RİSKLİ YAPI BELİRLEME SEMİNERİ

Transkript

1 RİSKLİ YAPI BELİRLEME SEMİNERİ 19 OCAK 2017 İNŞAAT MÜHENDİSLERİ ODASI ANKARA ŞUBESİ NEJAT BAYÜLKE İNŞAAT Y. MÜHENDİSİ

2 DEPREME DAYANIKLI YAPI NASIL DAVRANIR? DEPREME DAYANIKLI YAPILAR YA DA DEPREMDE YIKILMA RİSKİ OLAN YAPIDA OLMAYAN ÖZELİKLER

3 Depreme dayanıklı yapı tasarımı F tasarım =m a özet deprem yatay tasarım yükü ( F tasarım ) etkisinde elastik davranış Yeterli sünekliği olacak Etriye sıklaştırması Boyuna donatı bindirme / ankraj boyu kuralları Düğüm noktasında ΣM kolon > 1.2 x ΣM kiriş

4 Depreme dayanıklı yapı tasarımı özet Kolonların eksenel yükü (N), eksenel yük taşıma gücüne (No), göre az olacak N<0.33 No gibi Yatay ötelenmeler kısıtlanacak perde duvarlı yapı

5 SÜNEK DAVRANIŞA DİKKATE ALINMAYAN KATKILAR Taşıyıcı ve taşıyıcı olmayan elemanlarda çatlak Yapının sönümü tasarım spektrumunda % 5 Çatladıktan sonra > % 10 Yapıya gelen yükler en az % 50 daha az Çatlama => rijitlikte azalma => yapı periyodu uzar=> deprem yükü azalır

6 Sönüme bağlı tasarım spektrumu

7 SÜNEKLİK Sünek davranış sağlanması deprem tehlike bölgesi derecesinden bağımsız bir özellik

8 Sünek yapı depremde davranış

9 Eski yapıların özellikleri Etriye Φ6 mm / 30 cm ara ile Etriye Φ8 mm / 15 cm yaklaşık 3.6 KAT daha çok Kolon boyuna donatı en az % 1 Eskiden % 0.5 olabilir. 20x20 kolon kesiti= 400 cm2 25x30 kolon kesiti =750 cm2

10 Tasarım: Emniyet gerilmesi yöntemi Betonda gerilme belli bir sınırı aşmayacak B160 için 60 kgf/cm2 (EK=2.67) B225 için 100kgf/cm2 (EK=2.25) Donatı emniyet gerilmesi St-I (2.4tonf/cm2) için 1.4 tonf/cm2 (EK=1.7) Akma dayanımı > 2.4 tonf/cm2 olabilir

11 Beton yapımı önceleri ve arası Yıkanmış elenmiş kum çakıl? Beton sokakta kürekle karılıyor Yapı önünde ahşap iskele merdiven Kürekle basamak basamak yukarı atılıyor Vibratör yok

12 Beton yapımı arası Betonyer var Yıkanmış elenmiş agrega?? Vinç ile yukarı taşıma var Vibratör ile sıkıştırma?? Hazır beton (1985 den sonra) yaygın değil Hazır beton >1999 den sonra yaygınlaştı

13 Nasıl davranıyorlar?

14

15 Fd = tasarım yükü (C= gibi) Fy=Akma yükü x Fd Fu= Yapıda elastik davranış (hiç hasarsız) için gereken dayanım Spektrumdan bulunan elastik yük Fu/Fd = R katsayısı Süneklik m= u m / u y

16

17

18

19

20 Şiddetli Deprem yaşamış bir yapı 12 Kasım 1999 depreminde Düzce Devlet Su İşleri Hizmet Binası nda Faya çok yakın olmasına karşılık hiç hasar olmadı Yapıya ne kadar deprem yükü geldi? Yapının dayanımı yeterlimiydi?

