DĠKDÖRTGEN BETONARME DEPOLARIN TASARIMI. YÜKSEK LĠSANS TEZĠ ĠnĢ. Müh. Mecit AÇIKGÖZ. Anabilim Dalı : ĠNġAAT MÜHENDĠSLĠĞĠ

Transkript

1 ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠLERĠ ENSTĠTÜSÜ DĠKDÖRTGEN BETONARE DEPOLARIN TASARII YÜKSEK LĠSANS TEZĠ ĠnĢ. üh. ecit AÇIKGÖZ Anabilim Dalı : ĠNġAAT ÜHENDĠSLĠĞĠ Programı : YAPI (DEPRE) ÜHENDĠSLĠĞĠ OCAK 4

2 ĠSTANBUL TEKNĠK ÜNĠVERSĠTESĠ FEN BĠLĠLERĠ ENSTĠTÜSÜ DĠKDÖRTGEN BETONARE DEPOLARIN TASARII YÜKSEK LĠSANS TEZĠ ĠnĢ. üh. ecit AÇIKGÖZ (5117) Tezin Entitüye Verildiği Tarih : Aralık 4 Tezin Savunulduğu Tarih : 15 Ocak 4 Tez DanıĢmanı : Diğer Jüri Üyeleri Doç.Dr. Kadir GÜLER Prof.Dr. elike ALTAN (Ġ.T.Ü.) Prof.Dr. Zekeriya POLAT (Y.T.Ü.) OCAK 4

3 ÖNSÖZ Bu çalışmada, dikdörtgen betonarme depoların taarımı üzerinde durulmuş, yapıal çözümleme yöntemleri incelenmiştir. Bu çalışmayı yaparken beni yönlendiren ve değerli bilimel katkılarını eirgemeyen hocam Sayın Doç. Dr. Kadir Güler e, maddi ve manevi deteklerini her zaman ürdüren aileme teşekkürü bir borç bilirim. Ocak 4 İnş. üh. ecit Açıkgöz

4 ĠÇĠNDEKĠLER KISALTALAR TABLO LĠSTESĠ ġekġl LĠSTESĠ SEBOL LĠSTESĠ ÖZET SUARY vı vıı ıx xııı xvı xvııı 1. GĠRĠġ Giriş 1. BETONARE SIVI DEPOLARI 4.1. Giriş 4.. Sıvı depoları 4.3. Kullanım amaçları 4.4 Sıvı depolarının ınıflandırılmaı 5.5. alzeme eçimi 6.6. Depolanacak ıvıların özellikleri 6.7. Sıvı depolarının projelendirilmeinde dikkate alınacak yük ya da yük etkileri 6 3. DĠKDÖRTGEN BETONARE SIVI DEPOLARI Giriş Dikdörtgen betonarme ıvı depo tipleri ve kontrükiyon eaları Dikdörtgen depoların ütünlükleri ve akıncaları Dikdörtgen betonarme ıvı depolarının davranışları ve yapıal çözümleme yöntemleri DĠKDÖRTGEN BETONARE SIVI DEPOLARININ YATAY VE DÜġEY ġerġtler YÖNTEĠNE GÖRE YAPISAL ÇÖZÜLEESĠ Giriş Yatay şeritler yöntemi Düşey şeritler yöntemi DĠKDÖRTGEN BETONARE SIVI DEPOLARININ KATSAYILAR YÖNTEĠNE GÖRE YAPISAL ÇÖZÜLEESĠ Giriş oment katayıları Keme kuvveti katayıları Çok gözlü Depolar 31

5 6. DĠKDÖRTGEN BETONARE SIVI DEPOLARININ SONLU ELEANLAR YÖNTEĠYLE ÇÖZÜLEESĠ Giriş Sonlu elemanlar yönteminin temel ilkeleri ACI 35 'E GÖRE DĠKDÖRTGEN BETONARE DEPOLAR VE BAZI KONSTRÜKTĠF KURALLAR Giriş Notayon ve Tanımlar Taarım Yöntemleri Taşıma Gücü Yöntemi Dayanıklılık inimum Donatı Yükleme Koşulları Çatlak Kontrolü Kalıp Koşulları Depo Duvarının Taban Plağı Birleşimi Kaldırma Kuvvetleri Deprem Kuvvetleri EUROCODE 8' E GÖRE DEPO TASARII Genel Kurallar Kullanılabilirlik Limit Durumu Nihai Limit Durumu Yer Hareketi Bileşenlerinin Kombinayonu Depoların Dinamik Analizinde Dikkat Edilecek Huular Genel Davranış Faktörü Hidrodinamik Etkiler Deprem İçin Sınır Durumlar Kullanılabilirlik Limit Durumu a. Plaklar b. Boru Teiatları Nihai Limit Durum a. Kararlılık b. Plaklar c. Temeller Tamamlayıcı Unurlar DERZLER Giriş Derz alzemeleri Derz Türleri İnşaat Derzleri Hareket Derzleri a. Daralma Derzi b. Genleşme Derzi c. Kayma Derzi d. Kayma Derzleri Araındaki eafeler Hareket Derzlerinin Projelendirilmei Döşemedeki Derzler 61

6 9.6. Duvarlardaki Derzler Çatıdaki Derzler Döşeme ve Duvarlardan Geçen Borular Genel Derz Detayları Derzlerde Yapılmaı Önerilen İşlemler Yatay Derzler Düşey Derzler Yatay Ve Düşey Derzlerin Uygulamaya Hazırlanmaı GEÇĠRĠSĠZLĠK Giriş Betonarme Depolarda Uygulanan Yalıtım Tipleri Yalıtım Örtüleri Kullanılmaı Geçirimiz Beton Kullanılmaı Cam Lifi Takviyeli Platik Kaplama Kullanılmaı İç Kaplama Katalizör Diğer Önemli Yalıtım Kuralları Geçirimiz Olmaı İtenen Betonda Kullanılacak alzemelerin Özellikleri Çimento Agrega Kaba Agrega (Çakıl) Su Beton Katkı addeleri Depolarda Drenaj DĠKDÖRTGEN DEPOLARDA KONSTRÜKSĠYON Dikdörtgen Depolarda Tavan Teşkili Dikdörtgen Depolarda Yan Duvarlar Dikdörtgen Depolarda Taban ÇATLAK KONTROLÜ Giriş TS 5 (Nian, 1984)' e Göre Çatlak Kontrolü Çatlak Genişliklerinin Heaplanmaı TS 5 (Şubat, )' e Göre Çatlak Genişliği Heabı DSI Şartnamei (1987)' ne Göre Çatlakların Kontrolü Farklı Oturmalar Teirlerin Sınıflandırılmaı Dayanım Heapları Rötre Ve Sıcaklık Teirlerinden Doğan Gerilmeler DSI şartnameine göre bazı kontrüktif kurallar BS 87' e Göre Çatlakların Kontrolü ACI 35 ve ACI 318' e Göre Çatlak Kontrolü 94

7 13. DEPOLARDA DEPRE HESABI Giriş Yerütü Depoları Notayonlar ve Deprem Heap Yöntemleri Wetergaard ve Karman'ın Yöntemi Houner Yöntemi Hunt ve Prietlay Yöntemi Sonlu Elemanlar Yöntemi Gömme Depolar Dinamik Zemin Baıncının Heabı UYGULAALAR Uygulama-1:Yatay ve düşey şeritler yöntemine göre dikdörtgen betonarme bir u depounun yapıal çözümlemei Uygulama-: Katayılar yöntemine göre dikdörtgen bir betonarme u depounun yapıal çözümlemei Uygulama 3: Katayılar yöntemine göre dikdörtgen betonarme bir u depounun yapıal çözümlemei (ACI 35 kriterlerine göre) Uygulama-4: Katayılar yöntemine göre dikdörtgen betonarme bir u depounun yapıal çözümlemei (TS 5 kriterlerine göre) Uygulama-5: Konol plak idealleştirmeine uygun depo taarımı Uygulama-6: Uygulama-5' de incelenen deponun houner metoduna göre dinamik analizi Uygulama-7: Sonlu elemanlar yöntemine göre bir deponun yapıal çözümlemei Uygulama-8: Uzun kenara paralel bir orta bölme ile ayrılmış iki gözlü deponun katayılar yöntemi ile yapıal çözümü Uygulama-9: Uzun kenara paralel bir orta bölme ile ayrılmış iki gözlü bir deponun onlu elemanlar yöntemi ile çözümü 15. SONUÇLAR VE ÖNERĠLER 9 KAYNAKLAR 13 EKLER 14 ÖZGEÇĠġ 3

