Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi

Transkript

1 Bina Tasarım Sistemi Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi [ Probina Orion Bina Tasarım Sistemi, betonarme bina sistemlerinin analizini ve tasarımını gerçekleştirerek tüm detay çizimlerini otomatik olarak hazırlayan bütünleşik bir çözüm paketidir. Probina Orion, ülkemizde ve yurt dışında binlerce profesyonel inşaat mühendisi tarafından kullanılmaktadır. ] Prota Yazılım Ltd. Şti.

2 PROTA YAZILIM BİLİŞİM ve MÜHENDİSLİK A.Ş. ODTÜ Teknokent Teknoloji Geliştirme Bölgesi Galyum Blok No: 20 ANKARA Tel: (312) Fax: (312) Web: Probina Orion Bina Sistemleri 3-boyutlu Sonlu Elemanlar Analizi-Dizaynı-Çizimi PROTA Yazılım Bilişim ve Mühendislik A.Ş. nin tescilli markasıdır ve yazılımın tüm hakları PROTA Yazılım Bilişim ve Mühendislik A.Ş. firmasına aittir. Tüm eğitim ve kullanım kılavuzları veya herhangi bir program bileşeni hiçbir nedenle kopyalanamaz ve lisans sözleşmesi kapsamı dışında kullanılamaz.

3 Giriş Binaların deprem performansı, Tanımlanan deprem etkisi altında bir binada oluşabilecek hasarların düzeyine ve dağılımına bağlı olarak belirlenen yapı güvenliği durumu olarak tanımlanabilir. Mevcut veya güçlendirilecek binaların deprem performansının belirlenebilmesi için DBYBHY 2007 ye göre öncelikle söz konusu binalardan bilgi toplanır. Daha sonra bu bilgiler kullanılarak binanın yapısal modeli oluşturulur ve deprem etkileri altında elemanlarda meydana gelecek iç kuvvetler ve şekil değiştirmeler hesaplanır. İç kuvvetler ve şekil değiştirmelerden yararlanılarak kritik kesitlerdeki hasar düzeyi incelenir ve hasar düzeylerine göre performans düzeyi saptanır. Probina Orion daki varsayılan değerler ile güvenle hesap yapılabilmesine rağmen, özellikle Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirmesi tek düğmeye basılarak sonuçların alınabileceği bir işlem değildir. Söz konusu binanın detaylı incelenmesi, iterasyonlar yapılması, değişik opsiyonların tartılması ve sistem iyileştirmesinin binayı nasıl etkilediğine dair sürekli bir geri-bildirim gereklidir. İşlemlerin tüm aşamalarında mühendise detaylı bilgi verilmeli ve işlemleri takip etmesi için araçlar sunulmalıdır. Probina Orion da bu hedefler doğrultusunda yöntemler ve araçlar geliştirilmiştir. Bunun yanısıra, Prota Mühendislik bünyesinde Probina Orion kullanılarak sayısız güçlendirme projeleri yapılmış, Prota Mühendislik tecrübesi Probina Orion a aktarılmıştır. Ayrıca, akademik araştırmalarda ve kentsel dönüşüm projelerinde Probina Orion çok yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu yazı, Probina Orion ile mevcut bina değerlendirme ve güçlendirme işlemlerinde nasıl bir yol izleneceğini anlatarak konuyla ilgili genel deprem mühendisliği kavramlarından da ihtiyaç duyulduğunda bahsetmektedir. Mevcut Yapı Modelinin Oluşturulması Deprem performansı belirlenecek olan yapının mevcut durumunun tespiti için saha ekipleri röleve oluşturur. Yapının mevcut projesi bulunsa dahi, yapı üzerinde tadilatlar yapılmış olabilir hatta projeye uyulmamış olabilir. Mevcut yapı modelini Probina Orion a tanıtmak için, saha ekipleri tarafından oluşturulan CAD çizimleri, Referans Çizim olarak ithal edilebilir. Alternatif olarak, Probina Orion daki modelleme araçları yardımıyla model sıfırdan oluşturulabilir. Aks sistemi ve diğer yapısal elemanların nasıl oluşturulacağının detayları bu yazının kapsamı dışındadır. Bu amaçla, Probina Orion Eğitim Kılavuzundan yararlanabilirsiniz. Mevcut Beton Dayanımının Tespiti ve Tanımlanması Mevcut binadaki yapısal elemanlarda donatı taraması ve beton sınıfı tespiti yapılmalıdır. Beton sınıfı tespiti için tahribatsız (Schmidt Çekici ve Ultrases) ve tahribatlı (karot) yöntemler mevcuttur. Bu yöntemlerin detayları yazının kapsamı dışındadır. Ancak, beton kalitesi düşük mevcut binalarda tahribatsız yöntemlerle hesaplanan beton basınç dayanımlarının tahribatlı (karot) yöntemlerin sonuçlarını kestirmede başarılı olmaması nedeniyle 2007 Deprem Yönetmeliği nde mevcut beton dayanımının sadece karot alma yöntemiyle belirlenmesi zorunlu kılınmıştır. En az karot örneği sayısı sınırlı bilgi düzeyi için her katta en az iki, orta bilgi düzeyi için her katta üçten az olmamak üzere toplamda dokuzdur (Madde ve ). Ancak binadaki beton basınç dayanımının değişkenliğini belirlemek için karot deneyleri ile uyarlanmış darbe çekici yöntemi kullanılabilir. Çekiç okumaları karot alınan elemanlarda yapılmalı ve her karot alınan elemanda en az 10 çekiç okuması alınarak uyarlama işleminde bunların ortalama değerleri kullanılmalıdır. Karot örneklerinin dayanımlarını Probina Orion a tanıtmanız gerekecektir.bunun için Program Menüsü > Bina Analizi > Malzeme Düzenle düğmesine tıkladığınızda aşağıdaki pencere ekrana gelecektir. Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 1

