ÇELĐK YAPI SĐSTEMLERĐNĐN DEPREM BÖLGELERĐNDE YAPILACAK BĐNALAR HAKKINDA YÖNETMELĐĞE (2006 TÜRK DEPREM YÖNETMELĐĞĐ) UYGUN OLARAK TASARIMI

Transkript

1 ÇELĐK YAPI SĐSTEMLERĐNĐN DEPREM BÖLGELERĐNDE YAPILACAK BĐNALAR HAKKINDA YÖNETMELĐĞE (006 TÜRK DEPREM YÖNETMELĐĞĐ) UYGUN OLARAK TASARIMI Bu bölümde, çelik ypılrın prtikteki uygulmlrını içeren dört frklı ypı sistemi, ülkemizde yürürlükte oln stndrtlr ve bir yıl sonr yürürlüğe girmek üzere 006 Mrt trihinde yyınlnn Deprem Bölgelerinde Ypılck Binlr Hkkınd Yönetmelik kurllrın uygun olrk boyutlndırılcktır. Bu ypı sistemleri şğıd tnımlnmıştır. 1. Her iki doğrultud süneklik düzeyi norml çerçevelerden oluşn beş ktlı çelik bin (Örnek ).. Her iki doğrultud süneklik düzeyi yüksek merkezi çelik çprzlı perdelerden oluşn yedi ktlı çelik bin (Örnek 11). 3. Bir doğrultud süneklik düzeyi yüksek çerçevelerden, diğer doğrultud süneklik düzeyi yüksek dışmerkez çelik çprzlı perdelerden oluşn krm tşıyıcı sistemli, ltı ktlı çelik bin (Örnek 1). 4. Bir doğrultud süneklik düzeyi norml çerçevelerden, diğer doğrultud süneklik düzeyi norml merkezi çelik çprzlı perdelerden oluşn krm tşıyıcı sistemli, tek ktlı endüstri binsı (Örnek 13). Aşğıd, bu ypı sistemleri tnıtılrk özellikleri çıklnck, sistemlerin nliz ve tsrımın it bzı sonuçlr ile bşlıc tipik elemnlrının boyutlndırm ve dety hesplrı verilecektir. Bilindiği gibi, bir ypı sistemine etkiyen deprem kuvvetleri sistemin dinmik krkteristiklerine ve dolyısıyl enkesit boyutlrın bğlı olrk hesplnır. Diğer trftn, hipersttik sistemlerin dış etkiler ltınd nlizi de sistemin enkesit krkteristiklerine bğlıdır. Bu nedenle ypı sistemlerinin tsrımı, birbirini izleyen sistem nlizi ve boyutlndırm dımlrındn oluşn bir rdışık yklşım yönteminin uygulnmsını gerektirmektedir. Aşğıdki syısl örneklerde, bu rdışık yklşımın son dımınd, ön boyutlndırm sonucund enkesitleri belirlenen ypı sistemlerinin tsrımın it nliz ve boyutlndırm hesplrın yer verilmektedir. Böylece, çelik ypı sistemlerinin prtikteki olsı uygulmlrını geniş kpsmd içeren syısl örnekler rcılığı ile, çelik ypılrın ulusl stndrtlr ve özellikle 006 Deprem Yönetmeliğine uygun olrk tsrımınd izlenen yolun ve bunun bşlıc dımlrının ktrılmsı mçlnmıştır. Çelik ypı sistemlerinin nliz ve boyutlndırılmsınd ess lınn ulusl yönetmelikler ve stndrtlr, Deprem Bölgelerinde Ypılck Binlr Hkkınd Yönetmelik (006 Türk Deprem Yönetmeliği), TS498 Yük Stndrdı, TS648 Çelik Ypılr Stndrdı, TS3357 Kynklı Çelik Ypılr Stndrdı dır. Örneklerde, Deprem Yönetmeliğine ve ilgili stndrtlr ypıln refernslr (ilgili mdde, tblo ve şekil numrlrı) klın hrflerle belirtilecektir.

2 006 TÜRK DEPREM YÖNETMELĐĞĐ BÖLÜM 1 ve BÖLÜM GENEL HÜKÜMLER ve DEPREME DAYANIKLI BĐNALAR ĐÇĐN HESAP KURALLARI 3. Tşıyıcı sistemin düşey elemnlrının süreksizliğine ilişkin koşullrın değiştirilmesi (Mdde.3..4 c) Üst ktlrdki perdenin ltt kolonlr oturtulmsın hiçbir zmn izin verilmez. 4. Frklı doğrultulrd birbirinden frklı R ktsyılrı kullnılmsı ve bun ilişkin koşullr (Mdde.5.1.3) Prof. Dr. Erkn Özer Đstnbul Teknik Üniversitesi 5. Bin yüksekliği boyunc birbirinden frklı R ktsyılrı kullnılmsın ilişkin koşullr (Mdde.5.5.) BAŞLICA YENĐLĐK ve REVĐZYONLAR 1. Yönetmelik kpsmının genişletilmesi (Mdde 1.1) ) deprem bölgelerinde yeni ypılck binlr b)deprem öncesinde vey sonrsınd performnsı değerlendirilecek ve güçlendirilecek oln mevcut binlr (Bölüm 7). Komşu ktlr rsı rijitlik düzensizliğine (yumuşk kt) ilişkin tnımın ve sınırın değiştirilmesi (Mdde.3..4 c) 6. Tşıyıcı sistem dvrnış ktsyılrının (R) yeniden tnımlnmsı (Tblo.5) ) deprem yüklerinin tmmının bğlntılrı tersinir momentleri ktrbilen çerçevelerle tşındığı prefbrike betonrme binlr b)kolonlrı üstten mfsllı tek ktlı prefbrike betonrme binlr c) deprem yüklerinin prefbrike vey yerinde dökme perdelerle tşındığı binlr d)deprem yüklerinin prefbrike vey yerinde dökme perdeler ve bğlntılrı tersinir momentleri ktrbilen prefbrike çerçevelerle tşındığı binlr e) kolonlrı üstten mfsllı tek ktlı çelik binlr f) merkezi çprzlı çelik perdeler g) deprem yüklerinin çelik çerçeveler ve merkezi çelik çprzlı perdeler ile tşındığı binlr 1

3 7. Eşdeğer deprem yükü yönteminin uygulnbileceği binlrın yükseklik sınırlrının yeniden tnımlnmsı (Tblo.6) 8. Kr yükleri için (n) hreketli yük ktılım ktsyısının çık olrk tnımlnmsı (Mdde.7.1.) 9. Ek eşdeğer deprem yükü nün yeniden tnımlnmsı (Mdde.7..). Binnın birinci doğl titreşim periyodunun belirlenmesi (Mdde.7.4) ve yüksek ypılrd doğl periyodun sınırlndırılmsı (Mdde.7.4.) 13. Zmn Tnım Alnınd Hesp Yöntemleri uygulnmsı hlinde kullnılck oln ypy, kydedilmiş ve benzeştirilmiş deprem yer hreketlerinin tnımının ve sğlmsı gereken koşullrın genişletilmesi (Mdde.9) 14. Göreli kt ötelemelerinin sınırlrının yeniden tnımlnmsı (Mdde..1.3) 15. Deprem derz boşluklrının hesbınd ess lınck oln yerdeğiştirmelerin yeniden tnımlnmsı (Mdde..3.1) 16. Ypısl çıkıntılr, mimri elemnlr, meknik ve elektrik donnım etkiyen deprem yüklerinin yeniden tnımlnmsı (Mdde.11) 11. Elemnlrın sl eksenleri doğrultulrındki iç kuvvetlerin, tşıyıcı sisteme yrı yrı etkitilen, x ve y doğrultulrındki depremlerin ortk etkisi ltınd hesplnmsı (Mdde.7.5) E1 = ± Ex ± 0.3 Ey E = ± 0.3 Ex ± Ey 006 TÜRK DEPREM YÖNETMELĐĞĐ BÖLÜM 3 BETONARME BĐNALAR ĐÇĐN DEPREME DAYANIKLI TASARIM KURALLARI 1. Mod Birleştirme Yöntemi ile hesplnn büyüklüklere ilişkin ltsınır değerlerinin yeniden tnımlnmsı (Mdde.8.5) ) A1, B vey B3 türü düzensizliklerin en z birinin mevcut olmsı hlinde: β = 0.90 b)düzenli binlrd: β = 0.80 Prof. Dr. Erkn Özer Đstnbul Teknik Üniversitesi 3 4