8 KISALTALAR ACI TS DSI BS EUROCODE : American Concrete İntutue : Türk Standardı : Devlet Su İşleri : Britih Standart İntitution : European Code

9 TABLO LĠSTESĠ Sayfa No Tablo 9.1. Genleşme derzlerinde önerilen derz genişlikleri Tablo 1.1. Zararlı madde ağırlık oranları Tablo 1.1. İzin verilen karakteritik çatlak genişlikleri Tablo 1.. Beton emniyet gerilmeleri.. 87 Tablo 1.3. Dayanım heaplarında beton emniyet gerilmeleri.. 88 Tablo 1.4. Dayanım heaplarında çelik donatı emniyet gerilmeleri Tablo Depo duvarlarının üt kenarlarından erbet, alt kenarlarından ankatre olmaı durumunda moment ve keme kuvveti değerleri.. 11 Tablo 14.. Depo duvarlarının üt ve alt kenarından bait menetli olmaı durumunda momentler. 111 Tablo Depo duvarlarının üt kenarlarının bait, alt kenarlarının ankatre olmaı durumunda momentler.. 11 Tablo Yatay şeritler yöntemiyle elde edilen moment ve keme kuvveti değerleri 113 Tablo 14.5.a. Uzun duvarlar için (a) şıkkındaki menet koşullarına bağlı olarak Tablo A.3 den alınan moment katayıları ve heaplanan moment değerleri. 118 Tablo 14.5.b. Kıa duvarlar için (a) şıkkındaki menet koşullarına bağlı olarak Tablo A.3 den alınan moment katayıları ve heaplanan moment değerleri 118 Tablo 14.6.a. Uzun duvarlar için (b) şıkkındaki menet koşullarına bağlı olarak Tablo A.1 den alınan moment katayıları ve heaplanan moment değerleri. 119 Tablo 14.6.b. Kıa duvarlar için (b) şıkkındaki menet koşullarına bağlı olarak Tablo A.1 den alınan moment katayıları ve heaplanan moment değerleri. 119 Tablo 14.6.c. Kıa ve uzun duvarlarda (b) şıkkındaki menet koşullarına bağlı olarak Tablo A.5 den alınan moment katayıları ve heaplanan moment değerleri. 1 Tablo 14.7.a. Uzun duvarlar için (c) şıkkındaki menet koşullarına bağlı olarak Tablo A. den alınan moment katayıları ve heaplanan moment değerleri.. 1 Tablo 14.7.b. Kıa duvarlar için (c) şıkkındaki menet koşullarına bağlı olarak Tablo A. den alınan moment katayıları ve heaplanan moment değerleri.. 11 Tablo 14.7.c. Uzun ve kıa duvarlar için (c) şıkkındaki menet koşullarına bağlı olarak Tablo A.6 dan alınan moment katayıları ve heaplanan moment değerleri.. 11 Tablo Düşey eğilme momentleri.. 13 Tablo Yatay eğilme momentleri Tablo Uzun duvarda heaplanan donatıların özet tablou. 139 Tablo Kıa doğrultudaki pozitif momentler için tx katayıı 144

10 Tablo Uzun doğrultudaki pozitif momentler için ty katayıı Tablo Kıa doğrultudaki negatif momentler için tx katayıı Tablo Uzun doğrultudaki negatif momentler için ty katayıı Tablo Donatı özet tablou Tablo TS 5 (Şubat,)' e göre çatlak genişliği heabı (Excel Tablou) Tablo TS 5 (Nian,1984)' e göre çatlak genişliği heabı (Excel Tablou).. 15 Tablo ACI 35' e göre çatlak genişliği heabı (Excel Tablou) 153 Tablo BS 87' e göre çatlak genişliği heabı (Excel Tablou). 154 Tablo 14.. Yan duvarlar için belirtilen menet koşullarına bağlı olarak Tablo A.6 dan alınan moment katayıları. 156 Tablo Yan duvarlar için belirtilen menet koşullarına bağlı olarak Tablo A.6 dan alınan moment katayıları Tablo A.1. Plak moment heabı için katayıları (Alt ve üt kenarlardan bait menetli) Tablo A.. Plak moment heabı için katayıları (Alt kenardan bait menetli, üt kenardan erbet) Tablo A.3. Plak moment heabı için katayıları (Alt kenardan ankatre, üt kenardan erbet) Tablo A.4. Plak moment heabı için katayıları (Alt ve üt kenarlardan erbet) Tablo A.5. Dikdörtgen depolarda moment heabı için katayıları (Alt ve üt kenarlardan bait menetli) Tablo A.6. Dikdörtgen depolarda moment heabı için katayıları (Alt kenardan bait menetli, üt kenardan erbet)... 3 Tablo A.7. Keme kuvveti katayıları.. 7 Tablo A.8. Düzeltilmiş keme kuvveti katayıları Tablo B.1. Uygulama-3 de kullanılan katayıların tablou.. 9

11 ġekġl LĠSTESĠ ġekil 3.1 ġekil 3. ġekil 4.1 ġekil 4. ġekil 4.3 ġekil 4.4 ġekil 4.5 ġekil 4.6 ġekil 4.7 ġekil 4.8 ġekil 4.9 ġekil 4.1 ġekil 4.11 ġekil 4.1 ġekil 4.13 ġekil 4.14 ġekil 5.1 ġekil 5. ġekil 5.3 ġekil 5.4 ġekil 7.1 ġekil 7. ġekil 7.3 ġekil 9.1 ġekil 9. ġekil 9.3 ġekil 9.4 ġekil 9.5 ġekil 1.1 ġekil 1. ġekil 1.3 Sayfa No : Dikdörtgen depo düşey ve yatay keiti... : Dikdörtgen ıvı depou tipleri..... : Dikdörtgen ıvı depolarında yük etkii... : Dikdörtgen ayaklı betonarme ıvı depou şemaları... : Dikdörtgen depolarda yatay şeritlerin şematik göterimi... : Taban plağının yan duvarlara ankatrelik etkii... : Yatay şeritler yönteminde dikkate alınacak ıvı baıncı... : Yatay şeritlerde yük etkii ve moment diyagramı... : Şematik moment diyagramı (b/a>1,31)... : Uzun duvarlarda ara menetler bulunmaı halinde duvarların şematik moment diyagramı : Dikdörtgen ıvı depolarında düşey şeritlerin şematik göterimi... : Düşey şeritler yönteminde yük etkii... : Taban plağı ile yan duvarın ankatre olmaı halinde duvarların şematik moment diyagramı.... : Depo duvarlarının üt ve alt kenarlarından bait menetli olmaı hali... : Depo duvarlarının üt ve alt kenarlarından ankatre olmaı hali... : Depo duvarlarının üt kenarından bait menetli, alt kenarından ankatre menetli olmaı hali... : Deponun bir duvarında dikkate alınan koordinat itemi... : Düşey kenarları ankatre, alt ve üt kenarları bait menetli bir plak için keme kuvveti eğrii : Düşey kenarları ankatre, alt kenarı bait, üt kenarı erbet menetli bir plak için keme kuvveti eğrii : Duvar birleşim tipleri... : Plaklarda koordinat itemi : Depoda üç yükleme durumu... : Donatı etki alanı... : Derz malzemeleri... : İnşaat derzleri... : Daralma derzleri... : Genleşme derzi.... : Kayma tabakaı..... : Derinliği az olan u hazneinde, iç kaplama tabakaının abitleştirilmei detayı : Derzlerde takviye yalıtım örtüü bantları detayı. : Cam lifi takviyeli platik kaplamada kullanılacak çelik aç plaka