4 Probina Orion da Malzeme Tanımlanması Mevcut elemanlardan alınan karot örnekleri üzerinde yapılan deney sonucunda elde edilen basınç dayanım değerlerini programa tanımlamak için Kolon Malzemesi üzerine tıklayınız ve Ekle butonuna basınız. Kapsamlı ve Orta Bilgi Düzeyleri için ortalama değerden standart sapma değeri çıkarılarak yapının beton dayanımı bulunabilir. Sınırlı Bilgi Düzeyi için en düşük değer kullanılmalıdır. Probina Orion da Mevcut Beton Sınıfının Tanımı Fck (Beton Karakteristik Basınç Dayanımı), Elastisite Modülü, Malzeme Katsayısı değerlerini ilgili alana girebilirsiniz. Tüm elemanlar aynı karakteristik basınç dayanımına sahipse Tüm Eleman Tiplerine Uygula seçeneğini seçerek bütün elemanlara aynı beton sınıfını tanımlayabilirsiniz. Beton sınıfını tanımladıktan sonra Tamam butonuna basarak çıkabilirsiniz. Mevcut Donatı Çeliği Dayanımının Tespiti ve Tanımlanması Mevcut binada kullanılacak eleman donatı detayları; Boyuna donatı miktarı (sayı, çap) Boyuna donatıda kenetlenme boyu Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 2

5 Boyuna donatıda bindirmeli ekler(bindirme bölgesinin yeri ve bindirme boyu) Enine donatı miktarı (aralık, çap) Enine donatının veya deprem etriyesinin kanca özelliği (kıvrım açısı 90 veya 135 derece ) Beton örtüsünün kalınlığı Donatılarda oluşan korozyon dur. Bu verileri elde edebilmek için demir tarama cihazları kullanılır. Bu cihazlar ile, enine ve boyuna donatının yeri, çapı ve pas payı tespit edilebilir. Yapılarda korozyon etkisi zamanla artarak düşey yükler altında bile yapının dayanımını tehdit edeceğinden, deprem yükleri altında sistem iyileştirmesi yapmadan önce mutlaka korozyon tamiri gerçekleştirilmelidir. Bu amaçla, korozyon dolayı atan paspayları çıkarılıp, tel fırçalarla donatı yüzeyleri de temizlendikten sonra özel harçla tamir edilmeli ve lifli polimer ile sargılama yapılmalıdır. Temizleme işleme sırasında aynı anda birden fazla kolonun yanyana tamir edilmemesine özen gösterilmelidir. Lifli polimer sargılamanın bir olumlu etkisi de, deprem etkisinin kolonu en çok zorladığı anda, sargılamaya ve kesme dayanımına katkıda bulunmasıdır. Ancak, performans analizi sonucuna göre söz konusu elemanda çok daha detaylı ve farklı bir yöntemle güçlendirme yapılması gerekebilir. Probina Orion da Mevcut Donatı Çelik Sınıfının Tanımlanması Probina Orion da mevcut donatı çeliği dayanımlarını tanımlamak için Program Menüsü > Bina Analizi > Malzeme Düzenle düğmesine basılmalıdır. Burada eleman tipleri için ayrı ayrı donatı çelik sınıfları tanımlanabileceği gibi, tüm elemanlara ortak bir donatı çeliği sınıfı da tanımlanarak atanabilir. Çelik Sınıfı diyalog penceresinde Ekle düğmesine basarak mevcut çelik sınıflarından birini çoğaltabilir ve parametrelerini değiştirebilirsiniz. Tüm Eleman Tipleri ne uygula diyerek tüm elemanlara aynı donatı çeliği sınıfını atayabilirsiniz. Mevcut Eleman ve Güçlendirme Elemanı Ayrımı Probina Orion da elemanlar tanımlanırken hiçbir ayar değiştirilmediği takdirde, bu elemanlar, malzemelerini yukarıda anlatılan Varsayılan Malzeme bölümünden alırlar. Güçlendirme projelerinde, malzemeleri Varsayılan Malzeme olarak tanımlanmış elemanlar Mevcut Eleman olarak ele alınırlar. Elemanların kendilerine varsayılandan farklı bir malzeme atanmışsa, bu elemanlar Güçlendirme Elemanı olarak ele alınırlar. Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 3

