirlenmesinde nonlineer kullanılabilir. Ancak birleşim bölgelerinin değerlendirilmesinde bölüm3.12 deki kurallar geçerli olacaktır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 3

4 Ayrıca KAPSAM DIŞI BİNALAR Tarihi ve kültürel değeri olan tescilli yapıların ve anıtların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi bu Yönetmelik kapsam dışındadır. Binada hasara neden olan bir deprem sonrasında hasarlı binanın deprem performansı bu bölümde verilen yöntemlerle belirlenemez. Binada hasara neden olan bir deprem sonrasında hasarlı binanın güçlendirilmesi Güçlendirilmiş binanın deprem performansının belirlenmesi için bu bölümde verilen esaslar uygulanacaktır. Hasarlı binanın güçlendirilmesinde mevcut elemanların dayanım ve rijitliklerinin hangi ölçüde göz önüne alınacağına projeden sorumlu inşaat mühendisi karar verecektir. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 4

5 BİNALARDAN BİLGİ TOPLANMASI Binalardan Toplanacak Bilginin Kapsamı Binalardan bilgi toplanması kapsamında tanımlanan inceleme, veri toplama,derleme, değerlendirme, malzeme örneği alma ve deney yapma işlemleri inşaat mühendislerinin sorumluluğu altında yapılacaktır. Belirtilen bilgi düzeyi katsayılar tanımlanacaktır. Sınırlı bilgi düzeyinde 0.75 Orta bilgi düzeyinde 0.90 Kapsamlı bilgi düzeyinde 1.00 mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 5

6 Bina Elemanlarında Hasar Sınırları ve Hasar Bölgeler mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 6

7 Betonarme binalar Sınırlı bilgi düzeyi Orta bilgi düzeyi Kapsamlı Bilgi düzeyi Bina geometrisi Proje mevcut değil taşıyıcı sistemin rölevesi alınır Proje mevcut ise yerinde kontrol edilir. Betonarme projesi mevcut yerinde kontrol edilir Eleman detayları (donatı için ) Yapıldığı tarihte minimum donatı kabulü Yapıldığı tarihte minimum donatı kabulü Detay projeleri mevcuttur Her katta kolon ve perde %10 kirişlerde %5 paspayı sıyrılarak donatı ve bindirme boyu tespiti ve donatı tespiti kontrol Her katta kolon ve perde %20 kirişlerde %10 paspayı sıyrılarak donatı ve bindirme boyu tespiti ve donatı tespiti kontrol Her katta kolon ve perde %10 kirişlerde %5 paspayı sıyrılarak donatı ve bindirme boyu tespiti ve donatı tespiti kontrol mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 7

8 Betonarme binalar Sınırlı bilgi düzeyi Orta bilgi düzeyi Kapsamlı Bilgi düzeyi Malzeme özellikleri (beton için) Her katta kolonlarda en az 2 adet karot numunesi alınır Her katta perde kolonlarda 3 adet bina genelinde en az 9 adet karot (400 m2) numunesi alınır Her katta perde kolonlarda 3 adet bina genelinde en az 9 adet karot (200 m2) numunesi alınır Numunelerden en düşük basınç dayanımı esas alınır Ts göre standart sapma dikkate alınarak basınç dayanım esas alınır Ts göre standart sapma dikkate alınarak basınç dayanım esas alınır Ayrıyeden çelik dayanımı için en az 3 adet numune alınır mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 8

9 Karot kat içerisinde hangi kolondan alınmalı? mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 9

10 beton test çekici malzeme dayanımı mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 10

11 paspayı sıyrılamayan elemanlarda donatı tespit çalışması mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 11

12 donatı çalışması mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 12

13 Çelik binalar Sınırlı bilgi düzeyi Orta bilgi düzeyi Kapsamlı Bilgi düzeyi Bina geometrisi Sınırlı bilgi düzeyi geçersizdir Orta bilgi düzeyi geçersizdir çelik projesi mevcut yerinde kontrol edilir Eleman detayları Sınırlı bilgi düzeyi geçersizdir Orta bilgi düzeyi geçersizdir Detay projeleri mevcut olup birleşim türlerinin %20 kontrol edilmeli Malzeme özellikleri Sınırlı bilgi düzeyi geçersizdir Orta bilgi düzeyi geçersizdir Bir bulon ve çelik ve kaynak en az 3 adet numunesi proje uygunluğu kontrolü mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 13

