Toplam Eşdeğer Deprem Yükünün Hesabı Bakımından 1975 Deprem Yönetmeliği İle 2006 Deprem Yönetmeliğinin Karşılaştırılması

Transkript

1 Fırat Ünv. Fen ve Müh. Bl. ergs Scence and Eng. J of Fırat Unv. 19 (2, , (2, , 2007 Toplam Eşdeğer eprem Yükünün Hesabı Bakımından 1975 eprem Yönetmelğ İle 2006 eprem Yönetmelğnn Karşılaştırılması Zülfü Çınar ULUCAN 1 ve Bahar EMİREL 2 1 Fırat Ünverstes Mühendslk Fakültes İnşaat Mühendslğ Bölümü Elazığ 2 Fırat Ünverstes Teknk Eğtm Fakültes Yapı Eğtm Bölümü Elazığ bdemrel@frat.edu.tr (Gelş/Receved: ; Kabul/Accepted: Özet: Ülkemz aktf deprem hareketlernn olduğu Akdenz-Alp-Hmalaya deprem kuşağında bulunmaktadır. Bu nedenle çoğu kez şddetl depremlere maruz kalmaktadır. Şddetl deprem tehlkesnn olduğu ülkelerde, yapılar depreme dayanıklı olarak ve depremden dolayı oluşacak hasarların mnmum düzeyde kalacağı şeklde tasarlanmalıdır. Ülkemzde depreme maruz bnaların tamamının veya br bölümünün depreme dayanıklı tasarımı ve yapımı çn gerekl mnmum koşullar Afet Bölgelernde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelk le verlmştr. Her ülkede olduğu gb ülkemzdek yönetmelk de zaman çersnde değşklğe uğramıştır. Yen gelen her yönetmelk daha önce kullanılmakta olanı yürürlükten kaldırarak, deprem ve yapı alanındak değşm ve gelşmler kapsamıştır. Bu çalışmada, 1975 yönetmelğ (esk yönetmelk le tarh ve sayılı resm gazetede yayınlanan son yönetmelk brbryle kıyaslanmıştır. Aradak ana farkın kolon uç momentlern hesabında gerekl olan toplam eşdeğer deprem yükünün hesabında olduğu görülmüştür. Bu farktan dolayı, son yönetmelkte kolon kest alanları büyümektedr. Esk ve son yönetmelğn kıyaslaması sonucunda, kolon uç moment değerler le toplam eşdeğer deprem yükünün artış oranlarının brbrne eşt olduğu belrlenmştr. Anahtar Kelmeler: eprem Yönetmelğ, Kolon Uç Moment, Toplam Eşdeğer eprem Yükü The Comparson of 1975 Turksh Sesmc Code and 2006 Turksh Sesmc Code n Terms of Calculatng Total Equvalent Sesmc Load Abstract: Our country les n Medterranean-Alp-Hmalaya sesmc belt, where there are actve sesmc movements. Therefore, t s exposed to severe earthquakes most of the tme. In the countres wth severe earthquake rsk, buldngs must be desgned resstant to earthquakes and n a way to mnmze earthquake damages. In our country, the mnmum requrements for the earthquake resstant desgn and constructon of buldngs and buldng-lke of structures or ther parts subjected to earthquake ground moton have been gven wth Specfcaton for Structures to be Bult n saster Areas. Lke n all countres, sesmc code n our country has changed n due course. The new sesmc code has removed the exstng code n force and has covered the changes and developments n earthquake and structure areas. In ths paper, 1975 Turksh Sesmc Code (Old Code and the 2006 Turksh Sesmc Code (Last Code were compared wth each