6 (Soldaki) Mevcut Eleman / (Sağdaki) Güçlendirme Elemanı Yapısal Elemanlara Mevcut Donatıların Tanımlanması Mevcut bina modeli ve tespit edilen mevcut malzemeler Probina Orion a tanıtıldıktan sonra, elemanlarda kullanılan donatıların girilmesi gerekmektedir. Probina Orion da bunun için iki yöntem vardır: 1. Mevcut kolon/perde ve kirişlere tek tek donatı girilmesi 2. Tüm eleman gruplarında Tahmini donatı miktarlarının kullanılması Mevcut Kolonlara Tek Tek Donatı Girilmesi Mevcut kolonlarda donatılar detaylı incelenmiş ve projeye uygunluğu da saptanmışsa, Probina Orion da bu donatılar kolonlara tek tek girilerek tanıtılabilir. Mevcut kolon ve perdelerde donatıları tanımlamak için tasarım menülerine erişilmesi ve programın bu elemanları tasarım belleğinde algılaması gereklidir. Bunu yapmak için: 1. Göstermelik bir bina analizi yapın. Bu analizin sonuçları performans değerlendirilmesinde kullanılmayacaktır. Bu analizi tek amacı, tasarım menülerini ve program tasarım belleğini etkinleştirmektir. 2. Kolonlara donatı tanımlamak için Program Menüsü > Kolon/Perde Donatı Hesapları bölümüne girin. Karşınıza yapıdaki tüm mevcut kolon ve perdelerin listesi gelecektir. 3. Bu aşamada hiçbir şekilde Donatı Hesabı (Komple) seçeneğiyle donatı seçtirmeye çalışmayın. 4. Listeden bir kolona çift tıklayarak donatı editörünü açın. Burada da Donatı Hesabı düğmesine basarak hesap yaptırmaya çalışmayın. Buradaki amaç tasarım yapmak değil, elemanların içine donatı işlemektir. 5. Mevcut kolondaki donatıları bildiğiniz için sadece donatı adetlerini ve çaplarını girin. 6. Etriye Hesabı sekmesine geçerek mevcut etriye çapını ve aralığını tanımlayın. Düzeltildi işaretinin seçili olduğuna emin olun. 7. Tamam düğmesine basarak editörden çıkın. Listede donatısını girdiğiniz kolonun tasarım durumu işaretlerinin YEŞİL ya da KIRMIZI olması önemli değildir. Kolonların performans düzeyini sağlayıp sağlamayacağına daha sonra bakılacaktır. 8. Aynı donatıya ve geometriye sahip kolonlara ve perdelere Donatı Kopyala / Yapıştır komutlarını kullanarak donatıyı hızlıca girebilirsiniz. 9. Tekrar etmek gerekirse, kesinlikle Probina Orion a donatı hesabı yaptırmaya çalışmayın. Sadece mevcut donatıları elemanlara tanımladıktan sonra Tamam düğmesine basarak çıkın. Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 4

7 Mevcut Kiriş Akslarına Tek Tek Donatı Girilmesi Mevcut kiriş akslarına da benzer şekilde donatı girilebilir ve kopyalanabilir. Bunu yapmak için Program Menüsü > Kiriş Donatı Hesapları > Kat Kirişleri menüsüne girmeniz gerekmektedir. Kiriş akslarının donatılarını ve etriyelerini girdikten sonra Kopyala/Yapıştır yöntemiyle diğer akslara çoğaltabilirsiniz. Alternatif olarak, yapılan tetkikler sonucunda mevcut kiriş donatılarının benzer kirişlerde benzer şekilde var olduğu görülmüşse, Probina Orion daki Kiriş Gruplama özelliğini kullanarak donatı girme işlemini daha da hızlandırabilirsiniz. Kolon ve perdelerde olduğu gibi kirişlerde de tasarım durumu işaretlerinin YEŞİL ya da KIRMIZI olmasının bir önemi bulunmamaktadır. Önemli olan aksın boyuna donatılarının ve etriyelerinin tanımlanmış olmasıdır. Yapısal Elemanlarda Tahmini Donatı Tanımlama Mevcut yapısal elemanların içindeki donatılar detaylı olarak bilinmiyorsa, kolon, perde ve kirişlerde Tahmini Donatı Miktarları kullanılabilir. Bu durumda, elemanların içine tek tek donatı tanımlamaya gerek kalmaz. Kolon, perde ve kiriş elemanlarının içindeki donatı miktarları, tarama yapılan elemanlardaki miktarlardan yola çıkılarak tüm bina için genelleştirilebilir ya da binanın yapıldığı yıl geçerli olan yönetmeliklerdeki minimum donatı oranları kullanılabilir. Probina Orion, otomatik olarak, proje tecrübeleri sonucunda oluşan bazı değerler önermektedir. Bunlar, kullanıcı tarafından değiştirilebilir. Varsayılan donatı oranlarını Program Menüsü > Mevcut Bina Değerlendirme diyalog penceresindeki alanları kullanarak tanımlayabilirsiniz. Önemli Not: Mevcut Bina Değerlendirme Diyalog Penceresi ve Elemanlarda Tahmini Donatıların Kullanılması Güçlendirme Elemanı olarak kendi üzerine malzeme tanımlanmış elemanlar donatılarını buradan okumazlar. Güçlendirme elemanlarına donatı editörleri yardımıyla donatı tanımlanmalıdır. Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 5