12 ġekil 11.1 ġekil 11. ġekil 1.1 ġekil 1. ġekil 1.3 ġekil 13.1 ġekil 13. ġekil 13.3 ġekil 13.4 ġekil 13.5 ġekil 13.6 ġekil 14.1 ġekil 14. ġekil 14.3 ġekil 14.4 ġekil 14.5 ġekil 14.6 ġekil 14.7 ġekil 14.8 ġekil 14.9 ġekil 14.1 ġekil ġekil 14.1 ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil 14. ġekil 14.1 ġekil 14. ġekil 14.3 ġekil 14.4 ġekil 14.5 ġekil 14.6 ġekil 14.7 ġekil 14.8 ġekil 14.9 ġekil 14.3 ġekil : Dikdörtgen depoların duvar donatı detayları.. : Depo tabanının duvar ile birleşim detayı. : Donatı etki alanı.... : TS 5 (Şubat, ) e göre etkili donatı alanı.. : ACI 35 e göre donatı etki alanı.... : Wetergaard ve Karman a göre hidrodinamik baınç dağılımı : Houner e göre ıvı etkileri. : Houner yönteminde depo modellemei... : Konol itinat duvarlarında etkiler : Konol itinat duvarında deprem etkileri... : Su içinde kolon türü yapı :Dikdörtgen betonarme depo... :Tablo 14.1 deki değerlere göre çizilen moment diyagramı... :Tablo 14. deki değerlere göre çizilen moment diyagramı... :Tablo 14.3 deki değerlere göre çizilen moment diyagramı.. :Uzun duvarda oluşan keit etkileri... :Dikdörtgen betonarme depo... : (a) şıkkı için çizilen moment diyagramı : (b) şıkkı için çizilen moment diyagramı : (b) şıkkı için çizilen moment diyagramı (Tablo 14.6.c).. : (c) şıkkı için çizilen moment diyagramı : (c) şıkkı için çizilen moment diyagramı (Tablo 14.7.c) :Depo boyutları :Yükleme durumları. :Uzun duvarda donatı detayı :Tavan döşemei donatı şemaı :Depo boyutları :Depo boyutları :Konol plağa etkiyen tatik ve deprem yükleri... :Depo boş ve dışta toprak baıncı varken depremiz durum için alınan yük etkii :Depo boş ve dışta toprak baıncı varken depremli durum için alınan yük etkileri. :Depo dolu ve dışta toprak baıncı yokken depremiz durum için alınan yük etkii :Depo dolu ve dışta toprak baıncı yokken depremli durum için alınan yük etkileri. :Taban döşemeinde menet kabulleri.. :Taban döşemeinde oluşan moment diyagramı :Taban döşemeinde oluşan moment diyagramı :Donatı detayı :Depreme maruz depo modellemei.. :Depo boyutları.. :Dikdörtgen deponun onlu elemanlar yöntemine göre modellenmei.. :Dikdörtgen deponun dolu olmaı durumunda meydana gelen şekildeğiştirme :Dikdörtgen deponun boş ve dışta toprak baıncı olmaı durumunda meydana gelen şekildeğiştirme

13 ġekil 14.3 ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil 14.4 ġekil ġekil 14.4 ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil 14.5 ġekil ġekil 14.5 ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil 14.6 ġekil ġekil 14.6 ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil ġekil 14.7 : Uzun duvar doğrultuundaki yatay eğilme momenti diyagramı : Uzun duvar doğrultuundaki düşey eğilme momenti diyagramı... : Uzun duvar doğrultuundaki max eğilme momenti diyagramı. : Kıa duvar doğrultuundaki yatay eğilme momenti diyagramı : Kıa duvar doğrultuundaki düşey eğilme momenti diyagramı :Kıa duvar doğrultuundaki makimum eğilme momenti diyagramı. : Taban döşemeinde, y ekeni doğrultuundaki eğilme momenti diyagramı. : Taban döşemeinde, x ekeni doğrultuundaki eğilme momenti diyagramı : Taban döşemeindeki makimum eğilme momenti diyagramı : Depo duvarlarında oluşan keit etkilerinin şematik göterimi : Uzun duvar doğrultuundaki yatay eğilme momenti diyagramı : Uzun duvar doğrultuundaki düşey eğilme momenti diyagramı... :Uzun duvar doğrultuundaki makimum eğilme momenti diyagramı. : Kıa duvar doğrultuundaki yatay eğilme momenti diyagramı : Kıa duvar doğrultuundaki düşey eğilme momenti diyagramı... : Kıa duvar doğrultuundaki makimum eğilme momenti diyagramı. : Taban döşemeinde, y ekeni doğrultuundaki eğilme momenti diyagramı. : Taban döşemeinde, x ekeni doğrultuundaki eğilme momenti diyagramı : Taban döşemeindeki makimum eğilme momenti diyagramı. : Depo duvarlarında oluşan keit etkilerinin şematik göterimi. : Tek gözlü depo kalıp planı : Uzun ve kıa duvar donatı şemaları.. : İki gözlü dikdörtgen betonarme depo : Orta bölmede oluşan momentlerin şematik göterimi.. : Çok gözlü depo donatı kalıp planı. : İki gözlü dikdörtgen betonarme depo. : İki gözlü dikdörtgen deponun onlu elemanlar yöntemine göre modellenmei... :Deponun her iki bölmeinin dolu olmaı durumunda meydana gelen şekil değiştirme... : Kıa duvar doğrultuundaki yatay eğilme momenti diyagramı. : Kıa duvar doğrultuundaki düşey eğilme momenti diyagramı. : Orta duvar doğrultuundaki yatay eğilme momenti diyagramı. : Orta duvar doğrultuundaki düşey eğilme momenti diyagramı. : Taban döşemeinde, y ekeni doğrultuundaki eğilme momenti diyagramı. : Taban döşemeinde, x ekeni doğrultuundaki eğilme momenti diyagramı : Uzun duvar doğrultuundaki yatay eğilme momenti diyagramı : Uzun duvar doğrultuundaki düşey eğilme momenti diyagramı... : Kıa duvar doğrultuundaki yatay eğilme momenti diyagramı : Kıa duvar doğrultuundaki düşey eğilme momenti diyagramı. : Orta duvar doğrultuundaki yatay eğilme momenti diyagramı

14 ġekil ġekil 14.7 ġekil ġekil ġekil : Orta duvar doğrultuundaki düşey eğilme momenti diyagramı : Taban döşemeinde, y ekeni doğrultuundaki eğilme momenti diyagramı. : Taban döşemeinde, x ekeni doğrultuundaki eğilme momenti diyagramı. : Uzun duvar doğrultuundaki yatay eğilme momenti diyagramı.. : Uzun duvar doğrultuundaki düşey eğilme momenti diyagramı

15 SEBOL LĠSTESĠ A ' : Baınç donatıı alanı a : Uygulanan baınç yüzeyinden çatlağın heaplandığı yüzeye olan meafe a cr : Gözönüne alınan nokta ile en yakın boyuna donatı araındaki meafe A : Çekme donatıı alanı A : Eğilme donatıını aran betonun etkili gerilme alanı (ACI 35 de) a m : akimum yer ivmei A t : Herbir donatı çubuğuna düşen etkili beton alanı A o : Etkin yer ivmei katayıı b w : akimum donatı aralığı : Keit genişliği c : Keme kuvveti katayıı c d : Heaplanan çökme katayıı c h : Eşdeğer yatay baınç katayıı c min : Çekme donatıı yüzeyindeki minimum beton örtüü kalınlığı c v : Eşdeğer düşey baınç katayıı c : Dış yüzeye en yakın olan çekme çubuğunun beton örtüü d : Faydalı yükeklik d c :akimum gerilen en dış donatının merkezinden ölçülen beton tabakaının kalınlığı d g :En büyük zemin yerdeğiştirmei d max : akimum dalga yükekliği E c : Betonun elatiite modülü E : Çeliğin elatiite modülü f cd : Beton heap baınç dayanımı f ck : Beton karekteritik baınç dayanımı f : İşletme yükleri için donatı gerilmei F : Yanal ıvı baıncında kullanılan yük faktörü f ctk : Betonun karakteritik çekme dayanımı f yk : Donatı çeliğinin karakteritik akma dayanımı f cu : Betonun küp için baınç dayanımı g : Yerçekimi ivmei h : Plak veya duvarın yükekliği, Sıvı yükekliği,keit yükekliği h a : Atıl kütle itkii yükekliği h o : İmpul kütle itkii yükekliği h 1 : Salınım kütle itkii yükekliği : Zemin şev açıı I : Yapı önem katayıı I cr : Çatlamış keit eylemizlik momenti k : İtibari deprem katayıı k : Aktif veya paif baınç katayıı