other. It was seen that the man dfference s n the calculaton of total equvalent sesmc load actng on the buldng needed n the determnaton of the endng moments of column. Because of ths man dfference, cross secton area of the columns has become large n the last sesmc code. As a result of the comparson between old and last Turksh Sesmc Codes, t was determned that ncrease rates of the values of the endng moments of column and the total equvalent sesmc load are equal. Keywords: Turksh Sesmc Code, Endng Moment of Column, Total Equvalent Sesmc Load 1. Grş Yer kabuğu çndek br kaynaktan an olarak çıkan ttreşmlern dalgalar halnde yayılarak lerledkler ortamları ve yer yüzeyn sarsması olayına deprem denr. eprem şddet 133 derecesne göre yapının hasar görmesne hatta göçmesne sebep olan doğal br afettr [1]. Yapılar nşa edlrken hang tür yapının nerede kaç katlı yapılacağı, malzeme özellklernn nasıl belrleneceğ, uygun zemn

2 Z. Ç. Ulucan ve B. emrel koşullarının belrlenmes gb sınırlayıcı faktörler vardır. Tüm bu faktörler düşünmeye zorlayan en büyük etken se şüphesz depremdr. eprem, yapılar çn büyük br kontrol mekanzmasıdır. Yapılarda deprem sonucu meydana gelen hasarlar bu konuda bazı sınırlayıcı kuralların belrlenmes gereğn hssettrmştr. Yapının deprem sırasındak hasarını en aza ndrecek sınırlamaları çeren yönetmelkler düzenlenmş ve eprem Yönetmelğ olarak adlandırılmıştır. Yönetmelk hükümler, yen yapılacak bnalar çn olduğu kadar; aynı zamanda değştrlecek, büyütülecek, deprem önces veya sonrasında onarılacak ya da güçlendrlecek bnalar çn de geçerldr. Her ülkenn ekonoms, yapım teknolojs, maruz kalableceğ depremn büyüklüğü, bölgelere göre beklenen deprem şddet ve zemn durumu gb etmenler brbrnden çok farklı olduğundan, ülkelern yönetmelkler kendlerne attr. Ülkemzde tüm bu konuları genel olarak düzenleyen esaslar Afet Bölgelernde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelk le verlmştr. Her ülkede olduğu gb ülkemzdek yönetmelk de zaman çersnde değştrlerek nşaat ve deprem mühendslklerndek değşm ve gelşmler kapsamasına çalışılmıştır. Ayrıca, yen gelen her yönetmelk daha önce kullanılmakta olanı yürürlükten kaldırmıştır. Bu çalışmada, 9 Hazran 1975 tarh ve sayılı Resm Gazete de yayınlandıktan sonra, 1991 yılında hazırlanan taslak yönetmelğe kadar kullanılan deprem yönetmelğ (esk yönetmelk le [2]; 6 Mart 2006 tarh ve Resm Gazete de yayınlanan son yönetmelk [3,4], toplam eşdeğer deprem yükünün hesaplanması bakımından kıyaslan-mıştır. 