YIKICI DEPREMLER SÜRESİNCE BETONARME BİNALARIN KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİNİN DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ

Transkript

1 YIKICI DEPREMLER SÜRESİNCE BETONARME BİNALARIN KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİNİN DAVRANIŞLARININ İNCELENMESİ Cemal EYYUBOV (*), Aydan ŞAHİN (**) ve Yaşar UĞUR (*) (*) Erciyes Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, İnşaat Müh. Bölümü, Kayseri (**) Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İnşaat Müh. Ana Bilim Dalı, Kayseri ÖZET Bu bildiride yıkıcı depremler süresince çok katlı betonarme binaların kolon-kiriş birleşimlerinin çatlama karakterleri, kolon-kiriş birleşim yerlerinde yatay ve düşey yükler etkisinden doğan gerilme dağılımı özellikleri ve kolon-kiriş birleşim yerlerinin konstrüktif düzenleri yer almaktadır. Anahtar kelimeler: Kolon-kiriş birleşimleri, Konstrüktif düzenlemeler, Depreme dayanıklılık. BEHAVIOUR ANALYSIS OF COLUMN-BEAM JOINING IN EARTHQUAKE RESISTANT HIGH RISE REINFORCED CONCRETE BUILDINGS SUBJECTED SEVERE EARTHQUAKES ABSTRACT In this research; behaviour analysis of column-beam joining, cracking characteristics, stress distribution properties under both horizontal and vertical loads and constructive details of the column-beam joining in earthquake resistant high rise multi-storey reinforced concrete buildings subjected to severe earthquakes are studied and the results obtained are generalized. Key words: Column-beam joining, Constructive arrangements, Earthquake resistance.

2 1.GİRİŞ Son yıllarda dünyada ve özellikle Türkiye'de meydana gelen yıkıcı depremlerden (Kızıl Kum 1976, İsmayıllı 1981, Erzincan 1992, Adana 1998, Marmara 1999, Düzce 1999) sonra yapılan mühendislik araştırma ve incelemeleri, betonarme karkas binaların kolonkiriş birleşim yerlerinin, bina taşıyıcı sistemlerinin en hassas kısımları olduğunu ortaya koymuştur. Deprem süresince kolon-kiriş birleşim yerlerinde diyagonal ve artı şeklinde çatlak oluşmasına ve kolon ve kirişlerin birleşim yerlerine yakın kısımlarında derin çatlaklara, donatıların burkulup beton örtüyü patlatarak en kesit dışına çıkması gibi durumlara yaygın olarak rastlanmıştır (Şekil 1, 2 ve 3).

3 Kolon-kiriş birleşim yerlerinde kopmalar ve geniş çatlakların oluşumu betonarme karkas binaların deprem süresince çökmesinin esas nedeni olarak kalmaktadır (Şekil 2). Rasyonel konstrüktif önlemlerin depreme dayanıklı betonarme karkas binaların tasarımı ve yapımında uygulanması yıkıcı depremlerde binalarda hasarların minimuma indirilmesini, oluşabilecek can ve mal kaybının önlenmesini sağlar. Kolon-kiriş birleşim yerlerinde yıkıcı depremler etkisinden oluşan hasarların sınıflandırılması ve buna bağlı olarak gerilme-şekil değiştirme durumunun incelenmesi bu bildiride yer almaktadır. Karma gerilme durumunda kolon-kiriş birleşim yerlerinin gerilme diyagramlarının SAP 2000 bilgisayar programı kullanılarak yapılan incelenme sonuçlarına göre hazırlanan konstrüktif önlemler bu bildiride sunulmaktadır. Kolon ve kirişlerin birleşim yerlerine yakın kısımlarının maksimum gerilme durumu ile karakterize edilen uzunluğunun tayini burada verilmiştir. Buna bağlı olarak kolon ve kirişlerin birleşim yerlerine yakın kısımlarında hasarların önlenebilmesini sağlayan farklı güçlendirme tedbirleri önerilmiştir. Ayrıca bu bildiride kolon-kiriş birleşim yerlerinin gerilme durumunun teorik araştırma sonuçları, deneysel olarak yapılan araştırma sonuçları ile karşılaştırılmıştır. 