14 Yığma binalar Sınırlı bilgi düzeyi Orta bilgi düzeyi Kapsamlı bilgi düzeyi Bina geometrisi Mimari proje mevcut ise uygunluk görsel kontrolü Mimari proje mevcut ise uygunluk görsel kontrolü Mimari proje mevcut ise uygunluk görsel kontrolü detaylar Çatı ve döşeme türü duvar, hatıl durumu görsel kontrol Çatı ve döşeme türü duvar, hatıl durumu görsel kontrol Duvar stabilitesi ve bağlantı kontrolü Çatı ve döşeme türü duvar, hatıl durumu görsel kontrol Duvar stabilitesi ve bağlantı kontrolü Malzeme özellikleri Duvar malzemesine göre kesme dayanımı bölüm 5 göre esas alınacaktır Duvar malzemesine göre kesme dayanımı bölüm 5 göre esas alınacaktır Duvar malzemesine göre kesme dayanımı bölüm 5 göre esas alınacaktır En az 3 adet numune duvar numunesi kontrolü mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 14

15 DEPREM HESABINA İLİŞKİN GENEL İLKE VE KURALLAR Bu amaçla tanımlanan 2 yöntem vardır bunlar; 1-DOĞRUSAL ELASTİK HESAP YÖNTEMİ a) Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi b) Mod Birleştirme Yöntemi Hangi hesap yöntemi kullanılmalı? 2- DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN HESAP YÖNTEMLERİ a) Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi b) Artımsal Mod Birleştirme Yöntemi c) Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi (time history) teorik olarak farklı yaklaşımlar esas alan bu yöntemlerle yapılacak performans değerlendirmelerinin birebir aynı sonucu vermesi beklenmemelidir. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 15

16 Plastik analiz (= nonlineer analiz) Elastik analiz (=lineer analiz) mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 16

17 DEPREM HESABINA İLİŞKİN GENEL İLKE VE KURALLAR Aşağıda tanımlanan genel ilke ve kurallar her iki türdeki yöntemler için de geçerlidir. 1. Elastik (azaltılmamış ) ivme spektrumu kullanılacak 2. Bina Önem Kat sayısı uygulanmayacaktır (I =1.0) 3. Binaların deprem performans, yapıya etkiyen düşey yüklerin ve deprem etkilerinin birleşik etkileri altında değerlendirilecektir. Hareketli düşey yükler, göre deprem hesabında göz önüne alınan kütleler ile uyumlu olacak şekilde tanımlanacaktır. 4. Deprem kuvvetleri binaya her iki doğrultuda ve her iki yönde ayrı ayrı etki ettirilecektir. ( x ve y yönü ) mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 17

18 DEPREM HESABINA İLİŞKİN GENEL İLKE VE KURALLAR Döşemelerin yatay düzlemde rijit diyafram olarak çalıştığı binalarda, her katta iki yatay yer değiştirme ile düş ey eksen etrafında dönme serbestlik dereceleri göz önüne alınacaktır. (3 serbestlik derecesi) 2-Kat serbestlik dereceleri her katın kütle merkezinde tanımlanacak, ayrıca ek dış merkezlik uygulanmayacaktır. (%5 olmayacak) 3-Tanımlanan bilgi düzeyi katsayıları aracılığı ile hesap yöntemlerine yansıtılacaktır. 4-kısa kolon olarak tanmlanan kolonlar, taşıyıcı sistem modelinde gerçek serbest boylar ile tanımlanacaktır. 5-Analizde beton ve donatı çeliğinin tanımlanan bilgi düzeyine göre belirlenen mevcut dayanımlar esas alınacaktır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 18

19 DEPREM HESABINA İLİŞKİN GENEL İLKE VE KURALLAR Deprem hesabında kullanılacak zemin parametreleri Bölüm 6 ya göre belirlenecektir. Binanın taşıyıcı sistem modeli, deprem etkileri ile düşey yüklerin ortak etkileri altında yapı elemanlarında oluşacak iç kuvvet, yer değiştirme ve şekil değiştirmeleri hesaplamak için yeterli doğrulukta hazırlanacaktır. Birleşim bölgeleri sonsuz rijit uç bölgeleri olarak göz önüne alınabilir. Eğilme etkisinde betonarme elemanlarda çatlamış kesite ait etkin eğilme rijitlikleri (EI)e kullanılacaktır. Daha kesin bir hesap yapılmadıkça, etkin eğilme rijitlikleri için aşağıda verilen değerler kullanılacaktır: mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 19

20 mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 20

21 DEPREM HESABINA İLİŞKİN GENEL İLKE VE KURALLAR Betonarme tablalı kirişlerin pozitif ve negatif plastik momentlerinin hesabında tabla betonu ve içindeki donatı hesaba katılabilir. Betonarme elemanlarda kenetlenme veya bindirme boyunun yetersiz olması durumunda, kesit kapasite momentinin hesabında ilgili donatının akma gerilmesi kenetlenme veya bindirme boyundaki eksikliği oranında azaltılabilir. Zemindeki şekil değiştirmelerin yapı davranışını etkileyebileceği durumlarda zemin özellikleri analiz modeline yansıtılacaktır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 21