21 Düzce DSİ Binası 12 Kasım 1999 depreminde Devlet Su İşleri Düzce Hizmet binasında Hiç hasar olmaz

22 DSİ Düzce Hizmet Binası

23 Düzce DSİ Binasının Yeri

24

25 TABLO-1 DÜZCE DE 17 AĞUSTOS VE 12 KASIM 1999 DA ÖLÇÜLEN YER HAREKETİNİN UÇ İVMELERİ Tarih Bü yük lük M L- Bileşen i cm/sn2 T- Bileşeni cm/sn2 Düşey Bileşen cm/sn2 Kayıt noktasının deprem Merkez üssüne uzaklığı (km) 17 Ağusto s Kasım (NS) 503 (EW) - Yaklaşık 2-3 km

26 ÖZELLİKLER 1973 yılında 1968 Deprem Yönetmeliğine göre yapılmış. Harman Tuğlası Duvarlar Betonarme kat döşemeli Uzun yönde dış cephe boşluk oranı % 40 dan daha çok Pencere boşlukları arasında yeteri kadar dolu duvar yok.

27 Zemin kat duvarları

28 Yapının 1nci kat duvarları

29 Yapının duvarlarında 12 Kasım 1999 depremi etkisinde oluşan en büyük kayma gerilmeleri sonlu elemanlar yöntemi ile hesaplanmıştır.

30 KAYMAGERİLMESİ (kg/cm2) Y-yönü kısa yön duvar gerilmeleri DSI DÜZCE BİNASI DUVARLARINDA KISA (Y) YÖNDE ETKİYEN 12 KASIM 1999 İVME KAYDININ OLUŞTURDUĞU EN BÜYÜK KAYMA GERİLMELERİ BX1 BX12 BX15 BX2 BX5 bx8 BY10 BY13 BY16 BY19 BY4 BY7 ZEX1 ZEX12 ZEX15 ZEX18 ZEX4 ZEX7 ZEY1 ZEY12 ZEY15 ZEY18 ZEY3 ZEY6 ZEY9 KAYMA GERİLMESİ DUVAR NO

31 Y yönünde daha çok duvar var Zemin katta kesme gerilmeleri kg/cm2 Birinci katta 1.0 kg/cm2 daha küçük gerilimler

32 KAYMA GERİLMESİ (KG/CM2) X yönü uzun yön duvar gerilmeleri KASIM 1999 DEPREMİ İVME KAYDININ DSİ DÜZCE BİNASINDA UZUN (X-YÖNÜ) YÖNDE ETKİSİNDE DUVARLARDA OLUŞTURDUĞU EN BÜYÜK KAYMA GERİLMELERİ 2 Series BX1 BX12 BX15 BX2 BX5 bx8 BY10 BY13 BY16 BY19 BY4 BY7 ZEX1 ZEX12 ZEX15 ZEX18 ZEX4 ZEX7 ZEY1 ZEY12 ZEY15 ZEY18 ZEY3 ZEY6 ZEY9 DUVAR NOSU

33 X-yönünde Daha az duvar olan uzun yönde gerilmeler Zemin katta kg/cm2 Birinci katta kg/cm2

34 Dolu harman tuğlasından yapılmış duvarın kesme dayanımı =çatlama dayanımı x Düşey basınç = 1.0 kg/cm x (3-4 kg/cm2) = 1.0 kg/cm kg/cm2 = kg/cm2 2.5 kg/cm2

35 Harman tuğlası duvarın basınç dayanımı? Ankara da 3 yapıdan alınan 50x50x25 cm Duvar örneğinde basınç dayanımı yaklaşık İki yapıda kgf/cm2 3ncü yapıda 150 kgf/cm2 bulundu Kesme dayanımı 0.10 x basınç dayanımı ise 5.0 kgf/cm2 kesme dayanımı

36 SONUÇ Düzce Depremi İvme kaydı etkisinde oluşan duvar kesme gerilmeleri < kesme dayanımı BU nedenle yapı 12 Kasım 1999 depremine dayandı. RYTE kapsamında incelenseydi yıkılma riskli yapı olarak bulunacaktı. Oysa 12 Kasım 1999 depreminde hiç hasarı olmadı!!!

37 SONUÇ Yığma bir yapının deprem dayanımını belirlemek için başka ve çok daha doğru ve güvenilir yöntemler vardır: Gerçek depremde zorlandığı deprem yer hareketi etkisinde duvarlarında oluşan kesme gerilmeleri ile duvarların deneylerden bulunmuş kesme dayanımını karşılaştırmak

38 Yapı güvenliğini/riskin, belirleme de deprem yaşamış olmanın daha ötesinde yöntem yoktur yılında Van da olan 2 depremi atlatmış yapının artık yıkılma riski yoktur! Van da 2011 de yıkılmamış yapılar RYTE e göre yıkılma riskli olarak bulunabilir?