16 k a : Aktif baınç katayıı k p : Paif baınç katayıı k ad : Dinamik aktif baınç katayıı k pd : Dinamik paif baınç katayıı K : Rijitlik L : Depo yarı boyu uzunluğu : Depo içindeki ıvının toplam kütlei a : Sıvı atıl kütlei d : Devirici moment, Taarım eğilme momenti e : Eğilme momenti m : Döşeme uzun kenarının kıa kenarına oranı xy : x-y düzlemindeki burulma momenti o : Sıvı alınım kütlei 1 : Sıvı impul kütlei n : Çubuk ayıı N : Ekenel kuvvet q : Plak veya duvar tabanındaki baınç için üçgen yük dağılımı P a : Toplam aktif baınç P p : Toplam paif baınç P t : Statik baınç P h : Yatay makimum baınç değeri P v : Düşey makimum baınç değeri P d : Hidrodinamik baınç P o : Salınım baıncı P i : İmpul baıncı P : Hidrotatik baınç : İki genleşme derzi araındaki meafe : Atıl ıvı yükekliği (H-1,5L) S a : Spektrum ivmei S v : Spektrum hızı t : Plak veya duvar kalınlığı, Zaman U : Yük kombinayonu V cr : Keitin kemede çatlama dayanımı V d : Heap keme kuvveti V u : Nihai keme dayanımı w : Çatlak genişliği w k : Karakteritik çatlak genişliği w m : Ortalama çatlak genişliği x : Tarafız eken derinliği : Sıvı titreşiminin açıal hızı z : Eğilme donatıı dağılımındaki ınırlandırma miktarı : Sıvı derinliği : Toprak veya uyun birim ağırlığı : Toprak içel ürtünme açıı : Salınım açıı : Donatı çapı : Poion oranı : inimum rölatif yerdeğiştirme değeri : oment katayıı

17 r cr r : Birim kütle : Duvar arka yüzünün düşeyle yaptığı açı : Çekme bölgeindeki alana göre heaplanan donatı yüzdei : Toplam keit alanına göre çatlakları ınırlamak için gerekli kritik donatı oranı : Kullanım yükleri altında donatı gerilmei : Çatlama anında donatı gerilmei

18 DĠKDÖRTGEN BETONARE DEPOLARIN TASARII ÖZET Betonarme depolar; on yıllarda yaygın olarak içme, kullanım ve arıtma teilerinde kullanılmaya başlanmıştır. Bu depolar, içme ve kullanım ularını endütri ve enerji üretimi için gerekli çeşitli ıvıları depolamada kullanılmaktadır. Bu tür yapıların taarımda adece dayanım gerekinimleri değil, aynı zamanda kullanılabilirlik durumları gözönüne alınmalıdır. Düzgün olarak taarlanan bir depo uygulanan yüklere çatlamadan karşı koymalı ve ızıntıya engel olmalıdır. Bu tür yapıların taarımında ızıntının önlenmei için, gerekli miktarlarda ve uygun bir dağılımla donatı yerleştirilmei gerekir. Ayrıca derzlerdeki detaylar, kullanılan betonun kalitei ile yapımdaki inşa teknikleri amaca uygun bir deponun yapımında önemli yer tutar. Bu çalışmada dikdörtgen depoların yapıal çözümleme yöntemleri, derzler; geçirimizlik, depo elemanlarında kontrükiyon (taban, duvar ve tavanda); TS 5 (Şubat; ve Nian;1984), ACI 35, BS 87 tandardına göre ele alınan çatlak kontrolleri, depoların ACI 35 ve EC 8 (Kıım 4) tandartlarına göre taarım kuralları ve on olarak da depolarda deprem heabı konuları ele alınmıştır. Dikdörtgen betonarme depoların yapıal çözümlemeine ait üç adet yapıal çözümleme yöntemi ele alınmıştır. Bunlar yatay ve düşey şeritler yöntemi, katayılar yöntemi ve onlu elemanlar yöntemidir. Yatay şeritler yöntemi; deponun derinliğinin büyük ve yatay boyutların derinliğe oranla küçük olmaı durumunda uygulanmaktadır. Bu yöntemle yapıal çözümleme depo duvarları üzerinde alınan 1. m genişliğindeki yatay şeritler üzerinde yapılmaktadır. Deponun yatay boyutlarının yükekliğine göre büyük olmaı durumunda, düşey şeritler yönteminin kullanılmaı öz konuudur. Bu yöntemde birim genişlikte düşey şeritler dikkate alınmakta ve bu şeritlerin değişik menetlenme durumları için çözüm yapılmaktadır. Katayılar yönteminde; değişik menetleme biçimleri için keme kuvveti ve moment taarım katayıları tablolar halinde verilmiştir. Bu katayılar ayıal çözüm yöntemleri ile üretilmişlerdir. Bu katayılar yardımıyla, yapının kritik keitlerindeki keit teirleri bulunabilmektedir.

19 Sonlu elemanlar yönteminde ie; yapı onlu ayıda uygun elemanlara ayrılarak idealleştirilmekte, keit etkileri ve gerilmeler bu elemanların birleştiği düşünülen onlu ayıda düğüm noktaında kuvvetlerle göterilmektedir. Bu çalışmadaki uygulamalarda, onlu eleman yöntemiyle çözüm SAP paket programı kullanılarak yapılmıştır. Deprem heabında; deponun gömme ve yerütü depo olma durumlarına göre heap yöntemleri açıklanmış, yerütü depolarında Houner yöntemine göre heap bağıntıları verilmiştir. Uygulamalar bölümünde; çalışmada verilen yapıal çözümleme yöntemlerinin uygulanmaına ait birçok ayıal örnek verilmiştir.

20 THE DESIGN OF RECTANGULAR CONCRETE TANKS SUARY Reinforced concrete tank have been ued extenively in municipal and indutrial facilitie ince everal decade. The liquid torage tank are ued to tore potable water and different liquid which are neceary in indutry and energy production. The deign of thee tructure require that attention mut be payed not only to trength requirement but to erviceability requirement a well. A properly deigned tank mut be able to withtand the applied load without crack that could caue leakage. The goal of deigning and contructing a tructurally ound tank that will not leak i achieved by providing the proper amount and dutribition of reinforcement, the proper detailing of contruction joint and the ue of quality concrete placed uing proper contruction practice. Thi tudy include tructural analyi method, joint and watertightne detail of tank, contruction of tank element (at the bae, wall and roof), crack control according to ACI 35, TS 5 (1984 and ) and BS 87, the contruction rule of tank according to ACI 35 and EC 8 (Part 4), and earthquake calculation repone of rectangular concrete tank. Three ytem were conidered for tructural analyi of reinforced concrete tank. Thee were horizontal and vertical band method, coefficient method and finite element method. The horizontal band method wa applied in the event the depth of the tank wa large and it horizontal dimenion were lower when compared to the depth. The tructural analyi uing thi method wa performed on 1. m wide horizontal band. If the horizontal dimenion of the tank were larger than it depth, vertical band method could be ued. In thi method, vertical band of unit width were taken into account and a olution wa made for the variou retraint condition of thee band. In the coefficient method, the hear force and moment deign coefficient were given in table. Thee coefficient were engineered for numerical olution method. aking ue of thee coefficient, the loading on the critical ection of the building could be determined. In the finite element method, the tructure wa divided into finite number of element for being idealized and the loading on the ection and the tree were

21 hown a force on the finite number of node. In thi tudy, SAP oftware wa ued for the finite element method olution. In the earthquake loading deign, the analyi method according to tank being embedded or on the ground were provided while the Houner method olution formulate were employed. In the ection of application, everal numerical example a to application of the provided tructural analyi method were given.