4 BAŞLICA YENĐLĐK ve REVĐZYONLAR 1. Betonrme binlrd kullnılck mlzemelere ilişkin koşullrın değiştirilmesi (Mdde 3..5) ) deprem bölgelerindeki tüm betonrme binlrd en z C0 sınıfı beton kullnılmsı b) vibrtör kullnımın ilişkin koşullr c) nervürsüz dontı kullnımının kısıtlnmsı (etriye, çiroz ve döşeme dontısı dışınd) d) dontının kopm ve km dynımlrı rsındki ornın lt sınırının 1.15 olrk değiştirilmesi e) dontının kynklnmsın ilişkin koşullr 3. Konsol kolonlrd srılm bölgesinin tnımlnmsı ve enine dontının temel içinde devm ettirilmesine ilişkin koşullr (Mdde ) ) konsol kolonlrd srılm bölgesi uzunluğunun kolon büyük boyutunun ktındn z olmmsı b)enine dontının temel içinde 300 mm den ve en büyük dontı çpının 0 ktındn z olmyn bir yükseklik boyunc devm ettirilmesi c) çnk temellere mesnetlenen kolonlrd, srılm bölgesindeki enine dontının çnk yüksekliği boyunc devm ettirilmesi. Kolonlrd brüt enkesit lnın ilişkin koşulun değiştirilmesi (Mdde ) Ac N/(0.50 fck) koşulunun düşey yükler ve depremin ortk etkisi ltınd kontrol edilmesi (yük güvenlik ktsyılrı ile rttırılmış düşey yükler için kontrolun TS500 Betonrme Stndrdın bırkılmsı) 4. Kolonlrd ve perde uç bölgelerinde etriye kollrının ve/vey çirozlrın rsındki yty uzklığın, etriye çpının en z 0 ktı olrk değiştirilmesi (Mdde ve ) 5. Kirişlerde boyun dontı düzenlenmesine ilişkin bzı koşullrın değiştirilmesi (Mdde ve ) ) geniş kolonlr birleşen kirişlerde boyun dontının kenetlenmesi b)kiriş lt dontılrının komşu çıklığ uztılmsı c) üst montj dontısının kiriş ortsındki eklerinde özel deprem etriyelerinin kullnılmsın gerek olmmsı 5 6

5 6. Perdelerde minimum klınlıklr ilişkin koşullrın yeniden düzenlenmesi (Mdde ve ) kt yüksekliği 6 m den büyük oln perdelerde, perde klınlıklrı : Kt yüksekliği 6 m den büyük oln ve kt yüksekliğinin en z 1/5 ine eşit uzunluktki elemnlrl ynl doğrultud tutuln perdelerde perde klınlığı, ynl doğrultud tutulduğu noktlr rsındki yty uzunluğun en z 1/0 sine eşit olbilir. Anck bu klınlık 300 mm den z olmz. kt yüksekliği 6 m den büyük oln perdelerde, perde uç bölgesi klınlıklrı 006 TÜRK DEPREM YÖNETMELĐĞĐ BÖLÜM 4 ÇELĐK BĐNALAR ĐÇĐN DEPREME DAYANIKLI TASARIM KURALLARI Prof. Dr. Erkn Özer Đstnbul Teknik Üniversitesi 7. Kritik perde yüksekliği tnımının genişletilmesi (Mdde 3.6..) 8. Perdelerin kesme güvenliği hesbınd ess lınck kesme kuvvetinin 1.5 kt rttırılrk yeniden tnımlnmsı (Mdde ) 9. Prefbrike binlrın bğlntılrının tsrımınd ess lınck iç kuvvetlerin rttırılmsı (Mdde 3.1..) ) kynklı bğlntılrd : iç kuvvetlerin ktı b)diğer bğlntılrd : iç kuvvetlerin 1.5 ktı BAŞLICA YENĐLĐK ve REVĐZYONLAR 1. Süneklik düzeyi yüksek merkezi çprzlı perdelerin tnımlnmsı (Mdde 4.6). Merkezi çprzlı perdelerde, R tşıyıcı sistem dvrnış ktsyısı için yeni değerler öngörülmesi (Tblo.5) 3. Tşıyıcı sistemleri her iki deprem doğrultusund frklı oln binlrd, her iki doğrultud frklı R ktsyılrı kullnılmsın olnk sğlnmsı (Mdde ) 4. Düşey doğrultud frklı tşıyıcı sistemler içeren çelik vey betonrme-çelik krm binlrd, frklı R ktsyılrı kullnılmsın olnk sğlnmsı (Mdde ) 7 8

6 5. Arttırılmış deprem yükleri ve Ωo büyütme ktsyılrı (Mdde 4..4 ve Tblo 4.) 6. Ypı elemnlrının iç kuvvet kpsiteleri ve birleşim elemnlrının gerilme sınır değerlerinin tnımı (Mdde 4..5) 7. Süneklik düzeyi yüksek ve norml sistemlerde enkesit koşullrı (Tblo 4.3) 8. Bsınç kuvveti etkisindeki çubuklrd nrinlik koşulu (Mdde , ve ) 13.Merkezi çelik çprzlı perelerde özel çprz düzenleri için ek koşullr (Mdde 4.6.4) 14.Kpsite tsrımı kvrmın çıklık getirilmesi (Mdde ve 4.4.) 15.Kpsite hesplrınd rttırılmış km gerilmelerinin (D ) kullnılmsı (Mdde ve Tblo 4.1) 16.Sdece çekme kuvveti tşıyck şekilde hesplnn çubuklrd nrinlik koşulu (Mdde ) 9. Süneklik düzeyi yüksek merkezi çprzlı perdelerde yty yüklerin dğılımı (Mdde 4.6.).Süneklik düzeyi yüksek dışmerkez çelik çprzlı perdeler ve tsrım kurllrı (Mdde 4.8) 11.Süneklik düzeyi yüksek dışmerkez çelik çprzlı perdelerde bğ kirişlerinin tsrımı (Mdde 4.8.) 17.Yeterli süneklik koşullrını sğlyn kiriş-kolon birleşim detylrı örnekleri (Bilgilendirme Eki 4A) ) süneklik düzeyi yüksek çerçevelerin moment ktrn kiriş-kolon birleşimlerinde kullnım koşullrı b)süneklik düzeyi norml çerçevelerin moment ktrn kiriş-kolon birleşimlerinde kullnım 1.Çelik çerçevelerde kiriş-kolon birleşim bölgesi tsrımı ve kym bölgesine ilişkin koşullr (Mdde ve 4.4.) 9

7 006 TÜRK DEPREM YÖNETMELĐĞĐ BÖLÜM 7 MEVCUT BĐNALARIN DEĞERLENDĐRĐLMESĐ VE GÜÇLENDĐRĐLMESĐ Prof. Dr. Erkn Özer Đstnbul Teknik Üniversitesi 3. Bin önem ktsyısının kullnılmsı yerine çok seviyeli performns hedeflerinin öngörülmesi (Tblo 7.7) 4. Ypı elemnlrınd hsr sınırlrı ve hsr bölgelerinin tnımlnmsı (Mdde 7.3) kesit hsr sınırlrı ) minimum hsr sınırı (HK) b) güvenlik sınırı (CG) c) göçme sınırı (GÖ) kesit hsr bölgeleri ) minimum hsr bölgesi b) belirgin hsr bölgesi c) ileri hsr bölgesi d) göçme bölgesi BAŞLICA YENĐLĐKLER 1. Binlrdn bilgi toplnmsı, bilgi düzeyleri ve bilgi düzeyi ktsyılrın ilişkin hususlr (Mdde 7.) ) sınırlı bilgi düzeyi (bdk=0.70) b) ort bilgi düzeyi (bdk=0.90) c) kpsmlı bilgi düzeyi (bdk=1.00). Frklı deprem etkilerinin göz önüne lınmsı (Mdde 7.8) ) servis depremi (50 yıld %50 7 yıl) b) tsrım depremi (50 yıld % 475 yıl) c) en büyük deprem (50 yıld % 475 yıl) 5. Depremde bin performnsının belirlenmesi için öngörülen hesp yöntemleri (Mdde 7.4) ) doğrusl elstik nlize dynn dynım bzlı değerlendirme yöntemleri (Mdde 7.5) b)doğrusl elstik olmyn nlize dynn şekildeğiştirme ve yerdeğiştirme bzlı değerlendirme yöntemleri (Mdde 7.6) 6. Betonrme ypı elemnlrınd hsr sınırlrının birim şekildeğiştirmelere bğlı olrk tnımlnmsı (Mdde 7.6.9) 11 1

8 7. Binlrın güçlendirilmesi (Mdde 7.9) ) güçlendirmenin temel ilkeleri (Mdde 7.9.) b)güçlendirme türleri (Mdde 7.9.3) b1) Tşıyıcı sistem elemnlrının elemn bzınd, tekil olrk güçlendirilmesi ve iyileştirilmesi b) ypı sisteminin tümünün güçlendirilmesi 13