39 YAPININ BEKLEDİĞİ DEPREM Tehlike Haritası Tarihsel gerçekler Ankara da depremde yıkılmış yapı yok Ankara da 1972 öncesi yapılmış yapılar var

40 12 Kasım 1999 Depreminde yıkılan yapı yok Bala, Haymana da olan depremlerde de yıkılan yapı yok 1944 Gerede, 1938 Kırşehir Depremlerinde de Ankara da yıkılan yapı yok

41 RİSKLİ YAPI BELİRLEME (yönetmeliklere göre)

42 Risk Nedir? Tehlike (deprem, Rüzgar vb yükü) Karşı koyma gücü Tehlike büyük < Dayanım yeterli risk yok Tehlike küçük < Dayanım az risk yok Tehlike büyük > Dayanım RİSK VAR

43 Risk Nedir? Tehlike Karşı koyma gücü Dayanım SIVILAŞMA İÇİN Sıvılaşabilecek zemin Sıvılaşma için gereken büyüklükte yer hareketi Olmalı Birisi yoksa sıvılaşma olmaz

44 RİSKLİ YAPI DEPREMDE AĞIR HASAR YA DA YIKIM SONUCU CAN KAYBI OLMASI BEKLENEN YAPI

45 DBYBHY-2007 PERFORMANS BELİRLEME İSTENEN PERFORMANS İLE KARŞILAŞTIRMA SAĞLAMIYORSA SAĞLIYACAK DÜZEYDE GÜÇLENDİRME

46

47 PERFORMANS DÜZEYLERİ HERTÜR YAPI İÇİN BU PERFORMANS BÖLGELERİNDE YAPIDA NELER OLACAĞI NE TÜR HASAR OLACAĞI BELİRLENMEMİŞ

48 Tehlike Deprem bölgeleri haritası ile belirlenmiş Daha başka tehlike belirleme yöntemleri var!

49 ANKARA DEPREM RİSKİ Ankara Deprem tehlikesi çok az Şiddetli M=7.0 depremler çok uzakta Yakın depremler çok az şiddetli M< 5.5 Tehlike çok az Yapı deprem dayanımı düşük de olsa tehlikenin boyutuna karşı yeterli Dayanım tehlike

50

51

52 Ankara nın bilinen tarihinde yıkılmış bina yok 1 Şubat 1944 Bolu Gerede Depremi M= 7.4 Ankara da en yüksek yapılar 5-6 katlı yapı Dolgu duvarlarında çatlak düzeyinde hafif hasar olmuş

53 12 Kasım 1999 Düzce depreminden Etkilenmiş yapılar var Ancak hasar: Dolgu duvar çatlakları Taşıyıcı elemanlarda kılcal/milimetre genişliğinde çatlak, beton kabuk dökülmesi kısaca hafif hasar

54 Tasarım ve Performans Belirleme TASARIM bir hedefe/ideale uygun nitelikte yapı Gerçekliği yok PERFORMANS BELİRLEME betonu, demiri boyutları belli yapı ne kadar yük taşır? hesabı Tasarımla ve tasarım yönetmeliği ile hiçbir bağlantısı yok!

55 1985 ŞİLİ DEPREMİ Yüksek yapılar Amerikan Yönetmeliklerine aykırı: Perde uç elemanı yok, donatı az, beton dayanımı düşük, etriye ucu 135 derece kancalı değil. Ama yıkılmamış Perde miktarı ABD ye göre çok daha fazla YÖNETMELİĞE AYKIRILIK TEK BAŞINA YIKIM YADA YETERSİZLİK NEDENİ OLMAZ

56 Bilgi düzeyi KAPSAMLI BİLGİ DÜZEYİ Projesi var projeye uygunluğu kontrol edilecek Projeye uymuyorsa var olan özellikler kullanılacak

57 Bilgi düzeyi ASGARİ BİLGİ DÜZEYİ Projesi yok Kapsamlı bilgi düzeyinde olduğu gibi Projeye uymuyorsa var olan özellikler kullanılacak Her durumda var olan özellikler kullanılacak asgari bilgi düzeyi ya da kapsamlı bilgi düzeyi diye ayrımı anlamsız.