2. Metot eprem yükler altındak yapılarda, taşıyıcı sstemn statk çözümü değşk yöntemlerle gerçekleştrleblr. Kolon ve krşlerden baret olan br taşıyıcı sstemn çözümünde Muto metodu olarak blnen yaklaşık hesap yöntem kullanılablr. Muto metodu, deprem sırasında oluşacak muhtemel kolon uç momentlern hesaplayan yaklaşık br metot olduğu çn, bu yöntem yönetmelk değşmnden bağımsızdır [5,6]. Muto metodu le kolon uç momentler hesabı yapablmek çn, öncelkle bnaya gelen 134 kat kesme kuvvetlernn blnmes gerekmektedr. Bu kat kesme kuvvetler se ancak eşdeğer deprem yükünün bulunması le hesaplanablr [7]. Esk yönetmelk le son yönetmelk arasındak ana fark bu eşdeğer deprem yükü hesabındadır. Eşdeğer deprem yükünün hesabı çn gereken formüllerde değşm olduğundan, Muto metodu yönetmelk değşmnden etklenmemesne rağmen son yönetmelkte aynı bnanın kolon uç moment değerler esk yönetmelkten farklılıklar gösterecektr [8]. Tablo 1 de esk ve son yönetmelk arasında formül bakımından farklar verlmektedr. Bu çalışmada, son yönetmelkte meydana gelen değşmlern Muto metodunun hesabıyla bulunan kolon uç momentlernde ne nspette değşm yaptığını görmek üzere br uygulama yapılmış; örnek br tavan kalıp planı üzernde önce esk yönetmelk verler dkkate alınarak eşdeğer deprem yükler hesaplanmış, daha sonra aynı hesap son yönetmelk verler le yapılmıştır. Son yönetmelkte eşdeğer deprem yükünün esk yönetmelğe kıyasla kaç kat arttığı belrlenmş; kolon uç momentlernn de aynı nspette artıp artmadığı tespt edlerek br yoruma bağlanmıştır. 3.Uygulama Şekl 1 de Zemn +5 katlı br ş hanına at 2. kat tavan kalıp planı verlmektedr. Bna 2 deprem bölgesndedr ve süneklk düzey normaldr. Kat planında da görüldüğü gb S1 ve S2 olarak belrtlen 2 tp kolon mevcuttur. S1 (70/30 ve S2 (25/110 olarak belrlenmştr. Normal kat yükseklğ h k =3 m, zemn kat yükseklğ h kz =3,4 m, bodrum kat yükseklğ h kb = 3,4 m.dr. krşnn hesaplamalarda gerekl olacak K redörü 21 dr. Planda smetrk olan bnanın yarısı çn hesap yapmak yeterldr. Bu nedenle, bnanın yarısı çn br katın ağırlığı W = 3,2 MN olarak verlmektedr. Bna zemn+5 katlı olduğundan toplamda 6 kat olarak dkkate alınmış ve en üst katta %20 çatı azaltması yapılmış, sonuçta bnanın yarısı çn toplam bna ağırlığı; W = (6-0,20 W W = 18,56MN = 18560kN dur.

3 Toplam Eşdeğer eprem Yükünün Hesabı Bakımından 1975 eprem Yönetmelğ İle 2006 eprem Yönetmelğnn Karşılaştırılması Tablo 1. Yönetmelklern kıyaslanması ESKİ YÖNETMELİK SON YÖNETMELİK Toplam Eşdeğer eprem Yükü F = C W Vt = W A(T1 R a (T1 Toplam Bna Ağırlığı W W eprem Katsayısı C = C0 I S K - Yapı Tp Katsayısı K - Spektral İvme Katsayısı - A(T1 = A0 I S(T1 Yapı Önem Katsayısı I I eprem Böl. Katsayısı C 0 - Etkn Yer İvmes Katsayısı - A 0 Spektrum Katsayısı (0 T 1 T A S(T1 = 1+ 1,5 T1 TA 1 S = (T A <T 1 T B S(T 1 =2,5 0,8 + T - T (T>T B S(T1 = 2,5 (TB T1 0,09 H Yapının Brnc Normal Maduna T = veya At oğal Peryodu T = 0,07-0,1 - ( N Zemn Hakm Peryodu T 0 - Spektrum Karak. Peryotları - T A -T B eprem Yükü Azaltma Katsayısı - 0 T T A R a (T 1 = 1,5 + (R -1,5 T T>T A R a (T 1 = R Taşıyıcı Sstem avranış Katsayısı - R Son Kat Hzasına Etk Eden Ek Yatay Kuvvet F t H 3 Ft 0 = H H > 3 Ft = 0,004 ( 2 F N H N 25m F N = 0 T A F 0,15 H N >25m FN = 0,07 T1 Vt 0,2 Vt A S1 S1 S1 S1 S1 600 B S2 S2 S2 S2 S2 600 C 15 S1 S1 S1 S1 S1 Şekl 1. İşhanı 2. kat tavan kalıp planı 135