9 ÖRNEK : HER ĐKĐ DOĞRULTUDA SÜNEKLĐK DÜZEYĐ NORMAL ÇERÇEVELERDEN OLUŞAN BEŞ KATLI ÇELĐK BĐNA.1 Sistem Üç boyutlu genel sistem görünüşü ve bilgisyr hesp modeli Şekil.1 de, norml kt sistem plnı Şekil. de, tipik sistem enkesiti Şekil.3 te verilen beş ktlı çelik binnın tsrımın it bşlıc sonuçlr ile tipik elemnlrının boyutlndırm ve dety hesplrı çıklncktır. Binnın her iki doğrultudki yty yük tşıyıcı sistemi, Deprem Yönetmeliği Mdde 4.4 te tnımlnrk ilgili tsrım koşullrı verilen, süneklik düzeyi norml moment ktrn çerçevelerden oluşmktdır. Kt döşemeleri, çelik kirişlere mesnetlenen ve trpez profilli sc levhlr üzerinde, yerinde dökme betonrme olrk inş edilen kompozit döşeme sisteminden meydn gelmektedir. Düzlemi içinde rijit bir diyfrm oluşturn betonrme döşemenin çelik kirişlere bğlntısı için, boyutlrı ve yerleşimi konstrüktif olrk seçilen kym çivilerinden (stud) yrrlnılmıştır. Bu örnekte çelik kirişlerin, düşey yükler ltınd, betonrme döşeme ile birlikte kompozit olrk çlışmsı hesb ktılmmktdır..0 m rlıklrl teşkil edilen ikincil r kirişler, n kirişlere mfsllı olrk bğlnmktdır. Akslrdki n çerçeve kirişlerinin kolonlr bğlntısı ise, kolonlrın zyıf eksenleri doğrultusund mfsllı, kuvvetli eksenleri doğrultusund rijit olcktır. Kolonlrın ±0.00 kotund, temele nkstre olrk mesnetlendiği gözönünde tutulcktır. Şekil.1 Genel Sistem Görünüşü ve Bilgisyr Hesp Modeli /1

10 D HEA ikincil r kirişler (tipik) 8.00 C IPE HEA snsör merdiven IPE B HEA moment ktrn çerçeve (tipik) 8.00 HEA y x A HEB (HEA) moment ktrn çerçeve (tipik) Şekil. Norml Kt Sistem Plnı trpez sc betonrme döşeme Tşıyıcı sistemin kirişleri ve kolonlrı Avrup norm profilleri (kirişler için IPE ve HEA profilleri, kolonlr için HEA ve HEB profilleri) kullnılrk boyutlndırılcktır. Sistemin tsrımınd Fe37 ypı çeliği kullnılmsı öngörülmektedir. Çelik ypı mlzemesinin özellikleri ile ilgili olrk, Deprem Yönetmeliği Mdde geçerlidir. TS648 Çelik Ypılr Stndrdı n göre, Fe37 ypı çeliğinin km gerilmesi = 35 N/mm, elstisite modülü E=0618 N/mm ve emniyet gerilmeleri, norml gerilme için em = 141 N/mm, kym gerilmesi için τ em = 8 N/mm değerlerini lmktdır. Deprem Yönetmeliği Mdde ye uygun olrk, deprem yükleri etkisindeki elemnlrın birleşim ve eklerinde ISO.9 klitesinde (km gerilmesi, = 900 N/mm ), deprem yükleri etkisinde olmyn elemnlrın birleşim ve eklerinde ise ISO 5.6 klitesinde (km gerilmesi, = 300 N/mm ) bulon kullnılcktır. Kynklı birleşimler ve kynk mlzemesi ile ilgili olrk Mdde ve Mdde geçerlidir. /

11 Çtı betonrme döşeme + trpez sc 4. kt 3. kt 4x3.00=1.00. kt HEA 1. kt HEB (HEA) ± Şekil.3 Tipik Sistem Enkesiti ( A ksı çerçevesi). Düşey Yükler ) Çtı döşemesi : çtı kplmsı 1.0 kn/m izolsyon 0. kn/m trpez sc + betonrme döşeme.1 kn/m sm tvn + tesist 0.5 kn/m çelik konstrüksiyon 0.5 kn/m g = 4.3 kn/m hreketli yük q = 1.0 kn/m b) Norml kt döşemesi: kplm 0.5 kn/m trpez sc + betonrme döşeme.1 kn/m sm tvn + tesist 0.5 kn/m bölme duvrlrı 1.0 kn/m çelik konstrüksiyon (kolonlr dhil) 0.8 kn/m g = 4.9 kn/m hreketli yük q =.0 kn/m Not: Merdiven ve snsör bölgesindeki sbit ve hreketli yüklerin döşemenin diğer bölgelerindeki sbit ve hreketli yüklere eşit olduğu vrsyılmıştır. c) Dış duvr yükü (norml ktlrd): g d = 3.0 kn/m.3 Deprem Krkteristikleri Tsrımı ypılck oln beş ktlı çelik bin birinci derece deprem bölgesinde, Z yerel zemin sınıfı üzerinde inş edilecek ve konut vey işyeri olrk kullnılcktır.ypı tşıyıcı sisteminin her iki doğrultud süneklik düzeyi norml çerçevelerden oluşturulmsı öngörülmektedir. Bu prmetreler ess lınrk belirlenen deprem krkteristikleri ve ilgili yönetmelik mddeleri şğıd verilmiştir. /3

12 etkin yer ivmesi ktsyısı (birinci derece deprem bölgesi) A o = 0.40 (Mdde.4.1) bin önem ktsyısı (konutlr ve işyerleri) I = 1.00 (Mdde.4.) spektrum krkteristik periyotlrı T A = 0.15 s T B = 0.40 s (Tblo.4) (Z yerel zemin sınıfı) tşıyıcı sistem dvrnış ktsyısı (deprem yüklerinin tmmının süneklik düzeyi norml çerçevelerle tşındığı çelik binlr) R = 5 (Tblo.5) hreketli yük ktılım ktsyısı (konutlr ve işyerleri) n = 0.30 (Tblo.7).4 Düzensizliklerin Kontrolü Deprem Yönetmeliği Mdde.3 uyrınc düzensizlik kontrollrı ypılcktır. Bin kt plnlrınd çıkıntılrın olmmsı, döşeme süreksizliklerinin ve döşemelerde büyük boşluklrın bulunmmsı, yty yük tşıyıcı sistemlerin plnd düzenli olrk yerleşmesi nedeniyle plnd düzensizlik durumlrı mevcut değildir. Benzer şekilde, tşıyıcı sistemin düşey elemnlrınd süreksizliklerin ve ni rijitlik değişimlerinin olmmsı ve kt kütlelerinin ypı yüksekliği boyunc değişiklik göstermemesi nedeniyle, düşey doğrultud düzensizlik durumlrı d mevcut değildir..5 Binnın Birinci Doğl Titreşim Periyodunun Belirlenmesi Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi nin uygulnmsınd, Deprem Yönetmeliği Mdde.7.4 e göre, binnın her iki deprem doğrultusundki birinci doğl titreşim periyotlrı Denk.(.11) ile hesplnn değerlerden dh büyük lınmycktır. T N mi d = π Ffi d i=1 i=1 1 N fi fi 1/ (.11) Bu denklemde, m i toplm kt kütlelerini göstermektedir ve w i, g i, q i sırsıyl toplm kt ğırlıklrı ile ktlrın toplm sbit ve hreketli yükleri olmk üzere wi 1 mi = = [ gi + nqi ] (n = 0.30) g g bğıntısı ile hesplnır. Dördüncü norml kt için, kt ğırlıklrı ve kt kütlelerinin hesbı şğıd yrıntılı olrk verilmiş ve diğer sonuçlr Tblo.1 de topluc gösterilmiştir. w4 = 30 4 ( ) + (4 + 30) 3.0 = kn m4 = = kns / m /4

13 Tblo.1 Kt Ağırlıklrı ve Kt Kütleleri Kt w i m i Çtı Σ Denk.(.11) deki F fi fiktif kuvvetleri kt ğırlıklrı ve kt yükseklikleri ile orntılı kuvvetlerdir ve şğıdki bğıntı ile hesplnbilirler. F = i i fi N 0 j=1 w H w H j j F Burd F 0, seçilen herhngi bir yük ktsyısını göstermektedir ve bu örnekte F 0 = 00 kn olrk lıncktır. Bu şekilde hesplnn F fi fiktif kuvvetleri Tblo. nin ikinci kolonund verilmişlerdir. Ön boyutlndırm sonucund kiriş ve kolon enkesitleri belirlenen sistemin, (x) doğrultusund kt kütle merkezine etkitilen F fi fiktif kuvvetleri ltınd nlizi ile elde edilen d fix yty kt yerdeğiştirmeleri Tblo. nin üçüncü kolonund görülmektedir. Bu büyüklükler Denk.(.11) de yerlerine konulrk ypı sisteminin (x) doğrultusundki birinci doğl titreşim periyodu hesplnır. Bu hesplr, Tblo. üzerinde gösterilmiştir. Tblo. Fiktif Yüklerden Oluşn Kt Yerdeğiştirmeleri Kt F fi (kn) d fix (m) m i m i d fix F fi d fix Çtı Σ (x) doğrultusundki birinci doğl titreşim periyodu T 1x 1/ N mi dfix 1/ i= N = π = π = s F fi d. fix i=1 olrk bulunur. Benzer şekilde, (y) doğrultusundki birinci doğl titreşim periyodu d T1y = s değerini lmktdır. /5

