Betonarme Taşıyıcı Sistem

Transkript

1 1954 İMO Bursa Betonarme Taşıyıcı Sistem Dün-Bugün. İyi-Kötü. Doğrular-Yanlışlar-Hasarlar ESOGÜ Son 40 yılda değişenler: Dün-Bugün Mimari: İyi-Kötü Statik-betonarme proje aşamaları Betonarme taşıyıcı sistem: İyi-Kötü Taşıyıcı sistem seçimi İstenmeyen Düzensizlikler Doğrular - Yanlışlar Hasarlar (fotoğraflar) Ahmet TOPÇU (Emekli) Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi İnşaat Mühendisliği Bölümü ESKİŞEHİR E-Posta: ogu.ahmet.topcu@gmail.com Web: 18 Kasım 2017, Bursa 1 1

2 Son 40 yılda değişenler: Dün-Bugün 2

3 Malzeme davranışı(deneysel) c s Basınç dayanımı (yüksek) f ck f cu Doğrusal değil EZİLME (kırılma) Gerilme (N/mm 2 ) Aktıktan sonra doğrusal değil Düşük karbonlu çelik(sünek) Yüksek karbonlu çelik(gevrek) 200 Düşük gerilme altında doğrusal davranış f ctk Çekme dayanımı (çok düşük) C0=0.002 Kırılma birim kısalması cu c Birim kısalma Akıncaya kadar doğrusal davranış Birim uzama s Beton davranışı(deneysel) Çelik davranışı(deneysel) 3

4 Dün Malzeme Modeli Bugün Elastik yöntem (Emniyet gerilmeleri yöntemi): Taşıma gücü yöntemi: Beton modeli σ = c E ε c E c =Tan α c (Hooke geçerli) Hooke geçersiz Beton Max gerilme altında kırılmaz Beton Max birim kısalma ε cu ya ulaşınca kırılır ε cu E c çok değişkendir, kullanılmaz Beton modeli. s σ = E ε (Hooke geçerli) s s s E s =Tan α E s =2x10 5 N/mm 2 (sabit) Gerilme f yd. Doğrusal değil KOPMA E s =2x10 5 N/mm 2 Çelik akmamış ise HOOKE kanunu geçerlidir: σ s =E s ε s (ε s < ε sd, HOOKE geçerli) Çelik modeli n = E E s c 6 ~ 15 Akma anında birim. sd uzama. su. Birim s uzama Akmış çeliğin gerilmesi sabittir: σ s =f yd (ε s ε sd, HOOKE geçersiz) Çelik modeli Kopma anında birim uzama 4

5 Dün gerilme-şekil değiştirme modeli Bugün Elastik yöntem (Emniyet gerilmeleri yöntemi): Taşıma gücü yöntemi: n = E E s c 6 ~ 15 Düzlem kesitler deformasyondan sonra da düzlem kalır Beton çekme almaz Çekme bölgesindeki beton dikkate alınmaz Gerilme bloğu doğrusaldır Çelik alanının n=e s /E c katı beton eşdeğer alanıdır Çelik gerilmesinin n de biri eşdeğer beton çekme gerilmesidir Çözüm beton elastisite modülüne bağımlıdır Düzlem kesitler deformasyondan sonra da düzlem kalır Beton çekme almaz Çekme bölgesindeki beton dikkate alınmaz Gerilme bloğu doğrusal değildir. Eşdeğer dikdörtgen parabolik veya eşdeğer dikdörtgen dağılma modeli kullanılabilir Eşdeğer kesit n den bağımsızdır Çözüm beton elastisite modülünden bağımsızdır 5

6 Dün Yapı güvenliği Bugün Elastik yöntem (Emniyet gerilmeleri yöntemi): Taşıma gücü yöntemi: Yük birleşimleri: F d =G+Q F d =G+Q ± E F d =G+Q ± W F d =. Emniyet gerilmeleri: σ c emniyet =Beton basınç küp dayanımı/emniyet katsayısı σ s emniyet =Çelik çekme dayanımı/emniyet katsayısı Emniyet katsayısı=2.5 ~ 3 Yük etkileri artırılmaz! Beton ve çelik dayanımları düşürülür! Yük birleşimleri: F d =1.4G+1.6Q F d =G+Q ± E F d =G+1.3Q ± 1.3W F d = Malzeme dayanımları: f cd f = γ ck mc γ mc =1.5 ~ 1.7 γ ms =1.15 f yd f = γ yk ms Yük etkileri artırılır! Beton ve çelik dayanımları düşürülür! Beton ve çelikte oluşan gerilmelerin emniyet gerilmelerinin altında olması sağlanır Deformasyonlar: ε c = ε cu =0.003 ε s 0.10 Beton kırılma deformasyonuna kadar zorlanır! için taşıma gücü R d belirlenir Kontrol: Kontrol: F d =G+Q için: F d =G+Q ± E F d =G+Q ± W için F d =. σ c = σ c emniyet σ s σ s emniyet σ c = 1.33σ c emniyet σ s 1.33σ s emniyet olması sağlanır olması sağlanır F d R d Tüm yük etkilerinin taşıma gücünü aşmaması sağlanır 6

7 Dün Teori Bugün Elastik yöntem (Emniyet gerilmeleri yöntemi): Dünyada: arasında kullanıldı Türkiye de: 2000 yılına kadar kullanıldı. TS yönetmeliğinde Elastik yöntem tümüyle terk edildi. Taşıma gücü yöntemi: Dünyada: 1970 li yıllardan sonra kullanılmaya başladı Türkiye de: İlk kez TS yönetmeliğinde yer aldı. Elastik yöntem ve taşıma gücü yöntemi 2000 yılına kadar alternatifli kullanıldı yılından sonra sadece taşıma gücü kullanılmaktadır. Elastik Yöntem günümüzde kullanılır mı? Evet. Çok kısıtlı kullanımı vardır: Sadece çatlamaması gereken su deposu, gergi çubuğu gibi hesaplarda, sehim ve çatlak kontrolünde kullanılır. Bu tür hesaplarda yük katsayıları 1 alınır: F d =G+Q, F d =G+Q±E, F d =G+Q±W, 7

8 Dün Beton ve çelik sınıfları Bugün YENİ STANDARD Betonarme betonu Sınıfları: Kg/cm 2 cinsinden Küp (20x20x20 cm) dayanımı! Betonarme betonu Sınıfları: Küp (15x15x15 cm) dayanımı! B160, B225, B300 BS14, BS16, BS18, BS20, BS25,, BS50 Yoğun kullanıldı Silindir (φ=15 cm, h=30 cm) dayanımı! Çelik sınıfları: StIa BÇIa S220a StIIIa BÇIIIa, BÇIIIb S420a, S420b StIVa, StIVb BÇIVa, BÇIVb S500a, S500b C16/20, C18/22, C20/25, C25/30,, C50/60, C55/67,, C100/115 Çelik sınıfları: S220a S420a, S420b S500a, S500b Yoğun kullanılıyor BÇIa BÇIIIa, BÇIIIb BÇIVa, BÇIVb Silindir (φ=15 cm, h=30 cm) dayanımı! Yeni çelikler: S220 S420, B 420B, B 420C B 500A, B 500B, B 500C YENİ STANDARD 1965 öncesi sadece düz yüzeyli çelik vardı! 2000 e kadar yoğun olarak kullanıldı 2007 de Kullanımı kısıtlandı Hemen hiç kullanılmıyor Hemen hiç kullanılmadı Yoğun kullanılıyor 8

9 Betonarme çeliği sınıfları ve mekanik özellikleri (TS 708: ) YENİ STANDARD YENİ ÇELİKLER S 220 S 420 B 420B Çelik sınıfı B 420C B 500B B 500C B 500A N/mm 2 Düz Nervürlü Nervürlü Nervürlü Nervürlü Nervürlü Profilli Akma dayanımı f yk =R e (N/mm 2 ) Çekme dayanımı f su =R m (N/mm 2 ) Çekme dayanımı/akma dayanımı oranı f su /f yk =R m / R e < < Deneysel akma dayanımı/karakteristik akma dayanımı oranı R e act /R e Kopma birim uzaması ε su =A 5 (%) N/mm 2 Maksimum yükte toplam uzama A gt (%) En yakın TS500:2000 eşdeğeri S 220a S 420b yok S 420a S 500a yok S 500bk Deprem yönetmeliği-2007 i-2007 ya uygun mu? Hayır Evet Hayır Evet Hayır Hayır Hayır EN UYGUN Çelik seçimi: Sünek davranışı sağlamak amacıyla; deprem yönetmeliği-2007 kiriş, kolon ve perdelerin uçlarında kullanılacak çeliğin nervürlü olmasını ve 1.Maks akma= 420 N/mm 2, 2.Min deneysel çekme/ deneysel akma= Max deneysel akma/karakteristik akma=1.3 4.Min kopma uzaması=%10 Bak: Deprem yönetmeliği-2007, Madde koşullarını sağlamasını istemektedir. Bu koşulları sağlayabilecek en uygun çelik B 420C dir. Aşırı gevrek çelik.mp4 Not: Yapılan araştırmalar ve denetimler 1 pazarlanan bazı çeliklerin (özellikle S 420 nin) deprem yönetmeliği-2007 koşullarını sağlamadığını göstermektedir. Bu tür çeliklerin kullanımından şiddetle kaçınılmalıdır