22 BÖLÜ 1 GĠRĠġ Depoların tarihi inanlık tarihi kadar ekidir. Suyun inan hayatı için taşıdığı önemi kavrayan inanlar, tarihin eki çağlarından beri ihtiyaçları olduğunda kullanmak üzere uları biriktirme yoluna gitmişlerdir. Dünyanın pek çok bölgeinde tarihi kalıntılar, eki çağlardan kalan u depoları içermektedir. Teknolojinin gelişmeine bağlı olarak önceleri içme uyu ve diğer ıvılar ahşaptan büyük fıçılarda depolanmış, metal anayiinin gelişmeiyle de metal fıçılar kullanılmaya başlanmıştır. Depolar; on yıllarda, yaygın olarak şehirel ve endütriyel teilerde içme ularını, çeşitli ıvıları, atıkuları, anayi ve enerji üretimi için gerekli ıvıları depolamak için kullanılmaktadır. Bu tür yapıların taarımında adece dayanım gerekinimleri değil, aynı zamanda kullanılabilirlik durumları gözönüne alınmalıdır. Düzgün olarak taarlanan bir depo üzerine etki eden tüm yüklere önemli mertebelerde çatlamadan karşı koymalı ve ızıntıya engel olmalıdır. Bu tür yapıların taarımında ızıntının önlenmei için, gerekli miktarlarda ve uygun bir dağılımla donatı yerleştirilmei gerekir. Ayrıca derzlerdeki detaylandırma, kullanılan betonun kalitei ile yapımdaki inşa teknikleri amaca uygun bir deponun yapımında önemli yer tutar. Normal bir ıvı depou; taban döşemei, yan duvarlar ve tavan döşemei olmak üzere üç kıma ayrılabilir. İyi bir deponun inşaı için adece heabın yeterli olmayacağı da bir gerçektir. Yapım aşamaında yapılacak küçük bir detay hataı, genellikle deponun çatlamaına, dolayııyla da işlevini yapmaına engel olabilmektedir. Diğer taraftan, betonun yerleştirilmeinden onra, özellikle depolarda çok önemli olan, ıcaklık ve rötre etkilerini azaltmak için, deponun beton kürünün iyi yapılmaı, ani

23 doldurulmamaı, ıcak altında boş bırakılmamaı gibi önlemlerin de alınmaı gerekmektedir. Bu çalışmada, dikdörtgen betonarme ıvı depolarının projelendirilmeinde kullanılan çeşitli yöntemlerle birlikte depo taarımına ait bilgiler unulmaktadır. Çalışma 14 bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde; giriş ve çalışmanın amacı belirtilmiş, ikinci bölümde depoların tanımları, görevleri, ınıflandırılmaları, yapıda kullanılacak malzemelerin eçimi ve biriktirilecek ıvının özellikleri ile projede dikkate alınacak yük etkileri hakkında bilgi verilmektedir. Üçüncü bölümde; dikdörtgen ıvı depolarının tipleri ve kontrükiyon ealarına, avantaj ve dezavantajlarına değinilmiş, yapıal çözümleme yöntemleri hakkında bilgi verilmiştir. Dördüncü bölümde; yapıal çözümleme yöntemlerinden yatay ve düşey şeritler yöntemi verilmiş olup, değişik menetlenme durumları için heap bağıntıları yer almaktadır. Bu yöntemle ilgili ayıal uygulama, uygulamaların yer aldığı ondördüncü bölümde verilmiştir. Beşinci bölümde; yapıal çözümleme yöntemlerinden katayılar yöntemiyle ilgili bilgi verilmiştir. Yöntemin uygulanmaında kullanılan moment ve keme kuvveti katayılarına ait tablolar Ek-A da yer almaktadır. Altıncı bölümde onlu elemanlar yöntemiyle yapıal çözümlemeye kıaca değinilmiş, yöntemin SAP programı ile çözümüne ait ayıal örnek ondördüncü bölümde verilmiştir. Yedinci bölümde, ACI 35 e göre dikdörtgen betonarme depoların çözümlemeiyle ilgili bilgiler unulmuş ve tandartta yer alan taarım yöntemi, dayanıklılık (durabilite), minimum donatı, çatlak kontrolü, yapıya etkiyen kuvvetler gibi taarımda gözönünde tutulmaı gereken etkiler belirtilmiştir. Sekizinci bölümde Eurocode 8 e göre depo taarımıyla ilgili genel kurallar, yapının tabilite açıından limit durumları ve taarımda dikkat edilmei gereken huular belirtilmiş olup, limit durumlarda yapı elemanlarında aranılan özelliklerle ilgili bilgiler verilmiştir.

24 Dokuzuncu bölümde; depolarda uygulanan derzler, derz malzemeleri, derz tipleri hakkında bilgi verilmiş, derz türlerinin şekilleri ve derzlerin yapı elemanlarında hangi şekilde uygulandığı belirtilmiştir. Onuncu bölümde ie; depolarda hayati önem taşıyan geçirimizlik ve yalıtım tipleriyle ilgili bilgiler unulmuş, geçirimizliğin ağlanmaı için betonda kullanılan malzemelerin aranılan özellikleri verilmiştir. Bölüm onunda depolarda drenajın öneminden bahedilmiştir. Onbirinci bölümde; depolarda taban döşemei, tavan döşemei ve yan duvarlarda kontrükiyonla ilgili bilgi verilmiş, duvar ve birleşimdeki donatı detaylarına ait şekiller yeralmıştır. Onikinci bölümde, betonda çatlak konuu ele alınmış, depolarda çatlağın olumuz etkilerinden bahedilmiş ve TS 5 (1984 ve ), ACI 318 ve ACI 35, BS 87 tandartlarıyla DSI şartnameine göre çatlak heabı verilmiştir. Ayrıca DSİ şartnameinde yer alan ıı ve rötre, farklı oturmalar, donatılarla ilgili kontrüktif kurallar özetlenmiştir. Onüçüncü bölümde; yerütü depolarının heap yöntemleri; bu yöntemlerden Houner yönteminde kullanılan bağıntılar verilmiştir. Bölümde gömme depoya etkiyen yükler, devrilme ve kayma kontrolüyle ilgili kriterler de özetlenmiştir. Ondördüncü bölümde; tüm çözümleme yöntemlerine ait uygulamalara ve depolarda deprem heabının Houner yöntemiyle çözümüne ait bir örneğe yer verilmiştir.

25 BÖLÜ BETONARE SIVI DEPOLARI.1. GĠRĠġ İnanların; ıvıları depolama ve gerekli hallerde kullanım yerlerine ekonomik bir şekilde iletme ihtiyacı hep üregelmiştir. Bir deponun inşaına karar verildiği zaman, hidrolik ve yapıal parametrelerin birlikte değerlendirilmei gerekir. Yapıal olarak ideal olan bir depo, hidrolik açıdan yeteriz olabilir. Bu bölümde depolara ilişkin hidrolik ve yapıal özellikler verilmektedir... SIVI DEPOLARI Su mühendiliği açıından depo; kaynaktan gelen ve ihtiyaç yerine dağıtılan debiler araındaki farkı dengeleyen yapılar olarak; yapı mühendiliği açıından ie, toplumun kullanımı için gerekli olan u ile, anayi ve enerji için gerekli olan ıvıların biriktirilmeinde kullanılan mühendilik yapıları olarak tanımlanabilmektedir [9]..3. KULLANI AAÇLARI Sıvı depoları çok çeşitli amaçlar için kullanılmaktadır. Bu amaçların başlıcaları aşağıda verilmektedir: - İnanların ihtiyacı olan uyu depolamak, - Yangın anında gerekli olan ek u ihtiyacını karşılamak,

