BETONARME YAPI ELEMANLARINDA HASAR VE ÇATLAK. NEJAT BAYÜLKE İnş. Y. Müh.

Transkript

1 BETONARME YAPI ELEMANLARINDA HASAR VE ÇATLAK NEJAT BAYÜLKE İnş. Y. Müh.

2 BETONARME Betonarme Yapı hasarını belirleme yöntemine geçmeden önce Betonarme yapı deprem davranış ve deprem hasarı «kültür» ne bir tür GİRİŞ

3 Betonarme yapı deprem davranışı Depremde «iyi, yeterli, istenen davranışı sağlayacağı» sanılan yapı özellikleri hesap ve davranış açıklaması

4

5 Fd = tasarım yükü (C= gibi) Fy=Akma yükü x Fd Fe= Yapıda elastik davranış (hiç hasarsız) için gereken dayanım Spektrumdan bulunan elastik yük Fe/Fd = R katsayısı Süneklik m= u m / u y

6

7

8 Depreme dayanıklı yapı tasarım ilkeleri Elastik yatay yük taşıma gücü C= (1nci derece deprem bölgesinde) Sünek yapı elemanları: Yeterli etriye, kolonda kısıtlı düşey yük, boyuna donatılar yeterli ankraj ve bindirme boyunda Yatay ötelenmeleri kısıtlanmış (perde duvarlı yapı)

9 Yapı hasarını Belirleme Hasarın belirtisi olan çatlakların her türlü özellikleri ve oluş nedenleri çok iyi bilinmeli Türleri ayırt edilebilmeli Çatlağın düzeyi ve eleman davranışı Çatlak Boyutları ve azalmış dayanım

10 ÇATLAKLARIN BİLEŞENLERİ Çatlakların Cinsi Elemanın asal eksenine yada eksenlerine göre yaptığı açılar Elemanda yeri Genişliği Ara yüzeyinin durumu Eski çatlak Yeni çatlak

11 ÇATLAKLARIN CİNSİ Eğilme çatlağı Kesme çatlağı Çatlak ara yüzey dik doğrultuda çekme kuvvetinin etkidiğinin kanıtıdır. Basınç kuvveti etkiyorsa betonda ezilme donatıda burkulma vardır.

12 ÇATLAĞIN ÖZELLİĞİ Eleman üzerindeki yeri Genişliği Ara yüzeyinin durumu Eski çatlak Yeni çatlak

13 ÇATLAĞIN ÖZELLİĞİ Eleman ekseni ile yaptığı açı Kolon ucunda ve yatay bir yanda betonda ezilme, diğer yanda yatay çatlak = eğilme momenti çatlağı Kolon ucunda ya da ortasında 45 derece açılı tek ya da birbirini kesen iki çatlak = kesme çatlağı

14 ÇATLAĞIN ÖZELLİĞİ Eleman eksenine yaptığı açı Kiriş açıklık ortasında dik = eğilme momenti çatlağı Kiriş mesnetine yakın ve 45 derece açılı kesme çatlağı

15 ÇATLAKLAĞIN ÖZELLİĞİ Eleman üzerindeki yeri Genişliği Ara yüzeyinin durumu Eski çatlak Yeni çatlak

16 ÇATLAKLAĞIN ÖZELLİĞİ Eleman üzerindeki yeri Mesnette açıklıkta

17 ÇATLAĞIN ÖZELLİĞİ Genişliği Kılcal (elastik sınır pek aşılmamış,taşıma gücü kaybı yok) Donatıdaki gerilme akma gerilmesinin altında Milimetre genişliğinde (elastik sınır aşılmış giderek taşıma gücü kaybı başlıyor)donatı gerilmesi akma gerilmesinde. Donatıda kalıcı şekil değiştirme Santim genişliğinde (çok ileri düzeyde) taşıma gücü kaybı var, hasar ciddi boyutta donatıda pekleşme başlamış

18 ÇATLAĞIN ÖZELLİĞİ Çatlakta yeni ya da eski olabilir Ara yüzeyinin durumu Kirli tozlu ara yüzey eski çatlak İki yandaki malzeme ara yüzeyleri oksitlenmiş=> eski çatlak yada parlak ve temiz => taze, yeni çatlak

19 ÇATLAĞIN ÖZELLİĞİ (Tekrar) Beton Eleman üzerindeki yeri Genişliği Ara yüzeyinin durumu Eski çatlak Yeni çatlak

20

21

22

23 Çatlağı kesen donatıdaki gerilme ve birim şekil değiştirme elemanda var olan sünekliğin ne kadarının kullanıldığını gösterir.