4 Z. Ç. Ulucan ve B. emrel Tablo-1 dek formüller yardımıyla, her k yönetmelk çn sırasıyla F ve V t aşağıdak şeklde hesaplanmıştır. Esk yönetmelkte F olarak tabr edlen toplam eşdeğer deprem yükü hesabında gerekl olan C 0, K, I, S gb bazı katsayılar yönetmelktek tablolardan alınmıştır [2]. C 0 =0,008 (2 deprem bölges, K = 1 (Süneklk düzey normal perde ve çerçeve sstem, I=1 (Konut, S 1 Esk yönetmelk değerler kullanılarak, toplam eşdeğer deprem yükü F=1392 kn olarak hesaplanmıştır. Uygulamanın 2. aşaması olarak, son yönetmelkte V t olarak fade edlen toplam eşdeğer deprem yükü son değşklkler dkkate alınarak tekrar hesaplanmıştır. Yne çözüm aşamasında gerekl olan A0, I, T A ve T B gb katsayılar son yönetmelktek tablolardan alınmıştır [4]. A 0 = 0,3 (2 deprem bölges, I = 1(Konut Bnanın brnc doğal ttreşm peryodu yen deprem yönetmelğne göre (1 nolu formül le hesaplanmıştır. 1/ 2 N 2 m.d 1 f T = π = N.....(1 F f.d f = 1 nc kata etkyen fktf yükü gösteren F f, kat kesme kuvvetlernn belrlenmesnde kullanılan (2 nolu formüldek (Vt- FN yerne herhang br değer (örneğn brm değer konularak elde edlmştr. w = (.H F V t F N N. (2 w j.h j j = 1 Yne (1 nolu formüldek m, nc katın kütles (W /g; d, nc katın yatay yer değştrmesn belrtmektedr. Bu değerler Şekl- 2 de ayrıntılı olarak verlmektedr [4]. Bnanın kat hzalarındak yerdeğştrmes (3 nolu formül le hesaplanmıştır. Burada bnanın tbar redörlernn toplamını vermektedr. Zemn kat çn; = 8168 MN/m Ara katlar çn; = 4515 MN/m olarak hesaplanmıştır. Bu blglern ışığında, her kat çn bulunan deplasmanlar Tablo 2 de verlmştr. F = = (d d -1.(3 Şekl 2. Kat Kesme Kuvvetler [4] Katlar Tablo 2. Katlara at deplasman değerler F F (MN (MN/m = (m.(10-4 d + = d -1 (m.( , ,527 8, , ,08 7,76 3 0, ,52 6,68 2 0, ,86 5,16 1 0, ,08 3,3 Zemn 1, ,22 1,22 136

5 Toplam Eşdeğer eprem Yükünün Hesabı Bakımından 1975 eprem Yönetmelğ İle 2006 eprem Yönetmelğnn Karşılaştırılması Katlar F (kn Tablo 3. Peryot hesabı çn brm yükleme m (knsn 2 /m d (m.(10-4 m. d 2. (10-4 F. d ,287 1,792 0, ,76 1,963 0, ,68 1,455 0, ,16 0,868 0, ,3 0,355 0,0343 Zemn ,22 0,048 0,0067 6,481 0,6448 Tablo 2 de bulunan deplasman değerlerne göre, peryot hesabında kullanılacak değerler Tablo 3 te hesaplanmıştır Tablo 3 te brm yükleme le peryot hesabı çn bulunan ara değerlerden yararlanılarak bnanın brnc doğal ttreşm peryodu (1 nolu denklem kullanılarak 0.20 olarak bulunmuştur. 6, T 2..