MEVCUT BİNALARIN DEĞERLENDİRİLMESİ VE GÜÇLENDİRME PROJESİ HAZIRLANMASI İŞİ

Transkript

1 MEVCUT BİNALARIN DEĞERLENDİRİLMESİ VE GÜÇLENDİRME PROJESİ HAZIRLANMASI İŞİ

2 Bina Performansı : Belirli bir deprem etkisi altında bir binada oluşabilecek hasarların düzeyi ve dağılımına bağlı olarak belirlenen yapı güvenliği durumudur.

3 BİNA PERFORMANSININ BELİRLENMESİ : Deprem etkisi altında binaların performansı dört farklı hasar durumuna göre tanımlanmıştır. PERFORMANS DÜZEYLERİ : Hemen Kullanım... ( HK ) Can Güvenliği... ( CG ) Göçme Öncesi... ( GÖ ) Göçme Durumu

4 BİNALAR İÇİN HEDEF PERFORMANS DÜZEYLERİ Binanın kullanım amacı ve türü Deprem Sonrası Kullanımı Gereken Binalar : Hastaneler, sağlık tesisleri, itfaiye binaları, haberleşme ve enerji tesisleri, ulaşım istasyonları, vilayet, kaymakamlık ve belediye yönetim binaları, afet yönetim merkezleri, vb. Depremin 50 yılda aşılma olasılığı % 50 % 10 HK % 2 CG İnsanların Uzun Süreli ve Yoğun Olarak Bulunduğu Binalar : Okullar, yatakhaneler, yurtlar, pansiyonlar, askeri kışlalar, cezaevleri, müzeler, vb HK CG İnsanların Kısa Süreli ve Yoğun Olarak Bulunduğu Binalar : Sinema, tiyatro, konser salonları, kültür merkezleri, spor tesisleri HK CG - Tehlikeli Madde İçeren Binalar : Toksik, parlayıcı ve patlayıcı özellikleri olan maddelerin bulunduğu ve depolandığı binalar HK GÖ Diğer Binalar : Yukarıdaki tanımlara girmeyen diğer binalar (konutlar, işyerleri, oteller, turistik tesisler, endüstri yapıları, vb.) CG

5 Sünek Elemanlar için Kesit Hasar Sınırları ve Hasar Bölgeleri iç kuvvet Elastik ötesi davranış başlangıcı Kesitin güvenli dayanım sınırı Elastik ötesi davranış sonu Kesitin göçme öncesi Davranış sınırı MN GV GÇ Minimum Hasar Bölgesi Belirgin Hasar Bölgesi ileri Hasar Bölgesi Göçme Bölgesi sekildegistirme,, Gevrek olarak hasar gören elemanlarda bu sınıflandırma geçerli değildir.

6 BİNA PERFORMANSININ BELİRLENMESİNDE İZLENECEK YOL: A BİNA BİLGİLERİNİN TOPLANMASI : Yapısal sistemin tanımlanması Bina geometrisinin tespiti Temel sisteminin ve zemin özelliklerinin belirlenmesi Varsa mevcut hasarın, değişiklik ve onarımların saptanması Eleman boyutlarının tespiti Malzeme özelliklerinin tespiti Korozyon etkisinin tespiti Varsa mevcut projelerin, toplanan verilerle karşılaştırılması B- BİLGİ DÜZEYİ KATSAYISININ BELİRLENMESİ : Sınırlı bilgi düzeyi : 0.75 Orta bilgi düzeyi : 0.90 Kapsamlı Bilgi düzeyi : 1.00