22 1.DEPREMDE BİNA PERFORMANSININ DOĞRUSAL ELASTİK HESAP YÖNTEMLERİNİN BELİRLENMESİ 1-Eşdeğer deprem yükü yöntemi, Bodrum üzerinde toplam yüksekliği 25 metreyi ve toplam kat sayısı 8 i aşmayan, ayrıca ek dış merkezlik göz önüne alınmaksızın hesaplanan burulma düzensizliği katsayısı ηbi < 1.4 olan binalara uygulanacaktır.(1.2.) Toplam eşdeğer deprem yükünün (taban kesme kuvveti) Ra=1 alınacak ve denklemin sağ tarafı λ katsayısı ile çarpılacaktır. λ katsayısı bodrum hariç bir ve iki katlı binalarda 1.0 diğerlerinde 0.85 alınacaktır. Vt = λ x W x A (T1) / Ra A0XIXS(T1) A(T1)= mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 22

23 DEPREMDE BİNA PERFORMANSININ DOĞRUSAL ELASTİK HESAP YÖNTEMLERİNİN BELİRLENMESİ 2-Mod Birleştirme Yöntemi Bu yöntemde ile Denk.(2.13) de Ra=1 alınacaktır. Uygulanan deprem doğrultusu ve yönü ile uyumlu eleman iç kuvvetlerinin ve kapasitelerinin hesabında, bu doğrultuda hakim olan modda elde edilen iç kuvvet doğrultular esas alınacaktır. Sar (Tn)= Sae(Tn)/ Ra(Tn) Denk.(2.13) mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 23

24 Betonarme binaların yapı elemanlarının hasar düzeyi belirlenmesi Doğrusal elastik hesap yöntemleri ile betonarme sünek elemanların hasar düzeylerinin belirlenmesinde kiriş, kolon ve perde elemanlarının ve güçlendirilmiş dolgu duvarı kesitlerinin etki/kapasite oranları (r) olarak ifade edilen sayısal değerler kullanılacaktır. ME/MA=r Kolon, kiriş ve perdelerin sünek eleman olarak sayılabilmeleri için bu elemanların kritik kesitlerinde eğilme kapasitesi ile uyumlu olarak hesaplanan kesme kuvveti Ve nin, tanımlanan bilgi düzeyi ile uyumlu mevcut malzeme dayanımı değerleri kullanılarak TS-500 e göre hesaplanan kesme kapasitesi Vr yi aşmaması gereklidir. ( Ve< Vr) mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 24

25 Betonarme binaların yapı elemanlarının hasar düzeyi belirlenmesi Sünek kiriş, kolon ve perde kesitlerinin etki/kapasite oranı, deprem etkisi altında Ra = 1 alınarak hesaplanan kesit momentinin kesit artık moment kapasitesine bölünmesi ile elde edilir. Etki/kapasite oranının hesabında, Uygulanan deprem kuvvetinin yönü dikkate alınacaktır. Sarılma bölgesindeki enine donatı koşulları bakımından sağlayan betonarme kolonlar, sağlayan betonarme kirişler ve uç bölgelerinde yi sağlayan betonarme perdeler sargılanmış, sağlamayanlar ise sargılanmamış eleman sayılır. Sargılanmış sayılan elemanlarda sargı donatılarının e göre özel deprem etriyeleri ve çirozları olarak düzenlenmiş olması ve donatı aralıklarının yukarıda belirtilen maddelerde tanımlanan koşullara uyması zorunludur. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 25

26 BETONARME KİRİŞLERİN HASAR SINIR ETKİ /KAPASİTE ORANI SÜNEK KİRİŞ HASAR SINIRI (ρ-ρ ) /ρb sargılama Ve/Vr MN Minimum hasar SINIR GV Belirgin hasar DEĞERLER 0.0 VAR VAR VAR GÇ İleri hasar 0.5 VAR YOK YOK YOK YOK mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 26

27 BETONARME KOLON İÇİN HASAR SINIRI ETKİ/KAPASİTE ORANI SÜNEK KOLON HASAR SINIRI Nk/Acfm sargılama Ve/Vr MN GV GÇ 0.1 VAR VAR ve 0.7 VAR ve 0.7 VAR YOK YOK ve 0.7 YOK ve 0.7 YOK mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 27

28 Göreli kat ötelemesi sınırı Göreli kat ötelemesi Hasar sınırı Minimum sınır Güvenli sınır Göçme sınır ɠ / hji Sünek perdeler Hasar sınırı (etki/kapasite) Perde uç bölgesi sargılama Minimum sınır Güvenli sınır Göçme sınırı Var yok mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 28

29 2.DEPREMDE BiNA PERFORMANSININ DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN YÖNTEMLERLE BELİRLENMESİ AMAÇ, Verilen bir deprem için sünek davranışa ilişkin plastik şekil değiştirme istemleri ile gevrek davranışa ilişkin iç kuvvet istemlerinin hesaplanmasıdır. Daha sonra bu istem büyüklükleri, bu bölümde tanımlanmış bulunan şekil değiştirme ve iç kuvvet kapasiteleri ile karşılaştırılarak, kesit ve bina düzeyinde yapısal performans değerlendirmesi yapılacaktır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 29