26 - Şebekedeki u baıncının belirli ınırlar içinde kalmaını ağlamak, - Sanayi ve enerji için gerekli ıvıları depolamak, - Atıkuları arıtılmaı için biriktirmek, - Tarım için gerekli ulama uyunu depolamak..4. SIVI DEPOLARININ SINIFLANDIRILASI: Sıvı depoları ve ıvı depoları gibi hizmet veren diğer depoların çeşitli kriterlere göre ınıflandırılmaı aşağıda verilmektedir. 1 ) Kullanım amacına göre: - Su depoları, - Akaryakıt ve gaz depoları, - Atıku teii depoları ) Kullanılan malzeme cinine göre: - Betonarme depolar, - Öngerilmeli ya da kımen öngerilmeli beton depolar, - Kargir ve beton depolar, - Çelik depolar 3) Zemindeki konumuna göre: - Gömme depolar, - Yerütü depoları, - Ayaklı depolar 4 ) Plandaki şekline göre: - Dikdörtgen depolar, - Kare depolar, - Silindirik depolar, - Çokgen depolar, - Herhangi bir keitteki depolar 5 ) Kat ve göz adedine göre: - Bir gözlü depolar, - Çok gözlü depolar, - Çok katlı bir gözlü depolar,

27 - Çok katlı ve çok gözlü depolar 6 ) İnşa şekline göre: - Yekpare döküm depolar, - Prefabrike depolar. İnşa edilecek deponun yukarıdaki ınıflardan hangii olacağına; ihtiyaçları, imkanları ve yerel koşulları dikkate alarak karar vermek gerekmektedir..5. ALZEE SEÇĠĠ Deponun hangi malzemeden ( betonarme, öngerilmeli beton, kargir ya da çelik, vb.) yapılacağına; depo kotu, boyutları, biriktirilecek ıvının özellikleri gibi konular dikkate alınarak karar vermek gerekmektedir..6. DEPOLANACAK SIVILARIN ÖZELLĠKLERĠ Betonarme ıvı depolarında depolanacak ıvının betona zarar vermemei gerekmektedir. Bilindiği gibi hemen hemen bütün aitler, bazı tuzlar, ülfatlar ( CaSO 4, gso 4 gibi ) ve erbet CO taşıyan ert ya da yumuşak ular betona zarar vermektedir. Bu nedenle, depolanacak ıvıların bu zararlı etkilerini önlemek için depo iç yüzeyini yalıtmak gerekmektedir. Bu iş için bitümlü, iliyum tetraflorürlü poliakrilik ya da poliepoki ealı polimer malzemeler kullanılabilir..7. SIVI DEPOLARININ PROJELENDĠRĠLESĠNDE DĠKKATE ALINACAK YÜK YA DA YÜK ETKĠLERĠ Sıvı depolarının projelendirilmeinde dikkate alınacak yük ya da yük etkileri aşağıda verilmektedir: - Depo ve depo ekipmanının özağırlıkları, - Depolanan ıvının yükü, - Çeşitli işletme yükleri, - Sıcaklık değişimi, - Rötre etkii, - Sünme etkii, - Kar ve rüzgar yükleri,

28 - Deprem etkii, - Toprak ve u itkii. Yerütü ve gömme depolarının taban döşemelerinin alt kotunu, yeraltı u eviyeinin oldukça ütünde tutmak gerekmektedir. Aki taktirde heaplarda yeraltı uyunun kaldırma kuvvetini de dikkate almak gerekir. Tüm depoların en elverişiz keit etkilerine göre boyutlandırılmaı gerektiği açıktır.

29 H z BÖLÜ 3 DiKDÖRTGEN BETONARE SIVI DEPOLARI 3.1. GĠRĠġ Dikdörtgen betonarme ıvı depoları özellikle, gömme ve yerütü depou olarak, içme ve kullanma ularını ya da anayi için gerekli ıvıları depolamak için yaygın bir şekilde inşa edilmektedir. Dikdörtgen depolar için bu bölümde verilen heap ealarının kare depolar için de geçerli olmaı doğaldır. Silindirik depo duvarlarında normal kuvvet etkili olmaına mukabil, dikdörtgen depo duvarlarında normal kuvvet yanında eğilme momenti de oluşmaktadır. Bu keit etkileri altında ütü açık dikdörtgen bir depo duvarının yatay ve düşey doğrultuda şekildeğiştirmei Şekil 3.1 de görülmektedir. Görüldüğü gibi duvar, açıklıklarda erbet olarak yerdeğiştirme yapmaına karşın, köşelerdeki yerdeğiştirmei engellenmektedir. Bu nedenle genellikle negatif momentin ve keme kuvvetinin makimum değerleri köşelerde meydana gelmektedir. F F t Şekil 3.1. Dikdörtgen Depo Düşey ve Yatay Keiti

30 Dikdörtgen depo duvarlarında eğilme momentinin meydana gelmei, ekonomik açıdan uygun olmamaktadır. Ancak, özellikle endütri yapılarında deponun yapılacağı arazinin ınırlı olmaı halinde, değişik ıvıları depolamak için çok gözlü depo inşaı gerekmektedir. Bu durumda dikdörtgen depolar, ara kaybını önlemek için daireel depolara göre daha uygun olmaktadır. 3.. DiKDÖRTGEN BETONARE SIVI DEPO TĠPLERĠ VE KONSTRÜKSĠYON ESASLARI Günümüzde birçok yerleşim bölgeinde toplumun ihtiyacını karşılamak, içme ve kullanım ularını biriktirmek ya da anayi için gerekli ıvıları depolamak için dikdörtgen ıvı depoları; tekgözlü (Şekil 3. a), çok gözlü (Şekil 3. b), çok katlı-bir gözlü (Şekil 3. c) ve çok katlı-çok gözlü (Şekil 3. d) olarak yaygın bir şekilde inşa edilmektedirler [9]. Bunlar gömme ve yerütü depou olarak inşa edildikleri gibi ayaklı olarak da inşa edilmektedir. Ütleri kapalı olabileceği gibi, yüzme havuzları ve atıku teilerinde olduğu gibi, ütleri açık da olabilmektedir. Depo taban ve tavan döşemeleri, genellikle kirişli ve kirişiz (mantar) döşeme tipinden biri olarak gerçekleştirilmektedir. Ütü açık büyük depolarda ıcaklık değişimi, rötre, ünme ve farklı menet çökmelerinden doğan keit etkilerini azaltmak için tavan ve taban döşemeleri ile duvarları derzlerle bloklara ayırmak gerekli olmaktadır. Derz blokları ile ayrılmış yan duvarların yapıal çözümlemelerini itinat duvarı olarak yapmak da mümkündür. Ütü kapalı depolarda genellikle tavan döşemei yan duvarlara bait menetli, taban döşemei ie ankatre menetli olarak inşa edilmektedir. (a) (b) (c) (d) Şekil 3.. Dikdörtgen Sıvı Depou Tipleri

31 Depolar gömme değil ie ıı yalıtımını ağlamak amacıyla tavan döşemelerinin ütüne 5-1 cm kalınlığında bir toprak tabakaı konulmaı gerekli olmaktadır DĠKDÖRTGEN DEPOLARIN ÜSTÜNLÜKLERĠ VE SAKINCALARI Dikdörtgen betonarme ıvı depoları, yukarıda da belirtildiği gibi, toplumun ihtiyacı olan içme ve kullanım uyunu ya da anayide gerekli ıvıları depolamak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu depoların duvarları çekme kuvvetiyle beraber eğilme momenti etkiindedir. Bu durum dikdörtgen depoların, duvarı adece çekme kuvvetinin etkiinde bulunan ilindirik ıvı depolarına göre bir dezavantaja da; deri, kağıt, boyama gibi anayi ihtiyaçları için birbiriyle bitişik nizamda çok gözlü depoların inşaı gerekli olduğunda dikdörtgen depolar, bu inşaat için ayrılan alanı kayıpız olarak kullanmaya imkan verdiğinden, ilindirik depolara tercih edilirler. Dikdörtgen betonarme ıvı depolarının yapıal çözümlenmeinde; menet koşullarının gerçekçi bir şekilde dikkate alınmaı, ilindirik depolara göre çok daha zordur. Ancak, bu depo duvarlarının ortak düşey kenarlarının menetlenme koşullarının doğru tanımı yapıal çözümlemelerde gerekli olmakta, oya ilindirik depolarda tavan ve taban döşemelerinden yeterli uzaklıktaki bölgelerde bu koşullara gerek bulunmamaktadır. Dikdörtgen depolarda yan duvarların üt kenarlarının ( bu duvarlar rijitleştirici elemanlarla takviye edilmemişe) erbet menetli olarak kabul edilmei gerçeğe uygun olmaktadır. Aki taktirde duvarların eğilme ve dönme dayanımları arttırıldığından özkonuu kenarları erbet ya da tam ankatre olarak kabul edilmei gerçekçi olmamaktadır. Ancak bu menet elatik menet olmamakla beraber tam ankatre menet de değildir. Bu durum, heaplarda bu kenarların gerçek davranışlarının dikkate alınmaının kolay olmadığını götermektedir. Depo duvarlarının taban döşemei üzerindeki menetleri ne tam bait ne de tam ankatredir. Ancak, nadir olmakla beraber burada gerçek bir mafal kullanılmışa bait menet kabulü gerçeğe yakın olmaktadır. Taban döşemei ile duvarları monolitik olarak inşa edilmiş ie özkonuu menetlerde bir ankatrelik etkii bulunmakla beraber, temel zemini reakiyonlarının etkiinden dolayı bu ankatrelik ideal ankatrelik mertebeinde değildir. Ne var ki temel zemininin ağlam bir kayaç olmaı ile olmamaı hallerinde, özkonuu menetleri ankatre kabul etmek araında önemli derecede fark bulunduğu da bir gerçektir. Silindirik ıvı depolarının yapıal