7 C - BİNANIN ANALİTİK MODELİNİN OLUŞTURULMASI ve ANALİZ : 1) Binanın 3 boyutlu analitik modeli oluşturulur. 2) Yapı özellikleri gözönüne alınarak Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi veya Mod birleştirme yöntemi ile depremden dolayı oluşan etkiler belirlenir. (R=1) 3) Düşey yüklemeden (1.0G + nq) oluşan etkiler belirlenir. 4) Kiriş uçlarında pozitif ve negatif kapasite momentleri (Mk) lar hesaplanır. 5) Kapasite momentlerinden düşey yükler altında oluşan momentler (Md) 'ler vektörel olarak çıkarılıp artık moment kapasiteleri (ΔMk) 'lar hesaplanır. 6) Artık moment kapasitelerini dengeleyen kiriş kesme kuvvetleri (VE) 'ler hesaplanır. VE = ( ΔMK,i + ΔMK,j ) / ln 7) Deprem analizinden elde edilen kiriş kesme kuvveti, artık moment kapasitesini dengeleyen kesme kuvveti (VE) ile karşılaştırılır. Deprem analizinden elde edilen kesme kuvveti küçükse VE olarak o kullanılır. 8) Kolonların deprem yükleri altındaki eksenel kuvvetleri (NE), kolona bağlanan tüm kirişlerin aktardığı kesme kuvvetleri (VE) toplanarak hesaplanır.

8 9) Karşılıklı etkileşim diyagramı kullanılarak, toplam eksenel kuvvetleri (ND+NE) altında kolon alt ve üst uçlarında eğilme kapasiteleri hesaplanır. 10) Tüm kolon-kiriş düğüm noktalarında, uygulanan deprem kuvvetlerinin yönü ile uyumlu kolon-kiriş kapasite oranları (KKO) hesaplanır. KKO= Kiriş kap.mom.top.(mki+mkj) / Kolon kap.mom.top.(mka+mkü) 11) KKO<1 ise kiriş uç momentleri KKO oranında düzeltilir. 5.adıma yeniden dönülür. 12) KKO>1 ise kapasite momentleri aynen kullanılır. 13) Elemanların kırılma türlerinin sünek veya gevrek olup olmadığı belirlenir. (TS500) 'den hesaplanan Vr ile VE karşılaştırılır. VE >VR ise gevrek kırılmadır. 14) Kırılma türü sünek olan kiriş, kolon ve perdelerde r=etki/kapasite 'ler tespit edilir. r = ME / ΔMK 15) r katsayısına bağlı olarak ilgili tablodan eleman hasar düzeyleri belirlenir. 16) Kolon-kiriş birleşim bölgelerinde kesme kontrolü yapılır. Birleşim kesme kuvvetinin kesme dayanımını aşması halinde birleşime bağlı tüm elemanlar göçmede sayılır. 17) Her katın göreli kat ötelemeleri sınırları kontrol edilir. Herhangi bir katta öteleme sınır değeri aşılıyorsa binanın performans düzeyini sağlamadığı kabul edilir.

9 Binalarda Sınırlı Bilgi Düzeyi koşulları : a) Bina Geometrisi : Binanın Taşıyıcı sistem plan rölevesinin çıkarılması, dolgu duvar yerlerinin tespiti Kısa kolon vb. olumsuzlukların, komşu binalarla ilişkilerin işlenmesi Temel sisteminin kontrol çukuru açılarak belirlenmesi b) Eleman Detayları : Binanın yapıldığı tarihteki minimum donatı varsayımı ile eleman donatı miktar ve detay tespiti Her katta en az birer adet olmak üzere perde ve kolonların %10 unun, kirişlerin %5'inin pas payı sıyrılarak donatı ve bindirme boyları tespiti, çelik sınıfının gözle tesbit edilmesi Pas payı sıyrılmayan elemanların %20 sinde tahribatsız yöntemlerle donatı tesbiti yapılması Kolonlar ve kirişler için ayrı ayrı Donatı gerçekleşme katsayısı nın belirlenmesi c) Malzeme Özellikleri : TS-10465'e uygun olarak, Her katta en az iki kolon veya perdeden beton örneği alınması Beton kapasite dayanımı = En düşük basınç dayanımı Çelik kapasite dayanımı = Karakteristik akma dayanımı