58 Bilgi Düzeyi Yapının taşıyıcı sisteminin boyut, basınç dayanımı ve donatı özelliklerini (cins,yer ve miktar) yeterli biçimde temsil edecek kadar bilgi Toplanmalı Projesinin var olması yeterli düzeyinin sağlandığının kanıtı olamaz

59 BİLGİ DÜZEYİ Asgari bilgi düzeyi ile dayanımlar 0.90 ile çarpılarak azaltılıyor Beton dayanımı karot dayanımlarının ortalaması x 0.85 DBYBHY-2007 ye göre ortalama standart sapma

60 Bilgi düzeyi Beton dayanımı = ortalama karot dayanımı standart sapma Bilgi düzeyi katsayısı ile azaltma x 0.75 Taşıma gücünü bilgi düzeyi katsayısı ile azaltma 0.75 x 0.75 = Çok insafsız bir dayanım azaltma

61 Gerçek bir Yapıda Beton dayanımına bir bakış 14 katlı Danıştay eski binası 1978 de yapılmış yaklaşık 40 yıllık 50 tane beton karot Ortalama dayanım 80 kgf/cm2 Standart sapma 20 kgf/cm2 Yapının varsayılan beton dayanımı 80±20 = 100 ile 60 kgf/cm2 arasında

62 1969 Tarihli TS-500 e göre tasarım Tasarım beton sınıfı B225 Beton dayanımı 190 kgf/cm2 İzin verilen Emniyet gerilmesi 100 kgf/cm2 YAPININ karot örneklerine göre BETON DAYANIMI 60 kgf/cm2 < tasarım beton gerilmesi 100kgf/cm2 Bu bina 40 yıldır nasıl ayakta duruyor?

63 Dayanımı 60 kgf/cm2 olan beton 100kgf/cm2 yükü taşıyabilir mi? Dayanım 100 kgf/cm2 = yük 100 kgf/cm2 Zamana bağlı beton davranışı nasıl

64

65 Yük > 0.80 dayanım ise kısa zamanda Yıkılma Yük < 0.75 dayanım uzun sürede sorun yok Dayanımı 60 kgf/cm2 olan betona en çok 45 kgf Dayanımı 100 kgf/cm2 olan betona en çok 75 kgf/cm2 taşıtılmalı

66 Asgari Bilgi Düzeyi kullanma Seçim hakkı neye dayanıyor? Dayanımı azaltma ile yapıyı riskli bulma kolaylığı sağlanması gerçek yapı davranışına gerçek duruma ne kadar uygun Yada doğru mu? Yapıyı mutlaka Riskli yapı olarak belirleme zorunluluğu mu var?

67 Bilgi düzeyi Beton dayanımı = ortalama karot dayanımı standart sapma Bilgi düzeyi katsayısı ile azaltma x0.75 Taşıma gücünü bilgi düzeyi katsayısı ile azaltma 0.75 x 0.75 = Çok insafsız bir dayanım azaltma

68 Beton dayanımı Genellikle dayanım değerleri çok değişken Katlar arasında Benzer elemanlar arasında Aynı elemanın içinde

69 Paslanma Az paslanma donatı betona daha iyi yapışmıştır.

70 Donatı belirleme Donatı sıyırma yapılacak yer sayısı Anlamsız: Yapıldığı döneme göre yapının her tarafında aynı donatı. Düz ya da dişli donatı kullanılmıştır. Enine donatı aralığı bütün kolon ve kirişlerde aynıdır. Aynı demir işçileri kendi standart larına göre demir koymuşlardır.