8 Donatı Gerçekleşme Katsayısı Mevcut proje varsa, başka bir deyişle sahadaki verileri proje ile karşılaştırma imkanı bulunuyorsa ve projede belirtilenden daha az bir donatı ile karşılaşılıyorsa, inceleme yapılan taşıyıcı elemanlardan yola çıkılarak tüm bina için Donatı Gerçekleşme Katsayısı hesaplanır. Bu katsayının da eleman kapasitelerini azaltıcı yani cezalandırıcı bir etkisi bulunmaktadır ve 1 den büyük olamaz. Probina Orion da Donatı Gerçekleşme Katsayısı nı modele yansıtabilmek için, Bina Bilgi Düzeyi veri alanları kullanılabilir. Asgari (Sınırlı) bilgi düzeyinde proje olmadığı için bu katsayı anlam taşımamaktadır. Orta Bilgi Düzeyi ve Kapsamlı Bilgi Düzeyi için, veri alanına yazılacak değer, Bilgi Düzeyi Katsayısı x Donatı Gerçekleşme Katsayısı olarak hesaplanabilir. Örneğin, kapsamlı bilgi düzeyinde donatı gerçekleşme katsayısı 0.96 olarak hesaplanıyorsa, 1.0 x 0.96 değeri Katsayı alanına girilebilir. Elemanlara girilen donatıların ayrıca azaltılmasına gerek yoktur. Probina Orion da Riskli Binalar İçin Bilgi Düzeyi Katsayısının Donatı Gerçekleşme Katsayısı ile Birleştirilerek Girilmesi Korozyon Oranı Binada yapılan incelemeler sonucunda, taşıyıcı sistem elemanlarında korozyona rastlanıyorsa, eleman kapasiteleri Korozyon Oranı ile çarpılarak azaltılmalıdır. İnceleme yapılan elemanlardaki donatılardan yola çıkılarak hesaplanan korozyon oranı, bina geneli için kullanılabilir. Probina Orion da, kolon/perde elemanları ve kirişler için korozyon oranları ayrı ayrı belirtilebilmektedir. Elemanlara girilen donatıların ayrıca azaltılmasına gerek yoktur. Probina Orion da Korozyon Oranları nın Belirtilmesi Probina Orion da varsayılan olarak üç değer önerilmektedir: Düşük Korozyon (%10, eleman kapasiteleri 0.9 ile çarpılır.) Orta Derecede Korozyon (%30, eleman kapasiteleri 0.7 ile çarpılır. ) İleri Derecede Korozyon (%50, eleman kapasiteleri yarı yarıya azaltılır.) Bu değerler haricinde bir korozyon yüzdesi bulunuyorsa, programa tanıtılabilir. Örneğin, %17 korozyon oranı hesaplanıyorsa, ilgili kutucuğa 17 yazılabilir. İlk Performans Analizi ve Güçlendirme Kararı Yapının mevcut hali tanımlandıktan sonra, Program Menüsü > Mevcut Bina Değerlendirme bölümüne girilerek aşağıda detayları açıklanan yöntemlerden biri ile Performans Değerlendirilmesi yapılır. Mevcut bina hedeflenen performans seviyelerini sağlamıyorsa güçlendirilmelidir. Güçlendirmek için öncelikle yerinde dökme betonarme perdelerle sistem iyileştirmesi yapılmalı, daha sonra ise gereken elemanlarda kolon mantolaması yapılmalıdır. Pratikte çok değişik güçlendirme yöntemleri ve teknikleri bulunmaktadır. Burada en geleneksel durumdan bahsedilmektedir. Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 6