10 Dün Çimento sınıfları Bugün 1970 öncesi sadece NPÇ 35 vardı! Bugün 27 farklı çimento üretilmektedir İptal edilen çimentonun TS EN 197-1:2002 deki benzerleri Adı işareti Standardı Adı işareti Portland çimentosu PÇ TS 19 Portland çimentosu CEM I Erken dayanımı yüksek çimento EYÇ TS 3646 Portland çimentosu CEM I 52.5 R Portland Cüruflu Çimento CEM II /B-S Cüruflu çimento CÇ TS 20 Yüksek Fırın Cüruflu çimento CEM III/A CEM II/B Traslı Çimento TÇ TS 26 Portland Puzolanlı Çimento CEM II/B-P Uçucu Küllü Çimento UKÇ TS 640 Portland Uçucu Küllü CEM II /A -V Çimento CEM II / B-V Süper Sülfat Çimentosu SSÇ TS 809 Yüksek Fırın Cüruflu CEM III / B Çimento CEM III / C Katkılı Çimento KÇ TS Portland Puzolanlı Çimento CEM II / A-P Portland Cüruflu PCÇ/A CEM II / A - S TS Portland Cüruflu Çimento Çimento PCÇ/B CEM II / B - S Portland KalkerliÇimento PLÇ/A TS Portland KalkerliÇimento CEM II / A - L Portland Silika Füme Çimento Kompoze Çimento Portland Kompoze Çimento Puzolanik Çimento PLÇ/B CEM II / B - L PSFÇ TS Portland Silis Dumanlı Çimento CEM II / A - D KZÇ / A CEM V / A TS Kompoze Çimento KZÇ / B CEM V / B PKÇ / A CEM II / A - M TS Portland Kompoze Çimento PKÇ / B CEM II / B - M PZÇ / A CEM IV / A - M TS Puzolanik Çimento PZÇ / B CEM IV / B - M 1 YEĞİNOBALI, A., ERTÜN, T., Çimentolarda Yeni Standardlar ve Mineral Katkılar, TÇMB,

11 Dün Birimler Bugün Metrik birimler: F=ma (Newton kanunu) SI birimleri: F=ma (Newton kanunu) Kütle :kg s 2 /m Uzunluk :m Kuvvet :kg, kp, kgf Zaman :s Kütle :kg Uzunluk :m Kuvvet :kg m/s 2 = N (Newton) Zaman :s Gerilme :kg/cm 2, kp/cm 2, kgf/cm 2 Gerilme :N/mm 2 =MPa Uygulamada kuvvet birimi olarak hala kg, ton, kullanılmaktadır. Bu iyi bir yaklaşım değildir! 12

12 Dün Yönetmelikler Bugün Yapı yönetmelikleri: 1953: Betonarme şartnamesi, Türkiye Köprü ve İnşaat Cemiyeti 1962: Betonarme şartnamesi, Türkiye Köprü ve İnşaat Cemiyeti 1969: TS500, Betonarme Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları (elastik yöntem) 1975: TS500, Betonarme Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları (elastik yöntem) 1981: TS500, Betonarme Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları (elastik yöntem ve taşıma gücü) 1984: TS500, Betonarme Yapıların Hesap ve Yapım Kuralları (elastik yöntem ve taşıma gücü) Afet(Deprem) Yönetmelikleri: 1940: İtalyan Yapı Talimatnamesi 1944: Zelzele Mıntıkaları Muvakkat Yapı Talimatnamesi 1949: Türkiye Yersarsıntısı Bölgeleri Yapı Yönetmeliği 1953: Yersarsıntısı Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik 1961: Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik 1968: Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik 1975: Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik 1996: Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (hiç uygulanmadı) 1997: Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (Değişiklik: ) Deprem bölgeleri haritaları: 1945: Yer Sarsıntıları Bölgelerini Gösterir Harita 1949: Tehlikeli yersarsıntısına maruz bölgeler 1963: Türkiye Deprem Bölgeleri Haritası 1972: Türkiye Deprem Bölgeleri Haritası Yapı yönetmeliği: 2000: TS500, Betonarme Yapıların Tasarım ve Yapım Kuralları, (sadece taşıma gücü. Değişiklik: , Değişiklik: ) Afet(Deprem) Yönetmeliği: 2007: Afet Bölgelerinde Yapılacak Binalar Hakkında Yönetmelik (Değişiklik: ) Deprem bölgeleri haritası: 1996: Türkiye Deprem Bölgeleri Haritası Yük yönetmeliği: 1997: TS 498 Yapı elemanlarının boyutlandırılmasında alınacak yüklerin hesap değerleri Betonarme çeliği: 2016: Çelik - Betonarme için - Donatı çeliği Yük yönetmeliği: 1987: TS 498 Yapı elemanlarının boyutlandırılmasında alınacak yüklerin hesap değerleri Betonarme çeliği: 1969: Beton çelik çubukları 1996: Beton çelik çubukları 1975 yılına kadar; TS500 ve Türkiye Köprü ve İnşaat Cemiyeti nin betonarme şartnamesi yanında Alman(DIN 1045), Amerikan, İngiliz, Fransız, İtalyan yönetmelikleri de kullanıldı. 13

13 Dün Beton üretimi Bugün Karışım: Elle Betoniyerle 1985: Hazır beton Yerleştirme: Kürekle aktarma Kova ile El arabası ile Vinç ile Bant ile 1985: Mikser ile 1985:Pompa ile Karışım: Hazır beton Yerleştirme: Mikser ile Pompa ile Sıkıştırma: Vibratör Kendiliğinden yerleşen beton Sıkıştırma: Şişleme, i dövme Tokmaklama Vibratör

14 Dün Agrega Bugün Dere veya deniz kumu-çakılı Elenmemiş Yıkanmamış Kötü karışımlı Kırma taş, dere veya deniz kumu-çakılı Elenmiş Yıkanmış İyi karışımlı 15

15 Dün Beton tüketimi/dayanım Bugün Yıllara göre tüketim: % C14 C16-18 C20 C25 C30 ve üstü Tüketim: 1999: 26 milyon m : 102 milyon m 3 Kişi başı tüketim: 1.3 m 3 Dün Bugün Dün Bugün 1996 yılında tüketilen betonun yaklaşık %96 si C14-C20 idi yılında C14-C20 kullanımı sadece %13.3 civarındadır. 16

16 Dün Kür-sulama Bugün Su kesik! Su kesik! 17

17 Dün Sargı-Etriye Bugün Kancasız/seyrek-tek etriye Kısmen iyileşme: Kancalı/kancasız-çoklu-sık etriye Yasak 18

18 Dün Analiz yöntemleri Bugün Modelleme: Basit kiriş Sürekli kiriş Düzlem çerçeve Modelleme: Uzay Kat çerçevesi Analiz yöntemleri: Grafik yöntemler Biro metodu Cross metodu Kani metodu Açı metodu Kuvvet metodu Muto metodu Sadece statik Analiz yöntemleri: Sonlu Elemanlar Metodu Yazılımlar: AutoCAD SAP 2000 ETAPS ANSYS, İdeCAD statik Probina Sta4 Statik-dinamik 19

19 Dün Hesap-çizim araçları Bugün Hesap ve çizim araçları: Tablolar Diyagramlar Sürgülü hesap cetveli 1975: 4 işlem hesap makinası Çizim masası, T cetveli Şablonlar Rapido Pergel, gönye, açıölçer, Hesap ve çizim araçları: Bilimsel hesap makinesi Bilgisayar, yazılım Yazıcı Çizici 20

20 Dün Yapı denetimi Bugün Kanun ve yönetmelikler: 1930: 1580 sayılı Belediye Kanunu 1930: 1593 sayılı Umumi Hıfzıssıhha Kanunu. 1933: 2290 Belediye Yapı ve Yolları Kanunu 1956: 6785 sayılı İmar Kanunu 1958: 7116 sayılı yasa, İmar ve İskan Bakanlığının kuruluşu 1985: 3194 sayılı İmar Kanunu, denetim yetkisinin Belediye ve Valiliklere devri. 2000: 595 sayılı Yapı Denetimi Hakkında Kanun Hükmünde Kararname 2000: Yapı Denetim Uygulama Yönetmeliği (Anayasa mahkemesi iptal etti) 2001: 4708 sayılı Yapı Denetimi Hakkında Kanun 2001: Yapı Denetimi Uygulama Usul ve Esasları Yönetmeliği Uygulama 19 Pilot ilde başladı : Adana, Ankara, Antalya, Aydın, Balıkesir, Bolu, Bursa, Çanakkale, Denizli, Düzce, Eskişehir, Gaziantep, Hatay, İstanbul, İzmir, Kocaeli, Sakarya, Tekirdağ ve Yalova 2008: Yapı Denetimi Uygulama Yönetmeliği Kanun ve yönetmelikler: 1985: 3194 sayılı İmar Kanunu, denetim yetkisinin Belediye ve Valiliklere devri. 2001: 4708 sayılı Yapı Denetimi Hakkında Kanun 2008: Yapı Denetimi Uygulama Yönetmeliği 2011: Yapı Denetimi Uygulama Yönetmeliğinde değişiklik 2012:Yapı denetimi uygulama yönetmeliğinde değişiklik Denetim yetkisi: Yapı Denetim Kuruluşları Belediyeler (mücavir alan içinde) Valilikler(Çevre ve şehircilik bakanlığı) Kamu kuruluşları inşaat daire başkanlıkları TOKİ(Toplu Konut İdaresi) TUS (Teknik Uygulama Sorumlusu) Denetim yetkisi: Belediyeler (mücavir alan içinde) Valilikler(Valilikler(Bayındırlık ve iskan müdürlükleri) Kamu kuruluşları inşaat daire başkanlıkları TUS (Teknik Uygulama Sorumlusu) 2001:Denetim firmaları (19 Pilot ilde) : Yapı denetim firmaları tüm illere yayıldı 21