2. YIKICI DEPREMLER SÜRESİNCE KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİM YERLERİNDEKİ HASAR KARAKTERLERİ Yıkıcı depremler süresince kolon-kiriş birleşimlerinde oluşan hasarlar, kolon-kiriş birleşimlerinin konstrüktif düzeni, donatıların yerleştirilmesi, betonlama tekniği, kirişlerin döşeme ile birleşim şekline, iç kuvvetlerin etken karakterine ve diğerlerine bağlı olmaktadır [1, 2, 3]. Şekil 4 de yıkıcı depremler süresince kolon-kiriş birleşim bölgesinde oluşan hasarların etken iç kuvvete bağlı sınıflandırması verilmiştir. Kiriş en kesitinde etken eğilme momenti değeri en kesitin yük taşıma kapasitesini aştığında en kesitin basınç oluşan kenarında boyuna doğrultudaki donatıların burkulup çıkması, çekme oluşan kenarında ise enine çatlakların oluşması şeklinde karakter gösterir (Şekil 4a). Kolon en kesitinde etken eğilme momenti değeri en kesitin yük taşıma kapasitesini aştığı durumda, kolon en kesitinde çekme oluşan kenarı boyunca yatay çatlaklar, basınç oluşan kenarı boyunca ise boyuna doğrultudaki donatıların burkulup beton içerisinden çıkması gözlenmiştir (Şekil 4b). Burada; birinci durumda plastik mafsal kiriş en kesitinde, ikinci durumda ise kolon en kesitinde gerçekleşmektedir. Bu durumda kolon kiriş bölgesi içerisinde hasar oluşmamaktadır. Kirişlerin kolona birleşik ucunda kesme kuvveti daha etkili olduğunda Şekil 4c de gösterilen çatlama karakteri gözlenmiştir. Burada τ σ olduğunda α = 45 0 olmaktadır. Kirişin kolona birleşen ucunda eğilme momenti ile kesme kuvvetinin beraber etkili olduğu durumda ise Şekil 4d de gösterilen çatlama karakteri gözlenmektedir. Bu durumda α > 45 0 olmaktadır. Kiriş en kesitine eğilme momenti, kesme kuvveti ve normal kuvvetin birlikte etkimesi durumunda α < 45 0 olabilir. Kirişin kolona birleşen uç kısımlarında yön değiştiren (tersinir) eğilme momenti ve kesme kuvveti etkili olduğunda ise Şekil 4e de gösterilen çatlaklar gerçekleşebilir. Kolonların kirişe birleşen ucunda normal kuvvetin daha etkili olması durumunda kolon kesitinde boyuna donatıların beton içerisinden burkulup çıkması gibi hasarlar ortaya çıkabilir (Şekil 4f). Kolonun kirişe birleşik ucunda etken eğilme momenti normal kuvvete oranla daha etkili olduğunda Şekil 4b de gösterilen şemadakine benzer çatlaklar oluşmaktadır. Kolonların kirişe birleşik ucunda ancak kesme kuvveti daha etkili olduğunda Şekil 4g de gösterilen çatlak şekli gözlenebilir. Kolon-kiriş bölgesine gelen kolon-kiriş uç kısımları daha yüksek taşıma kapasitesine uygun yapıldığında çatlama kolon-kiriş birleşim bölgesinde diyagonal veya artı şeklinde oluşabilir. Tek yönlü eğilme

4 momenti ve kesme kuvveti etkisinde diyagonal şeklinde, tersinir etkili eğilme momenti ve kesme kuvvetinde ise artı şeklinde çatlaklar oluşmaktadır. (Şekil 4h). Kolon-kiriş birleşim yerinde kolon ve kiriş uçlarına eğilme momenti, kesme kuvveti ve normal kuvvetin birlikte etkisinde çatlama karakterleri Şekil 4i de verilmektedir. Kolon-kiriş uçlarına eğilme momentinin, kesme kuvvetinin ve normal kuvvetin tersinir olarak birlikte etkisinde kolonkiriş birleşim bölgesinde çatlama karakterleri Şekil 4k da verilmektedir. Kolonların kolonkiriş birleşim bölgesine gelen uçlarına normal kuvvetin tek yönlü, eğilme momentinin ve kesme kuvvetinin tersinir olarak etkidiği durumlarda çatlama karakteri Şekil 4l de gösterildiği şekilde olabilir.