9 Sistem İyileştirilmesi ve Güçlendirilmesi Probina Orion da mevcut yapı modelinizi farklı bir isimle kaydederek ikinci bir proje oluşturunuz. Betonarme Güçlendirme Perdelerinin Tanımlanması Binanızda, mimari kullanımın izin verdiği ölçütlerde ve diğer proje kriterlerine göre betonarme perde yerleşim akslarını belirlemeniz gerekmektedir. Bu konu, bu yazının kapsamı dışındadır. Ancak buradaki anafikir, binanın genel davranışını iyileştirmek yanal deplasmanlarını sınırlandırmak olduğu için, binayı mevcut halinden daha kötü duruma sokacak durumlardan kaçınılmalıdır. Örneğin, asimetrik ve binada daha önce var olmayan bir dönme yaratacak perde yerleşimlerinden kaçınılmalıdır. Betonarme perdeleri yerleştirirken, mevcut kiriş elemanı ve perdenin her iki ucunda kalan kolon elemanları modelden silinebilir. Güçlendirme perdesi, uygulamada, bu mevcut elemanlara ankrajlanacağından, çalışan bir serbest açıklıkları olmayacaktır. Genellikle, perde ile birlikte çalıştıkları kabul edilir. Perdenin iki ucundaki kolonların çok düşük beton sınıfı ve kesite sahip olduğu durumlarda, manto yapılarak güçlendirilebilir. Betonarme güçlendirme perdelerini diğer mevcut perdelerden ayırt edecek şekilde GP1, GP2 gibi isimler verilebilir. Güçlendirme perdelerinin malzemeleri, kendi Özellikler penceresinden tanımlanmalıdır. Varsayılan malzemeden farklı bir beton ve donatı çeliği sınıfı seçilmelidir. Güçlendirme perdesine malzeme atanması Betonarme Güçlendirme Perdelerine Donatı Tanımlanması Sistem iyileştirilmesi yapıldıktan sonra, diğer yetersiz olabilecek elemanlara manto gibi güçlendirmeler yapılmadan önce, binanın performans analizi yapılarak durum irdelenmelidir. Ancak, ikinci performans analizi yapılmadan önce, yeni tanımlanmış olan betonarme güçlendirme perdelerine donatı tanımlanması gerekmektedir. Bu amaçla iki yöntem kullanılabilir: 1. Yönetmelikçe belirlenen minimumları kullanarak ve ofisinizdeki uygulama pratiklerini takip ederek donatı yerleştirebilirsiniz. Genelde uygulama ve mühendislik tecrübesine dayanarak yerleşim yapılır. 2. Donatı hesabını Probina Orion a yaptırarak mertebe tahmininde bulunabilirsiniz. Güçlendirme perdelerine kendiniz donatı yerleştirmek için, mevcut elemanlarda yaptığınız gibi, güçlendirme perdelerine tek tek girerek donatıları elle tanımlayınız ve Tamam düğmesine basarak çıkınız. Donatı hesabı yaptırmaya çalışmayınız. Güçlendirme perdelerinin donatı hesaplarını Probina Orion a yaptırmak için isterseniz hafızada bulunan R=1 analizinin sonuçlarını kullanabilir; isterseniz de bir R katsayısı varsayımı yaparak güçlendirme perdelerine bir donatı hesaplattırabilirsiniz. R=1 den farklı bir davranış katsayısı kullanmak için: 1. Deprem Parametreleri arayüzünden Normal Sünek seçeneğiyle R=4 seçiniz. Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 7

10 2. Bina analizi işlemini yaparak hafızada R=4 sonuçlarının yer almasını sağlayınız. Bina analizi yaparken kolon ve kirişlere donatı seçtirmeyiniz. Aksi takdirde, girmiş olduğunu mevcut donatılar bozulabilir. 3. Program > Kolon ve Perde Hesapları bölümüne girerek güçlendirme perdelerini filtreleyiniz ve sadece güçlendirme perdeleri için donatı hesabı yaptırınız. Önemli Not: İki performans değerlendirmesi arasında farklı R kullanarak istediğiniz sayıda analiz yaparak güçlendirme tasarımınızı optimize edebilirsiniz. Önemli olan nokta, bu analizlerde kolon, perde ve kirişlere donatı seçtirmemenizdir. Performans Değerlendirmesi yaptığınız anda, hafızadaki analiz sonuçları iptal edilerek tekrar R = 1, I = 1 ve e = 0 ile analiz yapılır. Performans analizinin yapılabilmesi için mutlaka depremli bir kombinasyonun seçili olması gerekir. İkinci Performans Analizinin Yapılması Betonarme perdeler kullanılarak sistem iyileştirmesi yapıldıktan ve güçlendirme perdelerine yeni malzeme ve donatılar tanımlandıktan sonra, binanın son halini gözönüne alan ikinci performans analizi yapılmalıdır. Bu sayede: Kullanılan iyileştirme yönteminin ne ölçüde faydalı olduğu ve sistem iyileştirmesinin değiştirilmesine ihtiyaç olup olmadığı, Hangi elemanlarda iyileşme sağlandığı, hangilerinde sağlanmadığı, Güçlendirme perdelerine tanımlanan donatının ve kesitin istenen performans seviyesini sağlayıp sağlamadığı, Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 8