21 Dün Yapı tarzı Bugün 2-3 katlı evlerin yerini apartmanlar, gökdelenler aldı Ev yerine apartman Arsa paylı yap-satçılık Çıkma kat-asma kat-çekme kat İCAD EDİLDİ 22

22 Mimari: İyi-Kötü 23

23 Bir yapının doğuşu Yapı sahibi(yatırımcı) Mimar, Mimarlar Mühendisler: İnşaat, Makina, Elektrik, Meslek Odaları, Yerel Yönetimler, Yapı Denetim Firması: Onay, inşaat izni Yorum: Bu kadar çok ve farklı meslek kesiminin yer aldığı ı üretimde SIFIR HATA mümkün değildir! Şantiyeciler: Yapımcı, Yapı Denetimi, Yerel Yönetim Fen İşleri, Şantiye Mimar ve Mühendisleri, Tekniker, Kalfa, Usta ve İşçiler Yerel Yönetimler: Kullanım izni Kullanıcılar: Satın alan, Kiralayan 24

24 Mimari proje Mimari proje; yapının Vaziyet planını (yapının arsa üzerindeki konumu) Kat planlarını Her cephesinden görünüşünü En az iki düşey kesitini Çatı planını 3 Up x16.67/30 Giriş/hol/merdiven 15.8 m 2 Mermer Balkon 6 m 2 Mermer +50 içerir. Kat planında hacimler, pencereler, kapılar, duvarlar, kaplama türü, eşyalar,, ölçüler gösterilir. a Oda 21 m 2 Ahşap parke a cm x 60.0 cm Koridor 5.3 m 2 Mermer WC/duş 2 m 2 Mermer cm cm A B C D Zemin Kat Planı 1/50 25

25 Düşey kesitlerden: Kat sayısı Kotlar Döşeme tipi, boşluklar, kaplama, asma tavan, vs. Merdiven Dolgu duvar türü Yalıtım Cephe kaplaması gibi bilgiler okunur. 26

26 Mimari projede yapının taşıyıcı sistemi gösterilmez! Kolonların gösterildiği mimarı projeler ile karşılaşılmaktadır. Ancak bu mühendis için bağlayıcı değildir. Mühendis gerek görürse değiştirir. Taşıyıcı sistemi belirlemek mühendisin görevidir. Sorumlu olan mühendistir, mimar değil! 27

27 5846 Sayılı FİKİR VE SANAT ESERLERİ KANUNU nun getirdiği:? 28

28 Kat planlarına bakış yönü: Projeye daima mimarın bakış yönünde bakılır. Tüm hesap ve çizimler bu yönlere sadık kalınarak hazırlanmak zorundadır. Aksi durumda gerçekle bağdaşmayan sonuçlara varılır! Tali bakış yönü Ana bakış yönü 29

29 Mimari : İyi-Kötü Ani daralan yapı: Kötü Giriş katı duvarsız/az duvarlı yapı: Kötü Dar tabanlı yüksek yapı: Kötü Giriş ve/veya ara katı duvarsız yapı: Kötü Çok uzun yapı: Kötü Ani daralan ve simetrik olmayan yapı: Daha kötü Çok büyük tabanlı yapı: Kötü Alttan çıkmalı yapı: Kötü Üstten çıkmalı yapı: Daha kötü Giriş ve/veya ara katı yüksek yapı: Kötü 30

30 Planda büyük girintili-çıkıntılı yapı: Kötü Kat mimarisi farklı yapı: Kötü Bodrum katsız yapı: Kötü Çarpışma Planda büyük girintili-çıkıntılı yapı: Kötü Bodrum katlı yapı: İyi Bitişik yapı: Kötü Planda eğrisel yapı: Kötü Planda basit geometrili yapı: İyi Kademeli yapı: Kötü Ayrık yapı: İyi 31

31 Merdiven-asansör evi-perde Rijitlik dağılımı: İyi-Kötü Merdiven-asansör evi-perde Diğer: İyi-Kötü Temel ilke: Taşıyıcı olmayan yapı elemanları: Hafif olmalı Duvar: Hafif fakat dayanımı yüksek olmalı Tuğla: Ağır Gazbeton, Bimsbeton: Hafif Alçıpan: Hafif, fakat düşük dayanımlı Plan Simetrik yapı: İyi Plan Simetrik olmayan yapı: Kötü Duvarlar çerçeve içinde olmalı Duvarlar elden geldiğince aynı aks üzerinde olmalı Kalkan duvarlar betonarme çerçeve içine alınmalı Sandviç duvardan kaçınılmalı Duvarlar bant pencere oluşumuna neden olmamalı Sıva: fileli yapılmalı. Cephe ve yer kaplaması: Hafif olmalı. Granit, mermer, tuğla, mozaik karo sakıncalıdır. Çatı: Kar birikmemeli. Çatıda bahçe-havuz sakıncalı Bacalar: Sabitlenmeli??? Simetrik taşıyıcı sistem iyidir Simetrik olmayan yapı burulur: Kötü 32

32 Statik ve betonarme proje Heyecan duyulmayan iş başarılamaz. R. W. EMERSON 33

33 Statik-betonarme proje aşamaları: Ön hazırlık (mimari projeyi anlama, kontrol, yazılım, araç-ekip, yönetmelik gereksinimi, zaman planlaması) Taşıyıcı sistem seçimi=kat kalıp planları (kiriş, kolon yeri, yönü, boyutu, döşeme yeri, tipi, kalınlığı) Malzeme, yük, deprem, rüzgâr, kar, zemin, v.s. bilgilerinin hazırlanması Masa başında Mühendis Seçilen taşıyıcı sistemin yazılıma tanıtılması, malzeme ve yüklerin girilmesi Döşeme hesapları İyileştirme iç çin geri dön Kiriş yükleri Kiriş ve kolonların düşey yükler altında analizi Kiriş ve kolonların yatay yükler altında analizi Kiriş betonarme hesapları Kolon/perde betonarme hesapları Temel tipi seçimi ve kalıp planı, temel statik-betonarme hesapları Merdiven hesapları Mühendis denetiminde yazılım Çizimler (kat kalıp planları, kiriş açılımları, kolon/perde yerleşim planı ve düşey kesitleri, temel kalıp planı, merdiven çizimleri) Hesap raporunun, çizimlerin ve kaba metrajın hazırlanması Betonarme uygulama projesi çizimlerine ilişkin kurallar (Deprem Yönetmeliği 2007, madde 3.13) Yapı ile ilgili belgeler (TS , Sayfa 9). Hesapların-çizimlerin gözden geçirilmesi, ekleme-çıkarma, düzeltmeler Masa başında Mühendis 34

34 Taşıyıcı sistem: İyi-Kötü 35

35 Betonarme taşıyıcı sistem Deprem kuvvetinin tamamını kolonlar taşır Yatay rijitliği düşüktür. Yatay yer değiştirme çok fazla olur Deprem kuvvetinin %75 ini perdeler, %25 ini kolonlar taşır Yatay rijitliği yüksektir. Yatay yer değiştirme azdır. Deprem kuvvetinin tamamını perdeler taşır Yata rijitliği çok yüksektir. Yatay yer değiştirme çok azdır. Kötü İyi Daha iyi Salt çerçeveli sistem: Kiriş+kolon+döşeme Perde-çerçeveli sistem (karma sistem): Kiriş+kolon+perde+döşeme Salt perdeli sistem(perde duvarlı sistem): Perde+döşeme 36

36 İyi Kötü Kolon/Kiriş/perde: İyi-Kötü Görevi: Düşey yükleri taşımak, kolonlara aktarmak Yatay yükü(deprem-rüzgar) kolondan kolona aktarmak Sonuç: Kesitin uzun kenarı düşey yönde olmalı Yüksekliği az - geniş(yastık) kiriş kötüdür Zig-zag kiriş kötüdür Saplama kiriş kötüdür Süreksiz kiriş kötüdür Görevi: Düşey ve yatay yükleri taşımak, temele aktarmak Sonuç: Kesitin uzun kenarı yatay yük yönünde olmalı Perde daha iyidir. Yata yük her yönden gelir. Bu nedenle kolon ve perdelerin yarısı bir yönde diğer yarısı diğer yönde olmalı İyi Kötü En iyi kolon kesiti dairedir Kare ve dikdörtgen kesit iyidir T, L, Z, kesitli kolon kötüdür En iyi iyi Kötü Sonuç: Simetri ekseni ne kadar çok o kadar iyi Yapının yatay rijitliğini artırır Yatay yer değiştirmeyi kısıtlar İyi Daha iyi Sonuç: Yatay kuvvete direnen en iyi eleman perdedir 37