10 Binalarda Orta Bilgi Düzeyi koşulları : a) Bina Geometrisi : Betonarme proje varsa projeye uygunluğunun tespiti yoksa taşıyıcı sistem rölevesinin çıkarılması, dolgu duvar yerlerinin tespiti Kısa kolon vb. olumsuzlukların, komşu binalarla ilişkilerin işlenmesi Temel sisteminin kontrol çukuru açılarak belirlenmesi b) Eleman Detayları : Her katta en az ikişer adet olmak üzere perde ve kolonların %20 sinden, kirişlerin %10'undan pas payı sıyrılarak donatı ve bindirme boyları tespiti, çelik sınıfının gözle tesbit edilmesi Pas payı sıyrılmayan elemanların %20 sinde tahribatsız yöntemlerle donatı tesbiti yapılması Kolonlar ve kirişler için ayrı ayrı Donatı gerçekleşme katsayısı nın belirlenmesi c) Malzeme Özellikleri : TS-10465'e uygun olarak, Her katta en az üç kolon veya perdeden beton örneği alınması, toplam binada 9 adetten az olmayacak ve her 400m2 den bir adet örnek. Beton kapasite dayanımı = Ortalama beton dayanımı standart sapma Çelik kapasite dayanımı = Karakteristik akma dayanımı

11 Binalarda Kapsamlı Bilgi Düzeyi koşulları : a) Bina Geometrisi Mevcut betonarme projenin binaya uygunluğunun tespiti, uygun değilse orta bilgi düzeyi koşulları Kısa kolon vb. olumsuzlukların, komşu binalarla ilişkilerin işlenmesi Temel sisteminin kontrol çukuru açılarak belirlenmesi b) Eleman Detayları Her katta en az ikişer adet olmak üzere perde ve kolonların %20 sinden, kirişlerin %10'undan pas payı sıyrılarak donatı ve bindirme boyları tespiti, çelik sınıfının gözle tesbit edilmesi Pas payı sıyrılmayan elemanların %20 sinde tahribatsız yöntemlerle donatı tesbiti yapılması Kolonlar ve kirişler için ayrı ayrı Donatı gerçekleşme katsayısı nın belirlenmesi c) Malzeme Özellikleri TS-10465'e uygun olarak, Her katta en az üç kolon veya perdeden beton örneği alınması, toplam binada 9 adetten az olmayacak ve her 200m2 den bir adet örnek. Beton kapasite dayanımı = Ortalama beton dayanımı standart sapma Çelik kapasite dayanımı = Karakteristik akma dayanımı (Çelik akma ve kopma deneyleriyle tespiti)

12 BİNA PERFORMANSININ BELİRLENMESİNDE HESAP YÖNTEMLERİ : DOĞRUSAL ELASTİK YÖNTEMLER : Eşdeğer deprem yükü yöntemi Mod birleştirme yöntemi DOĞRUSAL ELASTİK OLMAYAN YÖNTEMLER : Artımsal Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi Artımsal Mod Birleştirme Yöntemi Zaman Tanım Alanında Hesap Yöntemi (Ana yöntemler arasındaki fark ; iç kuvvetler kuvvet kapasitesini aştığında yeniden dağılımın olup olmamasıdır.) Bu bölümde verilen hesap yöntemleri ve değerlendirme esasları ÇELİK ve YIĞMA yapılar için geçerli değildir. Hasarlı binanın performansı bu yöntemlerle yapılamaz, ancak güçlendirilmiş bina için uygulanabilir.

13 DOĞRUSAL ELASTİK HESAP YÖNTEMLERİ : Binaların deprem performansının belirlenmesinde kullanılacak doğrusal elastik hesap yöntemleri yönetmeliğin 2.bölümünde tanımlanan ; Eşdeğer Deprem Yükü ve Mod Birleştirme yöntemleridir. A) Eşdeğer Deprem Yükü Yöntemi : Toplam yüksekliği 25.00m.'yi aşmayan binalar Toplam kat sayısı 8' i aşmayan binalar η bi < 1.4 (Ek dışmerkezlik gözönüne alınmadan hesaplanan burulma düzensizliği) R a =1 (Taban kesme kuvveti hesabında Deprem Yükü Azaltması yok) V t = λ W A(T 1 ) ; (Bodrum hariç bir ve iki katlı binalarda λ=1.0, diğerlerinde λ=0.85) B) Mod Birleştirme Yöntemi : R a =1 (Azaltılmamış ivme spektrumu kullanılacaktır) İç Kuvvet ve kapasite hesabında, hakim modda elde edilen iç kuvvet doğrultuları esas alınacaktır.(uygulanan deprem yönü ve doğrultusunda)