71 HESAP İÇİN DONATI MİKTARI KABULÜ BATIKENT ÖRNEK YAPIDA DONATI TESBİTİ: KEYFİ BİR DURUM ÇOK SAYIDA KOLON VE KİRİŞ AÇIKLIK DONATISI BELİRLENMİŞ 1 TEK NOKTADA KİRİŞ MESNET ÜST DONATISI TESPİTİ

72 HESAPLARDA VARSAYILAN KOLONLARDA BULUNAN DONATILARI AYNEN VAR OLDUĞU KABUL EDİLMİŞ KİRİŞLERDE AÇIKLIK DONATILARI AÇILAN YERLERDE GÖRÜNEN LER AÇILMAYAN YERDE 2 ф 12KİRİŞ MESNET DONATILARI ф

73 KİRİŞLERDE AÇIKLIK DONATILARI AÇILAN YERLERDE GÖRÜNEN LER AÇILMAYAN YERDE 2 ф12 KİRİŞ MESNET ALT DONATILARI AÇIKLIĞIN AYNISI MESNET ÜST DONATILARI 2 ф14

74 SONUÇ YAPININ KİRİŞLERİ İSTENİLEN PERFORMANS DÜZEYİNİ SAĞLAMIYOR

75 Paslanma Az paslanma donatı betona daha iyi yapışmıştır.

76 Daha ayrıntılı tehlike belirleme Deprem tehlikesini 1-çevredeki etkin faylara olan uzaklığa 2-Faylarda olabilecek en büyük depreme göre yapının bulunduğu yerde beklenen deprem yer hareketi zaman alanında tanımlama

77 Daha ayrıntılı analiz Taşıyıcılarda olan etkilerin tasarlanmış deprem yer hareketine göre hesaplanıp taşıma gücü ile karşılaştırma Yığma yapıda duvarlarda olacak yatay kesme gerilmelerini taşıma gücü ile karşılaştırma

78 Özellikle yığma duvar dayanımının deneysel olarak belirlenmesi yassı kriko deneyi gibi

79 Hasar ya da yıkılma nedeni belirleme yaklaşımı YÖNETMELİK YAKLAŞIMI Etriye sıklaştırması olmadığı gibi yönetmelik hükümlerine uymayan özellikleri nedeni ile yıkıldı ya da performans düzeyini sağamıyor 2nci derece deprem tehlike bölgesi hükümlerine göre tasarlandı Sonra bulunduğu yer1nci derece deprem tehlike bölgesi olduğu için yıkıldı.

80 Buna karşın Bingöl de aynı durumda olup da yıkılmamış başka yapılar varsa? 2003 Bingöl depremi Çeltiksuyu yatakhane binası yıkıldı 2nci derece deprem bölgesi iken yapılmış binlerce yıkılmayan kamu binası var 1968 yönetmeliğine göre yapılmış 1971 depremi sonrası afet konutlarında hasar bile olmadı

81 Hasar ya da yıkılma nedeni belirleme yaklaşımı ETKİ DAYANIM yaklaşımı Gelen etki, yük, deprem yükü vb > dayanım dan büyük olduğu için yıkıldı

82 GERÇEK DAVRANIŞ İLE YÖNETMELİĞE UYGUNLUK ARASINDAKİ İLİŞKİ?

83 TAM ÖLÇEKLİ ELEMAN DENEYİ KARŞISINDA KÜÇÜK ÖLÇEKLİ ELEMAN DENEYİ? KÜÇÜK I-PROFİL DENEYİ BÜYÜK I-PROFİL DAVRANIŞI?

84 TAM/BÜYÜK ÖLÇEKLİ YÜKLEME DENEYİ YAPMAK ZOR

85 YAPI MALZEMESİ DERSİNDE VERİLEN BİLGİLER:ÇELİĞİN PASLANMASI, ISI İLE GENLEŞMESİ, BETONUN BÜZÜLMESİ YAPI TASARIMI/HESABI DERSİNDE VERİLEN BİLGİLERLE EŞGÜDÜMLÜ VE BAĞLANTILI DEĞİL

86 ÇATLAMA VE YETERSİZ PASPAYI HESAP HATASINDAN DAHA ÇOK YIKILMANIN ETKİLİ NEDENİ OLABİLİR

87 Davranış deneyleri Kullanım yükleri etkisinde davranış Çatlama yükünü belirleme Taşıma gücünü belirleme Rijitliği belirleme Hasar ve bozulmayı geride kalan dayanımı belirleme

88 Daha ayrıntılı tehlike belirleme Deprem tehlikesini 1-çevredeki etkin faylara olan uzaklığa 2-Faylarda olabilecek en büyük depreme göre yapının bulunduğu yerde beklenen deprem yer hareketi zaman alanında tanımlama