24 ÇATLAK GENİŞLİĞİ HASAR DÜZEYİ DONATI GERİLME DÜZEYİ ELEMANDA KALICI ÖTELENME YA DA DÖNME DONATIDA BİRİM ŞEKİL DEĞİŞTİRME DÜZEYİ KILCAL < 1 MM AZ-HAFİF AKMA GERİLMESİNİN ALTINDA YOK ELASTİK LİMİT ε 0.01 E ÇOK YAKIN MİLİMETRİK < 2-3 MM ORTA AKMA GERİLMESİ AŞILMIŞ ÇOK AZ DÖNME % 1 DEN AZ 0.01<ε s <0.05 ARASINDA SANTİM > 10 MM AĞIR AKMA GERİLMESİ ÖTESİNDE BÜYÜK DÖNME % < ε s < 0.10 SANTİM > MM ÇOK AĞIR BETON PARÇALARI DÖKÜLÜR DONATIDA PEKLEŞME GERİLMESİ İLERİ DÜZEYDE DÖNME % 2 DEN ÇOK ε s 0.10

25 Çatlağı kesen donatıda kalıcı birim şekil değiştirmenin önemi

26 Gevrek biçimde kopmuş demir ve açılmış (90 derece) bükülmüş etriye

27 Sünek biçimde bükülmüş demir ve açılmamış (90 derece) bükülmüş etriye

28 KOPMUŞ DEMİRİN ARA YÜZEYİ Yorulmadan kopma Ya da yüksek gerilmeden kopma Gevrek Yada sünek Farklı ara yüzey görüntüsü, kristal ya da doku yapısı Kopma uzaması va rmı? Az ya da çok olabilir.

29 KOPMUŞ DEMİRİN ARA YÜZEYİ Sünek kopma Kopmadan önce donatıda plastik şekil değiştirme Çap ya da en kesit küçülür ve uzama belirtisi var. Gri renkli ve lifli bir görünüş vardır

30 KOPMUŞ DEMİRİN ARA YÜZEYİ Gevrek kopma Hızlı ve ani kopmadır. Kopmadan önce çok az miktarda plastik şekil değiştirme, kesit incelmesi ya da uzama ya da hiç olmaz Parlak ve taneli bir ara yüzey görünümü vardır

31 KOPMUŞ DEMİRİN ARA YÜZEYİ Yorulmadan kopma Çok az şekil değiştirme Gevrek kopma görünümünde Çatlak oluşur ve yayılır En kesit küçüldüğü için yük taşınamaz ani ve hızlı kopma Kopma yüzeyinde 3-bölge var

32 KOPMUŞ DEMİRİN ARA YÜZEYİ Yorulmadan kopma 1-oldukça düzgün bir yüzey içinde çizgisel kırılmanın başladığı oyuk ya da dişler görülen yorulma bölgesi 2-düşük devirli daha pürüzlü yüzeyli bir yorulma bölgesi 3-tek devirli bir son kırılma bölgesi

33 YORULMADAN KOPMUŞ DEMİRİN ARA YÜZEYİ

34 DEĞİŞİK YAPI ELEMANLARINDA ÇATLAKLAR Değişik betonarme yapı elemanlarında sık gözlenen çatlaklar

35 Alt katta kaldırılmış duvar

36 Döşemeye oturan duvar

37 Döşeme üst yüzeyinde çatlak

38 Döşeme alt yüzeyinde çatlak

39 Döşemenin üst yüzeyindeki kırılma çatlakları

40 Duvara oturan süreksiz döşemenin deformasyon eğilimi

41 DEPREM YÜKLERİ ALTINDA DÖŞEME ÇATLAKLARI

42 Kirişte moment çatlakları

43 Düşey yük etkisinde kiriş çatlakları

44 Betonda büzülme rötre çatlakları

45 Betonda büzülme rötre çatlakları Yatay elemanlarda olur Kuru iklimde Yaz-kış ve gece-gündüz sıcaklık farkı büyük Donatı yeterli ise kılcal düzeyde kalır Yüksek su / çimento oranı İyi sıkıştırılmamış ve kür edilmemiş beton