14 DEPREM HESABINDA GENEL İLKE ve KURALLAR : Deprem etkisi tanımında elastik (azaltılmamış) ivme spektrumu kullanılacak. ( Ra=1 ) Bina önem katsayısı uygulanmayacaktır. ( I=1 ) Düşey yükler ve deprem etkilerinin bileşik etkisinde performans değerlendirilecektir. Deprem kuvvetleri binaya her iki yönde ve doğrultuda ayrı ayrı etkitilecektir. Katlarda iki yatay yerdeğiştirme ve dönme serbestlik dereceleri kütle merkezinde tanımlanacak. Binadan derlenen verilere göre Bilgi düzeyi Katsayıları hesaplara yansıtılacaktır. Kısa kolonlar taşıyıcı sistem modelinde gerçek serbest boyları ile tanımlanacaktır. Analizlerde Beton ve çelik dayanımları mevcut dayanımlara göre uyarlanacaktır. Eleman boyutlarının tanımında birleşim bölgeleri sonsuz rijit uç bölgeleri olarak alınabilir. Betonarme elemanlarda kenetlenme boyunun yetersizliğinde kesit kapasite moment hesabında ilgili donatının akma gerilmesi boydaki eksiklik oranında azaltılabilir.

15 Betonarme Elemanların Performans Özellikleri Kırılma türüne göre Sünek Eğilme kırılması Gevrek - Kesme kırılması - Yüksek eksenel basınç Sargılama koşullarına göre Sargılanmış Sargılanmamış

16 Etki / Kapasite Oranı Sünek Eleman Kesitleri Gevrek Eleman Kesitleri Deprem momenti r = Artık Moment kapasitesi Kesme Kuvveti r = Kesme Kapasitesi - Artık Moment Kapasitesi = Kesit moment kapasitesi - Düşey yük momenti - Kesme Kapasitesi TS500'de belirtilen şekliyle belirlenir.

17 Betonarme Binalarda Kolon ve Perde Eksenel Yüklerinin ve Eğilme Kapasitelerinin Hesaplanması 1: Kirişlerin Moment Kapasiteleri 2: Kolon Eksenel Yükleri 3: Kolon Moment Kapasiteleri Kiriş uç momentlerinin düzeltilmesi 4: Düğüm Noktaları KKO Oranları

18 KOLON EKSENEL YÜKLERİNİN HESAPLANMASI : - Düşey Yük Analizi sonunda elde edilen... : ND - Kirişlerin kapasite limitlerinde aktaracağı... : NE KOLON EKSENEL YÜKÜ = ND ± NE KOLON EKSENEL YÜK MOMENT ETKİLEŞİM GRAFİĞİ

19 KOLON EĞİLME KAPASİTESİNİN HESABI : N N D + N E M K M

20 DÜĞÜM NOKTALARI KOLON-KİRİŞ KAPASİTE ORANLARI : KKO = (Mra + Mrü) / (Mrj + Mri) KKO > 1 : Kiriş uç momentlerinde düzeltme gerekli değildir. KKO > 1 : Kiriş uç kapasite momentleri KKO ile çarpılarak azaltılır. kolon eksenel kuvvetleri ve eğilme kapasiteleri tekrar hesaplanır.

21 Betonarme Kirişler İçin Hasar Sınırlarını Tanımlayan Etki / Kapasitesi oranları (r s ) o - o' o b Sünek Kirişler Sargılama V e bwdfctm Hasar Sınırı MN GV GÇ 0.0 Var Var _> _>0.5 Var _>0.5 Var _> Yok Yok _> _>0.5 Yok _>0.5 Yok _>

22 Betonarme Kolonlar İçin Hasar Sınırlarını Tanımlayan Etki / Kapasitesi oranları (r s ) N K A c fcm Sünek Kolonlar Hasar Sınırı Sargılama V e bwdfctm MN GV GÇ 0.1 Var Var _> _>0.4 ve 0.7 Var _>0.4 ve 0.7 Var _> Yok Yok _> _>0.4 ve 0.7 Yok _>0.4 ve 0.7 Yok _> _>