14 .6 Toplm Eşdeğer Deprem Yükünün Hesbı Deprem etkileri ltınd uygulnck hesp yönteminin seçimine ilişkin olrk, Deprem Yönetmeliği Mdde.6. ye göre, bin yüksekliğinin H N = 16.0 m < 40.0 m olmsı ve tşıyıcı sistemde burulm ve yumuşk kt düzensizliklerinin bulunmmsı nedeniyle eşdeğer deprem yükü yöntemi uygulncktır. Deprem Yönetmeliği Mdde.7.1 e göre, gözönüne lınn deprem doğrultusund, binnın tümüne etkiyen toplm eşdeğer deprem yükü (tbn kesme kuvveti), V t, Denk.(.4) ile belirlenecektir. V t WA( T ) R ( T ) 1 = 0. 1 A I W (.4) o Binnın (x) doğrultusundki tbn kesme kuvveti için T1x = 1.00 s > 0.40 s = TB S( T1x ) =.5 = R T R ve ( ) x 1x = x = 5 değerleri Denk.(.4) te yerlerine konulrk V tx = = kn 5 şeklinde hesplnır. Benzer şekilde, (y) doğrultusundki tbn kesme kuvveti T1y = s > 0.40 s = TB için hesplnn S( T1y ) =.5 = ve ( ) R T R y 1y = y = 5 değerleri yrdımıyl V ty = = kn 5 olrk elde edilir..7 Ktlr Etkiyen Eşdeğer Deprem Yüklerinin Belirlenmesi Deprem Yönetmeliği Mdde.7. ye göre toplm eşdeğer deprem yükü, bin ktlrın etkiyen eşdeğer deprem yüklerinin toplmı olrk ifde edilir. Binnın N inci ktın (tepesine) etkiyen ek eşdeğer deprem yükü, F N, (x) ve (y) doğrultulrı için /6

15 F = N V = = kn Nx Ny tx F = N V = = kn şeklinde hesplnır. ty Toplm eşdeğer deprem yükünün F N tepe kuvveti dışınd geri kln kısmı, N inci kt dhil olmk üzere, binnın ktlrın Denk.(.9) ile dğıtılcktır. F = ( V F ) i t N N j=1 w H i j i w H j (.9) (x) ve (y) doğrultulrı için F ix = ( ). i i ve F i i N iy = ( ) N j=1 w H w H j j j=1 w H w H j j denklemleri ile hesplnn F ix ve F iy eşdeğer deprem yükleri, Tblo.3 te topluc verilmiştir. En üst kt döşemesine etkiyen eşdeğer deprem yükleri, F N tepe kuvvetlerini de içermektedir. Tblo.3 Ktlr Etkiyen Eşdeğer Deprem Yükleri Kt w i H i / Σw i H i F ix (kn) F iy (kn) Çtı Σ Deprem Yüklerinin Etkime Noktlrı Deprem Yönetmeliği Mdde e göre, burulm düzensizliğinin bulunmdığı binlrd ktlr etkiyen eşdeğer deprem yüklerinin, ek dışmerkezlik etkisinin hesb ktılbilmesi mcı ile, gözönüne lınn deprem doğrultusun dik doğrultudki kt boyutunun + %5 i ve %5 i kdr kydırılmsı ile belirlenen noktlr ve yrıc kt kütle merkezine uygulnmsı öngörülmektedir. (x) ve (y) doğrultulrındki ek dışmerkezlikler ex = ± = ± 1.50 m ve ey = ± = ± 1.0 m değerlerini lırlr. Not: Đncelenen bu bind kt döşemelerinin yty düzlemde rijit diyfrm olrk çlışmsı nedeniyle, eşdeğer deprem yüklerinin sdece kütle merkezinin ± %5 ek dışmerkezlik kdr kydırıldığı noktlr etkitilmesi yeterli olmkt, yrıc kt kütle merkezine uygulnmsı gerekmemektedir. /7

16 .9 Rüzgr Yükleri Rüzgr yükleri TS498 Yük Stndrdı n göre belirlenecektir. Rüzgr doğrultusun dik oln yüzeye yyılı olrk etkiyen rüzgr yükleri, kt döşemelerine etkiyen sttikçe eşdeğer tekil kuvvetlere dönüştürülerek hesp ypılcktır. Bir kt döşemesine etkiyen W i eşdeğer rüzgr kuvveti W = c qa i f i denklemi ile hesplnır. Burd c f : erodinmik yük ktsyısıdır. Plndki izdüşümü dikdörtgen oln ve yükseklik/genişlik ornı 5 i şmyn bin türü ypılrd c f = 1. değerini lmktdır. q : nominl rüzgr bsıncıdır. Bin yüksekliğine bğlı olrk 0 < H 8.0 m için q = 0.5 kn / m 8.0m < H 0.0m için q = 0.8 kn / m bğıntılrı ile hesplnır. A i : kt döşemesine rüzgr yükü ktrn lndır ve rüzgr doğrultusun dik oln yüzeyin genişliği ile rdışık iki ktın yüksekliklerinin ortlmsının çrpımı ile elde edilir. Bun göre, (x) doğrultusund ypıy etkiyen rüzgr kuvvetleri W W W 1x x 3x = = kn = = kn = = kn W4x = = 69.1 kn W5x = = kn değerlerini lmktdır. Not: Nominl rüzgr bsıncının değer değiştirdiği ktın ltındki ve üstündeki döşemelere etkiyen rüzgr kuvvetleri, yyılı rüzgr yüklerine sttikçe eşdeğer kuvvetler olrk hesplnmışlrdır. Benzer şekilde, (y) doğrultusundki rüzgr kuvvetleri olrk bulunur W1y = W1x = kn Wy = 61.0 kn 4.0 W3y = kn W4y = kn W5y = 43.0 kn /8

17 . Yük Birleşimleri Ypı sisteminin düşey yükler ile yty deprem ve rüzgr kuvvetleri ltınd nlizi ile elde edilen iç kuvvetler, Deprem Yönetmeliği Mdde.7.5 e ve TS648 Çelik Ypılr Stndrdı n uygun olrk, şğıdki şekilde birleştirileceklerdir. ) Düşey yük birleşimleri : G + Q ( 1 yükleme) b)düşey yük + deprem birleşimleri : G + Q ± E x1 ± 0.3E y G + Q ± E x ± 0.3E y G + Q ± 0.3E x ± E y1 G + Q ± 0.3E x ± E y 0.9G ± E x1 ± 0.3E y 0.9G ± E x ± 0.3E y 0.9G ± 0.3E x ± E y1 0.9G ± 0.3E x ± E y (3 yükleme) c) Düşey yük + rüzgr birleşimleri : G + Q ± W x ( 8 yükleme) G + Q ± W y 0.9G ± W x 0.9G ± W y Burd G Q E x1, E x E y1, E y W x, W y : sbit yüklerden oluşn iç kuvvetler : hreketli yüklerden oluşn iç kuvvetler : (x) doğrultusund, kt kütle merkezinin, bu doğrultuy dik doğrultudki kt boyutunun + %5 i ve %5 i kdr kydırılmsı ile belirlenen noktlr uygulnn deprem yüklerinden oluşn iç kuvvetler : (y) doğrultusund, kt kütle merkezinin, bu doğrultuy dik doğrultudki kt boyutunun + %5 i ve %5 i kdr kydırılmsı ile belirlenen noktlr uygulnn deprem yüklerinden oluşn iç kuvvetler : sırsıyl (x) ve (y) doğrultusundki rüzgr yüklerinden oluşn iç kuvvetlerdir. Deprem Yönetmeliği Mdde 4..4 e göre, yönetmeliğin gerekli gördüğü yerlerde, çelik ypı elemnlrının ve birleşim detylrının tsrımınd, rttırılmış deprem yüklemeleri gözönüne lıncktır. Arttırılmış deprem yüklemelerinde, deprem etkilerinden oluşn iç kuvvetler Ω 0 büyütme ktsyılrı ile çrpılrk rttırılcktır. Deprem Yönetmeliği Tblo 4. ye göre, süneklik düzeyi norml çerçeveler için büyütme ktsyısı Ω 0 =.0 değerini lmktdır. TS648 Çelik Ypılr Stndrdı n ve Deprem Yönetmeliği Mdde e göre, emniyet gerilmeleri yöntemine göre ypıln kesit hesplrınd, birleşim ve ekler dışınd, emniyet gerilmeleri düşey yük + rüzgr yüklemeleri için %15, düşey yük + deprem yüklemeleri için %33 rttırılcktır. Birleşim ve eklerin tsrımınd ise, her iki yükleme durumu için emniyet gerilmeleri %15 rttırılcktır. /9