30 DEPREMDE BiNA PERFORMANSININ DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN YÖNTEMLERLE BELİRLENMESİ Kapsam Bu Yönetmelik kapsamında yer alan doğrusal elastik olmayan analiz yöntemleri, 1-Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi 2-Artımsal Mod Birleştirme Yöntemi 3.Zaman tanım alanında hesap yöntemi ve bu iki yöntem, bu Yönetmelikte doğrusal olmayan deprem performansının belirlenmesi ve güçlendirme hesapları için temel alınan Artımsal itme Analizi nde kullanılacak olan yöntemlerdir. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 30

31 Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi Bu yöntemin uygulama şartları; binadaki bodrum kat üzerindeki toplam kat sayısı 8 i aşmamak ve ek dışmerkezlik dikkate alınmadan hesaplanan burulma düzensizliği katsayısı olmak şeklinde sıralanabilir. Ayrıca göz önüne alınan deprem doğrultusunda, doğrusal elastik davranış esas alınarak hesaplanan birinci (hâkim) titreşim moduna ait etkin kütlenin toplam bina kütlesine (rijit perdelerle çevrelenen bodrum katlarının kütleleri hariç) oranının (etkin kütle oranı) en az 0.70 olması gerekmektedir. Yöntemin uygulama sırası şu şekildedir: Öncelikle sistemin kapasite eğrisi tespit edilir. Ardından deprem etkisinin talep eğrisi belirlenir ve bu iki eğri kesiştirilerek taşıyıcı sistemde bina performans durumu belirlenir. Son aşama olarak, performans durumunda iç kuvvetler ve şekil değiştirme durumu incelenip sağlanan performans durumunun hedeflenene uygun olup olmadığının tespiti yapılır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 31

32 ARTIMSAL İTME ANALİZİ Yapılar için, sabit düşey yükler altında, yatay yüklerin kademeli artırılmasıyla yapılan doğrusal olmayan hesap yöntemine Artımsal İtme Analizi denir. Bu yöntem, binanın deprem esnasındaki davranışını daha gerçekçi olarak temsil ettiği için, hesaplamaların daha doğru bir şekilde yapılmasına imkân tanımaktadır. Artımsal itme yönteminde binanın tüm elemanlarının deformasyon davranışları tanımlanır. Bu hesaplama yönteminde malzemenin elastiklik sınırları dışında kalan plastiklik kapasitesinden de yararlanılmaktadır. Sonuçta bu yöntem çok genel olarak, gerek yatay gerekse düşey yüklemenin yapıya adım adım arttırılarak etkitilmesi ve yüklemenin şiddeti arttıkça yapıda oluşacak zayıf bağlantıları ve mafsallaşan noktaları tespit etme esasına dayanır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 32

33 doğrusal elastik olmayan davranışın idealleştirilmesi (PLASTİK MAFSAL HİPOTEZİ) Göçmeden hemen önce akmanın gerçekleştiği kesitte plastikleşme uzunluğu veya plastik mafsal boyu ( Lp ) denilen bir mesafe içerisinde bir eğrilik yoğunlaşması olur. Bu yoğunlaşma yüzünden kesit mesnet bölgesinde bir mafsaldaki dönmeye benzer bir şekilde bir ( θt ) açısı ile dönmüş gibi gözükür. Bu yüzden bu olay plastik mafsal adını alır. Bu mafsalın normal mafsaldan tek farkı dönmenin sıfır moment ile değil sabit sayılabilecek bir moment altında olmasıdır. Plastik mafsallar, betonarme elemanların max. moment bölgelerinde oluşurlar. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 33

34 PLASTİK MAFSAL BÖLGELERİ mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 34

35 Statik İtme Analizi İle Yapının Kapasite Eğrisinin Bulunması Taşıyıcı sistemin geometrisi, kesiti, malzeme özellikleri ve taşıyıcı sistemin elastik ötesi davranışı göz önüne alınarak sisteme adım adım yatay yük yüklemesi yapılır ve toplam yatay yükle en son noktanın yer değiştirmesi arasındaki ilişki elde edilir. Bu analize Statik İtme Analizi (Pushover), bulunan eğriye Yatay Yük Kapasite Eğrisi denir. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 35

36 Çok serbestlik dereceli sistem için bulunan kapasite eğrisine uygulanan koordinat dönüşümü sayesinde, koordinatları modal yerdeğiştirme modal ivme olan eşdeğer tek serbestlik dereceli sisteme ait modal kapasite diyagramı aşağıdaki şekilde elde edilir: mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 36