23 Betonarme Perdeler İçin Hasar Sınırları Tanımlayan Etki / Kapasite Oranları (r) Sünek Perdeler Hasar Sınırı Perde Uç Bölgesinde Sargılama MN GV GÇ Var Yok 2 4 6

24 Göreli Kat Ötelemesi Sınırları Göreli Kat Ötelemesi Oranı MN Hasar Sınırı GV GÇ S ji / h ji Her bir deprem doğrultusunda, binanın herhangi bir katındaki kolon ve perdeler için bu karşılaştırma yapılıp bu tablodaki sınırlar daha elverişsiz ise, o katta ilgili kolon veya perdenin alt ve üst kesitlerinde bu hasar sınırları kullanılacaktır..

25 Sünek Elemanlar için Kesit Hasar Sınırları ve Hasar Bölgeleri iç kuvvet Elastik ötesi davranış başlangıcı Kesitin güvenli dayanım sınırı Elastik ötesi davranış sonu Kesitin göçme öncesi Davranış sınırı MN GV GÇ Minimum Hasar Bölgesi Belirgin Hasar Bölgesi ileri Hasar Bölgesi Göçme Bölgesi sekildegistirme,, Gevrek olarak hasar gören elemanlarda bu sınıflandırma geçerli değildir.

26 Performans Seviyesi Performans Kriterleri (Herhangi bir katta, herbir deprem doğrultusunda) 1. Kirişlerin en fazla %10'u Belirgin Hasar Bölgesine geçebilir. Hemen Kullanım (HK) 2. Hiçbir düşey taşıyıcı eleman Minimum Hasar bölgesini geçmemelidir. Can Güvenliği (CG) (Gevrek olarak hasar gören elamanların Güçlendirilmeleri koşulu ile) Göçme Öncesi (GÖ) (Gevrek olarak hasar gören elemanlar Göçme Bölgesinde olduğu kabul edilerek) 3. Hiçbir kiriş eleman Minimum Hasar bölgesini geçmemelidir. 1. Kirişlerin en fazla %30'u İleri Hasar Bölgesine geçebilir. 2. İleri Hasar Bölgesine geçen kolonların, her bir katta kolonlar tarafından taşınan kesme kuvvetine katkısı %20'nin altında olmalıdır. 3. En üst katta İleri Hasar Bölgesine geçen kolonların kesme kuvvetleri toplamı, o katta tüm kolonların kesme kuvvetine oranı max.%40 olmalıdır. 4. Diğer taşıyıcı elemanların tümü Minimum Hasar bölgesi veya Belirgin Hasar Bölgesi 'ndedir. Ancak herhangi bir katta alt ve üst kesitlerinin her ikisinde minimum hasar sınırını aşan kolonların taşıdığı kesme kuvvetlerinin o katta tüm kolonların taşıdığı kesme kuvvetlerine oranı max. %30 olmalıdır. (DEY hesapta, alt üst düğüm noktalarında (Mra+Mrü)>1.2(Mri+Mrj) sağlanan kolonlar bu hesaba dahil edilmezler) 1. Kirişlerin en fazla %20'si Göçme Bölgesine geçebilir. 2. Diğer taşıyıcı elemanların tümü Minimum Hasar bölgesi, Belirgin Hasar Bölgesi veya İleri Hasar Bölgesi 'ndedir. Ancak herhangi bir katta alt ve üst kesitlerinin her ikisinde minimum hasar sınırını aşan kolonların taşıdığı kesme kuvvetlerinin o katta tüm kolonların taşıdığı kesme kuvvetlerine oranı max. %30 olmalıdır. ( DEY hesapta, alt üst düğüm noktalarında (Mra+Mrü)>1.2(Mri+Mrj) sağlanan kolonlar bu hesaba dahil edilmezler) 3. Binanın mevcut durumda kullanımı can güvenliği bakımından sakıncalıdır. Göçme Durumu 1. Bina Göçme Öncesi Performans Düzeyini sağlamıyorsa 2. Binanın mevcut durumda kullanımı can güvenliği bakımından sakıncalıdır.