18 .11 Sistem Anlizleri Şekil.1.3 te tnımlnn ve ön boyutlndırm sonucund enkesit profilleri belirlenen ypı sisteminin, yukrıdki bölümlerde hesplnn düşey yükler ile deprem ve rüzgr kuvvetleri ltınd nlizi ypılmış ve toplm (41) det yük birleşimi için elemn iç kuvvetleri elde edilmiştir. Sistem nlizleri ETABS bilgisyr yzılımındn yrrlnrk gerçekleştirilmiştir. Aşğıdki bölümlerde, nliz sonuçlrı değerlendirilerek göreli kt ötelemeleri ve ikinci mertebe etkileri kontrolleri ile bşlıc tipik elemnlr ve birleşimlere it kesit ve dety hesplrı çıklncktır..1 Göreli Kt Ötelemelerinin Kontrolü Göreli kt ötelemelerinin kontrolü, Deprem Yönetmeliği Mdde..1 e göre ypılcktır. Herhngi bir kolon için, rdışık iki kt rsındki yerdeğiştirme frkını ifde eden zltılmış göreli kt ötelemesi, i = d d i i i-1 denklemi ile hesplnır. Bu denklemde d i ve d i-1, her bir deprem doğrultusu için binnın rdışık iki ktınd, herhngi bir kolonun uçlrınd, zltılmış deprem yüklerinden meydn gelen en büyük yerdeğiştirmeleri göstermektedir. Bu örnekte, her bir deprem doğrultusu için d i kt yerdeğiştirmelerinin en büyük değerleri, syısl değerleri Tblo.3 te verilen ve %5 ek dışmerkezlikle uygulnn zltılmış deprem yüklerinden meydn gelmektedir. Her bir deprem doğrultusund, binnın i inci ktındki kolonlr için etkin göreli kt ötelemesi, δ i δ i = R i bğıntısı ile hesplncktır. (x) ve (y) doğrultulrınd %5 ek dışmerkezlikle uygulnn zltılmış E x1 ve E y1 deprem yükleri ltınd, ypı sisteminin nlizi ile elde edilen d ix ve d iy yty yerdeğiştirmelerinin her ktt ldığı değerler Tblo.4 ve Tblo.5 in üçüncü kolonund, rdışık ktlr rsındki zltılmış göreli kt ötelemeleri ise tblolrın dördüncü kolonund verilmiştir. Hesplrd, n deprem doğrultusundki deprem yüklerinden dolyı, bu doğrultuy dik doğrultudki yerdeğiştirmelerin bileşke yerdeğiştirmeye etkisi terkedilmiştir. Her iki doğrultudki simetri nedeniyle burulm düzensizliği bulunmyn bu bind, söz konusu vrsyımın yerdeğiştirmelere etkisi %1 den dh küçük olmktdır. Tblo.4 (x) Doğrultusund Göreli Kt Ötelemelerinin Kontrolü Kt h i (cm) d ix (cm) ix (cm) δ ix = R ix (cm) δ ix / h i Çtı /

19 Tblo.5 (y) Doğrultusund Göreli Kt Ötelemelerinin Kontrolü Kt h i (cm) d iy (cm) iy (cm) δ iy = R iy (cm) δ iy / h i Çtı Her bir deprem doğrultusu için, binnın her ktındki zltılmış göreli kt ötelemeleri söz konusu deprem doğrultusundki deprem yükü zltm ktsyısı, R ile çrpılrk δ i etkin göreli kt ötelemeleri hesplnmış ve tblolrın beşinci kolonun yzılmıştır. Bu değerlerin kt yüksekliklerine ornlrı ise tblolrın son kolonund yer lmktdır. Tblolrdn görüldüğü gibi, δ i /h i ornlrının en büyük değerleri, (x) ve (y) doğrultulrınd (δ ix / h i ) mks = ve (δ iy / h i ) mks = olmkt ve Deprem Yönetmeliği Mdde..1.3 te öngörülen (δ i / h i ) mks = < 0.0 koşulunu sğlmktdır..13 Đkinci Mertebe Etkileri Deprem Yönetmeliği Mdde.. uyrınc, gözönüne lınn deprem doğrultusund her bir ktt, ikinci mertebe etkilerini temsil eden ikinci mertebe gösterge değeri, θ i hesplnrk i N ( i ) ort wj j=i θi = 0.1 (.0) V h koşulu kontrol edilecektir. Bu bğıntıd i ( i ) ort : i inci kt için yukrıdki bölümde tnımlnn zltılmış göreli kt ötelemelerinin kt içindeki ortlm değerini V i : gözönüne lınn deprem doğrultusund binnın i inci ktın etkiyen kt kesme kuvvetini h i : binnın i inci ktının kt yüksekliğini w j : binnın j inci ktının, hreketli yük ktılım ktsyısı kullnılrk hesplnn ğırlığını göstermektedir. Kt döşemesinin rijit diyfrm olrk çlıştığı bu bind, E x1 ve E x yüklemelerinden dolyı kt kütle merkezinde meydn gelen zltılmış göreli kt ötelemelerinin ortlmsı, (x) doğrultusu için ( i ) ort olrk lınbilmektedir. Benzer durum (y) doğrultusu için de geçerlidir. Her iki deprem doğrultusu için, bütün ktlrd Denk.(.0) koşulunun sğlnmsı durumund, ikinci mertebe etkileri TS648 Çelik Ypılr Stndrdı n uygun olrk /11

20 değerlendirilecektir. Bu koşulun herhngi bir ktt sğlnmmsı durumund ise, tşıyıcı sistemin rijitliği yeterli ölçüde rttırılrk deprem hesbı tekrrlncktır. Her iki deprem doğrultusu için her ktt hesplnn θ i prmetresinin en büyük değeri, (y) doğrutusund ve ikinci ktt meydn gelmektedir. Bu değer olmk üzere ( ) ( y ) ( y ) ( 1y ) = d d = = cm ort ort ort 5 wj = = kn (bkınız, Tblo.1) j= Vy = = kn (bkınız, Tblo.3) h = 300 cm θ mks = θy = = < koşulunu sğldığındn, ikinci mertebe etkilerinin TS648 Çelik Ypılr Stndrdı n göre değerlendirilmesi yeterlidir..14 Đkincil Döşeme Kirişlerinin Boyutlndırılmsı An çerçeve kirişlerine mfsllı olrk mesnetlenen ve deprem yükleri etkisinde olmyn norml kt ikincil döşeme kirişlerinin (bkınız, Şekil.) düşey yükler (G+Q yüklemesi) ltınd gerilme ve sehim kontrolleri ypılcktır. Düşey sbit ve hreketli yüklerden oluşn iç kuvvetler (kesit zorlrı) M mks = 1.4 knm T mks = 55. kn değerlerini lmktdır. Seçilen kiriş kesiti (IPE 360) için gerekli enkesit krkteristikleri: W x = 904 cm 3, I x = 1670 cm 4, S x = 509 cm 3, t w = 8 mm Norml gerilme thkiki : Kym gerilmesi thkiki: τ M W = = = 1.1 N / mm < 141 N / mm = 3 T S x = = = 1.6 N / mm < 8 N / mm = 4 Ix tw Sehim thkiki : nliz sonuçlrın göre, mesnetler rsındki göreli düşey yerdeğiştirme fmks =.187 cm, L = 800 cm fmks L = = 366 < 300 em τ em /1