32 çözümlemelerinde de benzer zorluklar bulunmakla beraber bu zorluklar dikdörtgen betonarme ıvı depolarında daha fazladır DĠKDÖRTGEN BETONARE SIVI DEPOLARININ DAVRANIġLARI VE YAPISAL ÇÖZÜLEE YÖNTELERĠ Dikdörtgen betonarme ıvı depolarının yapıal çözümlemeleri plak teorilerine göre yapılabilmektedir. Depo duvarları ve taban döşemei, kendi düzlemlerine dik olarak etkiyen ıvı baıncı altında genellikle iki doğrultuda eğilmeye çalışmaktadır. Ancak duvarların ve taban döşemeinin ayrık ya da birleşik olarak heaplanmalarında üreklilik etkilerini ( menet koşullarını ) gerçekçi olarak dikkate almak oldukça güç olmaktadır. Bu depoların yapıal çözümlemeinde kullanılan bazı yöntemler: - Yatay ve düşey şeritler yöntemi, - Katayılar yöntemi, - Sonlu elemanlar yöntemi olarak ıralanabilir [9]. Bu yöntemler, daha aşağıdaki bölümlerde irdelenecektir.

33 H BÖLÜ 4 DĠKDÖRTGEN BETONARE SIVI DEPOLARININ YATAY VE DÜġEY ġerġtler YÖNTEĠNE GÖRE YAPISAL ÇÖZÜLEESĠ 4.1 GĠRĠġ Dikdörtgen betonarme ıvı depolarının yapıal çözümleme yöntemlerinden biri yatay ve düşey şeritler yöntemidir. Depoların taban döşemeleri depolanan ıvının ağırlığından doğan üniform, yan duvarları ie hidrotatik baınç etkiindedir (Şekil 4.1). Dikdörtgen ıvı depoları uygulamada bazen ayaklar üzerine de inşa edilmektedir (Şekil 4..a). Bu tür depolarda taban döşemei çerçevei boyunca kirişli ya da kirişiz olabilmektedir. Benzer şekilde duvarlar da üt kenarları boyunca kirişli ya da kirişiz olarak inşa edilebilmektedir. Dikdörtgen ıvı depolarının birer kenarlarının diğerine göre fazla uzun olmaı durumunda, uzun kenarlara ara kolonlar konulabilir (Şekil 4..b). Bu ara kolonlar duvarların üt kenarlarına kadar uzatılabilmekte ve vara buradaki kirişlere menet teşkil etmektedirler. a Şekil 4.1. Dikdörtgen Sıvı Depolarında Yük Etkii

34 Bazen bu ara kolonlar duvar üt kenarlarından kirişler ile bağlanmaktadır. Benzer şekilde bu bağlantı taban döşemeinde de yapılabilmektedir. Bu şekilde kapalı çerçeveler ortaya çıkmaktadır. Dikdörtgen depolar ütü açık ya da kapalı olarak yapılabilmektedir. Bu depoların, duvar kenarlarının oranlarına bağlı olarak, yapıal çözümlemelerini yatay şeritler ya da düşey şeritler yöntemi ile yapılabilmektedir. ( a ) ( b ) Şekil 4.. Dikdörtgen Ayaklı Betonarme Sıvı Depou Şemaları Bu bölümde yatay ve düşey şeritler yöntemlerinin temel ilkeleri üzerinde durulmakta ve bu yöntemlere göre dikdörtgen bir betonarme ıvı depounun yapıal çözümlemei verilmektedir. 4.. YATAY ġerġtler YÖNTEĠ Dikdörtgen betonarme ıvı depolarının yaklaşık heabında yatay şeritler yöntemi kullanılmaı, depo derinliğinin büyük ve plandaki boyutlarının derinliğe oranla küçük olmaı durumunda daha uygun olmaktadır. Bu durumda duvarların plak olarak çalışmaları daha çok yatay doğrultuda olduğundan, bu tür depoları yatay şeritler yöntemiyle heaplamak oldukça gerçekçi olmaktadır (Şekil 4.3).

35 1 H h b a Şekil 4.3. Dikdörtgen Depolarda Yatay Şeritlerin Şematik Göterilimi Bu yöntemle yapıal çözümleme depo duvarları üzerinde alınan 1. m genişliğindeki yatay şeritler üzerinde yapılmaktadır. Taban döşemeinin duvarlar üzerindeki ankatrelik etkii küçük bir bölgede kaldığından çözüm daima uygun onuçlara götürmektedir (Şekil4.4). Örneğin; 1. m yükekliğinde alınan şerit P.h ortalama ıvı baıncı etkiindedir. Bu durumda üniform yük etkiinde kapalı bir dikdörtgen çerçeve elde edilmektedir. Bu şeritlerde heaba ea olacak baınç, şeritin alt kenarındaki baınç olarak ya da ortaındaki baınç olarak alınabilir (Şekil 4.5). Heapta, şeritin alt kenarındaki baınç alındığında emniyetli fakat ekonomik olmayan bir çözüm, Şekil değiştirmiş cidar Taban Şekil 4.4. Taban Plağının Depo Duvarlarına Ankatrelik Etkii

36 b a P1 P1 P P P3 P3 Şekil 4.5. Yatay Şeritler Yönteminde Dikkate Alınacak Sıvı Baıncı ortaındaki baıncın dikkate alınmaı halinde ie, şeritin alt yarıı için biraz emniyetiz üt yarıı için ie gereğinden fazla emniyetli bir çözüm elde edilmektedir. Bu durumda emniyeti az gibi görünen alt yarım şerit, emniyeti gerekenden fazla olan onun altındaki üt yarım şeritle bir bütün meydana getirdiğinde ortalama baıncın dikkate alınmaı uygun olmaktadır. Dikdörtgen ıvı depounun yatay şeritler yöntemi ile heabında, kapalı çerçeveye üniform iç baıncın etkimei halinde köşe momentleri hazır tablolardan alınabileceği gibi, herhangi bir yapıal çözümleme yöntemiyle de heaplanabilmektedir. Şekil 4.6 da kapalı bir çerçeveye içten etkiyen baınç ve bundan dolayı oluşan moment diyagramı görülmektedir. A pa/ Ia pa/ B pb/ pb/ B pa²/8 C 1 Ib pb/ pb/ A b pb²/8 D D pa/ a pa/ C Şekil 4.6. Yatay Şeritlerde Yük Etkii ve oment Diyagramı (Plan)

37 I a ve I b, ıraıyla a ve b kenarlarının eylemizlik momentlerini ve K I I b a ı götermek üzere köşe momentleri; 3 3 p K.a b A B C D. (4.1) 1 K.a b bağıntıı ile heaplanabilir. Burada a ve b kenarlarının kalınlıkları göterilire; t a ve t b ile 3 3 t a I t a I 1 b b 1 ( t a ve t b ve metre cinindendir) değerini almakta, dolayııyla da K, t K t b a 3 olmaktadır. Bu durumda makimum açıklık momentleri, p.a (4.) 8 1 A p.b (4.3) 8 B bağıntıları ile heaplanmaktadır. Bu bağıntılarda menet momentleri işaretleriyle yerine konacaktır. Dikdörtgen depoların uzun duvardaki açıklık momenti daima pozitiftir. Buna karşılık kıa kenardaki 1 momenti için pozitif durumdan başka iki durum özkonuudur. p.a 1 ) olabilir. Bu durum (4.1) bağıntıındaki değeri yerine konur 8 ve b/a yalnız bırakılıra, b/a = 1,3l değeri için meydana gelmektedir.