11 Hangi yapısal elemanlara, eleman bazında güçlendirme (manto vb.) yapılması gerektiği görülebilir. Eleman Güçlendirmeleri İkinci performans analizinden sonra, sistem iyileştirmesinin yetersiz kaldığı elemanlar görülebilir ve bunlara eleman bazında betonarme manto, çelik manto, lifli polimer sargılama gibi yöntemlerle güçlendirme uygulanabilir. Çelik manto genellikle eksenel yük kapasitesini artıracaktır ancak katlar arasında bir moment sürekliliği sağlamayacaktır. Manto donatısının yukarı kattaki kolona uzatılıp ankre edilmesi durumunda moment aktaran manto varsayımı yapılabilir. Kolonların lifli polimer ile sargılanması durumunda kesme dayanımı artacaktır. Kolonun etriyesi artırılarak, bu etki Probina Orion a tanıtılabilir. Herhangi bir kolona manto tanımlamak için kolonu sağ tıklayınız ve Kolon Mantosu Yerleştir komutunu seçiniz. Kolon Mantosu Yerleştirme / Kolon Mantosu Yerleştirme Seçenekleri Kolon Mantosu Özellikleri penceresinde, manto malzemesini ve kalınlığını giriniz. Mevcut kolonun zayıf olduğu durumlarda, manto yerleştirilirken tamamen ihmal edilmesi sağlanabilir. Kolon Mantosunun Düzenlenmesi için Poligon Kolon Editörü nin Yüklenmesi Manto yerleştirildikten sonra seçilerek sağ tıklayınız ve Poligon Kolon Editörü nü yükleyiniz. Burada, mantonun şeklini ve donatılarını düzenleyebilirsiniz. Bu editör ile mantoya çift sıra donatı ve çiroz tanımlayarak, etriyelerini detaylı olarak düzenleyebilirsiniz. Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 9

12 Poligon Kolon Editörü Kullanılarak manto kesit ve donatılarının düzenlenmesi Donatılarını Poligon Kolon Editörü ile düzenlediğiniz mantoyu diğer katlara türetebilirsiniz. Hesap raporu ve detay çizimleri normal kolonlarda olduğu gibi hazırlanabilir. Son Performans Analizi Sistem iyileştirmesi gözden geçirilip, eleman güçlendirmeleri de yapıldıktan sonra, binanın güçlendirilmiş en son haline ait Performans Değerlendirme Raporu alınmalıdır. Bu amaçla, performans analizi tekrar edilmeli ve rapor oluşturulmalıdır. İstenen sonuca ve ekonomi düzeyine erişebilmek için bu iterasyonlar istediğiniz kadar yapılabilir. Güçlendirme Perdelerinin Ankraj Hesapları ve Detay Çizimleri Probina Orion ile güçlendirme perdelerinin detay çizimleri ve ankraj hesapları yapılabilir. Bunun için Program Menüsü > Güçlendirme Perdesi Hesap ve Detay Çizimleri diyalog penceresini açınız. Bu editörü, Probina Orion dan bağımsız olarak da kullanabilirsiniz. Bu editörde öncelikle perde geometrisi ve donatılarını tanımlamanız gerekmektedir. Analizden elde edilen Perde Alt ve Üst Kesme Kuvvetlerini ve ankraj hesabında kullanılacak davranış katsayısını girdikten sonra ankraj hesapları yapılabilir. Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 10

13 Probina Orion da Mevcut Bina Değerlendirme Yöntemleri Mevcut bina geometrisi, malzemeler ve donatılar tanımlandıktan sonra performans analizine geçilebilir. Bunun için iki yöntem mevcuttur: 1. Doğrusal Elastik Bina Değerlendirme Yöntemi a. Eşdeğer Statik b. Mod Birleştirme 2. Riskli Bina Değerlendirme 3. Statik Artımsal İtme Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 11