46 Saplama kirişte düşey yük çatlağı

47 Betonda büzülme rötre çatlakları

48 Betonda büzülme rötre çatlakları Yatay elemanlarda olur Kuru iklimde Yaz-kış ve gece-gündüz sıcaklık farkı büyük Donatı yeterli ise kılcal düzeyde kalır Yüksek su / çimento oranı İyi sıkıştırılmamış ve kür edilmemiş beton

49 KİRİŞLERDE HASAR

50 KİRİŞLERDE HASAR

51 KİRİŞ MESNETİNDE DEPREM HASARI KILCAL ÇATLAK

52 KİRİŞLERDE 0TURMA HASARI

53 KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİM YERİ KİRİŞ DONATISI KOLON İÇİNDE ÇOK KISA İSE KİRİŞ KOLONA MAFSALLI BAĞLANMIŞ DEMEKTİR Kiriş ucunun moment taşıma gücü çok azdır.

54 KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMDE HASAR

55 KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMİNDE HASAR

56 KOLON-KİRİŞ BİRLEŞİMİNDE HASAR

57

58

59

60

61 KİRİŞLERDE HASAR

62 KİRİŞTE EĞİK ÇEKME VE MOMENT HASARI

63 DOLGU DUVAR ÇATLAKLARI Betonarme yapının dolgu duvarının çatlak genişliği yapının ne kadar ötelendiğinin göstergesi olabilir!