37 Modal ivme-modal yer değiştirme eğrisi mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 37

38 Performans Noktasının Belirlenmesi mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 38

39 TEPE YERDEĞİŞTİRME TABAN KESME KUVVETİ mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 39

40 Doğrusal elastik olmayan yöntemlerden her hangi birisine göre hesaplanan taşıyıcı sistemlerde, performans noktasının belirlenmesinin ardından, depremin istemine karşı sistemin elasto - plastik davranışla yapacağı yerdeğiştirme, plastik mafsal yerleri, plastik mafsal dönmeleri ve buna bağlı olarak plastik eğrilikler bulunabilir. Bu plastik eğriliklere kesitin plastikleşmeye erişinceye kadar yaptığı akma elastik eğriliği de eklenerek kesitin toplam eğrilik istemi bulunabilir. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 40

41 ZAMAN TANIM ALANINDA HESAP YÖNTEMİ Zaman tanım alanında dogrusal olmayan hesap Yöntemi nin amacı, taşıyıcı sistemdeki doğrusal olmayan davranış gözönüne alınarak sistemin hareket denkleminin adım adım entegre edilmesidir. Yapay kaydedilmiş yer hareketi yapıya her bir zamana bağlı olarak etkisinde maksimum değerler elde etmek Analiz sırasında her bir zaman artımında sistemde meydana gelen yer değiştirme.plastik şekil değiştirme ve iç kuvvetler ile bu büyüklüklerin deprem istemine karşı gelen maksimum değerleri hesaplanır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 41

42 Bolu depremi benzeştirilmiş yer hareketi mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 42

43 εcu:kesitin en dış lifindeki beton basınç birim şekil değiştirmesi εg :Etriye içindeki bölgenin en dış lifindeki beton basınç birim şekil değiştirmesi εs:donatı çeliği birim şekil değiştirmesidir. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 43

44 BİNA DEPREM PERFORMANSLARININ BELİRLENMESİ 1-Hemen Kullanım Performans Düzeyi Herhangi bir katta, uygulanan her bir deprem doğrultusu için yapılan hesap sonucunda kirişlerin en fazla %10 u Belirgin Hasar Bölgesi ne geçebilir. Ancak diğer taşıyıcı elemanlarının tümü Minimum Hasar bölgesi ndedir. Eğer varsa, gevrek olarak hasar gören elemanların güçlendirilmeleri kaydı ile, bu durumdaki binaların Hemen Kullanım Performans Düzeyi nde olduğu kabul edilir. HK CG GÖ mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 44

45 2-Can güvenliği performans düzeyi Herhangi bir katta, uygulanan her bir deprem doğrultusu için yapılan hesap sonucunda, kirişlerin en fazla %30'u kadarı İleri Hasar Bölgesi ne geçebilir. İleri Hasar Bölgesi ndeki kolonların, her bir katta kolonlar tarafından taşınan kesme kuvvetine toplam katkısı %20 nin altında olmalıdır. En üst katta İleri Hasar Bölgesi ndeki kolonların kesme kuvvetleri toplamının, o kattaki tüm kolonların kesme kuvvetlerinin toplamına oranı en fazla %40 olabilir. Ancak, herhangi bir katta alt ve üst kesitlerinin ikisinde birden Minimum Hasar Sınırı aşılmış olan kolonlar tarafından taşınan kesme kuvvetlerinin, o kattaki tüm kolonlar tarafından taşınan kesme kuvvetine oranının %30 u aşmaması gerekir mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 45

46 3-Göçme öncesi performans düzeyi Herhangi bir katta, uygulanan her bir deprem doğrultusu için yapılan hesap sonucunda kirişlerin en fazla %20 si Göçme Bölgesi ne geçebilir. Ancak, herhangi bir katta alt ve üst kesitlerinin ikisinde birden Minimum Hasar Sınırı aşılmış olan kolonlar tarafından taşınan kesme kuvvetlerinin, o kattaki tüm kolonlar tarafından taşınan kesme kuvvetine oranının %30 u aşmaması gerekir. Binanın mevcut durumunda kullanımı can güvenliği bakımından sakıncalıdır. Bu bölgede deprem performansı geçersiz olup riskli bina analizi yapılmalıdır mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 46

47 4-Göçme durumu Bina Göçme öncesi Performans Düzeyi ni sağlayamıyorsa Göçme durumu ndadır. Binanın kullanımı can güvenliği bakımından sakıncalıdır. Hemen kullanım Can güvenliği Riskli bina Göçme öncesi mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 47

48 Deprem hareketi Deprem türü Deprem etki katsayısı 50 yılda aşılma olasılığı Ortalama dönüş periyodu Kullanım depremi (az etkili) 0.5 %50 72 yıl Tasarım depremi 1 % yıl Şiddetli deprem 1.5 % yıl mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 48