21 .15 An Çerçeve Kirişlerinin Boyutlndırılmsı 1. Kt, B ksı çerçevesi, -3 kslrı rsı n çerçeve kirişinin (bkınız, Şekil.) en elverişsiz oln düşey yükler + deprem yüklemesi (G + Q E x 0.3E y yüklemesi) için gerilme ve sehim kontrolleri ypılcktır. Düşey sbit ve hreketli yükler ile deprem etkilerinden dolyı kiriş mesnedinde oluşn iç kuvvetler (kesit zorlrı) ve toplm iç kuvvetler M G+Q = 16.1 knm M E =.5 knm M G+Q+E = 8.6 knm T G+Q = 14.6 kn T E = 1.7 kn T G+Q+E = kn değerlerini lmktdır. Seçilen kiriş kesiti (HE 400 A) için gerekli enkesit krkteristikleri: W x = 3 cm 3, I x = cm 4, S x = 181 cm 3 enkesit boyutlrı: bşlık genişliği : b = 300 mm, bşlık klınlığı: t = 19 mm enkesit yüksekliği: d = 390 mm, gövde klınlığı: t w = 11 mm gövde yüksekliği : h = = 35 mm bşlık lnı : F b = = 57 cm Süneklik düzeyi norml çerçevelerin kirişleri için Deprem Yönetmeliği Mdde de verilen enkesit koşullrı uyrınc, kiriş enkesitinin bşlık genişliği/klınlığı ve gövde yüksekliği/klınlığı ornlrının Tblo 4.3 te verilen koşullrı sğlmsı gerekmektedir. Kiriş enkesitinde yerel burkulmnın önlenmesini mçlyn bu koşullr şeklindedir. b / h 0.4 Es / ve 4.0 Es / t t Fe37 ypı çeliği için Es / = 0618 / 35 = 9.6 değeri yukrıdki ifdelerde yerlerine konulrk = < = ve = < = elde edilir ve enkesit koşullrının sğlndığı görülür. Deprem Yönetmeliği Mdde yty yük tşıyıcı sistemin kirişlerinin üst ve lt bşlıklrının ynl doğrultud mesnetlenmesini ve mesnetlendiği noktlr rsındki uzklığın l b y s 0.14 r E koşulunu sğlmsını öngörmektedir. Deprem Yönetmeliği Mdde e göre, betonrme döşemelerin çelik kirişler ile kompozit olrk çlıştığı çelik tşıyıcı sistemlerde bu koşul uyulmsı zorunlu olmmkl birlikte, mesnetler rsı uzklığın l b = 800 cm olduğu (y) doğrultusundki çerçeve kirişlerinde de (kiriş bşlığının ve gövdenin 1/5 inin ynl doğrultudki tlet yrıçpı, r y = 7.94 cm) bu koşulun sğlndığı görülmektedir. w /13

22 l b = 800 < 0.14 = 864 cm 35 Betonrme döşemenin kompozit etkisi nedeniyle kiriş üst bşlığının ynl burkulmsı önlenmektedir. Bun krşılık, negtif mesnet momenti etkisinde, kiriş lt bşlığının ynl burkulm thkiki ypılcktır. TS648 Stndrdı Mdde ye göre, bsınç bşlığının dolu dikdörtgen kesit olmsı ve enkesit lnının çekme bşlığı enkesit lnındn dh küçük olmmsı hlinde, bsınç emniyet gerilmesi C b B = 0.6 s d / Fb denklemi ile hesplnır. Burd s : kirişin bsınç bşlığının ynl burkulmy rsındki uzklık, s = 00 cm C b M M M M = + + krşı mesnetlendiği noktlr şeklinde hesplnn bir ktsyıdır. Emniyetli yönde klmk üzere, M 1 /M = 1 lınrk hesplnn C b =1.00 değeri yukrıdki denklemde yerine konulrk elde edilir B = = 6138 kg/ cm N / mm / 57 B = 141 N / mm 6 M 8.6 Norml gerilme : = = = 1.0 N / mm < N / mm = 3 W 3 6 T Sx Kym gerilmesi: τ = = = 4.5 N / mm < N / mm = τ 4 I t x w Sehim thkiki : nliz sonuçlrın göre, mesnetler rsındki göreli düşey yerdeğiştirme fmks = cm, L = 600 cm fmks L = = 81 < 300 Not: Gerilme hesplrındn görüldüğü gibi, kirişteki en büyük norml gerilme emniyet gerilmesinin %65 i dolylrınddır. Bu durum, kiriş enkesit profillerinin seçiminde göreli kt ötelemelerinin sınırlndırılmsının dh etkin olmsındn kynklnmktdır, (bkınız, Bölüm.1)..16 Kolonlrın Boyutlndırılmsı 1. Kt, /B kolonunun (bkınız, Şekil.) en elverişsiz oln düşey yükler + deprem yüklemesi (G + Q E x 0.3E y yüklemesi) için gerilme kontrolleri ypılcktır. Düşey sbit ve hreketli yükler ile deprem etkilerinden dolyı kolonun lt ucund oluşn toplm iç kuvvetler (kesit zorlrı) em em /14

23 N G N Q = kn = kn N E 0 N G+Q+E = kn (bsınç) (x) doğrultusund: M G = 0.3 knm M Q = 0. knm M E = 55.5 knm M G+Q+E = 55.0 knm T G = 0.3 kn T Q = 0.1 kn T E = kn T G+Q+E = kn (y) doğrultusund: M G = 0. knm M Q = 0.1 knm M E =.9 knm M G+Q+E = 11. knm 0.0 kn 0.0 kn T E =.5 kn T G+Q+E =.5 kn T G T Q değerlerini lmktdır. Düşey yükler + deprem yüklemesi için, kolonun üst ucundki eğilme momentleri ise M x = 0. knm ve M y = 1. knm dir. Seçilen kolon kesiti (HE 600 B) için gerekli enkesit krkteristikleri: A = 70 cm W x = 5700 cm 3, I x = 1700 cm 4, S x = 31 cm 3, i x = 5. cm W y = 90 cm 3, I y = cm 4, S y = 696 cm 3, i y = 7.08 cm enkesit boyutlrı: bşlık genişliği : b = 300 mm, bşlık klınlığı: t = 30 mm enkesit yüksekliği: d = 600 mm, gövde klınlığı: t w = 15.5 mm gövde yüksekliği : h = = 540 mm bşlık lnı : F b = = 90 cm Süneklik düzeyi norml çerçevelerin kolonlrı için Deprem Yönetmeliği Mdde de verilen enkesit koşullrı uyrınc, kolon enkesitinin bşlık genişliği/klınlığı ve gövde yüksekliği/klınlığı ornlrının Tblo 4.3 te verilen koşullrı sğlmsı gerekmektedir. Kolon enkesitinde yerel burkulmnın önlenmesini mçlyn bu koşullr b / Nd 0.4 Es / ve t A şeklindedir. h N d > 0. için 1.66 Es /.1 t w A Boyutsuz norml kuvvet ornının Nd A = = 0.96 > değeri ile Fe37 ypı çeliği için Es / = 0618 / 35 = 9.6 değeri yukrıdki ifdelerde yerlerine konulrk = < = ve ( ) = < = elde edilir ve enkesit koşullrının sğlndığı görülür. /15

24 Bileşik eğik eğilme (eksenel bsınç ve iki eksenli eğilme) etkisindeki bu kolond, norml gerilme thkiki TS648 Çelik Ypılr Stndrdı Mdde 3.4 te verilen eb Cmx C bx my by bem eb 1.0- eb ' Bx 1.0- ' By ex ey formülü ile ypılcktır. Burd = = 69.5 N / mm 70 eb : ylnız bsınç kuvveti ltınd hesplnn gerilme bem : kolonun λ x = s kx /i x ve λ y = s ky /i y nrinliklerinden büyük olnın bğlı olrk, TS648 Stndrdı Çizelge 8 e göre belirlenen bsınç emniyet gerilmesidir. /B kolonunun kuvvetli ekseni doğrultusund ynl ötelemesinin önlenmemiş olduğu, zyıf ekseni doğrultusund ise, bu doğrultudki diğer rijit kolonlr trfındn ynl ötelemesinin önlendiği vrsyımı ypılmıştır. Bun göre, /B kolonunun eğilme rijitliği ile bu kolon bğlnn kirişlerin eğilme rijitliklerine ve mesnet koşullrın bğlı olrk, TS648 Stndrdı Çizelge 5 teki nomogrmdn bulunn K x ve K y ktsyılrı yrdımı ile hesplnn s kx ve s ky burkulm boylrı skx = Kx H = = 700 cm, sky = K y H = = 340 cm değerlerini lmktdır. Bu değerler kullnılrk, nrinlik ornlrı s olrk bulunur kx λ x = = = 8, ix 5. s ky λ y = = = 48, λ ( mks λx λy ) iy 7.08 Bu nrinlik değeri için, Çizelge 8 den bulunn bsınç emniyet gerilmesi dir. bem = 116 kg/ cm 116. N / mm Ylnız eğilme momentleri ltınd hesplnn gerilmeler: = = 9.1 N / mm 5700 bx 3 C mx = C my = = 1.4 N / mm 90 by 3 : ynl ötelemesi önlenmemiş sistem = = kg / cm 57.4 N / mm 8 ' ex = = kg/ cm N / mm 48 ' ey Ynl burkulm hlinde bsınç emniyet gerilmesi C b B = 0.6 s d / Fb denklemi ile hesplnır, (bkınız Bölüm.15). Burd =, = 48 /16