5 3. ÇOK KATLI BETONARME BİNALARIN KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMLERİNİN DENEYSEL ARAŞTIRMA SONUÇLARI Betonarme karkas binaların deprem süresince davranışı büyük ölçüde kolon-kiriş birleşim yerlerinin dayanım ve şekil değiştirmesine bağlı olmaktadır. Buna bağlı olarak dünyanın farklı ülkelerinde araştırmacılar betonarme karkas binaların kolon-kiriş birleşim bölgelerinin statik ve dinamik yükler etkisinde dayanım ve şekil değiştirme ilişkisinin deneysel olarak araştırılmasına önem vermektedir. Burada, çok katlı betonarme karkas binaların kolon-kiriş birleşim yerleri üzerine yapılmış deneysel çalışmalar özet olarak aşağıda sunulmuştur. Tokyo Üniversitesi 'de betonarme karkas binaların iç kolon-kiriş birleşim yerinin deprem etkisine dayanım hesap kriterlerini geliştirmek amacıyla, deneysel bir çalışma yapılmıştır. Bu çalışmada birleşim yeri beton basınç dayanımı ve birleşim yeri yatay donatısının rolü, enine kiriş ve tablaların etkileri incelenmiştir. Birleşim yerindeki kesme etkisi sonucu göçmeyi önlemek üzere beton basınç dayanımının artırılması ve birleşim yerindeki yatay donatının arttırılmasının uygun bir yol olduğunu göstermişlerdir [4]. Z. Blong ve C. Yuzhou (1991) betonarme karkas binaların iç kolon-kiriş birleşim yerinin düzenlenmesinde, tekrarlı yükler altında farklı yükleme durumunu ve tablalı sistemin etkilerini deneysel olarak incelemişlerdir. Tablalı sistem ve yükleme şeklinin birleşim yerine bağlı kolon donatısındaki gerilmeleri önemli ölçüde etkilediğini ve birleşim yerinin kesme şekil değiştirmesinin yük artırımına bağlı olarak değiştiğini belirlemişlerdir [5]. S. Fujii ve S. Morita (1991) betonarme çerçeve sistemlerde iç ve dış kolon-kiriş birleşimlerini karşılaştırmak üzere yaptıkları deneysel çalışmada kiriş boyuna donatısı dayanımına ve birleşim yerindeki etriye miktarına bağlı olarak birleşim yerinin davranışını incelemişlerdir. Bu araştırmaya göre birleşim yeri kesme donatısı oranının 0,41 den %1,1 e artışı her iki birleşim yeri için de dikkate değer bir etki yapmadığını tespit etmişlerdir [6]. H. Hatamoto ve S. Bessho (1991) yatay yüklemeye maruz kalan geniş kolon-kiriş birleşim yeri üzerinde yaptıkları deneysel çalışma sonucunda; geniş kirişlerin çatlaklarının kolonkiriş genişlik oranına bağlı değiştiği, genişlik oranı ikiden fazla olan kirişlerde, daha dar kirişlerde gözlenmiş olan ve kirişin boyuna eksenine dikey olan çatlaklardan çok kolon kenarlarından merkezden çevreye doğru yayılan çatlamaları gözlenmiştir. Birleşim yeri içerisindeki dış kiriş bölgesinden moment aktarımı artarken donatının daha büyük kayma gösterdiğini ve enerji dağıtma kapasitesinin azalmış olduğunu tespit etmişler ve geniş kolon-kiriş birleşim yerlerinin tasarımında kolon-kiriş genişlik oranının 2 den az olmasının gerektiğini belirtmişlerdir [7]. Joh ve diğerleri (1991) dış merkez betonarme kolon-kiriş birleşim yerinin tekrarlı yatay yükler altındaki davranışının inceleme sonuçlarına bağlı olarak dış merkez birleşimlerinden kaçınılması gerektiğini belirtmiştir [8]. İstanbul Teknik Üniversitesi nde Parvin Zahirtar'ın (1997) yaptığı çalışma kapsamında iki