38 ) b/a >1.31 için ie 1 < olmakta dolayııyla da kıa duvarın tümü içten çekme etkiinde kalmaktadır (Şekil 4.7). Bu tip depolar kapalı da olabilmektedir. Bu durumda tavan döşemei, taban döşemeinin etkiini yapmakta dolayııyla da duvarlar düşey doğrultuda da moment etkiinde kalmaktadır. Ancak, buradaki ıvı baıncı çok küçük olduğundan, bu momentler ihmal edilebilecek mertebededir. Depo keitlerinde momentlerden başka keme kuvvetleri de mevcuttur. Keit heaplarında bu etkilerin de dikkate alınmaı gerekmektedir. Bu keme kuvvetleri; a kenarında, p.a V (4.4) b kenarında, p.b V (4.5) bağıntıları ile heaplanmaktadır (Şekil 4.6). Görüldüğü gibi kıa duvarların keme kuvvetleri uzun duvarlara, uzun duvarların keme kuvvetleri ie kıa duvarlara ekenel çekme kuvveti olarak etkimektedir. Bu nedenle keit heaplarını bileşik eğilmeye göre yapmak uygun olmaktadır (+N). pa²/8 1 pb²/8 Şekil 4.7. b/a > 1,31 için Şematik oment Diyagramı (Plan)

39 H Daha önce de belirtildiği gibi, dikdörtgen depoların bir kenarının diğerine göre fazla uzun olmaı halinde adece köşelerde kolonların bulunmaı yeterli olmayacağından, ara kolonların da yerleştirilmei gerekli olmaktadır. Bu durumda yatay şeritler bu ara kolonlara da menetlendiğinden moment diyagramı Şekil 4.8 deki şekli almaktadır. Şekil 4.8. Uzun Duvarlarda Ara enetler (Kolonlar) Bulunmaı Halinde Duvarların Şematik oment Diyagramı (Plan) 4.3. DÜġEY ġerġtler YÖNTEĠ Dikdörtgen betonarme ıvı depolarının yapıal çözümlemeinde deponun plan boyutlarının, yükekliğine göre büyük olmaı halinde düşey şeritler yönteminin kullanılmaı uygun olmaktadır. Bu yöntemde birim genişlikte düşey şeritler dikkate alınmakta ve bunlar üt uçlarını kirişize konol plak, kirişli ie (ya da kapalı depo halinde) bir doğrultuda çalışan bir plak olarak idealleştirilmekte ve çözülmektedir. 1 b a Şekil 4.9. Dikdörtgen Sıvı Depolarında Düşey Şeritlerin Şematik Göterilimi

40 h=h x depolanan ıvının birim ağırlığını götermek üzere, depo üt yüzeyinden itibaren herhangi bir x derinliğinde baınç. x, taban döşemei üzerinde ie. H değerini alır (Şekil 4.1). Bu durumda toplam baınç kuvveti düşey duvarların ara keitindeki momenti;.h, bunun taban döşemei ile x a/ Şekil 4.1. Düşey Şeritler Yönteminde Yük Etkii 3.H (4.6) 6 herhangi bir x derinliğindeki moment ie; 3.x (4.7) 6 olur. Bu yönteme göre herhangi bir x derinliğindeki keme kuvveti; V x.x (4.8) taban döşemeinin üt yüzeyindeki makimum keme kuvveti ie;

41 H V max.h (4.9) dır. Taban döşemeinin bait menetli olmaı halinde açıklık momenti;.h.a (4.1) 8 duvarlarla ankatre olmaı halinde ie;.h.a 8.a 6 3 (4.11) olur. Bu on duruma ilişkin şematik moment diyagramı Şekil 4.11 de verilmiştir. ³/6 ³/6 a²/8 - a³/6 Şekil Taban Döşemei ile Duvarların Ankatre Olmaı Halinde İç Sıvı Baıncından İleri Gelen Şematik oment Diyagramı Dikdörtgen betonarme ıvı depolarının, ütlerinin kapalı olmaı durumunda yapıal çözümlemeleri, daha önce de belirtildiği gibi, tavan ve taban döşemeleri üzerinde menetli, birim genişlikli düşey şeritler dikkate alınarak yapılabilir. Burada menet koşullarına bağlı olarak üç durum öz konuudur:

42 ,4H H,578H x 1. Durum: Depo duvarlarının üt ve alt kenarlarının bait menetli olmaı durumu (Şekil 4.1) Bu durumda üt ve alt kenarlardaki menet reakiyonları ıraıyla.h / 6,.H / 3 değerini alır. Herhangi bir x derinliğindeki eğilme momenti ie, x H x.x. ( 1 ) (4.1) 6 H olur. x H / 3(,578H) için bu moment; 3 H (4.13) 15,5 ile maximum değerini alır. x Şekil 4.1. Depo Duvarlarının Üt ve Alt Kenarlarından Bait enetli Kabul Edilmei Hali. Durum: Depo duvarlarının üt ve alt kenarlarının ankatre olmaı durumu (Şekil 4.13).

43 ,H,45H H,8H,548H x,37h Bu durumda üt ve alt kenarlardaki menet reakiyonları ıraıyla; 3H, 7H değerindedir. Herhangi bir x derinliğindeki eğilme momenti ie; x 3 H 1 3x x. ( ) (4.14) H 3H ile heaplanabilir. x max Şekil Depo Duvarlarının Alt ve Üt Kenarlarından Ankatre Kabulü Hali Üt ve alt kenarlardaki ankatrelik momentleri, ıraıyla x = ve x = H için ü 3 H, 3 a 3 H (4.15) olur. (4.14) bağıntıında gerekli işlemler yapılıra, makimum açıklık momenti, 3 H (4.16) 6.6

44 ,583H,417H h=h x bulunur. Herhangi bir x derinliğinde keme kuvveti ie, V x H 3 x. ( ) (4.17) 3 1H H bağıntıı ile heaplanabilir. 3. Durum: Depo duvarlarının üt kenarının bait menetli ; alt kenarının ankatre olmaı durumu (Şekil 4.14): max x Şekil Depo Duvarlarının Üt Kenarından Bait enetli, Alt Kenarından Ankatre Kabulü Hali Bu durumda üt ve alt kenarlardaki menet reakiyonları, ıraıyla H 5, H 1 değerindedir. Herhangi bir x derinliğindeki eğilme momenti ie; x H 1 x.x. ( ) (4.18) 5 3H olur. Alt kenardaki ankatrelik momenti;

45 3 H (4.19) 15 makimum açıklık momenti; 3 H (4.) bağıntıı ile; herhangi bir x derinliğinde keme kuvveti ie,.x V x (4.1) 3 ile heaplanabilir. Görüldüğü gibi ütü kapalı dikdörtgen betonarme bir ıvı depounun düşey şeritler yöntemiyle yapıal çözümlemeindeki zorluk, ınır koşullarının gerçekçi bir şekilde belirlenmeinde bulunmaktadır. Yapıal çözümlemede menet koşulları için yapılan varayımlar, deponun inşaında da gerçekleştirilebiliyora, bu çözümden elde edilen onuçların ağlıklı olacağı açıktır. Ancak öz konuu ınır koşullarının inşa ıraında tam olarak gerçekleştirilemeyebileceği de bir gerçektir. Bu da kein çözümün olduğunu götermektedir. Durum böyle olmakla beraber, bu tip depoların yapıal çözümlemei genellikle duvarların üt kenarlarından bait menetli, alt kenarlarından ankatre oldukları kabulüne göre yapılmaktadır (Şekil 4.14).