14 Doğrusal Elastik Bina Değerlendirme Yöntemi Türk Deprem Yönetmeliği (TDY) 2007 nin 7. Bölümünde detayları açıklanmıştır. Ayrıca, adresindeki seminer sunumlarımızda da detaylı olarak pratik uygulaması irdelenmektedir. Özet olarak bu yöntem: Kuvvet tabanlı bir yöntemdir. Elemanların kapasitelerine ulaştığı (aktığı) anda yapıda meydana gelen kuvvetlerin yeniden dağılımını gözardı eder. Ayrıca, yapının muhtemel göçme mekanizmasının tahmini de bu yöntemle zordur. Dolayısıyla, deplasman tabanlı yöntemlere nazaran daha yaklaşık bir yöntem olduğundan, güvenli tarafta kalmak adına daha tutucudur. Deprem analizine başlamadan önce G+nQ düşey yük analizi yapılır. Davranış Katsayısı (R = 1), Bina Önem Katsayısı (I = 1) ve dışmerkezlik (e = 0) değerleri ile deprem analizi yapılır ve kesit etkileri bulunur. R = 1 alınması elastik deprem spektrumu nun Ra ile azaltılmadan yapıya uygulanması anlamına gelmektedir. Analizler esnasında çatlamış kesitler kullanılır. o o Burulma düzensizliği 1.4 ten büyük olan yapılarda, Bina yüksekliği 25 m yi veya kat sayısı 8 i aşan yapılarda Mod Birleştirme Yöntemi kullanılmalıdır. Bina genelinde R katsayısı 1 alınmasına rağmen, elemanların performans seviyeleri küçük (r) katsayılarının hesaplanmasıyla elde edilir. Elemanların kapasiteye ulaşma durumunda oluşan Kapasite Kesme kuvvetleri (Ve) hesaplanır ve bu kesme kuvvetlerinin kolonlara aktarılması ile ve G+nQ analizinden elde edilen eksenel kuvvetlerinin toplamı altında kolon moment kapasiteleri bulunur. TS500 yönetmeliği ve elemanlara tanımlanmış mevcut etriyeler kullanılarak tüm elemanlarda Kesme Kapasiteleri (Vr-Kesit) hesaplanır Kolon, perde ve kirişlerde hesaplanan Kapasite Kesme Kuvvetleri (Ve) ile Kesme Kapasiteleri (Vr-kesit) karşılaştırılarak elemanın kırılma türünün Sünek ya da Gevrek olduğuna karar verilir. Deprem yönetmeliğine göre, Hw/Lw oranı 2 den küçük olan Bodur perdelerin kırılma türü her zaman Gevrek olarak gözönüne alınır. Sünek elemanlarda Moment Etkisi / Artık Moment Kapasitesi, gevrek elemanlarda ise Kapasite Kesmesi / Kesme Kapasitesi oranları hesaplanarak her bir elemanda r değerlerine ulaşılır. Özellikle sünek elemanlarda r değerinin negatif çıktığı durumlar olabilir. Bunun anlamı, elemanın düşey yükler altında dahi beklenen performansı sağlayamadığıdır. Negatif r değerleri Artık Moment Kapasitesi nden kaynaklanmaktadır. (Artık Moment Kapasitesi = Moment Kapasitesi Düşey Yük Momenti) Elemanlarda r değerleri hesaplandıktan sonra, bu değerler yönetmelikçe verilen rsinir değerleri ile karşılaştırılır ve elemanların hangi performans seviyesinde olduğuna tek tek bakılır. Daha sonra, bina genelinde kat bazında toplamlar yapılarak genel bina performansı değerlendirilir. Binada hedeflenen Hemen Kullanım, Can Güvenliği ve Göçmenin Önlenmesi performans durumlarından gereksinim duyulan bir ya da birkaçının kriterleri kontrol edilir. İç Kuvvet MN GV GÇ Minimum Hasar Bölgesi Belirgin Hasar Bölgesi İleri Hasar Bölgesi Göçme Bölgesi Şekil Değiştirme Eleman performans bölgeleri Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 12

15 Düzensizlik kontrolleri, modal katılımlar ve diğer modal karakteristikler, göreceli kat deplasmanları, kolon-kiriş birleşim bölgesi durumları incelenir ve raporlanır. Türk Deprem Yönetmeliği, göreceli kat deplasmanlarını sınırlamıştır. Riskli Bina Tespit Yöntemi Bu yöntem, detaylı olarak Riskli Binaların Tespit Edilmesi makalemizde anlatılmaktadır. Doğrusal Olmayan Statik Artımsal İtme Doğrusal Olmayan Statik Artımsal İtme Yöntemi (ingilizce, Nonlinear Static Pushover) deplasman tabanlı bir yöntemdir. Bu yöntemde, elemanların içindeki donatılardan faydalanarak Moment-Eğrilik ve Etkileşim Diyagramları elde edilir. Bu verilerden faydalanarak, yığılı plastikleşme varsayımıyla, plastik mafsallar eleman kritik kesitlerine atanır. Plastik mafsallar, eleman yük taşıma karakteristiğine göre değişik tiplerde olabilir: MM Mafsalları: Eksenel yük etkileşimi olmadan, M1 ve M2 momentlerinin plastik dönme ile ilişkilendirildiği mafsallardır. Genellikle, eksenel yük seviyesi çok az olan kirişlerde kullanılır. PMM Mafsalları: Eksenel yük ile birlikte moment kapasitelerinin de değiştiği yapısal elemanlarda kullanılır. Moment eğrilik ilişkisinin yanısıra etkileşim diyagramları da mafsal tanımında kullanılır. Plastik dönme ve moment ilişkisini tanımlar. Kesme Mafsalları: Kesme davranışının etkin olduğu Hw/Lw oranı 2 den küçük perdeler gibi elemanlarda kullanılır. Eksenel Mafsallar: Genellikle lifli Polimerler, hasır çelik ya da perfabrik paneller ile güçlendirme yapılmış bölme duvarların modelinde kullanılır. Eksenel uzama/kısama ve eksenel yük ilişkisini tanımlar. Probina Orion da hesaplanan bir kolon moment-eğrilik ilişkisi Probina Orion da Moment-Eğrilik Diyagramları hesaplanırken, yönetmelikçe öngörülen sargılı beton modelleri ve pekleşmeli çelik modelleri kullanılır. Moment eğrilik diyagramları daha sonra bi-linear hale getirilir.(şekilde kırmızı çizgilerle gösterilen) Etkileşim diyagramları da Probina Orion da 3-Boyutlu olarak hazırlanır. Kesitin 0-90 derece arası istenen sayıda açıya bölünerek etkileşim diyagramları hazırlanır. Doğrusal Olmayan Statik Artımsal İtme, zaman-tanım alanında doğrusal olmayan analizlere göre daha yaklaşık bir yöntemdir ancak uygulaması daha kolaydır. Artımsal itme analizinde, yapıya bir Yanal Yük Deseni verilerek adım adım itilir. Kritik kesitlere yerleştirilen plastik mafsalların etkinleşmesi takip edilir. Bu işlem bina kararsız hale gelinceye ya da bina tepesinde belirtilen deplasman seviyesine erişilinceye kadar devam ettirilir. Yanal yük deseninin şekli ve analiz boyunca sabit olup olmayacağı analiz sonuçlarını etkileyen önemli bir faktördür. Genellikle, yapıdaki birinci modun şekline göre yük deseni belirlenir. Probina Orion da yük şekli değişken Adaptif yöntem uygulanabilir. Her adımda özdeğer analiz yapılarak yük şekli güncellenir. Statik Artımsal İtme Analizi nin uygulanabilmesi için binanın bodrum hariç 8 katı aşmaması, burulma düzensizliğinin 1.4 ten küçük olması ve hakim mod katılım katsayısının 0.70 ten büyük olması gerekir. Aksi takdirde, Türk Deprem Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 13