faklı donatı düzenine sahip kolon-kiriş birleşim yeri yer değiştirme kontrollü tekrarlı statik yükleme altında, birleşim yerinde etriye donatısının etkisi deneye tabi tutulmuştur. Deneylerin sonucunda, hasar mekanizmaları, yük değiştirme ve moment-dönme karakteristikleri ve enerji tüketilme kapasiteleri ile ilgili değerlendirmeler yapılmıştır. Etriyeli ve etriyesiz numuneler arasında yük taşıma kapasitelerine ait olan verilerde büyük faklılıkların olmadığı ancak enerji yutma kapasitelerinde çok büyük farklılıklar olduğu

6 gözlenmiştir. Deney sonuçlarının her bir numuneye uygulanan kuvvetin normalize edilerek karşılaştırılması durumunda etriyeli numunenin etriyesiz numuneye nazaran daha sünek davrandığı görülmüştür. Etriye kullanımının önemi anlaşılmıştır [9]. İstanbul Teknik Üniversitesi nde Mustafa Gençoğlu (2000), çelik tel takviyeli beton kullanarak, kolon-kiriş birleşim yeri iki yönlü tekrarlı yüklemeler etkisinde deneysel bir araştırma yapmıştır [10]. Bu çalışmada, kolon-kiriş birleşim bölgelerinde sargı donatısı olarak kullanılan ilave enine donatının yerine çelik tel takviyeli beton kullanılan kolon-kiriş birleşimlerinin, normal betonlu ve deprem yönetmeliğinin önerdiği sık enine donatılara sahip olan kolon-kiriş birleşimlerinden daha sünek davrandığı ve daha büyük yük taşıma ve enerji yutma kapasitelerine sahip olduğu sonuçları bulunmuştur [10]. A.P. Vasıyev, D.M. Lakovskiy, A.M. Paramzin. C. Eyyubov ve A.H. Aliyev ( ) betonarme çok katlı binaların kolon-kiriş birleşimlerinin statik ve dinamik yükler etkisinde, deneysel araştırmalarını yapmışlardır [11, 12, 13, 14]. Deney numunelerinin yüklenme şeması ve etken yük karakterleri Şekil 5 de verilmiştir. Burada kiriş konsolu 50 ton luk tekrar yükleme krikosu ile yüklenmiştir. Yükün uygulama frekansı 1 Hz, asimetriklik katsayısı ise ρ = 0,1 olmuştur. Kolonlar statik yükle yüklenmiştir. Kolon-kiriş birleşiminin deney sonuçlarına bağlı olarak düzenlenen şekil değiştirme diyagramları Şekil 6 da verilmiştir. Bu diyagramlardan görüleceği üzere kolon-kiriş birleşiminin merkezi kısmında şekil değiştirmelerin gelişmesi daha hızlı olmaktadır. Numunenin kolon-kiriş birleşim yerinin deney sonrası çatlama karakteri Şekil 7 de verilmiştir. Dağılma yükünün %20~%30'u değerinde statik yük uygulandığında kolon-kiriş birleşiminin diyagonaline paralel çatlaklar oluşmaya başlamıştır. Bu çatlaklar genellikle kolon-kiriş birleşim yerinin merkezi kısmında oluşmuştur. Kiriş uçlarının dinamik yükler ile yüklenmesi bu çatlakların uzunluğunun birleşimin köşelerine doğru uzanmasına neden olmuştur. Aynı zamanda tekrar yükleme sonucunda çatlakların eni de genişlemeye başlamıştır. Birkaç benzeri çatlak oluştuktan sonra numune yük taşıma özelliğini kaybetmiştir. Kolon-kiriş birleşiminin kolon boyuna donatıları boyunca 70 mm aralıklarla, gözü 100 x 100 mm ve Ø10 olan ek enine donatı hasırları ile donatılaştırılan numunelerin statik ve dinamik yükler etkisinde çatlama ve

7 kopma karakterlerine bağlı olarak kolon-kiriş birleşimlerinin dayanımının kolon doğrultusunda ek donatı hasırları ile donatılaştırması ile yükseltilebildiği gösterilmiştir [11, 12, 13, 14].