25 s : kolon bsınç bşlığının ynl burkulmy krşı mesnetlendiği noktlr rsındki uzklık, s = H = 400 cm C b M M = M M Kuvvetli eksen doğrultusundki kolon uç momentlerinin M 1 0. = M x şeklinde hesplnn bir ktsyıdır. ornı için hesplnn C bx = 1.75 değeri yukrıdki denklemde yerine konulrk elde edilir. Bx = = 5513 kg/ cm N / mm / 90 B = 141 N / mm Kolonun zyıf ekseni doğrultusund ynl burkulm sözkonusu olmdığındn, eğilmedeki emniyet gerilmesi ynen kullnılcktır. Norml gerilme thkiki : = + + = 1.85 < em Kym gerilmesi thkiki: τ T S x = = = 17.6 N / mm < N / mm = 4 Ix tw τ em.17 Tşıyıcı Sistem Elemnlrının Enkesit Profilleri Önceki bölümlerde, örnek olrk seçilen ikincil ve n kirişler ile bir kolon üzerinde yrıntılı bir şekilde çıklnn tsrım işlemlerinin, tşıyıcı sistemin tüm elemnlrı üzerinde tekrrlnmsı sonucund belirlenen enkesit profilleri şğıdki tblod verilmiştir, Tblo.6. Tblo.6 Tşıyıcı Sistem Elemnlrı Enkesit Profilleri Tşıyıcı Sistem Elemnı Enkesit Profili Đkincil kirişler (tüm ktlrd) IPE 360 A,...,D Akslrı n kirişleri (tüm ktlrd) HE 400 A 1,...,6 Akslrı n kirişleri (tüm ktlrd) HE 400 A ±0.00 / kotlrı rsındki tüm kolonlr HE 600 B / kotlrı rsındki tüm kolonlr HE 600 A /17

26 .18 Kiriş-Kolon Birleşim Bölgesinin Tsrımı Đncelenen süneklik düzeyi norml çerçeve sistemin 1. Kt, B ksı çerçevesi, -3 kslrı rsı kirişi ile /B kolonunun (bkınız, Şekil.) birleşim bölgesi Deprem Yönetmeliği Mdde 4.4. ye uygun olrk boyutlndırılcktır. Mdde e göre, birleşimde düşey yükler ve depremin ortk etkisinden oluşn M G+Q = 16.1 knm M E =.5 knm M G+Q+E = 8.6 knm T G+Q = 14.6 kn T E = 1.7 kn T G+Q+E = kn (bkınız, Bölüm.15) iç kuvvetleri ltınd, deprem yüklemesi için izin verilen %15 emniyet gerilmesi rttırımı ile, gerilme kontrolleri ypılcktır. Kiriş-kolon birleşim bölgesinin oluşturulmsı için, Deprem Yönetmeliği Bilgilendirme Eki 4.A..3 te verilen Alın Levhsız Bulonlu Kiriş-Kolon Birleşim Detyı uygulncktır. Mdde 4A..3 te belirtildiği gibi, bu dety süneklik düzeyi norml çerçevelere koşulsuz olrk uygulnbilmektedir. Birleşim detyınd, ek bşlık levhsı ve bşlık bulonlrı trfındn ktrılmsı gereken çekme kuvveti: N ç M 8.6 = = = 74.6 kn d 0.39 b değerini lmktdır. Bu kuvvetin ktrılmsı mm boyutund ek bşlık levhlrı ve 8 det M4 (ISO.9) yüksek dynımlı uygun bulon kullnılcktır, Şekil.4. vey tm penetrsyonlu küt kynk 8 M4 (ISO.9) uygun bulon süreklilik levhlrı ( / 0) 3M4 (ISO.9) vey kym levhsı ( / 1x300) HE 400 A HE 600 B ek bşlık levhsı ( / 0x300) Şekil.4 Kiriş-Kolon Birleşim Detyı /18

27 Levhd çekme gerilmesi: 3 Nç 74.6 ç = = = N / mm < = 16.1 N / mm = A net ( ) Uygun bulonlrın emniyetli tşım kpsitesi: Nem = = kn > 74.6 kn Gövde levhsı trfındn ktrılmsı gereken kesme kuvveti: T = kn Bu kuvvetin ktrılmsı için mm boyutund kym levhsı ve 3 det M4 (ISO.9) yüksek dynımlı bulon kullnılcktır. Levhd kym gerilmesi: τ T A 3 = = = 60.9 N / mm < N / mm = net ( ) τ em em Bulonlr etkiyen kuvvetler: V = = 54.8 kn, 3 H = = 49.3 kn 00 R = = 73.7 kn < = 14.8 kn = Pem Yukrıdki thkiklere ek olrk, birleşimin eğilme momenti ve kesme kuvveti tşım kpsiteleri şğıd tnımlnn iç kuvvetlerden küçük olnlrını d sğlycktır. ) Düğüm noktsın birleşen kirişin eğilme momenti kpsitesinin D ktı ve ( M pi + M pj ) Ve = Vdy ± 1.1D (4.5) l denklemi ile hesplnn kesme kuvveti. Kirişin eğilme momenti kpsitesi (plstik moment) : n M W knm 3 pi = xp = = 60.1 M pj = 0 (diğer ucu mfsllı kiriş) Fe37 çeliğinden ypıln hdde profilleri için rttırm ktsyısı (Tblo 4.1): D = D M = = knm p Serbest çıklık ( plstik mfsllrın kiriş uçlrınd oluştuğu vrsyımı ile): ln = 5.70 m Düşey yüklerden oluşn bsit kiriş kesme kuvveti: Vdy = kn V e ( ) = 114.1± = 53.5 kn 5.7 b) Mdde 4..4 te tnımlnn rttırılmış deprem etkilerini içeren yükleme durumlrındn dolyı, kolon yüzünde meydn gelen eğilme momenti ve kesme kuvveti. M = M G+Q + Ω 0M E = = knm T = TG+Q + Ω 0TE = = kn Bun göre, birleşimin eğilme momenti ve kesme kuvveti tşım kpsitesi /19

28 M = knm ve T = knm değerlerini sğlycktır. Kpsite kontrollerinde, Mdde 4..5 te verilen gerilme sınır değerleri kullnılcktır. Kpsite momenti ltınd, ek bşlık levhsı ve bşlık bulonlrı trfındn ktrılmsı gereken çekme kuvveti: N ç M = = = 33.6 kn d 0.39 b mm boyutundki ek bşlık levhsınd oluşn çekme gerilmesi: 3 Nç 33.6 ç = = = 06.7 N / mm < 35 N / mm = A net ( ) 8 det M4 (ISO.9) yüksek dynımlı uygun bulonun tşım kpsitesi: Np = = kn > 33.6 kn Kpsite kesme kuvveti ltınd, mm boyutundki kym levhsınd oluşn kym gerilmesi: 3 T τ = = = 68.9 N / mm < 135 N / mm = τ = A net ( ) 3 det M4 (ISO.9) yüksek dynımlı bulon etkiyen kuvvetler: V = = 6.0 kn, H = = 55.8 kn 00 R = = 83.4 kn < = kn = Pu Kym Bölgesi Kontrolleri ) Deprem Yönetmeliği Mdde () uyrınc, kym bölgesinin gerekli V ke kesme dynımı Vke = 0.8 M p = = kn db Hort T = TG+Q + Ω 0TE = = knm kesme kuvvetlerinden küçük olnın eşittir. Kym bölgesinin V p kesme kuvveti kpsitesi V Vp = kn > kn 3bcf tcf p = 0. 6 dc tp 1 + = db dc tp koşulunu sğlmktdır. b) Deprem Yönetmeliği Mdde (c) ve Mdde (c) uyrınc, kolon gövde levhsının klınlığı /0

29 ( ) u tmin = 15.5 mm = = 11 mm koşulunu sğlmktdır. c) Deprem Yönetmeliği Mdde ve Mdde uyrınc, t cf = 30 mm oln kolon bşlık klınlığı ve t 0.54 b t = = 40.8 mm t c f bf bf b bf c f = = 50 mm koşullrının her ikisini de sğlmdığındn, süreklilik levhlrın gerek olmktdır. Süreklilik levhlrının klınlığı t = 0 mm olrk seçilmiş ve böylece kiriş bşlık klınlığındn (t bf = 19 mm) dh z olmmsı sğlnmıştır..19 Kolon Ek Detyının Tsrımı Kolon ek detylrı, Deprem Yönetmeliği Mdde ve Mdde e uygun olrk teşkil edilecektir. Bun göre, ek detyı kotund ve tm penetrsyonlu küt kynk kullnrk oluşturulcktır. Küt kynk klınlıklrı, birleştirilen profillerden dh küçük kesitli olnının (HE 600 A) bşlık ve gövde klınlıklrın eşit olrk, = 5 mm ve w = 13 mm seçilecektir, Şekil V5 V13 V5 HE 600 A HE 600 B Şekil.5 Kolon Ek Detyı Deprem Yönetmeliği Mdde 4..5 uyrınc, Mdde te verilen koşullrı sğlyn tm penetrsyonlu küt kynkt gerilme sınır değeri ypı çeliğinin km gerilmesine eşit /1