49 Binalar İçin Hedeflenen Deprem Performans Düzeyleri Binaların kullanım amacı ve türü Deprem aşılma olasılığı Deprem Sonrası Kullanımı Gereken Binalar: Hastaneler, sağlık tesisleri, itfaiye binaları, haberleşme ve enerji tesisleri, ulaşım istasyonları, vilayet, kaymakamlık ve belediye yönetim binaları, afet yönetim merkezleri, vb. 50 yılda %50 72 yıl 50 yılda % yıl - Hemen kullanım 50 yılda %2 (2475 yıl) Can güvenliği İnsanların Uzun Süreli ve Yoğun Olarak Bulunduğu Binalar: Okullar, yatakhaneler, yurtlar, pansiyonlar, askeri kışlalar, cezaevleri, müzeler, vb. - Hemen kullanım Can güvenliği mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 49

50 BİNA KULLANIM TÜRÜ binalar için hedeflenen performans düzeyi Deprem aşılma olasılığı 50 yılda % yılda %10 50 yılda %2 İnsanların Kısa Süreli ve Yoğun Olarak Bulunduğu Binalar: Sinema, tiyatro, konser salonları, kültür merkezleri, spor tesisleri, vb. Hemen kullanım Can güvenliği - Tehlikeli Madde İçeren Binalar: Toksik, parlayıcı ve patlayıcı özellikleri olan maddelerin bulunduğu binalar, vb. Diğer Binalar: Yukarıdaki tanımlara girmeyen diğer binalar (konutlar, işyerleri, oteller, turistik tesisler, endüstri yapıları vb) - Hemen kullanım - Can güvenliği Göçme öncesi - mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 50

51 Bir elemanın iki ucundan herhangi birindeki talepler, sınırları aşıyorsa, ilgili eleman göz önüne alınan performans düzeyini sağlamıyor demektir Bina performans düzeyinin belirlenmesinin ardından, bina için istenilen performans seviyesine göre güçlendirmenin olup olmayacağının kararı verilir. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 51

52 BİNALARIN GÜÇLENDİRİLMESİ Güçlendirme Türleri 1-Eleman güçlendirmesi Binanın kolon, kiriş, perde, birleşim bölgesi gibi deprem yüklerini karşılayan elemanlarında dayanım ve şekildeğiştirme kapasitelerinin artırılmasına yönelik olarak uygulanan işlemlerdir. 2 Sistem güçlendirmesi Binanın taşıyıcı sisteminin dayanım ve şekil değiştirme kapasitesinin artırılması ve iç kuvvetlerin dağılımında sürekliliğin sağlanması, binaya yeni elemanlar eklenmesi, birleşim bölgelerinin güçlendirilmesi, deprem etkilerinin azaltılması amacıyla binanın kütlesinin azaltılması işlemleri olarak tanımlanır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 52

53 Betonarme binaları güçlendirilmesi 1. Kolonların sarılması 2. Kolonların eğilme kapasitelerinin artırılması 3. Kirişlerin sarılması 4. Dolgu duvarların güçlendirilmesi 5. Betonarme sisteme yeni çerçeveler eklenmesi 6. Betonarme sistemin kütlesinin azaltılması 7. Betonarme taşıyıcı sistemlerin yerinde dökme betonarme perdeler ile güçlendirme a) çerçeve düzlemi içinde betonarme perde eklenmesi b) çerçeve düzlemine bitişik betonarme perde eklenmesi mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 53

54 Kolonların betonarme sargı yapılması Mevcut kolonun pas pay sıyrılarak veya yüzeyleri örselenerek uygulanacaktır. Betonarme sargı gerek yatay, gerekse düşey donatının yerleştirilmesi,beton dökülmesi ve minimum pas payının sağlanması için yeterli kalınlıkta olmalıdır. En az sargı kalınlığı 100 mm dir. Betonarme sargı alt kat döşemesinin üstünde başlar ve üst kat döşemesinin altında sona erer. Eksenel basınç dayanımının arttırılması amacı ile yapılan sargıda, sargı betonu içindeki enine donatı için kolonun tüm yüksekliği boyunca de verilen kurallar uygulanacaktır. Sarılmış kolonun kesme ve basınç dayanımlarının hesabında, sarılmış brüt kesit boyutlar ile manto betonunun tasarım dayanım kullanılacak, ancak elde edilen dayanımlar 0.9 ile çarpılarak azaltılacaktır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 54

55 mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 55

56 Kolonda betonarme sargı mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 56

57 Kolonlarda çelik sargılama Çelik sargı dikdörtgen betonarme kolonların köşelerine dört adet boyuna köşebent yerleştirilmesi ve köşebentlerin belirli aralıklarla düzenlenen yatay plakalarla kaynaklanması ile oluşturulur. Köşebentler ile betonarme yüzeyler arasında boşluk kalmamalıdır. Yatay plakalar dört yüzeyde sürekli olmalıdır. Çelik sargının kolon eksenel yük kapasitesini arttırması için korniyerlerin alt ve üst döşemeler arasında sürekli olması (boşlukların alınması) ve döşemelere başlık plakalar ile basınç aktarması aktarımının sağlandığı hesapla gösterilmelidir. Gerekirse köşebentlere ön yükleme yapılarak mevcut betonarme kolon kesitinin düşey yüklerden kaynaklanan eksenel basınç yükü azaltılabilir. Çelik sargı ile sağlanacak ek kesme dayanım. Vj= tj.b.d.fw/s hesaplanacaktır mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 57