8 4. KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİM YERİNDE GERİLME DAĞILIMININ İNCELENMESİ Bu çalışmamda, Ankara ili Kalecik ilçesinde hâlihazırda kullanılan beş katlı bir binanın kolon-kiriş birleşim yerleri sayısal olarak incelenmiştir. Binadaki kolon boyutları 25/80 cm ve 25/90 cm, kiriş boyutları 25/60 cm dir. Kolonlar arası mesafe 250 cm ile 440 cm arasında değişmektedir. Kat yüksekliği 280 cm dir. Bina taşıyıcı sistemi süneklik düzeyi yüksek olarak boyutlandırılmıştır. BS 20, BÇ III malzemesi kullanılmıştır. Zemin sınıfı Z2 olarak alınmıştır. Bu binanın, 60 cm yüksekliğinde ve 80 cm eninde bir kenar kolon-kiriş birleşim yeri kesitinin sonlu elemanlar yöntemi ile SAP 2000 programı yardımıyla her 10 cm de bir yatay ve düşey yönde gerilme değerleri her kat için hesaplanmıştır. Etken yük düşey değerinin değişmesine bağlı olarak gerilme dağılım karakteri değişmemiştir. Ancak buradaki gerilme değerleri sayısal olarak farklı olmuştur. Kolonkiriş birleşim yerine etkiyen düşey yük değeri 36,03 kn olarak alındığında kolon-kiriş birleşim yerinin üst seviyesinde yatay gerilmeler pozitif (çekme gerilmeleri olarak) değerde olmuştur. Bu pozitif değer 20 cm derinliğe kadar devam etmiştir. 10 cm derinliğinde ise her iki kenardan 20 cm mesafeye kadar negatif gerilmeler olmuştur. Bunun dışında kolon-kiriş birleşim yerinin tümünde yatay yönde basınç gerilmeleri etkili olmuştur. Aynı yük etkisiyle düşey yönde oluşan gerilmeler kolon-kiriş birleşim yerinin tümü üzere negatif olmuştur. Yani bu yük etkisinde kolon-kiriş birleşim yeri basınca çalışmıştır Yatay yük etkisinden kolon-kiriş birleşim yerinin noktalarının tümünde yükün etken diyagonaline normal olan diyagonal uç noktaları hariç gerilmeler negatif olarak bulunmuştur. Düşey gerilmeler ise yine de yükün etken noktasında ve bu noktanın bulunduğu düşey kenarında gerilme değerleri pozitif olmuştur. Ayrıca pozitif gerilme değerlerinin yayılma alanı yükün tatbik noktasından 30 cm kadar derinliği kapsamaktadır. Ayrıca yükün uygulandığı üst kenar boyunca elemanın iki uç kısmı hariç gerilmeler negatif olmuştur. Eleman eninin 30 cm kadar derinliğinden sonra gerilme işaretleri negatif olmuştur. Etken yatay yük değerinin artması gerilme dağılımı karakterini etkilememektedir. Yükün artmasına bağlı olarak ancak gerilme değerleri sayısal olarak değişmiştir. 5. KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİM YERİNİN KONSTRÜKTİF DÜZENİ Yapılan araştırmalardan görüldüğü gibi kolon-kiriş birleşim yerlerinin teşkilinde karma bir donatılaştırma tekniği uygulanmasından dolayı yapının bu kısmına emniyetli bir şekilde beton konulması zorlaşır ve betonarme en kesit gibi dış yüklere dayanımının azalmasına neden olur. Ayrıca kolon-kiriş birleşim yerlerinin daha büyük gerilme durumunda olması, bu kısımların deprem süresince binanın en zayıf yerleri olduğunu göstermektedir. Bu çok sayıda yıkıcı depremler etkisinden betonarme binaların davranışlarının mühendislik araştırma sonuçlarıyla da görülmektedir. Bunlara bağlı olarak depreme dayanıklı betonarme karkas binaların kolonkiriş birleşim yerlerinin konstrüktif düzeninin hazırlanması güncel bir sorun olmuştur. Bu çalışma çerçevesinde kolon-kiriş birleşimlerinin konstrüktif düzeni aşağıda verilen talepler doğrultusunda yapılacaktır. Kolon-kiriş birleşimi etken iç kuvvetleri çok katlı betonarme taşıyıcı sistemi elemanlarının birinden diğerine aktarabilmelidir.

9 Kolonların donatılarının yerleştirilmesi ve beton mekanik özellikleri kolon-kiriş birleşim yerinde de sürekliğini sağlayabilmelidir. Kolon-kiriş birleşim yerinin donatılarının yerleştirilmesi bu bölgenin emniyetli olarak betonlanabilmesini temin edebilecek şekilde yapılmalıdır. Kolon-kiriş birleşim yeri ve kolonların ve kirişlerin uç bölgelerinde boyuna donatıların kenetlenmesi donatı bindirme boyunun göz önüne alınması ile değil boyuna donatıların bir birine kaynak birleşimi ile birleştirilmesi ile gerçekleştirilmelidir. Kolonların ve kolon-kiriş birleşim yerlerinin konstrüktif düzenleri etken kullanım yüklerinin etkisinde elastik sınırda çalışmasını temin edecek nitelikte yapılacaktır. Her türlü plastik mafsal oluşturacak şekil değiştirmelerin gelişmesinin kiriş en kesitlerinde oluşabilmesi temin edilmelidir. Bu doğrultuda teşkil edilen kolon-kiriş birleşimi konstrüktif düzeni Şekil 8 verilmektedir.