37 Döşeme: İyi-Kötü Yatay rijitliği yüksektir. Deprem açısından en iyi döşeme tipidir Kirişli döşeme: İyi Deprem yükünün kolondan-kolona iletilmesi zorlaşır Büyük boşluklu döşeme: Kötü Kirişsiz döşeme: Kötü Düşük döşeme: Kötü Dişli döşeme: Kötü Ağırdır Yatay rijitliği düşüktür Deprem açısından sakıncalıdır Perde olmadan tasarlanması yasaktır Döşeme Kolon Asmolen döşeme: Kötü Kaset-kiriş(ızgara) döşeme: Kötü Ağırdır Yatay rijitliği düşüktür Büyük hacimlerde zorunlu olur Perde ile yatay rijitliğinin artırılması gerekir Döşemenin deprem yükünü kolondan-kolona iletmek görevi vardır, yeter rijitliği olmalıdır: İnce olmamalı Düşük olmamalı Büyük boşluklu olmamalı Aynı katta kot farkı olmamalı 38

38 Temel: İyi-Kötü Tekil temel: Kötü Bir yönde sürekli temel: Kötü İki yönde sürekli temel: İyi Kirişsiz radye: Kötü Kirişli radye: İyi 39

39 Taşıyıcı sistem seçimi Yapının Kaderi 40

40 Taşıyıcı Sistem Seçimi Yapının Kaderi İyi bir taşıyıcı sistem için ön koşullar: İyi mimari Mimar-Mühendis işbirliği Deneyimli mühendis, davranış bilgisi Yeterli zaman Yönetmeliklere uyumluluk İyi yazılım ve yazılımı tanıma Hesap-çizim sonrası özenli kontrol, düzeltme Mimar: Özgür, özgün, estetik, fonksiyonel Eser Mühendis: Güvenlik Kutu Mühendis yazılımı yönetmeli. Yazılım mühendisi değil! Taşıyıcı sistem seçimi projenin en önemli aşamasıdır. İyi veya kötü seçim yapının geleceğini iyi veya kötü olarak belirler. Kötü bir seçim sonrası ince hesap ve süslü çizimlerin hiçbir anlamı yoktur. Taşıyıcı sistemi kötü olan yapıyı hiçbir ince hesap kurtaramaz. 41

41 Taşıyıcı sistem seçiminde temel kural : Düşey olsun yatay olsun, yükler en kısa yoldan temele ulaşmalı, yapı içinde dolanmamalıdır! Bunun anlamı: Kirişlerin her iki ucu kolona oturmalı Kolon kolona oturmalı Kiriş kolon aksları çakışmalı Kirişler, kolonlar, döşeme sürekli olmalı Bir yöndeki kirişler birbirine paralel olmalı Bir yöndeki kolonlar birbirine paralel olmalı Deprem için yeterli perde bulunmalı Deprem yükü Düşey yük dolanmadan temele ulaşıyor: İyi Deprem yükü Düşey yük dolanarak temele ulaşıyor: Kötü Yatay yük dolanmadan temele ulaşıyor: İyi Yatay yük dolanarak temele ulaşıyor: Kötü 42

42 Kat kalıp planı +590 Çatı Kat kalıp planı: Mim mari planı veya kalıp plan nı çizilecek kat Mimar Mühen ndis 1. kat Mimarın Bakış yönü (kat planını, kata yukarıdan aşağı bakarak çizer) Mühendisin bakış yönü (kat kalıp planını, kata aşağıdan yukarı bakarak çizer) +320 Alttan bakıldığında katın brüt betonunu gösterir. Aksları, ölçüleri, kiriş, kolon, döşemelerin yerlerini, yönlerini, boyutlarını, adlarını, v.s. içerir. Zemin kat Mimari bilgiler (duvar, kapı, pencere, kaplama, v.s.) gösterilmez cm a-a kesiti A B D Kat Planı: Katın üstten çekilmiş sanal fotoğrafı Kat Kalıp Planı: Katın kalıp alındıktan sonra alttan çekilmiş sanal fotoğrafı 43

43 Nerelere kiriş konur? 1.Adım: Her duvarın altına kiriş konur. 2.Adım: Büyük açıklıklı döşemeleri küçültmek için ek kirişler konur. 3.Adım: Kiriş ağının çok sık olduğu bölgelerdeki (ıslak hacimler!) ve üzerinde yarım duvar olan kirişlerden uygun görülenlerden bazıları kaldırılır. Nerelere kolon konur? 1.Adım: Kirişlerin kesiştiği noktalara kolon konur. 2.Adım: Büyük açıklığı olan kirişlerin açıklığını küçültmek için ek kolonlar konur (Betonarme kiriş açıklığının ının üst sınırı normal yapılarda yaklaşık 6~7 m dir). 3. Adım: Kolon ağının çok sık olduğu bölgelerdeki kolonlardan uygun görülenleri kaldırılır. 4.Adım: Kolonların yapının geometrik merkezinden geçen tahmini akslara göre simetrik konumlanmasına özen gösterilir. 5.Adım: Kolonların her iki deprem yönünde yaklaşık aynı rijitliği göstermesi için, gerekirse bazılarının yönleri, boyutları değiştirilir. 6.Adım: Kütle merkezi ile rijitlik merkezi yaklaşık tahmin edilir. Gerekirse kolon yön ve boyutlarında değişiklik yapılarak yaklaştırılmaya çalışılır. Dışmerkezlik (kaçıklık) %10 nun altında olmalıdır. 7.Adım: kolonların alt üst katlarda mimari fonksiyonları bozup bozmadığına bakılır, gerekirse düzeltmeler yapılır. 8.Adım: Kat sayısı ikiden fazla olan yapılarda perde gerekir. Kolonlardan uygun görülenleri perdeye dönüştürülür. 44

44 Boyutlar nasıl seçilir? Yönetmeliklerin minimum koşullarına mutlaka uyulur. Kolon ve perde boyutlarında çok daha cömert davranılır. Kirişler: Genişlik 250 mm, yükseklik 300 mm, yükseklik 3xdöşeme kalınlığı, yükseklik net açıklık/12. Normal konut yapılarında 3~5 m açıklığa kadar : 250x500 mmxmm, 4~7 m açıklığa kadar 250x600 mmxmm Ağır yükleri olan veya saplaması olan veya konsolları olan kirişler: 250x700 mmxmm, 300x600 mmxmm Önemli yapılarda (I=1.5): 300x600 mmxmm Kendi minimumunuz: En küçük: 250x500 Kolonlar: Küçük kenar 250 mm, küçük kenar kat yüksekliği/20. Yapının en üst iki-üç kat kolonları: 250x500 mmxmm. Aşağı doğru her iki-üç katta bir kenarlardan biri veya her ikisi, örneğin mm, artırılır. Önemli yapılarda minimum kolon kesiti: 300x400 mmxmm En küçük: 250x x400 Perdeler: Küçük kenar 250 mm, küçük kenar kat yüksekliği/15, büyük kenar küçük kenarx7, en küçük kesit: 250x1750 mm. Önemli yapılarda: 300x2500 mmxmm. Yüksek yapılarda bu perde boyutlar yetmez! Kirişli döşemelerde: Kalınlık 100 mm, büyük döşemelerde kalınlık mm, kirişsiz balkon döşemelerinde kalınlık 150mm, üzerinden hafif araç geçen döşemelerde kalınlık 150 mm, büyük boşlukları olan döşemelerde kalınlık mm. Kirişsiz ve dişli/asmolen döşemeden elden geldiğince Kaçının! En küçük: 250x2500 En küçük kalınlık: Kirişli: 100 mm Dişli-asmolen: 320 mm Kirişsiz: 300 mm 45

45 C30/37 B420C CEM I 32.5R, TS EN D en çok = 26 mm S3 A 0 =0.20 R=8 I=1.0 Z2 XC1... Kalıp planları yönetmeliklerin zorunlu kıldığı bilgileri içermeli 3 a 2a a-a S107 S / /500 K /500 K /500 D101 h= D104 h=150 D103 h= S /700 a S / BAKINIZ: S /250 K /500 D102 h= S /250 Betonarme uygulama projesi çizimlerine ilişkin kurallar (Deprem Yönetmeliği 2007, madde 3.13) Yapı ile ilgili belgeler (TS , Sayfa 9). 1 S / K /500 S /500 K /500 S / mm A B Kotu (1. Kat) Kalıp D Planı 1/

46 R K K R Dışmerkezlik (kaçıklık) %10 nun altında olmalıdır. 47

47 Düzensiz taşıyıcı sistem nedir? Kuvvetlerin yapı içinde dolanmasına ve zayıf noktalarda hasara neden olan taşıyıcı sistem türüdür. Bazıları: Burulma düzensizliği Döşemede büyük boşluklar, düşük döşeme Planda girinti-çıkıntı düzensizliği Taşıyıcı eleman eksenlerinin birbirine paralel olmaması Komşu katlar arası dayanım farklılığı (Zayıf kat) Komşu katlar arası rijitlik farklılığı (Yumuşak kat) Kiriş ve kolonların süreksizliği Diğer İstenmeyen Düzensizlikler Düzensizlik nedeni nedir? Yapı sahibinin istekleri. Arsanın düzensizliği. Mimarın sadece fonksiyonelliği ve estetik görünüşü önemsemesi, eser hayali. Mimar ve mühendis işbirliğinin yoksunluğu. Mühendisin deneyimsizliği, taşıyıcı sistem seçimine yeterli zaman ayırmaması, mimari nedenlerle çaresiz kalması. Mühendisin yazılıma aşırı güveni. Mühendisin yazılımı değil, yazılımın mühendisi yönetmesi. Yapımcının projeye uymaması. Kalfa ve ustaların Ben bu işi yıllardır yapıyorum, daha iyi bilirim savı. Denetim yetersizliği. Yapı sigorta sisteminin bulunmayışı Yasaların yetersiz kalması veya uygulanmayışı. Kişisel çıkar kaygusu. 48