27 BETONARME BİNALARDA GÜÇLENDİRME : Eleman güçlendirme : Kesme dayanımının arttırılması Basınç dayanımının arttırılması Eğilmede şekil değiştirme kapasitesinin arttırılması Bindirme boyu yetersizliklerinin giderilmesi Sistem güçlendirme : Yerinde dökme betonarme perdelerle güçlendirme Dış çerçeveler ekleme Yğma dolgu duvarların güçlendirilmesi Kütle azaltma Enerji sönüm cihazları yerleştirme Zayıflıkların giderilmesi: kısa kolonlar, yumuşak kat, süreksizlikler

28 GÜÇLENDİRMENİN TEMEL İLKELERİ : Güçlendirme amacıyla binalara eklenecek olan elemanların tasarımı, yeni inşa edilecek depreme dayanıklı binaların tasarımı ile ilgili esaslara göre (Bölüm: 3 ve 4) yapılacaktır. Güçlendirilen binaların ve elemanlarının deprem güvenliklerinin ve deprem performanslarının belirlenmesinde ise, mevcut binalar için verilen hesap yöntemleri ve değerlendirme esasları (Bölüm: 7) kullanılacaktır.

29 DEĞERLENDİRME ve GÜÇLENDİRMEDE İZLENECEK YOL : Ardışık Yaklaşım Yöntemi DEĞERLENDİRME GÜÇLENDİRME TASARIMI

30 GÜÇLENDİRME TÜRLERİ : Taşıyıcı sistem elemanlarının eleman bazında, tekil olarak güçlendirilmesi ve iyileştirilmesi : Binanın kolon, kiriş, perde, eleman birleşim bölgeleri ve dolgu duvarları gibi deprem yüklerini karşılayan elemanlarının ve birleşimlerinin, tekil olarak dayanım ve şekildeğiştirme kapasitelerinin (sünekliklerinin) arttırılmasına yönelik olarak uygulanan işlemlerdir. Bu güçlendirmede amaç, yapının genel dayanım ve rijitlik özelliklerinden bağımsız olarak, eleman düzeyindeki yetersizliklerin giderilmesi suretiyle binanın deprem performansının yükseltilmesidir.

31 Yapı sisteminin tümünün güçlendirilmesi : Deprem etkileri altında yeterli bir dayanım kapasitesine sahip olmayan veya şekildeğiştirmeleri ve yerdeğiştirmeleri öngörülen performans düzeyi için verilen sınır değerleri aşan yapı sistemleri için tümsel güçlendirme önlemlerinin uygulanması gerekli olabilir. Bu amaçla, çok kere, mevcut yapı sistemine yeni elemanlar eklenir.

32 Eleman Bazında Güçlendirme Önlemleri : Kolonların sargılanması Kolon kesitlerinin büyütülmesi Kirişlerin sarılması Bölme duvarlarının güçlendirilmesi...

33 Yapı Sistemlerinin Güçlendirilmesi : Çerçeve düzlemi içinde betonarme perde eklenmesi Çerçeve düzlemine bitişik betonarme perde eklenmesi Betonarme sisteme yeni çerçeveler eklenmesi Çelik taşıyıcı elemanlar ile güçlendirme...

34 Yapı sistemine güçlendirme perdeleri eklenmesi halinde uyulması gereken temel ilkeler : Güçlendirme perdelerinin konumları Güçlendirme perdelerinin sayısı ve plandaki yerleşimi Perde temellerinin gerçekçi ve ekonomik olarak tasarımı Betonarme perdelerin mevcut taşıyıcı sistem ile bütünleşmesi ve kuvvet aktarılmasının sağlanması Mevcut kirişleri perdeye bağlayan düşey ankraj çubukları kullanılmalı Güçlendirme perdeyi kolonlara bağlayan yatay ankraj çubukları kullanılmalı

35 Gerekli hallerde uç kolonlarının çevresinde manto oluşturulmalı ve gerekli ek donatı bu manto betonu içine yerleştirilmeli Güçlendirme Perdelerinin temelden başlayarak perde üst kotuna kadar sürekli olmasının sağlanması, perde uç donatılarının tüm boyda olması Perde temelinin güçlendirme perdesinden ve mevcut bina kolonlarından aktarılan düşey yükleri ve momentleri zemine güvenle aktarmalı