10 Şekil 8 de verilen bu konstrüktif düzende kolon-kiriş birleşim yerinde kolonların boyuna donatıları çelik L şekilli profiller ile devam ettirilmelidir. L profilleri ile donatılaşma alt kat kolonlarının üst uç, üst kat kolonlarının ise alt uç bölgelerine ve kolon-kiriş birleşim yerinin tamamını kapsayacak şekilde yapılmalıdır. Bu L profili parçaları bağ levhaları veya kafes bağlantı sistemi ile birleştirilmelidir. Kolon yüksekliğinin ve kolon-kiriş birleşim yerinin en kesitinin boyutlandırılması karma elemanların (gömme çelik-beton elemanların) hesaplanması için geliştirilmiş yöntemler kullanılarak yapılacaktır [16, 17]. Kolon-kiriş, kolon uç ve kiriş uç bölgelerinde betonlama işi sürekli olmalıdır. Profiller kiriş donatılarının sürekli olarak kolon-kiriş birleşim yerlerinde de devam etmesine engel olduğunda kiriş boyuna donatılan profil kollarında açılan deliklerden de geçirilebilir. Büyük kullanma yükleri etkisinde bulunan çok katlı betonarme karkas binaların kirişlerinin uç bölgeleri de profil elemanları ile donatılaştırılabilir. Bu durumda kiriş uç bölgelerinin profil parçaları kolonların profil parçalarına kaynak birleşimi ile birleştirilebilir. Kirişlerin üst ve alt boyuna donatıları ise L şekilli profil elemanlarına kaynak birleşimi ile birleştirilecektir. 6. SONUÇLAR ve ÖNERİLER Depreme dayanıklı çok katlı betonarme binaların kolon-kiriş birleşim yerlerinin incelenmesi üzerine yapılan araştırma sonuçları aşağıdaki gibi özetlenebilir. (1) Çok katlı betonarme karkas bir binanın kolon-kiriş birleşimleri yapı taşıyıcı sistemi elemanlarının (kolonlar, kirişler) birinden diğerine deprem, rüzgâr, kar, zati ağırlıklar ve diğer kullanma yüklerinden oluşan iç kuvvetleri aktarmaktadır. Dolayısıyla kolon-kiriş birleşim yerleri bina taşıyıcı sisteminin bir yük taşıyan elemanıdır ve üç eksenli karma gerilme-şekil değiştirme durumundadır. (2) Çok katlı betonarme karkas binaların tasarım örneklerinin incelenmesi kolonkiriş birleşim yerlerinde kolonlardan ve kirişlerden gelen donatıların birleşmesi, kenetlenmesi ve bu bölgeden sadece geçmesi gibi konstrüktif düzenlemelerin çok zor olduğu, TS 500 ve Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkındaki Yönetmeliğin şartlarına uygun olarak yapılmasının çoğu zaman mümkün olmadığı görülmüştür. Burada eleman en kesitinde donatı oranının fazla olması, kolonlardan ve kirişlerden gelen ve birleşim yerini kesip geçen donatıların çakışmasına (birbirinin üzerine düşmesine) bağlı donatı pas payı şartnamelerde öngörülen değerlerden fazla olması ile elmanın faydalı en kesitinin küçülmesi gibi zorluklarla karşılaşılmaktadır. Çoğu zaman kolon-kiriş birleşim alanında enine donatıların yerleştirilmesi mümkün olamamaktadır. (3) Kolon-kiriş birleşim yerlerinin yapım tekniğinin incelemesi; kolon alt ve üst sarılma bölgelerindeki sargı donatılarının betonlama sırasında beton sıkıştırma yöntemlerinin kullanılmasından dolayı, kayarak bir tek bir en kesitte toplandığını ve böylece sarılma bölgesinin belli bir yüksekliğindeki etriyeler arası uzaklığın artığını, diğer yükseklikte ise etriyelerin birbirleri üzerine düşerek bu bölgenin güvenli şekilde betonlanmasını engellediğini göstermiştir. (4) Çok katlı betonarme karkas binaların yapım sonrası incelenmesi; kolon-kiriş birleşim yerinde boyuna donatıların kenetlenme uzunluğunun şartnamelerde önerilen uzunluklardan daha az alınması ve bu bölgede etriyelerin konulmaması, kolon ve kirişlerin sarılma bölgesinde sargı donatılarının olmaması veya gerekenden az sayıda olması gibi