48 Ön bilgi: Derzler Derz: İki yapı bloğu arasındaki boşluk Genleşme derzi: Sıcaklık etkilerini azaltmak, Farklı oturma derzi: Temelin farklı oturmasından oluşacak etkileri azaltmak, Deprem derzi: Düzensiz yapıların depremde zarar görmesini önlemek amacıyla kullanılır. Genleşme derzi (TS , Madde 6.3.4, Sayfa 18): Yüksek olmayan uzun yapılar bloklar halinde inşa edilir. Yapının plandaki uzunluğu L, 40 metreyi aşmamalıdır. Derz aralığı d 3 cm olmalıdır. Sıcaklık farkı 20 0 C dan fazla olan bölgelerde L 30 m yapılması önerilir. Temel kısmında genleşme derzi yapılmasına gerek yoktur. derz 49 d 3 cm 49

49 Deprem derzi (Deprem Yönetmeliği-2007, Madde ): Bitişik yapılar deprem açısından sakıncalıdır, çarpışırlar. Köşe başındaki son yapı en büyük hasara uğrar. Bloklar arasındaki boşluk (derz): d > katsayısı+1 (cm olarak) d > a + b Yapılardan biri eski ise, genelde a veya b yer değiştirmesi bilinmez. Bu durumda H(cm) d önerilir. Yetersiz derz Foto: Yücel GÜNEY ve ekibi,

50 İstenmeyen düzensizlik: Yatayda/düşeyde girintili/çıkıntılı yapılar Büyük boşluk Derz Kötü İyi Kötü İyi İyi Kötü İyi yapı Plan (kötü) Plan (iyi) Kötü İyi 51

51 İstenmeyen düzensizlik: Kolon ve perdelerin tümü aynı yönde Yanlış: 1) Tüm kolon ve perdelerin yapının caddeye bakan cephesine dik doğrultuda yerleştirilmesi: Yapı sahibi ve/veya mimar, zemin kattaki iş yerlerinde cepheye paralel geniş yüzeyli kolon ve perde istemez. 2) Uzun yapılarda tüm kolon ve perdelerin kısa doğrultuda yerleştirilmesi: Mühendis, rüzgar kuvvetinin büyük olduğu yönde yapının daha rijit olmasını istemektedir. Her iki düşünce de hatalıdır. Kiriş Ne yapılabilir? Perde Kolon ve perdelerin bir yöndeki toplam rijitlikleri diğer yöndekine yaklaşık eşit olmalıdır. Kolon ve perdeler, elden geldiğince, kütle merkezine göre simetrik olmalıdır. Perdeler, elden geldiğince, yapı cephelerine yakın yerleştirilmelidir (burulma rijitliğini artırmak için). İyi Kolon Kötü Kötü İyi Kolonlarının tümü aynı yönde yapı 52

52 İstenmeyen düzensizlik: Çerçevelerde süreksizlikler Süreksiz kiriş Alttan kesik kolon Üstten kesik kolon Kirişe oturan kolon Kesik kolon Kiriş Kolonda burulma riski yapı çok kötü Foto: Devrim AKDAĞ, 2005 kötü Kiriş Kirişte süreksizlik Yaklaşık aynı kotta süreksiz kiriş Kesiti açıklıktan açıklığa değişen kiriş Zayıf kolon kuvvetli kiriş Ne yapılabilir? Rijitliklerde ani değişiklik önlenmeli Kolonlar kirişlerden daha kuvvetli olmalı Kolonlar temelden çatıya kesilmeden devam etmeli Deprem perdeleri temelden çatıya kesilmeden ve kesit değişmeden devam etmeli Kirişler, aks boyunca kesit değişmeden devam etmeli Kesik kolonlar kat yüksekliğince sık etriye ile sarılmalı Kirişe kolon oturtulmamalı. Önlenemiyorsa Deprem Yönetmeliği Madde b maddesi titizlikle uygulanmalı kötü Yüksekliği farklı kiriş kötü Zayıf kolon Kuvvetli kiriş Genişliği farklı kiriş kötü kötü Kirişler kolonlardan daha kuvvetli ise kolonlar mafsallaşır, 53

53 YASAK düzensizlikler (Deprem Yönetmeliği-2007, Madde ). Konsolların ucuna, guse olsa dahi, kolon/perde oturtulamaz. Konsolların ucuna (iki konsol kiriş ucu arasına) perde oturtulamaz. Kirişlere perde oturtulamaz. Kolonlara perde oturtulamaz. konsol Konsola oturan kolon Kirişe/konsola oturan perde (yasak) guseli konsol YASAK! YASAK! Konsola oturan kolon (yasak) Kirişe oturan perde Kolonlara oturan perde Konsola oturan perde Yapı yüksekliğince devam etmeyen perde (çok kötü) YASAK! konsol YASAK! YASAK! 54

54 İstenmeyen düzensizlik: YUMUŞAK KAT İş yeri, otopark, amacıyla duvarsız veya az duvarlı ve/veya yüksek inşa edilen kattır. Türkiye de hemen her yapının özellikle giriş katları yumuşak kattır. Yumuşak katın yatay rijitliği, duvarlı katlara göre çok düşüktür. Yumuşak kat düzensizliği, yapıların depremde yıkılmasının ana nedenidir. Sakıncası: Toplam yatay yer değiştirmenin %70-80 i yumuşak katta oluşur. Bu kattaki kolon uçları ezilir, dağılır, kat yıkılır, diğer katlar sağlam kalır. Ne yapılabilir? Kolon yerine perdeye ağırlık verilir Yumuşak kattaki tüm kolonlar kat yüksekliği boyunca sık etriye ile sarılır. R katsayısı düşük alınabilir (örneğin: R=4) Dolgu duvar Yumuşak kat Yumuşak kat Duvarsız kat=yumuşak kat Çok kötü Semih TEZCAN: Ara duvarları olmayan giriş katları BOMBA KAT tır, 21 Eylül

55 İstenmeyen düzensizlik: Asma kat İstenmeyen düzensizlik: Çekme kat Kısa kolon oluşumuna, bölgesel yumuşaklığa, burulmaya neden olur. Yumuşak kat düzensizliğine benzer bir davranış sergiler. Ne yapılabilir? Bakınız: Yumuşak kat Çekme katların hacimleri alt kat hacimleri ile genelde uyuşmaz. Özel kiriş ve kolonlar gerektirir ve bu nedenle taşıyıcı sistemde düzensizliğe neden olur. Çekme kat binanın rijitlik ve ağırlık merkezinin de kaymasına, burulma etkisi oluşmasına da neden olabilir. Çekme kat Yumuşak bölge Rijit bölge kötü daha iyi 56

56 İstenmeyen düzensizlik: KISA KOLON Yapıdaki kolonlardan bazılarının diğerlerinden kısa olması bu düzensizliği oluşturur. Bodrum katların aydınlatılması için konulan bant pencereler, kat ara kirişleri, tesisat katı, asma kat, merdiven ara sahanlıkları, guseli kiriş veya guseli kolonlar, kademeli temeller kısa kolonların oluşmasına neden olur. Kısa kolonlar Ne yapılabilir? Pencere küçültülerek, kolon etrafına da dolgu duvar örülebilir. Perdeye ağırlık verilebilir Kolon ile dolgu duvar arasında 3-5 cm derz bırakılabilir. R katsayısı düşük alınabilir (örneğin: R=4) Tesisat katı Bant pencere Kısa kolonlar Kısa kolonlar Kısa kolonların tümü kat yüksekliği boyunca sık etriye ile sarılır. Kısa kolon Deprem Yönetmeliği-2007, Madde e göre boyutlandırılmalıdır. Kısa kolon Çok kötü Kısa kolonlar Dolgu duvar Deprem kuvveti Deprem kuvveti Hasar Tam ve kısmen dolgu duvarlı çerçevenin depremde davranışı 57

57 Deprem açısından kötü fakat sık uygulanan bir mimaridir. İstenmeyen düzensizlik: ÇIKMALI YAPI Ne yapılabilir? L<150 cm olmalı (İmar yönetmeliği, yapı sahibi/mimar!) Kosol kirişin yapı içinde en az 1-2 açıklık devamı olmalı Kolon yerine perdeye ağırlık verilmeli Kolon/perdeler temelden çatıya sürekli olmalı Konsollara kolon/perde oturtulmamalı Konsollu kiriş kesitinde cömert davranılmalı (30x70 cmxcm), Gerekirse, guse yapılmalı (dikkat: kısa kolon oluşumu!). Döşeme kalın seçilmeli R katsayısı düşük alınabilir (örneğin: R=4) Konsollara düşey deprem yükü yüklenmeli (Deprem Yönetmeliği- 2007, Madde 2.11). Konsollar özenli boyutlandırılıp detaylandırılmalı/inşa edilmeli. konsol Çıkma Türkiye de başa beladır. Çünkü yapının çerçeve sistemi bozuluyor. O nedenle çıkmalı yapılar daha da zayıftır. Bu da kötü bir mühendislik çözümüne götürüyor, yapı yıkılıyor. Haluk SUCUOĞLU, 2007 Konsol üzerindeki duvarda çatlaklar Çıkmalı yapı Tipik çerçeve 58