16 Yönetmeliği Artımsal Mod Birleştirme Analizi ni önermektedir. Probina Orion da bu değerler deprem hesap sonuçları raporu ve analiz sonrası kontrolleri raporundan takip edilebilmektedir. Statik Artımsal İtme işleminin sonucunda ortaya Taban Kesme Kuvveti-Tepe Deplasmanı çıkar. Bu eğri, binanın herhangi bir depremden bağımsız olarak kuvvet-deplasman ilişkisini ortaya koyar. Herhangi bir deprem kaydının ya da bir yönetmelik spektrumunun binadan talep ettiği deplasmanı bulmak için Taban Kesme Kuvveti-Tepe Deplasmanı eğrisi, kuvvet ve deplasman uzayından çıkarılarak gerekli dönüşümlerle Spektral İvme-Spektral Yer Değiştirme uzayına taşınır. Bu dönüşümle elde edilen eğrinin adı birinci moda ait Modal Kapasite Diyagramı dır. Bu uzay, aynı zamanda deprem spektrumlarının da üzerinde çizildiği uzay olduğundan, bu eğri hedef spektrumla çakıştırıldığında depremin binadan istediği Talep Deplasman elde edilir. Spektrum ile çakıştırma işlemi yapılırken, binanın akma noktasına kadar göstermiş olduğu ilk elastik bölümün eğimi kullanılır. Modal kapasite diyagramı ve spektrum eğrisinin çakıştırılarak talep deplasmanın bulunması Talep deplasman bulunduktan sonra, analiz veri tabanında bu deplasmana denk gelen iç kuvvetler ve deplasmanlar toparlanarak sonuç seti oluşturulur ve eleman değerlendirmesine geçilebilir. Analiz sonucunda her elemanda kesme kuvveti, moment ve eksenel yükler elde edilir. Bunun yanısıra, plastik mafsallarda Plastik Dönme değerleri elde edilecektir. Elde edilen kesme kuvvetleri, TS500 kesme kapasiteleri ile karşılaştırılarak Sünek ya da Gevrek olma durumları kontrol edilir. Sünek elemanlarda kesit içindeki Birim Şekil-değiştirmeler incelenmelidir. Plastik Dönme (K-p) değerleri plastik eğriliğe çevrilerek, analiz öncesinde hesaplanan Akma Eğriliği (K-y) ile toplanır ve Toplam Eğrilik (K-t) elde edilir. Toplam eğrilikler kullanılarak ise eleman kesitindeki beton ve çelik liflerinin birim şekil-değiştirmeleri kontrol edilir. Yapıda hedeflenen performans seviyelerine göre birim şekil değiştirme sınırları yönetmelikte tariflenmiştir. Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 14

17 Probina Orion daki Artımsal İtme ile Değerlendirme Raporunun Lejand bölümü Probina Orion da Kolonların Değerlendirildiği Artımsal İtme Değerlendirme Raporu Probina Orion da Artımsal İtme Sonucunda Oluşan Plastik Mafsal Oluşum Sırasının İncelenmesi Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 15

18 Probina Orion'da, "Doğrusal Olmayan Statik Artımsal İtme" analizi yapıldığı zaman, tüm plastik mafsallar, etkileşim diyagramları ve yapısal model SAP2000 programına otomatik olarak aktarılır. Böylece genel amaçlı analiz programlarında oldukça uzun olan kabul edilebilir bir artımsal itme modelin oluşturulma süresini, çok daha kısa ve hatadan arınmış bir süreye indirir. Bunun yanısıra, oluşturulan tüm plastik mafsallar, etkileşim diyagramları ve diğer model detayları, tamamen Türk Deprem Yönetmeliği'ne uyumludur. Probina Orion ile Mevcut Binaların Değerlendirilmesi ve Güçlendirilmesi - 16