11 yapım hatalarına sıkça rastlandığını göstermiştir. Ayrıca kolon-kiriş birleşim yerinde betonun iyi sıkıştırılmaması, betonda gözle görünür boşlukların bulunması, donatı aralıklarının betonla tam dolmaması gibi hatalar da gözlenmiştir. (5) Yıkıcı depremler süresince çok katlı betonarme karkas binaların davranışlarının mühendislik araştırması kolon-kiriş birleşim yerlerini binanın en çok zorlanan ve zayıf bölgeleri olduğunu ortaya koymuştur. Kolon-kiriş birleşim yerine bitişik kolon en kesitlerinde betonun basınç dayanımının yetersiz olmasından dolayı boyuna donatıların burada beton yüzeyinden kenara çıkması ve bu bölgede artı ve diyagonal şeklinde çatlaklar ve kopmalar gibi hasarlara yaygın olarak rastlanmıştır. Kirişlerin kolon-kiriş birleşim yerine bitişik kesitlerinde aynen kolonlarda olduğu gibi alt ve üst boyuna donatıların burkulması gibi hasarlar da çok rastlanan hasarlardır. Ayrıca kirişlerin uç bölgelerinde sargı donatısı kesitin yetersiz olduğunu gösteren eğimli çatlaklara ve kopmalara da rastlanmıştır. Her bir kolon-kiriş birleşim yerine alt kat kolonunun üst uç kısmındaki çatlamalar ve kopmalar, üst kat kolonun alt uç kısmına oranla daha etkili olmuştur. (6) Kolon-kiriş birleşim yerinin etriye sıklaştırması ile hazırlanan numunelerinin statik ve dinamik yükler etkisindeki deneysel araştırmaları ile çatlakların kolon-kiriş birleşim yeri diyagonali doğrultusunda bölgenin orta kısmında oluştuğunu gösterilmiştir. Sonraki yüklemelerde çatlakların kolon-kiriş birleşim yerinin tamamına yayıldığı ve kolon ve kirişlerin uç bölgelerinde en kesit yüksekliğinin (1~1,5) katı kadar uzunluğuna yayıldığı gözlenmiştir. Kolon-kiriş birleşim yerinde kolon doğrultusuna normal olan ve her 7 cm de bir konulan donatı hasırları ile donatılan numunelerde kopmalar kiriş uç bölgesinde kiriş ucundan 1,5 en kesit yüksekliği kadar mesafede gerçekleşmiştir. Deneysel araştırmalarda kolon-kiriş birleşim yerinde yapılan ölçmeler bu bölgenin orta kısmında gerilme ve şekil değiştirme değerlerinin kenar kısımlarına oranla daha hızla geliştiğini göstermiştir. (7) SAP 2000 analiz programıyla kolon-kiriş birleşim yerinin yatay ve düşey yükler etkisinde incelenmesi bu birleşim yerlerinde gerilme dağılımının karma karaktere sahip olduğunu göstermiştir. Yatay ve düşey yükler etkisinden kolon-kiriş birleşim yerlerin kolon ve kirişlere birleşen kesitler üzere çekme gerilmelerinin etkili olduğu gözlenmiştir. Kolon-kiriş birleşim yerinin köşelerinde düşey ve yatay yükler etkisinden oluşan gerilmelerin geometrik toplamının elemanın orta kısmında oluşan değerlerden daha fazla olduğu görülmüştür. (8) Birinci ve ikinci derece deprem bölgelerinde yapılacak çok katlı betonarme karkas binaların kolon-kiriş birleşimlerinin Şekil 8 de verilen konstrüktif düzeni tavsiye olunmaktadır. Kolon-kiriş birleşim yerlerinde önerilen düzene bağlı olarak alt kat kolonlarının üst uç, üst kat kolonların ise alt uç bölgelerine ve kolon-kiriş birleşim yerinin tamamını kapsayacak şekilde L profilleri yer alacaktır. Bu L profil parçaları bağ levhaları veya kafes bağlantı sistemi ile birleştirilmelidir. Bu L profilleri Şekil 8 den görüleceği üzere kolonların boyuna donatıları ile kaynak birleşimi ile birleştirilecektir. KAYNAKLAR [1] Eyyubov, C., İnşaatın Kalitesi ve Deprem, Azerbaycan Devlet Yayınevi, Bakü, [2] Celep, Z., Kumbasar, N., Betonarme Yapılar, İTÜ İnşaat Fakültesi, İstanbul, [3] Celep, Z., Kumbasar, N., Deprem Mühendisliğine Giriş ve Depreme Dayanıklı Yapı Tasarımı, İTÜ İnşaat Fakültesi, İstanbul, 2000.