30 olrk lınbileceğinden, Mdde te öngörülen kpsite koşullrı kendiliğinden sğlnmktdır..0 Kolonlrın Temel Bğlntı Detyının Tsrımı Đncelenen sistemin /B kolonunun (bkınız, Şekil.) temel bğlntı detyı, Deprem Yönetmeliği Mdde 4.9 uygun olrk boyutlndırılcktır. Bun göre, kolon tbn kesitinde ve kuvvetli eksen doğrultusund, düşey yükler ve depremin ortk etkisi ltınd, 0.9G E x 0.3E y yüklemesinden oluşn M 0.9G+E = 54.8 knm N 0.9G+E = kn T 0.9G+E = 145. kn iç kuvvetleri ltınd, deprem yüklemesi için izin verilen %15 emniyet gerilmesi rttırımı uygulnrk, dety tsrımı ypılcktır. Kolonun zyıf ekseni doğrultusundki iç kuvvetler, diğer doğrultudki etkilere ornl %3 dolylrınddır ve hespt terkedilecektir. Uygulnmsı öngörülen temel bğlntı detyının krokisi Şekil.6 d verilmiştir. Şekilden görüldüğü gibi, detyın oluşturulmsınd mm tbn levhsı, mm yük ktrm levhlrı ve 4 det M4 (ISO.9) nkrj bulonu kullnılmktdır. tbn levhsı ( / 50) h= (tipik) 8M4 (ISO.9) N M c T 11.5 C Şekil.6 Temel Bğlntı Detyı /

31 Eğilme momenti ve norml kuvvetten dolyı kolon tbnınd oluşn çekme ve bsınç kuvvetleri T = = kn bulon çekme kuvvetleri T P = = = 38.9 kn < = kn = P 4 4 beton bsınç gerilmesi c = =. N / mm değerlerini lmktdır., C = = kn Beton bsınç gerilmesinden dolyı tbn levhsının eğilmesinden meydn gelen norml gerilme m = 4975 Nmm/ mm 4 m olrk bulunur = = = N / mm < N / mm = We Ankrj bulonlrının emniyetle ktrbileceği kesme kuvveti (sürtünme ktsyısı: µ = 0.55) T = µ Σ P = = 64.4 kn > 145. kn = T em em 0.9G+E Kolon kesit zorlrının tbn levhsın ktrılmsını sğlyn kynklrdki gerilmeler, dh elverişsiz oln G + Q E x 0.3E y yüklemesi için kontrol edilecektir. N = kn, M = 55.0 knm N M P = v kn = = kynk gerilmesi: τ ( d t ) ( ) c cf k = = 3.1 N / mm < N / mm = ( ) Yukrıdki thkiklere ek olrk, temel bğlntı detyının kpsitesi şğıd tnımlnn iç kuvvetlerden küçük olnlrını d sğlycktır. ) Temele birleşen kolonun eğilme momenti ve eksenel kuvvet kpsitelerinin 1.1D ktın eşit oln eğilme momenti ve norml kuvvet. Kolonun eğilme momenti kpsitesi (plstik moment) ve eksenel kuvvet kpsitesi: M W knm 3 p = xp = = 15.0 N A kn 1 p = = = 6345 em em τ k,em /3

32 Fe37 çeliğinden ypıln hdde profilleri için rttırm ktsyısı (Tblo 4.1): D = D M = = knm p p 1.1D N = = kn b) Bölüm 4..4 te tnımlnn rttırılmış deprem etkilerini içeren yükleme durumlrındn dolyı kolon tbn kesitinde meydn gelen eğilme momenti ve norml kuvvet. 0.9G + Ω 0 E yüklemesi için: M = M 0.9G + Ω 0M E = = 51.0 knm Bun göre, temel bğlntı detyının tşım kpsitesi N = N0.9G + Ω 0NE = = 17.0 kn M = 51.0 knm ve N = 17.0 kn değerlerini sğlycktır. Kpsite kontrollerinde, Mdde 4..5 te verilen gerilme sınır değerleri kullnılcktır T = = kn, C = =.9 kn bulon çekme kuvvetleri T P = = = 3.5 kn = 15.9 kn = Pu 4 4 Beton bsınç gerilmesi, tbn levhsının eğilmesinden meydn gelen norml gerilme ve kolon kesit zorlrının tbn levhsın ktrılmsını sğlyn kynklrdki gerilmeler, dh elverişsiz oln G + Q + Ω 0 E yüklemesi için kontrol edilecektir. G + Q + Ω 0 E yüklemesi için: M = M G+Q + Ω 0M E = = 51.0 knm N = NG+Q + Ω 0NE = = kn Eğilme momenti ve norml kuvvetten dolyı kolon tbnınd oluşn çekme ve bsınç kuvvetleri T = = kn , C = = 46.5 kn beton bsınç gerilmesi c = = 18. N / mm değerlerini lmktdır. Beton bsınç gerilmesinden dolyı tbn levhsının eğilmesinden meydn gelen norml gerilme: m = 8875 Nmm/ mm 4 m N / mm 35 N / mm = = = < = Wp /4

33 Kolon kesit zorlrının tbn levhsın ktrılmsını sğlyn kynklrdki en büyük kuvvet: P v = N M kn = = ( d t ) ( ) c cf kynk gerilmesi: τ k = = < = ( ) N / mm N / mm τ k,u /5

34 ÖRNEK 11: HER ĐKĐ DOĞRULTUDA SÜNEKLĐK DÜZEYĐ YÜKSEK MERKEZĐ ÇELĐK ÇAPRAZLI PERDELERDEN OLUŞAN YEDĐ KATLI ÇELĐK BĐNA 11.1 Sistem Üç boyutlu genel sistem görünüşü ve bilgisyr hesp modeli Şekil 11.1 de, norml kt sistem plnı Şekil 11. de, tipik sistem enkesiti Şekil 11.3 te verilen yedi ktlı çelik binnın tsrımın it bşlıc sonuçlr ile tipik elemnlrının boyutlndırm ve dety hesplrı çıklncktır. Binnın her iki doğrultudki yty yük tşıyıcı sistemi, Deprem Yönetmeliği Mdde 4.6 d tnımlnrk ilgili tsrım koşullrı verilen, süneklik düzeyi yüksek merkezi çelik çprzlı perdelerden oluşmktdır. Kt döşemeleri, çelik kirişlere mesnetlenen ve trpez profilli sc levhlr üzerinde, yerinde dökme betonrme olrk inş edilen kompozit döşeme sisteminden meydn gelmektedir. Düzlemi içinde rijit bir diyfrm oluşturn betonrme döşemenin çelik kirişlere bğlntısı için, boyutlrı ve yerleşimi konstrüktif olrk seçilen kym çivilerinden (stud) yrrlnılmıştır. Bu örnekte çelik kirişlerin, düşey yükler ltınd, betonrme döşeme ile birlikte kompozit olrk çlışmsı hesb ktılmmktdır. Şekil 11.1 Genel Sistem Görünüşü ve Bilgisyr Hesp Modeli 11/1

35 .0 m rlıklrl teşkil edilen ikincil r kirişler n kirişlere mfsllı olrk bğlnmktdır. Benzer şekilde, kslrdki n çerçeve kirişlerinin kolonlr bğlntılrı d mfsllı olcktır. Kolonlrın ±0.00 kotund, temele mfsllı olrk mesnetlendiği gözönünde tutulcktır. Tşıyıcı sistemin kirişleri ve kolonlrı Avrup norm profilleri (kirişler için IPE ve HEA profilleri, kolonlr için HEB profilleri) kullnılrk boyutlndırılcktır. Düşey düzlem çprzlrı ise kre kesitli kutu profillerle teşkil edilecektir. Sistemin tsrımınd Fe37 ypı çeliği kullnılmsı öngörülmektedir. Çelik ypı mlzemesinin özellikleri ile ilgili olrk, Deprem Yönetmeliği Mdde geçerlidir. TS648 Çelik Ypılr Stndrdı n göre, Fe37 ypı çeliğinin km gerilmesi = 35 N/mm, elstisite modülü E=0618 N/mm ve emniyet gerilmeleri, norml gerilme için em = 141 N/mm, kym gerilmesi için τ em = 8 N/mm değerlerini lmktdır. Deprem Yönetmeliği Mdde ye uygun olrk, deprem yükleri etkisindeki elemnlrın birleşim ve eklerinde ISO.9 klitesinde (km gerilmesi, = 900 N/mm ), deprem yükleri etkisinde olmyn elemnlrın birleşim ve eklerinde ise ISO 5.6 klitesinde (km gerilmesi, = 300 N/mm ) bulon kullnılcktır. Kynklı birleşimler ve kynk mlzemesi ile ilgili olrk Mdde ve Mdde geçerlidir D IPE ikincil r kirisler (tipik) IPE snsör merdiven IPE 8.00 HEA C 8.00 IPE B y x A HEB merkezi çelik çprzli perdeler (tipik) n kirisler (tipik) trpez sc betonrme döseme Şekil 11. Norml Kt Sistem Plnı 11/