58 İstenmeyen düzensizlik: ÇIKMALI YAPIDA KÖŞE KOLON Çıkmalı yapıların köşelerinde genellikle salonlar vardır. Yapı sahibi veya mimar salonda sarkan kiriş istemez. Salt estetik nedenle, salon köşe kolonu kare veya daire kesitli yapılmakta, ancak bu kolonu komşu kolonlara bağlayan kirişler yapılmamaktadır. Kiriş yerine, döşeme şeridinde donatı zenginleştirilerek gizli kiriş yapıldığı iddia edilmektedir. Köşe kolon sadece ince bir döşeme ile yapıya bağlıdır. Gizli kirişin bir yararı yoktur. duvar yükünü konsollara aktaran kiriş Cephe duvarı Alttan bakıldığında perspektif görünüş Sakıncaları: Ağır duvar yükleri konsollara, konsollardan da köşe kolona aktarılmakta, yük dolanmaktadır. Köşe kolon büyük momentler taşımak zorundadır. Köşe kolona bağlı döşeme zımbalama etkisindedir. Yapı sadece düşey yükler altında dahi tehlikededir. Yapının bu köşesi daha esnek davranır. Deprem kuvveti köşe kolondan diğer kolonlara yeterince aktarılamaz. Gizli kirişin bu konuda yeterli bir yararı yoktur. Yatay yükler altında döşeme buruşur, köşe kolon uçları mafsallaşır, yapı yıkılır. Çıkmalı yapı Köşe kolon Kiriş yo ok! Kiriş yok! Köşe kolon Ne yapılabilir? Çıkma yapılmayabilir (Mimar!) Kolon yerine perdeye ağırlık verilir Önerilen plan çok daha iyidir. Konsollar mutlaka devam eden kirişler ile komşu kolonlara bağlanmalı, perdeye oturmalı, perde kiriş yönünde yerleştirilmelidir Köşe kolon, konsol ve devamındaki kiriş sık etriye ile sarılmalıdır. R katsayısı düşük alınabilir (örneğin: R=4) Foto: Ahmet DERVİŞOĞLU, 2005 Konsol plan (çok kötü) Arsa inşaat sınırı Önerilen plan (daha iyi) 59

59 İstenmeyen düzensizlik: Bağlanmayan kolonlar, zig-zag kirişler sıfır yatay rijitlik Genelde çıkmalı yapılarda karşılaşılmaktadır. Odalarda sarkar gerekçesi ile kolonlar kiriş ile birbirine bağlanmamaktadır. Sakıncaları: Bağlanmayan kolonlar hemen hiçbir deprem kuvveti almaz Yapı bu bölgede yumuşak davranır çok kötü Kiriş yok! Ne yapılabilir? Sarksa bile kolonlar kiriş ile birbirine bağlanır Döşeme kalın yapılır, kolonları birbirine bağlayan döşeme şeridine zengin donatılı yastık (gizli) kiriş yapılır Kolon yerine perdeye ağırlık verilir Kiriş var Kiriş yok! İyi yastık kiriş Olabilir çok kötü 60

60 İstenmeyen düzensizlik: Kolonlara oturmayan dış cephe kirişleri, yapışık kirişler Birçok belediye imar yönetmelikleri, mimarlara cephe serbestisi tanımak için, cm çıkıntı yapılmasına izin verirler. Bundan yararlanan mimarlar, salt cm yer kazanabilmek amacıyla, tüm dış cephe duvarlarını kolonlar dışında çizmekte ve buradaki kirişlerin hacimler içinde sarkmasını da istememektedirler. Bu isteğe uyan mühendisler de cephe çerçevelerindeki kirişleri kolonlar dışında, kolonlara hiç oturmayan, onlara yapışık olarak oluşturmaktadırlar. Dış cephe duvarları da bu yapışık kirişler üzerine örülmektedir. Yapısal analizde bu kirişler kolonlara oturuyormuş gibi, gerçekle hiç bağdaşmayan, modelleme yapıldığından mühendis kendi kendini yanıltmaktadır. Sakıncaları: Kiriş-kolon bağlantısı çok zayıftır. Kiriş aksı ile kolon aksı çakışmadığı için dışmerkezlik oluşur. Statik hesaplarda dikkate alınmayan, ek moment oluşur. Yapışık kirişlerin oturduğu ve mesnet görevi yapan diğer yöndeki kirişlerde aşırı kesme kuvvetleri oluşur, ur, kısa konsol davranışı ı söz konusudur. Ayrıca, mesnet görevi yapan kirişlerde burulma etkileri belirginleşir. Yatay kuvvet aktarımında çerçeve davranışından söz edilemez, yapışık kirişler yük aktarma görevlerini yeterince yerine getiremezler. Duvarların, çerçeve dışına örüldükleri için, yanal devrilme tehlikesi çok yüksektir. Duvarların yatay kuvvetlere direnimi yoktur, yumuşak kat davranışı hakim olur. Kolona oturmayan, yapışık kirişler kolon kolon kolon kolon Perspektif Kolona oturmayan, yapışık kirişler Ne yapılabilir? Dış cephe kirişleri, iç hacimlerde sarksalar dahi, mutlaka kolonlara oturmalıdır. Yapışık kiriş oluşumundan şiddetle kaçınılmalıdır. Geniş kiriş yapılarak kolona oturtulabilir. Kiriş kolona oturtulur, kirişe duvarın oturacağı diş bırakılır. Çerçeve dışındaki duvar kolona bağlanır. Bu tedbirler alınsa dahi depremde duvar bağımsız davranır, yatay rijitliğe katkısı yoktur! Yapışık kiriş Kolon aksı Yapışık kirişler Plan 61

61 İstenmeyen düzensizlik: Saplama kiriş Kirişlerin birleştiği noktalarda normal olarak kolon olmalıdır, böylece kiriş yükü en kısa yoldan kolonlara aktarılmış olur. Kolonun olmaması saplama kiriş düzensizliğini oluşturur. Kirişlerden biri diğerini taşır. Yükler doğrudan kolana aktarılamaz, kirişten kirişe aktarılmış olur. Kimin kimi taşıdığı kiriş rijitliklerine bağlıdır ve her zaman tam belirgin değildir. Bu düzensizliği her zaman önlemek mümkün olmaz. Her kiriş-kiriş birleşim noktasına kolon konulduğunda birbirine çok yakın kolonlar ve çok küçük açıklıklı kirişler oluşabilir veya kolon merdivene, pencereye-kapıya denk gelebilir. Bu nedenle bazı kirişler saplama yapılmak zorunda kalınır. Ancak, elden geldiğince saplama kirişlerden kaçınmak gerekir. En kötü ve kesinlikle yapılmaması gereken durum, saplaması olan bir kirişin başka bir kirişe saplanmasıdır. Foto: Devrim AKDAĞ, 2005 Sakıncaları: Kiriş yükü en kısa yoldan kolonlara değil, dolaylı yollardan, birikerek kirişten kirişe aktarılır. Taşıyan kirişin moment ve kesme kuvveti yüksek olur. Taşıyan kirişte büyük sehim oluşur. Taşıyan kirişte burulma momenti oluşur. Taşıyan kirişte belirgin kesme ve çekme çatlakları oluşur. Yatay kuvvetin kolondan kolona aktarımı zorlaşır. Taşıyan kirişe depremde yatay kuvvet etkir. Saplama kiriş Saplama kiriş Ne yapılabilir: Kolon koyarak, kiriş kaldırılarak saplama kiriş önlenmeye çalışılır. Taşınan kirişin taşıyan kirişe özel tedbirler ile bağlanması gerekir (askı çubukları). Saplaması olan kiriş sık etriye ile sarılır. Saplaması olan saplama kiriş Saplama noktası Saplaması olan kiriş Saplaması olan kiriş Çok kötü Foto: Onur KAPLAN Saplaması olan saplama kiriş Saplama kiriş Çok kötü Saplama noktası iyi iyi Çok daha iyi 62

62 İstenmeyen düzensizlik: Kolon civarında saplama kiriş Sakıncaları: Kirişin kolon civarında başka bir kirişe saplanması çok daha kötü bir durumdur. Kesme ve burulma etkileri çok daha aşırı düzeye varır. Ne yapılabilir? Kolonun yönü değiştirilerek, Kolon yerine perde kullanılarak, Geniş(yastık) kiriş kullanılarak Saplama kiriş kaldırarak (sadece yarım duvar taşıması durumunda mümkün!) Kolon civarında saplama Foto: Onur KAPLAN daha az sakıncalı bir sistem oluşturulmaya çalışılır. Saplama önlenemezse saplaması olan kiriş sık etriye ile sarılmalı, askı çubuğu konulmalıdır. Duvar Burulma riski Kiriş Konsol sadece kolona bağlı, sürekli olmalıydı! Foto: Onur KAPLAN Taşınan kirişin yüksekliği taşıyan kirişin yüksekliğinden daha fazla olmamalıdır, aksi halde saplanan kirişin donatıları taşıyan kirişe bağlanamaz ve askı çubukları işlevini yerine getiremez. Netice olarak çok zayıf bir bağlantı noktası oluşur. Askı çubuğu hesabı için bakınız: Ersoy/Özcebe, Madde7.6.1, Sayfa 501, Celep, S. 357, TS , S. 29. taşıyan kötü iyi Çok daha iyi Saplama kiriş Daha iyi taşınan Duvar Kiriş Konsol sadece kolona bağlı, sürekli olmalıydı Kolon civarında saplama Kalıp planı kötü kötü iyi iyi Mimari plan kötü 63