58 mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 58

59 Kolonlarda çelik sargılama Çelik sargı ile sağlanacak ek kesme dayanımı. Vj= tj.b.d.fw/s tj yataya plak kalınlığı b genişliği s aralık d faydalı yükseklik Çelik sargı ile bindirmeli eklerin zayıflıklarının giderilmesi için sargı boyunun bindirme bölgesi boyundan en az %50 uzun olması çelik sargının donatı bindirme bölgesinde kolonun karşılıklı yüzlerinde düzenlenen en az 16 mm çapında iki sıra bulonlu ankrajla sıkıştırılması gereklidir. Bindirme ekinin kolonun alt ucunda yapılmış olması durumunda en az iki sıra bulonlu ankraj alt döşemenin sırasıyla 25cm ve 50 cm üzerinde yapılacaktır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 59

60 çelik güçlendirme mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 60

61 Kolonlarda lifli polimer sargı LP tabakasının kolonların çevresine, lifler enine donatılara paralel olacak şekilde, sarılması ve yapıştırılması ile sargılama sağlanır. LP sargısı ile betonarme kolonların süneklik kapasitesi, kesme ve Basınç dayanımlar ile boyuna donat bindirme boyunun yetersiz olduğu durumlarda donatı kenetlenme dayanımı arttırılır. LP sargılama ile yapılan güçlendirmelerde tam sargı (tüm kesit çevresinin sarılması) yöntemi kullanılmalı ve sargı sonunda en az 200 mm bindirme yapılmalıdır. LP sargısı dikdörtgen kolonlarda kolon köşelerinin en az 30 mm yarıçapında yuvarlatılması ile uygulanır. LP uygulaması üretici firma tarafından önerilen yönteme uygun olarak gerçekleştirilmelidir. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 61

62 mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 62

63 Kolonların Eğilme Kapasitesinin Arttırılması Kolonların eğilme kapasitesini arttırmak için kolon kesitleri büyütülebilir. Bu işlem aynı zamanda kolonun kesme ve basınç kuvveti kapasitelerini de arttırır. Büyütülen kolona eklenen boyuna donatıların katlar arasında sürekliliği sağlanacaktır. Boyuna donatılar kat döşemelerinde açılan deliklerden geçirilecektir. Kolon-kiriş birleşim bölgelerinde kirişler delinerek veya kirişlere ankraj yapılarak gerekli enine donatı konulacaktır. Yeni ve eski betonun aderansının sağlanması için ; mevcut kolonun yüzeyindeki sıva tabakası sıyrılacak beton yüzeyleri pürüzlendirilecektir. Büyütülmüş kolon kesitinin eğilme, kesme, basnç dayanımının ve eğilme rijitliğinin hesabında brüt kesit boyutlar ve eklenen kesit betonunun tasarım özellikleri esas alınacak, ancak elde edilen rijitlik ve dayanımlar 0.9 ile çarpılarak azaltılacaktır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 63

64 Kirişlerin Sarılması Amac, kirişlerin kesme dayanımlarının ve bazı durumlarda süneklik kapasite arttırılmasıdır. Dıştan Etriye Ekleme: Kesme dayanım yetersiz olan kiri mesnet bölgelerinde gerekli sayıda etriye çubuğu kirişin iki yüzüne eki dıştan eklenecektir. Kiriş altına yerleştirilen bir çelik profile bulonla bağlanan çubuklar, üstteki döşemede açılan deliklerden geçirilerek döşeme üst yüzeyinde açılan yuvanın içine bükülerek yerleştirilecektir. Daha sonra betonda açılan boşluklar beton ile doldurulacaktır Lifli Polimer (LP) ile Sarma: LP sargılama ile kiriş sünekliğinin ve kesme dayanımının arttırılmasında tam sargı (tüm kesit çevresinin sarılması) yöntemi kullanılmalıdır. Süreksiz ( şeritler halinde) LP kullanılması durumunda; LP şeritlerin aralıklar (wf + d/ 4) değerini geçmemelidir. LP sargısı kirişlerde köşelerin en az 30 mm yarıçapında yuvarlatılması LP ile yapılan sargılamalarda sargı sonunda en az 200 mm bindirme LP uygulaması üretici firma tarafından önerilen yönteme uygun olarak Gerçekleştirilmelidir. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 64