( 1/ 2 1 = π =0,1991=0,20 0,6448 Zemn sınıfı Z2 alındığında, buna göre T A ve T B spektrum karakterstk peryotları yne yönetmelkten T A =0,15 ve T B =0,40 olarak belrlenmş ve T A < T 1 <T B olduğu çn, S(T 1 =2,5 alınmıştır. Bnanın süneklk düzey normal olduğu çn taşıyıcı sstem davranış katsayısı, R=4 olarak alınmıştır. T 1 >T A olduğundan (T = R 4 olarak alınmıştır. R a 1 = Son yönetmelk verlerne göre toplam eşdeğer deprem yükü V t = 3480 kn olarak bulunmuştur. Her son yönetmelk verler le hesaplanan toplam eşdeğer deprem yükü V t = 3480 kn le esk yönetmelk verler le hesaplanan toplam eşdeğer deprem yükü F=1392 kn brbrne oranlanmış ve; Vt 3480 = = 2,5 değer elde edlmştr. F 1392 Esk ve son yönetmelğe dayanarak bulunan her k eşdeğer deprem yükü değerne göre Muto metodu kullanılarak 1. ve 2. katlar çn kolon uç momentler hesaplanmıştır. Bulunan bu kolon uç momentler ve bunların brbrlerne oranları Tablo 4 te toplu olarak verlmektedr. Tablo 4. Her k yönetmelğe göre kolon uç momentler Esk Yön. Son Yön. Son Yönetmelk Esk Yönetmelk Katlar Kolonlar M eo M eu M eo M eu 1.Kat A 1,2,3,4,5 50,25 C 1,2,3,4,5 50,25 B 1,2,3,4,5 274,8 224,8 127,5 127, ,53 2,53 2.Kat A 1,2,3,4,5 57 C 1,2,3,4,5 57 B 1,2,3,4,5 252,5 308,5 142,5 142, ,5 2,5 137

6 Z. Ç. Ulucan ve B. emrel Tablo-4 te orantı sonucu çıkan değerlern artmetk ortalaması alındığında, 2,5025 değer elde edlmektedr. Bu sonuç V t /F oranı sonucu bulunan değer le uyum göstermektedr. 4. Sonuç Verlen kalıp planı üzernde kolon uç momentler hesabı sonucunda; son yönetmelğn, toplam eşdeğer deprem yükünü esk yönetmelğe göre daha büyük çıkaracak tarzda değşme uğradığı görülmüştür. Bu değşm, kolon uç momentlernn de büyümes anlamını taşımaktadır. Bu da momente bağlı olarak hesaplanan kolon kestlernn de büyümes demektr. Esk yönetmelkle kıyaslandığında, son yönetmelkle bulunan kolon uç moment değerlernn ve toplam eşdeğer deprem yükünün aynı nspette arttığı tespt edlmştr. Bu sonuçtan hareketle, esk yönetmelkle bulunan kolon uç moment değerlern V t F oranında arttırmakla, Muto metodu le knc br deprem hesabı yapmadan büyütülmüş yen moment değerlerne ulaşılableceğ anlaşılmaktadır. Kaynaklar 1. Celep, Z., Kumbasar, N., (1993, eprem Mühendslğne Grş ve epreme ayanıklı Yapı Tasarımı, Sema Matbaacılık, İstanbul, 343s. 2. Bayındırlık ve İskân Bakanlığı,(1975, Afet Bölgelernde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelk, Ankara. 3. Ersoy, U., Tankut, T. ( eprem Yönetmelğ Uygulamaya Yönelk Kuşkular ve Bazı Önerler, Türkye Mühendslk Haberler, No: Bayındırlık ve İskân Bakanlığı, (2006. Afet Bölgelernde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelk, Ankara. 5. Celep, Z., Kumbasar, N. (1995. Örneklerle Betonarme, Sema Matbaacılık, İstanbul, 577 s. 6. Celep, Z., Kumbasar, N. (1992. Örneklerle Yapı namğ ve eprem Mühendslğne Grş, Sema Matbaacılık, İstanbul, 485 s. 7. Muto, K. (1965. Betonarme Yapıların Ssmk Analz ve epreme Karşı Hesap Metotları, Şark Matbaası, İstanbul, 697 s. 8. Özer, E. ( eprem Yönetmelğnn Genel İlkeler ve epreme dayanıklı Bnalar İçn Hesap Kurallarının Uygulanması, İMO yarbakır Şubes Eğtm Semnerler Kasım 1998, yarbakır. 138