64 DOLGU DUVAR HASAR AŞAMALARI-1

65

66 DOLGU DUVAR HASAR AŞAMALARI-1

67 DOLGU DUVAR HASAR AŞAMALARI-1

68 DOLGU DUVAR HASAR AŞAMALARI-2

69

70 DOLGU DUVAR HASAR AŞAMALARI-2

71 DOLGU DUVAR HASAR AŞAMALARI-2

72 Dolgu duvar hasarı

73

74 DÜŞEY YÜK ALTINDA KİRİŞTE KESME ÇATLAĞI

75 DÜŞEY YÜK ALTINDA KİRİŞTE KESME ÇATLAĞI

76 DÜŞEY YÜK ALTINDA KİRİŞLTE KESME ÇATLAĞI

77 DOLGU DUVAR HASARI

78 DOLGU DUVAR HASARI

79 DOLGU DUVAR HASARI

80 DOLGU DUVAR HASARI

81 DOLGU DUVAR HASARI

82 DOLGU DUVAR HASARI

83 DOLGU DUVAR HASARI

84 DOLGU DUVAR HASARI

85 DOLGU DUVAR HASARI

86 DOLGU DUVAR HASARI

87 DOLGU DUVAR HASARI

88 DOLGU DUVAR HASARI

89 KALKAN DUVAR HASARI

90 Kolon Hasarı Betonarme yapım aşamaları

91 Kolon Hasarı Betonarme kolon yapım aşamaları

92 Kolon Hasarı Betonarme kolon yapım aşamaları

93 Kolonda aderans hasarı

94 Kolonda Deprem hasarı 1nci Aşama

95 Kolonda Deprem hasarı 2nci Aşama

96 Kolonda Deprem hasarı 3 ve 4ncü Aşamalar

97 Kolonda eğilme hasarı

98 Kolonda eğilme hasarı

99 KOLONDA EĞİLME HASARI

100 KOLONDA EĞİLME HASARI

101 Kolon-Kiriş Ek Yeri Hasarı: KİRİŞİN KOPARAK DÜŞMESİ

102 Kolonda eğilme hasarı

103 KOLONDA EĞİLME HASARI

104 KOLONDA EĞİLME HASARI

105 KOLONDA BASINÇ KIRILMASI

106

107 KOLONDA KESME HASARI

108 KOLONDA KESME HASARI

109 KOLONDA KESME HASARI

110 KOLONDA KESME HASARI

111 KOLONDA KESME HASARI

112 KOLONDA KESME HASARI

113 1992 Erzincan depremi kesme kırılması

114 KOLONDA KESME HASARI

115 İÇİNDEN PİS SU BORUSU GEÇEN KOLONDA KESME HASARI

116 Köşe kolon hasarı

117 KOLON KİRİŞ DÜĞÜM NOKTASINDA BASINÇ KIRILMASI

118 Kolon donatısında aderans hasarı

119 BOYUNA DONATILARIN BURKULMASINI ÖNLEMEK İÇİN ETRİYE

120

121

122

123

124

125 Kısa kolon kırılması

126 Kısa kolon kırılması YOK

127 Kısa kolon kırılması

128

129 PERDE DUVARLAR

130 PERDE DUVARLAR

131

132 Perde Duvarda Düzlem Dışına Burkulma

133 Perde Duvarda Düzlem Dışına Burkulma

134

135

136 3 ŞUBAT 2002 ÇAY DEPREMİ PERDE DUVARDA KIRILMA

137 3 ŞUBAT 2002 ÇAY DEPREMİ PERDE DUVARDA KIRILMA

138 1 MAYIS 2003 BİNGÖL DEPREMİ BİNGÖL LİSE PANSİYON BİNASI

139

140 1 MAYIS 2003 BİNGÖL DEPREMİ BİNGÖL LİSE BİNASI

141 PERDE DUVARDA KESME HASARI

142 3 ŞUBAT 2002 ÇAY DEPREMİ Perde Duvar Alt Ucunda Betonda Tahta Parçası ve Süreksizlik

143 DÖŞEME BAĞ KİRİŞİ GİBİ 2011 ŞİLİ DEPREMİ

144 2010 ŞİLİ DEPREMİ

145 Şekil-76 Perde duvarda kesme ve eğilme çatlakları az hasar (FEMA )

146 Şekil-77 Orta düzeyde betonarme perde duvar hasarı (FEMA )

147

148

149

150

151

152

153

154

155

156

157

158

159 KONSOL UÇ SARKMASI Dolgu Duvar üstündeki kirişten düşey yük alır Bu yükü bir altındaki kirişe aktarır Konsol çıkma üstündeki katların dış duvarlarından yük alır. Bu yük kendi tasarım yükünden daha büyük olduğu için sehimi artar. Konsola oturan duvarlar çatlar

160

161

162 KAT DÜZEYİ FARKLI KOMŞU YAPILARIN ÇARPIŞMASI

163 AYNI KAT DÜZEYİNDE IN ÇARPIŞAN KOMŞU YAPILAR

164 MERDİVEN HASARI

165 MERDİVEN HASARI

166 ZEMİN KATIN EZİLMESİ İLE YIKILMIŞ YAPI Kolonların kesme dayanımı yok?

167 ZEMİN KATIN EZİLMESİ İLE YIKILMIŞ YAPI Kolonların kesme dayanımı yok?

168 BÜYÜK YANAL ÖTELENME İLE YIKILMIŞ YAPI Kolon Uçlarında Moment kırılması Moment taşıma gücü yetersiz?

169 Kolonda Eğilme Kırılması

170 Kolonda Eğilme Kırılması

171 Kolonda Eğilme Kırılması

172 SONUÇ Hasarı ve Yıkılma nedeni hesaba dayanarak açıklanmalı Etkiyen kuvvet dayanımın üzerinde olduğu için hasar olur. «Yönetmeliğe uymadığı için hasar oldu» = yanlış Doğrusu: «yönetmeliğe uymadığı için dayanımı yetmedi» Bu durum «hesapla» gösterilmeli

173 HASARI AÇIKLAMA Tutarlı neden ve kanıtlar olmalı «kolon uçlarında mafsallaşma nedeni ile rijitliği azaldı, 2nci mertebeden momentler sonucu büyük yatay ötelenme ile yıkıldı»

174 HASARI AÇIKLAMA Eleman hasarı yapı hasarı ilişkisi kurulmalı «Kolonlardaki mafsallaşma yapının yanal rijitliğini azalttı» «Dolgu duvar hasarı ile yapının yanal rijitliği azaldı»

175 HASARI AÇIKLAMA Fen kurallarına dayanmalı «Projesine göre donatı miktarı var mı? Gereken biçim ve yerde mi?» «Beton dayanımı proje dayanımında mı?»

176 HASARI AÇIKLAMA Genellemelerden kaçınılmalı: Çeltiksuyu Yatılı Bölge Okulu 2003 Bingöl Depremi: «Yapı 2nci derece deprem bölgesi koşullarına göre tasarlanmıştı» «Burası sonra 1nci derece deprem bölgesi oldu» Ancak Bingöl de «2nci derece deprem bölgesine göre tasarlanmış bütün yapılar yıkılmadı.»

177 HASARI AÇIKLAMA Genellemelerden kaçınılmalı: Bu mantığa göre Bingöl «2nci derece deprem bölgesinde olduğu dönemde tasarlanmış binlerce yapının da yıkılması gerekirdi.»

178 TEŞEKKÜRLER