65 Kiriş betonarme güçlendirme mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 65

66 Kiriş kesme dayanımı güçlendirme Dıştan etriye ekleme Lifli polimer ile sarma mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 66

67 Çerçeve Düzlemi içinde Betonarme Perde Eklenmesi Eklenecek perdeler çerçeve aksının içinde düzenlenecek, temelden başlayarak perde üst kotuna kadar sürekli olacaktır. Bu amaçla, perde uç bölgesindeki boyuna donatıların ve gereği durumunda perde gövdesindeki boyuna donatıların perde yüksekliği boyunca sürekliliği sağlanacaktır. Perdeler, içinde bulunduklar çerçeveye ankraj çubuklar ile bağlanarak birlikte çalışmalar sağlanacaktır. Ankraj çubuklar, mevcut çerçeve elemanlar ile eklenen betonarme perde eleman arasındaki ara yüzlerde deprem kuvvetleri altında olu an kayma gerilmelerini karşılamak için yeterli dayanma sahip olacaklardır. Ara yüzlerdeki kayma gerilmelerinin çerçeve elemanlar boyunca dalm bilinen mekanik prensiplerine uygun olarak hesaplanacaktr. Ankraj çubuklarnn tasarmnda TS-500 deki sürtünme kesmesi esaslar kullanlacaktır. En küçük ankraj çubuğu çap 16 mm, en az ankraj derinliği çubuk çapının on kat ve en geniş çubuk aralığı 40 cm olmalıdır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 67

68 Çerçeve düzlemi içine betonarme perde eklenmesi mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 68

69 Çerçeve Düzlemine Bitişik Betonarme Perde Eklenmesi Betonarme sisteme eklenecek perdelerde çerçeve aksının dışında, çerçeveye bitişik olarak düzenlenecek, temelden başlayarak perde üst kotuna kadar sürekli olacaktır. Perdeler bitişik oldukları çerçeveye ankraj çubuklar ile bağlanarak birlikte çalışmaları sağlanacaktır.. Perde ucunda mevcut kolon bulunmaması durumunda göre perde uç bölgesi oluşturulacaktır. Perde ucunda mevcut kolon bulunması durumunda mevcut Kolondan uç bölgesi olarak yararlanılabilir. Perdenin altına de verilen Esaslar uyarınca temel yapılacaktır. Perde temeli, perde tabanında olu an iç kuvvetleri temel zeminine güvenle aktaracak şekilde boyutlandırılacaktır.. Perde temelinin mevcut temel sistemi ile birlikte çal mas için gerekli önlemler alınacaktır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 69

70 Betonarme sistemin dışına yeni çerçeveler eklenerek yatay kuvvetlerin Betonarme paylaşımı Sisteme sağlanabilir. Yeni Çerçeveler Sisteme eklenecek Eklenmesi çerçevelerin temelleri mevcut binanın temelleri ile birlikte düzenlenmeli Yeni çerçevelerin mevcut binanın taşıyıcı sistemi ile birlikte çalışması için bu çerçeveler mevcut binanın döşemelerine gerekli yük aktarımını sağlayacak şekilde bağlanacaktır. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 70

71 Betonarme Sistemin Kütlesinin Azaltılması Kütle azaltılması bir yap güçlendirme yöntemi değildir. Ancak yapıya etki eden düşey yüklerin ve deprem kuvvetlerinin azalan kütle ile orantılı Olarak azalacak olması yapı güvenliğini arttıracaktır. Azaltılacak veya Kaldırılacak kütle ne kadar yapı üst kotlarına yakın ise, deprem güvenliğini arttırmadaki etkinliği de o kadar fazla olacaktır. En etkili kütle azaltılması türleri ; Binanın üst katının veya katlarının iptal edilerek kaldırılması, Mevcut çatının hafif bir çatı ile değiştirilmesi, (kiremit ondülün vs) Çatıda bulunan su deposu vb tesisat ağırlıklarının zemine indirilmesi, Ağır balkonların, parapetlerin, bölme duvarların kaldırılması Cephe kaplamalarının daha hafif elemanlar ile değiştirilmesidir mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 71

72 Dolgu duvar güçlendirme Lifli polimerle Çelik hasır donatıyla mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 72

73 Son Söz Hasarlı binanın güçlendirilmesinde mevcut elemanların dayanım ve rijitliklerinin hangi ölçüde göz önüne alınacağına projeden sorumlu inşaat mühendisi karar verecektir. mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 73

74 Yararlanılan kaynaklar ÜRÜNVEREN M. F. Çok katlı betonarme yapılarda deprem performansının belirlenmesi yöntemleri ve güçlendirme önerileri (ipkb) Celep Z. Deprem mühendisliğine giriş 2015 TBYBHY 2007 Osmangazi üniversitesi ders notları STA bilgisayar mühendislik müşavirlik şti (st4cad) mevcut binaların değerlendirilmesi ve güçlendirilmesi 74