63 İstenmeyen düzensizlik: Çarpık arsaçarpık mimariçarpık taşıyıcı sistem Şehir merkezlerindeki değerli arsalar genelde düzensizdir. Mimari planlar arsaya, taşıyıcı sistem mimariye uydurulur. Sakıncaları: Sistem aksları birbirine paralel olmaz, kırık akslı kirişler oluşur. Kolonlar/perdeler planda düzensiz yerleşir. Kolon/perde kesitleri çokgen olur. Düzgün çerçeveler oluşamaz. Yatay yükler kolondan-kolona düzenli aktarılamaz, kuvvet yapı içinde yön değiştirir. Yapının burulma tehlikesi yüksektir. Çok kötü Ne yapılabilir? Arsa çıkıntıları boş bırakılarak düzgün bir taşıyıcı sistem oluşturulabilir (Mimar!). Arsa çıkıntılarını balkon olarak kullanan daha düzgün bir taşıyıcı sistem oluşturulabilir (Mimar!). Arsa çıkıntıları kısa konsollu çıkma olarak kullanılabilir (Mimar!). Genelde kab bul görmez! arsa sınırı Terk edilen arsa kısmı Kolon yerine perdelere ağırlık verilmelidir Kolon ve perdelerde sık etriye kullanılmalıdır. Kolon ve perdeler burulmayı önleyecek şekilde özenle yerleştirilmelidir. R katsayısı düşük alınabilir (örneğin: R=4) Deprem yönetmeliği-2007 ilgili maddesi: Daha iyi Balkon veya çıkma Arsa yamuk olunca genellikle yamuk akslar yapılıyor bizde. Arsaya göre plan oturtma alışkanlığı olduğu için öyle yapılıyor. Aslında bu iyi bir şey değil. Yapısal sistemin en basit olanı, kontrolü en kolay olanıdır. Hem hesabı kolaydır, hem de hesaba güven en fazla onlarda sağlanır. Yamukluklar olduğu zaman yaptığımız hesabın gerçeğe yansımasında hep zorluklar olur., Haluk SUCUOĞLU, 2007 iyi 64

64 Yapının komşu yapı tarafında veya çok daireli yapının ortasında, bazı hacimlerin ışık alabilmesi için, aydınlık boşluğu bırakılır. Aydınlık bölgesindeki kirişler bazen yapılmamaktadır. Döşeme de olmadığı için yapıda bir düzensizlik oluşur, yapının bu bölgesi daha esnek davranır. İstenmeyen düzensizlik: Aydınlık boşluğu Aydınlık boşluğu (kiriş yok) Kiriş yok! Sakıncaları: Yapının bu bölgesi yumuşak davranır. Yatay kuvvetlerin kolondan-kolona aktarımı zorlaşır. Boşluk civarındaki kolonlar aşırı yatay yer değiştirirler. Yapı burulma etkisinde kalır. Ne yapılabilir? Aydınlık bölgesindeki kirişler kesilmeden mutlaka devam ettirilir. Aydınlık köşelerine kolon yerine perde yerleştirilmeye çalışılır. Komşu binadaki aydınlık aynı bölgede değilse aydınlık kirişi üzerine duvar örülür. Aydınlık boşluğu (kiriş var) kötü Foto: İsmail ALTAY-2003 Kiriş var kötü iyi Foto: Devrim AKDAĞ, 2005 kötü Foto: İsmail ALTAY-2003 iyi 65

65 İstenmeyen düzensizlik: Uzun, ince ve kirişsiz koridor döşemesi Çoğunlukla yapı koridorlarında sarkan kiriş istenmez. Bu durumda bir doğrultuda çalışan uzun bir döşeme oluşur. Döşeme açıklığı küçük olduğundan, döşemenin düşey yük momentleri de küçük olur. Döşeme statik-betonarme hesaplarında yatay yük etkileri dikkate alınmadığından, ince bir döşeme ile yetinilir. Halbuki döşemenin yatay yükleri kirişler ile beraber kolondankolona aktarmak gibi çok önemli bir işlevi vardır. Sakıncaları: Yatay kuvvet(deprem/ rüzgâr) aktarımı zorlaşır. Döşeme yeterince rijit davranamaz, yatay kuvvetin kolon ve perdelere dağılımı düzensiz olur. Yatay kuvvet etkisi altında döşeme burkulabilir. Büzülme etkileri belirginleşir. Ne yapılabilir? Kirişler koridorda da sürekli olmalı. Kirişler sürekli yapılamıyorsa, döşeme kalınlığı artırılmalı (20-30 cm) Kirişler süreksiz, uzun ince döşeme Kirişler süreksiz fakat kalın (20 30 cm) döşeme Bazı kirişler sürekli fakat biraz kalın (12 15 cm) döşeme Kirişler sürekli, döşeme ince (10 cm) olabilir. Çok daha iyi Biraz daha iyi kötü En iyi İstenmeyen düzensizlik: Düşük döşeme Banyo, tuvalet gibi ıslak hacimlerde, atık su tesisatını gizlemek amacıyla, mimarlar projelerinde düşük döşeme tasarlamaktadırlar. Deprem sorunu olmayan Avrupa ülkelerinden kopyalanmış bir çözümdür. Deprem riski çok yüksek olan Türkiye ye uygun değildir. Döşemenin yatay yükleri kirişler ile beraber kolondan-kolona aktarmak gibi çok önemli işlevi düşük döşemeli sistemlerde gereği gibi gerçekleşememektedir. Sakıncaları: Yatay kuvvet aktarımı zorlaşır. Döşeme yeterince rijit davranamaz, yatay kuvvetin kolon ve perdelere dağılımı düzensiz olur. Yatay kuvvet etkisi altında, rijitliğin ani değiştiği noktalarda, döşeme kırılabilir. Normal döşeme Dolgu Normal döşeme Ne yapılabilir? Düşük döşeme yapılmamalıdır (mimar!) Düşük döşeme yerine izolasyonlu asma tavan yapılabilir. Düşük döşeme 66

66 İstenmeyen düzensizlik: Rijit merdivenler Mimarisi farklı birçok merdiven tipi olmasına karşın, en çok karşılaşılan planda dikdörtgen görünümlü olanıdır. Basamakları taşıyan eğik merdiven plağı kat sahanlıklarını veya kat sahanlığını ara sağanlığa bağlar. Bu bağlantı uygulamada genellikle rijit (ankastre) yapılmaktadır. Sakıncaları: Merdiven plağı çerçevenin diyagonal elemanı gibi davranır (kafes kiriş davranışı). Kolon Merdiven evi çok rijit davranır. Kolon Ara sahanlık kısa kolon oluşumuna neden olur. Kat kirişi Ara sahanlık mesnetlendiği kolonların ortasına yatay tekil kuvvet aktarır. Ara sahanlık kirişi Yapı rijitlik merkezi merdiven evine doğru kayar, burulma etkisi artar. Kolon ara sahanlık Kat kirişi plan kat sahanlığı Kat kirişi Ne yapılabilir? Merdiven plağının bir ucu sahanlığa serbestçe kayacak şekilde oturmalıdır. Sahanlığın bağlandığı kolonlar sık etriye ile donatılmalıdır. Zorunlu hallerde, merdiven evi yapıdan deprem derzi ile ayrılabilir. Ancak bu, planda alanı küçük olan merdivenin yapı içinde ayrık bir kule gibi yükselmesini, stabilite ve çarpışma riskini beraberinde getirir. Kolon Kat kirişi Kat sahanlığı Kayıcı mesnet Ara sahanlık sahanlık kirişi Kat kirişi Merdiven plağı Rijit bağlantı Rijit bağlantı kötü kesitler iyi Rijit bağlantı hasarı 67

67 İstenmeyen düzensizlik: Alt-üst kolon düşey aksı çakışmazlığı Üst kolon düşey aksı Üst kolon düşey aksı Yapı yüksekliğince kolon kesiti küçültüldüğünde üst kat ve alt kat kolonu aksları uygulamada hemen çakıştırılmamakta ve dış merkezliğe neden olunmaktadır. Sakıncası: Dışmerkezlik nedeniyle, hesaplarda dikkate alınmayan, ek moment oluşur. ur. dışmerkezlik Alt kolon düşey aksı Alt kolon düşey aksı dışmerkezlik Ne yapılabilir? Kolonlar düşey aksları çakışacak şekilde düzenlenmelidir. İçteki kolonlarda bunu gerçekleştirmek kolay olmakla birlikte cephe kolonlarında dişler oluşur. Dolgu duvar ile bu sorun giderilebilir. Ancak bu, cephe duvarların çerçeve dışına çıkmasına neden olabilir. Duvarın devrilmemesi için özel tedbir gerekir. kötü kötü iyi İyi? 68