12 [4] Kitayama, K., Otani, S., Oyama, H., Development of Desing Criteria for RC Interior Beam-Column Joints, Desing of Beam-Column Joints for Seismic Resistance, ACI, Symposium Publication 123, Detroit, Michigan, [5] Bolong, Z., Yuzhou, C., Behaviour of Exterior Reinforced Concrete Beam-Column Joints Subjected to Bi-Directional Cycling Loading, Desing of Beam-Column Joints for Seismic Resistance, ACI, Symposium Publication 123, Detroit, Michigan, [6] Fujii, S., Morita, S., Comparison Between Interior and Exterior RC Beam-Column Joint Behaviour Desing of Beam-Column Joints for Seismic Resistance, ACI, Symposium Publication 123, Detroit, Michigan, [7] Hatamoto, H., Bessho, S., Matsuzaki Y., Reinforced Concrete Wide-Beam-to-Column Subassemblages Subjected to Lateral Load, Desing of Beam-Column Joints for Seismic Resistance, ACI, Symposium Publication 123, Detroit, Michigan, [8] Joh, O., Goto, Y., Shibata, T., Behaviour of Reinforced Concrete Beam-Column Joints With Eccentricity, Desing of Beam-Column Joints for Seismic Resistance, ACI, Symposium Publication 123, Detroit, Michigan, 1991 [9] Zahirtar, P., Kolon-Kiriş Birleşim Yerlerindeki Donatı Düzeninin Değiştirilmesi İle İlgili Deneysel Sonuçların Elde Edilmesi, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Şubat [10] Gençoğlu M., İki Yönlü Tekrarlı Yüklemeler Altındaki Betonarme Kenar Kolon-Kiriş Birleşimlerinde Çelik Tel Takviyeli Betonun Kullanıldığı Etkili Bölgenin Araştırılması, Doktora Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, [11] Eyyubov, C., Aliyev, A.H., Novikov, V., Kulıgin, Y., Perde-Karkas Numunelerinin Dayanım ve Şekil Değiştirmelerinin Araştırılması, Kafkas Cumhuriyetlerinin Araştırma Enstitüsü 10. Konferansı Bildiriler Kitabı, Bakü, [12] Vasilyev, A.P., Çok Katlı Binaların Kolon-Kiriş Birleşimlerinin Dayanımlarının Deprem Yükü Karakterindeki Yüklerin Etkisinde Deneysel Araştırmaları, Beton ve Betonarme Dergisi, No:8, [13] Lakovskiy, D.M., Merman, G.T., Prefabrik Karkas Binaların Kolon-Kiriş Birleşimlerinin Deneysel Araştırması, Sismik Bölgelerde Bina ve Mühendislik Yapılarının Konstrüktif Teşkilleri ve Hesaplama Metotlarının Tekmilleştirilmesi;Depreme Dayanıklı Yapılar Konferansı Bildiriler Kitabı, Alma-Ata, [14] Paramzin, A.M., Yüksek Aktiviteli Sismik Bölgelerde Yapılacak Prefabrik Betonarme Binaların Kolon-Kiriş Birleşimlerinin İncelenmesi, Depreme Dayanıklı Yapılar Konferansı Bildiri Kitabı, Alma-Ata, [15] Şahin, A., Depreme Dayanıklı Çok Katlı Betonarme Binaların Kolon-Kiriş Birleşim Yerlerinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Erciyes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kayseri, [16] Arda,T. S., Yardımcı, N., Çelik Yapıda Karma Elemanların Plastik Hesabı, İstanbul, [17] Eyyubov, C., Çelik Yapılar 1, Birsen Yayınevi, İstanbul, [18] Eyyubov, C., Binaların Depreme Dayanıklığı, Azerbaycan Devlet Yayınevi, Bakü, [19] Eyyubov, C., Aliyev, A.H., Prefabrik Kolon ve Dökme Betonarme Sürekli Kiriş Birleşimlerinin Deneysel Araştırmaları, Azerbaycan Mimarlık ve İnşaat Enstitüsü Araştırma Raporu, [20] Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik, Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, Ankara, 1998.