89 Daha ayrıntılı analiz Taşıyıcılarda olan etkilerin tasarlanmış deprem yer hareketine göre hesaplanıp taşıma gücü ile karşılaştırma Yığma yapıda duvarlarda olacak yatay kesme gerilmelerini taşıma gücü ile karşılaştırma

90 Özellikle yığma duvarın dayanımının deneysel olarak belirlenmesi yassı kriko deneyi gibi

91

92

93

94

95

96 Betonarme yapıda risk belirleme yaklaşım ayrıntısı Kolon ve perdelerin İKO (Deprem Etkisi / Dayanım) KÖO (Kat Ötelenme Oranı) Oranına bağlı Bu oranlar N/No eksenel yük Kesme kuvveti taşıma gücü Vr Etriye miktarı ve beton dayanımına bağlı

97 kolon Eğilme kırılması Boyuna Donatı miktarına Bindirme boyuna Ötelenme oranına miktarına Ve eksenel yüküne En kesit boyutu

98 kolon A tipi Kolon eğilme kırılması B tipi kolon kesme/eğilme kırılması C-tipi kolon kesme kırılması

99 A-tipi kolon Ve/Vr < 0.7 Etriyesi yeterli

100 A tipi kolon

101 B-tipi kolon Etriyesi > % 0.06 Etriyesi< % 0.05 Çok kullanılan etriyeler Φ8/25-30 cm 25 cm x 30 cm kolon etriye % cm x 50 cm kolon etriye % 0.067

102 B tipi kolon

103 B-tipi kolon

104 C-TİPİ KOLON

105 Kat Ötelenme Oranı sınırı Çok küçük % 0.5 Kesmeden yıkılma Kat Ötelenme Oranı > % 1olunca durum kritikleşiyor Kolonun düşey yük taşıma gücü hemen sıfırlanmıyor kesme kırılması olunca

106 PERDELER H/L >2.0 NARİN EĞİLME Ve/Vr<1.0 H/L>2.0 NARİN KESME Ve/Vr>1.0 H/L<2.0 KALIN PERDE KESME Ve/Vr>1.0 YA DA Ve/Vr<1.0

107 A TİPİ PERDE

108 PERDELER B-TİPİ KALIN PERDE

109 Sonsöz Mühendislik yönetmelikleri uygulamanın ötesinde bir şey Riskli Yapı Belirleme Yönetmeliği Eski yapıları yıkmak için bir fırsat olmamalı Çok daha ayrıntılı değerlendirme yapılırsa ne olacak nasıl değerlendirilecek?

110 TASARIM VE RİSK BELİRLEME Ayrı işlemler Tasarım Dayanım belirleme Mühendislik Yönetmeliklere uydurma

111 Tasarım 10 cm ara ile Φ 8 mm etriye olacak Analiz Etriye aralığı 15 cm olursa ne olur? Bir yönetmelik koşuluna uymamak yıkılmayı garanti etmez.

112 Etriye ucunu 90 ya da 135 derece bükülmüş olması Kolonlarda önemli Kirişlerde değil

113 Etriye 1 Boyuna donatının burkulması önler 2 Kesme gerilmelerini taşır 3 Betonu sararak basınç dayanımını artırır 4 Betonu sararak düzleme dik açılmasını önler

114 3 ve 4 nolu etkiler daha çok eksenel yükü olan kolonlarda önemli kirişlerde eksenel yük çok az N/No< 0.10 Deneyler eksenel yükü az olan N/No<0.06 elemanlarda 90 ya da 135 derece kanca yapmanın önemli olmadığını göstermiş:

115

116 Yapı değerlendirmede kirişlerde etriye uçlarının 90 derece bükülmüş olması bir kusur olarak görülmemeli Kolonlarda ise büyük eksenel yük oranı N/No 0.33 nedeni ile için 135 derece bükülmemiş uç kancası olan kolonun etriyesinin betonu sarma gücü yetersizdir.

117 Yıkılma Etki,Yük > dayanım Sonucu olur. Yıkılma etki ve dayanımın hesaplanarak karşılaştırılması ile kanıtlanmalıdır.