68 İstenmeyen düzensizlik: Kademeli temel, karma temel, farklı kat seviyesi Eğimi fazla olan arsalarda inşa edilen yapılarda kademeli temel yapılmamalı, temel elemanları aynı kotta olmalıdır. Temeller birbirlerine düzenli olarak bağlanamaz depremde bir bütün davranamaz. Ayrıca kısa kolon oluşumu önlenemez. Eğimli arazide inşa edilen uzun yapılar derzler ile bloklara ayrılarak her bloğun temeli aynı kotta yapılabilir. Kısa kolon Tekil temel Radye temel Tekil temel perde Radye temel Temel tipi tüm yapı bloğu altında aynı olmalıdır, karma temel yapılmamalıdır. Aksi durumda, farklı rijitlik ve farklı zemin gerilmeleri nedeniyle, farklı oturmalar ve uyumsuz deprem davranışı oluşacaktır. Nasıl davranacağı belirlenemeyen karmaşık bir tekil veya sürekli temel yerine, zemin sağlam olsa dahi, radye temel yapmak daha uygun olur. Kademeli temel Çok kötü kötü Kat düzeyi Çok kötü çarpışma Kat düzeyi Yan yana inşa edilen iki bloğun kat seviyeleri aynı olmalıdır. Uygulamada bu genelde sağlanamaz. Yeterli derz yoksa; bloklar çarpışır, kat duvarı yıkılır, kolon kırılır ve yapı göçer. kötü (derz yetersiz ise) 69

69 Depreme karşı güvenlik: Nereye, ne kadar perde? Yapının deprem ve rüzgâr gibi yatay kuvvetlere karşı dayanımını artırmak için her iki yönde yeterli perdeler düzenlemek gerekir. Perdelerin üç önemli görevi vardır. 1. yapının çok fazla yatay yer değiştirmesini önlemek. 2. yatay kuvvetten oluşan kesme kuvvetlerini almak, kolon ve kirişlerin rahatlamasını sağlamak. 3. Yapının burulmasını önlemek. Her deprem yönünde en az 2 adet olmak üzere toplam en az 4 perde bulunmalıdır. Her deprem yönünde 2 yerine en az 4 perde çok daha iyidir. Bu perdeler elden geldiğince, burulma rijitliğini artırmak amacıyla, yapının dış cephe köşelerine ve olabildiğince simetrik yerleştirilir.yapının bir deprem yönündeki gerekli perde kesit alanı aşağıdaki bağıntıdan tahmin edilir 1,2,3 : A A perde A perde yapı na n :Yapının kat sayısı yapı A yapı A perde :Yapının bir katının plandaki alanı. Farklı kat alanlarının olması halinde en büyüğü alınır. :Bir yöndeki yatay kuvvete direnen (uzun kenarı yatay kuvvet yönünde olan) perdelerin toplam alanı. Örnek: Aşağıda kat kalıp planı verilen yapı 10 katlıdır. Yapının perdeleri ön tasarım için yeterli midir? P4 250/25 P5 25/500 P6 250/25 TS de perde elemanlar b/t 7 olarak tanımlanmaktadır. Yapı 2 katlı da olsa 20 katlı da olsa bu şartı sağlayan her düşey taşıyıcı eleman perde adını almaktadır. Ancak, araştırmalar bu tanımın yeterli olmadığı yönündedir. Bir deprem yönünde sadece bir perde olduğu varsayılarak perde boyutları b ve t seçilirken H 2 4 b b t t 250 mm H : yapı yüksekliği b : perde uzun kenarı t : perde et kalınlığı bağıntılarını sağlama çabası içinde olunmalıdır 3. b ve t belirlendikten sonra bir yönde konulabilecek perde sayısına karar verilir. b değeri perde sayısına bölünerek bir perdenin b kenarı bulunur. Örnek olarak sağdaki yapıda: H=10x3=30 m, t=250 mm, H/b=4= 30/4=7.5 m seçilirse, x yönündeki bir perdenin uzun kenarı en az 7.5/2 4 m, Y yönündeki bir perdenin uzun kenarı en az 7.5/4 2 m olmalıdır. Sağdaki yapıda kullanılan perdeler bu değerleri karşılamaktadır. Bakınız: 1.ERSOY, Uğur, 13 Mart 1992 Erzincan Depremi Mühendislik Raporu, İMO, Ankara ATIMTAY, Ergin, Açıklamalar ve Örneklerle Afet Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik, Ankara, GÜLKAN, Polat, DENİZ, Utkutuğ, Okul Binalarının güvenliği için Minimum dizayn kriterleri, Türkiye Mühendislik Haberleri, 425, s.13-22, Ankara, 2003 t H P1 250/25 P2 25/500 P3 250/25 n=10, H 10. 3=30 m, A yapı = = 165 m 2 X yönünde direnen perdeler (P2, P5): A perde = = 2.5 m 2 A perde =2.5 > = 2.48 m 2 A perde / A yapı = 2.5/165 = > Y yönünde direnen perdeler (P1, P3, P4, P6): A perde = = 2.5 m 2 A perde = 2.5 > = 2.48 m 2 A perde / A yapı = 2.5/165 = >

70 Depreme karşı güvenlik: Nereye perde, niçin 1? Perdeler yatay kuvvetlere karşı en büyük direnci gösteren, yapının göçmesini zorlaştıran elemanlardır. Kolonlara nazaran çok büyük olan rijitlilkleri nedeniyle deprem kuvvetinin çok büyük bir kısmını taşırlar, yatay yer değiştirmelerin küçük kalmasını sağlarlar, doğru yerleştirildiği taktirde yapının burulmasını önlerler. Perdelerin yukarıda belirtilen işlevleri sağlayabilmesi için bilinçli yerleştirilmesi gerekir. Aksi halde, yarar yerine zarar verirler. Perde ve kolonlar kat kütle merkezinden (yaklaşık olarak: kat alanının geometrik merkezi) geçen x ve y eksenlerine göre simetrik yerleştirilmezlerse kat rijitlik merkezi kütle merkezi ile çakışmaz, e x ve e y dışmerkezlikleri oluşur. Deprem kuvveti daima kütle merkezinden geçer. Deprem x yönünden geldiğinde, yapı x yönünde ötelenir ve e y dışmerkezliğinin oluşturduğu burulma momenti yapıyı rijitlik merkezi etrafında dönderir. Deprem y yönünden geldiğinde, yapı y yönünde ötelenir ve e x dışmerkezliğinin oluşturduğu burulma momenti yapıyı rijitlik merkezi etrafında dönderir. O halde: Burulma adayı Perdeler ve kolonlar, elden geldiğince, rijitlik merkezi ile kütle merkezi çakışacak şekilde, Perdeler hem x hem de y yönünde, elden geldiğince, rijitlikleri eşit olacak şekilde, Kolonlar ve perdeler, elden geldiğince, x ve y eksenlerine göre simetrik olacak şekilde, Perdeler, elden geldiğince, yapı dış kenarlarına yakın olacak şekilde, Elden geldiğince, yapı ortalarında da bir iki perde olacak şekilde, yerleştirilmelidir. Burulma momenti etkin karşılansın çabası Kütle ve rijitlik merkezleri çakışsın çabası Yapı ortasındaki yer değiştirmeleri kısıtlama ve Perde temelinde dönmeleri kısıtlama çabası Kütle ve rijitlik merkezleri aşırı kaçık yapı. Köşede asansör ve merdiven evi perdesi var Kolonlar zayıf Kirişsiz döşeme Kütle merkezi dışmerkezlik deprem İdeal: e x =e Y =0 Kabul edilebilir: e x <L x /10, e y <L y /10 Rijitlik merkezi dışmerkezlik deprem 1 Artık; esnek yapı, sünek yapı kalktı, böyle sağlam, pehlivan gibi yapı yapmak gerek., Mete SÖZEN, Değişen mimarlık pratiği tartışmaları, Mimarlar Odası İzmir Şubesi, S ,

71 Depreme karşı güvenlik: Nereye, ne kadar perde, nasıl? kiriş perde 1 R K kolon 2 R K 3 R K 4 R K döşeme iyi iyi Daha az iyi Çok daha az iyi R 5 R K R K K R K kötü kötü Çok kötü Çok kötü İlk 4 örnekte: perde miktarı aynıdır, aynı deprem kuvvetini alırlar ve yatay yer değiştirmeyi aynı miktarda sınırlarlar. Rijitlik ve kütle merkezleri çakışmaktadır. Ancak 3. ve 4. örneklerde perdeler yapı içine kaydırıldığından burulmaya karşı 1. ve 2. örnekteki kadar direnemezler. 5 ve 6. örneklerde rijitlik ve kütle merkezleri çakışmaktadır, fakat yapının kaderi depremin geliş yönüne bağlıdır. Deprem X yönünden gelirse 5 nolu yapıdaki perdeler direnir, 6 nolu yapı muhtemelen yıkılır. Deprem Y yönünden gelirse 6 nolu yapıdaki perdeler direnir, 5 nolu yapı muhtemelen yıkılır. 7 ve 8 örneklerde perdeler yapıya zarar verir. Çünkü yapının bir tarafına yerleştirilmişlerdir, rijitlik ve kütle merkezleri arasındaki kaçıklık çok büyüktür, bu yapılar burulur. 2, 3 ve 4. örnekte her deprem yönünde 2 perde vardır. Bunlardan biri hasar alırsa rijitlik merkezi hasar görmeyen perdeye doğru kayar. Bu nedenle bir yönde ne kadar çok perde konursa risk o denli azalır. Uzun binaların kısa doğrultuda gelen depremde içe göçme riski vardır. Kısa doğrultuda binanın orta bölgelerine de perde düzenlenmelidir: 72

72 Burulma açısından sakıncalı perde yerleşimi örnekleri Burulma yok(iyi) Burulma var(kötü) R K K R R K K R K K R R K R K R Kütle ve rijitlik merkezleri çok yakın veya çakışsa dahi burulma açısından bu tür perde düzeni sakıncalıdır. 73